一種列車裝載狀態高清監控及超限檢測方法技術

本發明專利技術涉及一種列車裝載狀態高清監控及超限檢測方法，具體包括高清攝像機組進行實時監控，當感應列車到達，系統自動啟動錄像系統，線陣CCD攝像機實時掃描，分析出超限物體并報警，觸發雙目視覺立體測量相機對獲取的列車圖像進行雙目視覺分析，特征提取、圖像匹配并與列車限界輪廓比對，獲取超限尺寸和超限級別，同時采用圖像分析技術，智能識別棚車車門車窗開閉、篷布破損、貨物偏移，對異常情況報警、并將異常情況存成高清圖片，本發明專利技術采用高清視頻實時監控列車，結合線陣CCD攝像機掃描檢測，雙目視覺立體測量相機三維立體測量列車輪廓，獲取超限物體的三維坐標，既能做到實時超限報警，又能做到準確測量精確度達到毫米級的超限數據和超限級別。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于鐵路安全監測領域。
技術介紹
在鐵路貨物運輸過程中，由于受線路條件和車輛狀況以及牽引速度諸多因素的影響，常常導致貨物連同加固材料發生位移，形成安全隱患。近年來因貨車裝載超限所造成的事故時有發生。根據有關資料統計，我國鐵路部門每年因為鐵路貨物被盜而遭索賠金額高達I. 5億人民幣；鐵路公安經常需要通過回放監控錄像，尋找線索。一些犯罪分子，通過隱匿在敞車車廂內，躲避搜索，到處逃竄。如何對這些車輛進行有效監控，也是當前需要解決的問題。 傳統列車裝載超限檢測手段包括紅外對管檢測技術、激光雷達測量技術、二維攝影測量技術，使用紅外對管檢測原理是，按照車輛限界的輪廓布置一系列的紅外傳感器，形成一個多邊形的超限監測框。當車輛有超限部位存在時，則相應位置的紅外線就會被隔斷，這樣就可以大致判斷超限所在位置。紅外監測技術簡單易行，但是存在明顯缺陷只能確定某一方向上有一級超限存在，并不能確定具體的超限位置和超限級別；不能全面檢測貨物超限，下部超限無法檢測，中部超限對管有一個在地面上，很容易被灰塵、污物遮擋，產生大量誤報；紅外激光測量無法將現場檢測情況以圖片的形式保留，充其量只能記錄超限時刻，但據此根本無法確定超限物體的部位和大小，無法進行復核，同時對觀場干擾物(如飛蟲、紙等)和實際超限物不易區分。應用激光雷達測距原理組成的檢測系統，具有成熟的激光測距技術、安裝方便，精度較高，系統配備多臺激光雷達來協同工作，測量得到貨車車輛的橫斷面輪廓圖。但是同樣存在明顯缺陷目前最先進的激光雷達的掃描頻率是100HZ，也就是雷達掃描一周的時間是10毫秒，假設列車行進速度為36km/h，每毫秒10mm，也就是說，激光雷達的檢測靈敏度是100mm,即小于IOOmm的超限物，激光雷達很可能測不到。對于局界口這種速度在60-80KM/H的正線速度來說，小于200mm的超限物激光雷達測到的幾率小。我們不可能只掃到一個超限點，就判別該位置裝載超限，因為在前期的濾波算法中已經將只有一個點超限的情況排除掉了。二維攝影測量技術安裝位置與紅外對管類似，并在攝像機背景部位安裝背景板，以減少復雜背景對圖像分析的干擾。其優點是可以看到超限圖片，通過人工查看的方式確認是否為誤報。這種方式可以進一步測得超限物超出一級限界尺寸，大致估計超限級別，但該方式也存在很明顯的缺點得到的是超出一級限界尺寸，不能真正得到超限級別，測量中部超限的背景板安裝在軌道兩側的地面上，很容易被列車拋下的物體污染，從而影響圖像分析，產生大量誤報，有時候誤報能達到幾千張，也就是整列車誤報，根本無法使用，因為是二維平面測量，1250mm以下部位的貨物超限無法獲取。目前鐵路上用的最多的是綜合手段測量，攝像機抓拍分析尺寸，同時結合激光雷達檢測手段，盡量取得超限物體的超限級別和準確超限尺寸。但這種綜合方式只是簡單的堆砌，并不能充分發揮每種技術手段的優勢。以圖像分析技術為基礎，獲取的超限，在根據激光雷達檢測出的結果進行甄選，但是，是否為誤報，仍不能判斷。例如小于100_的超限物，圖像技術檢測到了，激光雷達方法并未檢測到，那沒我們是判斷是超限還是誤報，仍無從下手。如果判斷是超限，則有可能是背景板污染造成的誤報，如果判斷不超限，也有可能是超限物小于100mm，激光雷達并未檢測到。因此這種綜合檢測并不能從根本上解決問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供，解決現有技術的不足。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下，其特征在于包括， 通過機身旋轉90度的高清攝像機組實時監控列車經過路段；當感應列車到達時，啟動錄像系統，記錄高清攝像機組拍攝的列車影像；采用線陣CCD攝像機對列車進行掃描，使用線性LED燈作為背光光源，將實時圖像與列車到達前采集的背景圖片對比(圖像相減)，同時對圖像相減得到的圖片進行中值濾波和高斯濾波，若有超限物體擋住線性LED燈的背光光源，圖像中會出現灰度值超過200的區域，若該區域超出列車限界，則輸出報警信號，并根據線陣CCD攝像機標定參數計算出列車裝載超限物體的寬和高，線陣CCD攝像機標定參數包括內部參數(透視變換參數和徑向畸變切向畸變參數)和外部參數(線陣CCD攝像機的坐標位置)；然后，觸發雙目視覺立體測量相機對列車進行掃描，將獲取的列車頂部和兩側圖像的每一對圖像進行canny邊緣檢測、在此基礎上再進行基于角點特征的圖像匹配(利用極限約束，減少搜索范圍，計算相關性)，對匹配的特征點，特征點包括角點，梯度變化大的點，邊緣點等具有明顯圖像特征的點，根據雙目視覺立體測量相機的標定參數計算出特征點的三維坐標,雙目視覺立體測量相機的標定參數包括內部參數(透視變換參數和徑向畸變切向畸變參數)和外部參數(線陣CCD攝像機的坐標位置)，獲取列車裝載超限物體超限尺寸和列車外圍輪廓，將列車外圍輪廓和貨物裝載超限界限圖對比，根據預先設定的列車裝載超限界限值確定超限級別；同時觸發高清攝像機組抓拍監控視頻圖像,對圖像預處理,對圖像進行中值濾波和高斯濾波，再采用自適應二值化算法(邊緣提取)，若灰度跳躍值超過一定區域(灰度值小的區域且在軌面以上I. 2米到3米之間的區域)，則認為是列車車門車窗打開、篷布破損的異常情況，并就異常情況發出報警，同時將異常情況圖片存儲；針對監控視頻中列車頂部的圖像，根據高清攝像機組與鐵軌相對位置的標定，對列車車廂圖片進行列車車廂輪廓和列車裝載貨物輪廓提取，通過列車車廂輪廓和列車裝載貨物輪廓對比判斷列車裝載貨物偏移。本專利技術的有益效果是采用高清攝像機組實時監控通過監控區域的列車，結合線陣CCD相機掃描檢測，雙目視覺立體測量相機三維立體測量貨車輪廓，綜合三者優勢，對貨車裝載進行全面三維實施檢測，獲取超限物體的三維坐標，從技術手段上解決以往設備不能檢測1250_以下超限、不能準確檢測超限物體超限級別，不能實時檢測，檢測精度及檢測靈敏度不能滿足列車裝載狀態檢測的需要等問題。在上述技術方案的基礎上，進一步，所述，其特征在于，所述旋轉90度的高清攝像機組采用同步攝像機的LED頻閃補光技術，高清攝像機組有專用接口輸出快門脈沖信號給LED頻閃補光燈，LED頻閃燈的瞬間照度是常亮燈的3-4倍，通過四畫面或三畫面實時監控列車頂部圖像、兩側圖像，所述兩側圖像為正對列車拍攝獲取。采用上述進一步方案的有益效果是列車監控系統視頻圖像清晰，分辨率高，通過旋轉攝像機，使得垂直視場角足夠大，能夠使相機視場在鐵軌邊近距離覆蓋整個車廂側面，垂直達到1600P，克服了傳統的因軌道邊安裝限界影響而采用廣角鏡頭及傾斜拍攝而產生的廣角畸變、拖尾、圖像模糊，車號與圖像不匹配等重大的技術難題。進一步，所述，還包括對列車計軸計 輛，通過對列車車廂分節處圖像特征分析，獲取列車分節信息和列車行駛方向信息，獲取列車行駛狀態，對行駛的列車同時開啟射頻功放來識別車號標簽，同時根據計軸計輛信息，列車行駛狀態信息，車號標簽以及列車分節信息，將監控視頻存成圖片打包存檔。采用上述進一步方案的有益效果是匹配的車號信息、分節信息、圖片信息、視頻信息(與確保信息聯網后含確保的所有信息)存儲在數據庫中，用戶可以根據車次、車號、車廂序號快速定位到圖片和視頻進行查看。進一步，所述通過機身旋轉90°的高清攝像機組實時監控列車經過路段的步驟包括，調節本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種列車裝載狀態高清監控及超限檢測方法，其特征在于包括，通過機身旋轉90度的高清攝像機組實時監控列車經過路段；當感應列車到達時，啟動錄像系統，記錄高清攝像機組拍攝的列車影像；采用線陣CCD攝像機對列車進行掃描，使用線性LED燈作為背光光源，將實時圖像與列車到達前采集的背景圖片對比，同時加上濾波，若有超限物體擋住線性LED燈的背光光源，則輸出報警信號，并根據線陣CCD攝像機標定參數計算出列車裝載超限物體的寬和高；然后，觸發雙目視覺立體測量相機對列車進行掃描，將獲取的每一對圖像進行圖像匹配，提取特征點，根據雙目視覺立體測量相機的標定參數計算出特征點的三維坐標，獲取列車裝載超限物體超限尺寸和列車外圍輪廓，將列車外圍輪廓和貨物裝載超限界限圖對比，根據預先設定的列車裝載超限界限值確定超限級別；同時觸發高清攝像機組抓拍監控視頻圖像，對圖像預處理，統計灰度值，根據灰度跳躍值超過一定區域識別列車車門車窗打開、篷布破損的異常情況，并就異常情況發出報警，同時將異常情況圖片存儲，針對監控視頻中列車頂部的圖像，根據高清攝像機組與鐵軌相對位置的標定，對列車車廂圖片進行列車車廂輪廓和列車裝載貨物輪廓提取，通過列車車廂輪廓和列車裝載貨物輪廓對比判斷列車裝載貨物是否偏移。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：范震，
申請(專利權)人：武漢翔翼科技有限公司，
類型：發明
國別省市：