CN106585664A - 一种实时在线监控转辙机到位状态的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实时在线监控转辙机到位状态的方法，所述的方法包括步骤：在转辙机缺口的缺口位置安装摄像机、图像处理板和网络传输设备。对安装好的摄像机进行标定，转辙机每一次动作后，图像采集板卡对采集到的转辙机缺口图像进行算法处理，结合摄像机的标定值计算出转辙机动作后的实际位置，并通过网络传输设备将实际位置传输到操控终端，进而监控转辙机是是否到位正常，判断是否发出告警信号。本发明的基于模式识别的实时在线监控转辙机到位状态的方法，能够稳定可靠的实时监控转辙机的工作状况，提升铁路运行的安全性。

Description

一种实时在线监控转辙机到位状态的方法

技术领域

本发明属于视觉信息分析和模式识别技术领域，具体涉及一种实时在线监控转辙机到位状态的方法。

背景技术

道岔是实现两条轨道相交的连接设备，是列车从一条轨道转入另一条轨道所必经的控制设备。而转辙机是道岔转换的驱动装置，是道岔的核心部分。在列车行经道岔前，转辙机会根据行车路线驱动道岔转换其位置。因此，转辙机运行质量的好坏直接影响列车的行车效率，严重时甚至会导致重大事故。

目前，对转辙机到位状态的测量主要依靠维护人员在设备现场进行测量，极少使用实时监控系统，而且检修作业容易受到环境因素、机械因素和人员因素等影响。而即使是实时监控系统，也只能进行单一的表示缺口位置监测或转换阻力监测。同时，表示缺口位置监测大多采用碰珠式和光电式，而未曾采用过图像识别技术。随着图像识别技术以及摄像头性能的发展，图像识别技术的优势逐步被挖掘出来，数字视频监控技术得到了越来越广泛的应用，大至公共场所如交通监控，工矿企业区域监控，乃至民众的家庭安全监控等等。目前，市场上已经出现一些转辙机在线监控设备，但都存在以下问题：将转辙机的图像压缩为数字图像，集中传输到控制终端，由监控终端集中处理，图像质量有损失，且处理速度慢、实时性不强，难以满足实时在线监控的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实时在线监控转辙机到位状态的方法。

本发明的实时在线监控转辙机到位状态的方法，所述的方法涉及以下硬件操作内容：在转辙机的缺口位置安装摄像机、图像处理板和网络传输设备；转辙机和网络传输设备连接，通过网络向控制终端传输动作信息；图像处理板和摄像机连接，采集转辙机缺口位置的图像；图像处理板通过网络设备和控制终端进行通信；图像处理板采集转辙机缺口位置的实时图像，进行快速的图像处理，得到转辙机的实时到位状态，并将转辙机的状态信息通过网络传输到控制终端，达到多个转辙机在线实时监控的要求。

所述的方法执行以下步骤：

a.对安装好的摄像机进行标定，计算出摄像机视场中每个像素对应的实际距离；

b.转辙机动作发生后，控制终端发出控制信号，控制图像处理板采集转辙机缺口位置的图像；

c.图像处理板对步骤b采集到的图像进行实时的图像处理，得到转辙机缺口和指示标的像素位置；

d.结合步骤c得到的像素位置和步骤a得到的标定值，计算出转辙机缺口的实际位置，并以此判断转辙机的动作是否到位。

本发明的实时在线监控转辙机到位状态的方法，其关键在于图像处理板能否正确的识别转辙机的到位状态，图像处理板的核心在于图像处理算法能否准确、迅速地计算出缺口和指示标的实际位置。本发明的实时在线监控转辙机到位状态的方法在充分分析转辙机的物理特性以及摄像机的成像特性的基础上，全面考虑可能受到的噪声和干扰，设计了基于DSP的可靠稳定的图像处理算法，通过灰度分析、降噪处理、特征提取、数据量化步骤实现了实时在线监控转辙机是否到位。

附图说明

图1为本发明中的实时在线监控转辙机到位状态的结构示意图；

图2为本发明中的系统处理流程图；

图3为本发明中的图像处理算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的详细说明。

图1为本发明中的实时在线监控转辙机到位状态的结构示意图。从图1中可以看出，本发明中的摄像机111是xx面阵彩色相机。图像处理板112采用TI公司720Mhz主频的DM642为核心的DSP视频图像处理板，实现对视频的数据分析处理。控制终端122采用研华xx工控机，通过上位机软件管理N个转辙机的实时运行状况和信息。

图2为本发明中的系统处理流程流程图。从图2中可以看出，在启动步骤200后，进入步骤201，控制终端负责轮巡N个转辙机的状态，然后转入步骤202，判断是否有转辙机动作，如果没有转辙机动作，回到步骤201，控制终端保持轮巡状态；当有转辙机动作时，进入步骤203，采集当前转辙机缺口位置的实时图像，转入步骤204，图像处理板对采集到的图像进行识别和处理，计算出缺口和指示标位置在图像中的像素坐标，进入步骤205，利用已标定的坐标数据将步骤204的像素坐标转换为实际的距离，转入步骤206，判断转辙机当前的缺口和指示标位置是否符合转辙机的到位要求，如果转辙机动作到位，不发出告警信息，继续进入步骤201，控制终端保持巡查，等待转辙机下一次动作，如果转辙机缺口和指示标位置实际距离大于可控范围，认定转辙机动作不到位，发出告警信号，提醒操控终端处理危险，然后继续进入步骤201，控制终端保持巡查，等待转辙机下一次动作 。

图3为本发明中的图像处理算法流程图。从图3中可以看出，在转辙机动作后，操控终端发出指令，进入启动步骤300，进入步骤301，图像处理板采集转辙机图像，转入步骤302进行灰度分析，为了最大限度的保留图像信息，采用加权平均值法将彩色图像转化为灰度图像，然后进入步骤303进行图像降噪处理，根据转辙机的成像特性，采用中值滤波的方法进行降噪处理，在消除噪声的同时，最大限度的保留图像细节信息。进入步骤304，首先通过Sobel算子对图像进行边缘提取，然后利用Hough变换从边缘图像中提取出直线模型，结合转辙机缺口的先验模型，确定转辙机缺口和指示标在图像中的实际位置。转入步骤305，根据304中提取的直线模型，计算出转辙机缺口和指示标的实际位置，传输到控制终端，进入步骤306接受，然后转入步骤300，等待下一次转辙机动作。

Claims (1)

1.一种实时在线监控转辙机到位状态的方法，其特征在于，所述的方法涉及以下硬件操作内容：在转辙机（111）的缺口位置安装摄像机（112）、图像处理板（113）和网络传输设备（114）；转辙机（111）和网络传输设备（114）连接，通过网络向控制终端传输动作信息；图像处理板（113）和摄像机（112）连接，采集转辙机缺口位置的图像；图像处理板（113）通过网络设备（121）和控制终端（122）进行通信；图像处理板采集转辙机缺口位置的实时图像，进行快速的图像处理，得到转辙机的实时到位状态，并将转辙机的状态信息通过网络传输到控制终端，达到多个转辙机在线实时监控的要求；

所述的方法执行以下操作步骤：

a.对安装好的摄像机进行标定，计算出摄像机视场中每个像素对应的实际距离；

b.转辙机动作发生后，控制终端发出控制信号，控制图像处理板采集转辙机缺口位置的图像；

c.图像处理板对步骤b采集到的图像进行实时的图像处理，得到转辙机缺口和指示标的像素位置；

d.结合步骤c得到的像素位置和步骤a得到的标定值，计算出转辙机缺口的实际位置，并以此判断转辙机的动作是否到位。