CN108805145A - 一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，包括轨道车头，轨道车头外侧的顶部安装有高清摄像机，轨道车头的内部安装有图像处理器、显示屏、第一警示装置和第二警示装置。本发明从智能视频监控的角度出发，以机器视觉为基础，基于视频图像处理相关技术和算法，针对轨道车的具体结构特点以及轨道车运行作业特点的分析，通过安装在机车顶部的摄像机，实时的获取轨道车运行前方信号灯的状态，以及隧道内部光照强度的突变，对采集到的图像进行自动处理与分析，建立相应的安全检测模型，从而实现轨道车在运行过程中对轨道车前方信号灯的状态以及光照强度的突变情况的检测，并对检测结果做智能预警，保证轨道车在行进过程中的安全。

Description

一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置，具体地说，涉及一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置。

背景技术

城市轨道交通信号是应用于轨道交通系统中实现行车指挥和轨道车运行安全间隔控制的技术，用于保证行车安全，提高运输效率。

首先，信号灯是最常见的识别对象，传统的信号灯识别方法包括灰度空间信号灯的识别以及RGB空间信号灯的识别。由于灰度图像仅用256级灰度来描述彩色信息，在彩色到灰度值的转换过程中难免会丢失颜色信息。如果1个信号灯可显示2种颜色，这2种颜色的灰度值相近，则在灰度空间中就不能完成该信号灯的识别；而信号灯的错误识别可能会导致轨道车错误运行从而造成轨道事故，因此，实施智能识别信号灯对于提高轨道车安全运行效率至关重要。

其次，现有的轨道车安全设备虽然能够在一定程度上避免事故的发生，但它的控制方式通常是以安装在轨道车上的轨道车信号机、信号传感器、速度传感器、风压传感器、轴温传感器等设备来对轨道车的相关设备、司机的操作进行控制，并通过轨道车监控记录装置的作业模式实施控制来保障轨道车的安全运行。但是对于轨道车运行过程中出现在轨道车前方的信号灯状态以及轨道车环境亮度突变并不能做出实时智能的检测和预警。

另外，当轨道车司机操纵轨道车行进时，轨道车在多种背景环境下施工作业，视觉适应时间、背景亮度的变化以及眩光都会对人眼造成一定的影响，进而严重影响到轨道车的行车安全。

因此，城市轨道交通在供电施工时轨道车前方信号灯的状态以及光照强度突变的情况对其进行检测，并对检测结果做智能预警，保证轨道车在行进过程中的安全显得尤为重要，需要提供一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的是常规技术中无法对轨道车前方信号灯的状态以及光照强度突变的情况进行检测的技术问题。本发明提供了一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，相比于常规技术，可以提高轨道车在行进过程中的安全。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案得以实现：

本发明提供了一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，包括轨道车头，所述轨道车头外侧的顶部安装有高清摄像机，所述轨道车头的内部安装有图像处理器、显示屏、第一警示装置和第二警示装置，所述图像处理器包括第一图像处理单元和第二图像处理单元，所述第一警示装置和第二警示装置分别与第一图像处理单元和第二图像处理单元电性连接，所述第一图像处理单元和第二图像处理单元均与显示屏电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，在一种可能的实施方式中，所述高清摄像机、图像处理器、显示屏、第一警示装置和第二警示装置均与轨道车头内部的一侧设有控制开关电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，在一种可能的实施方式中，所述第一图像处理单元包括第一图像预处理和第一颜色模型，第一颜色模型采用HSI空间颜色对的相似距离建模，其中包括的技术和算法为MSER、SIFT特征、SVM图像处理算法和基于S通道的Camshift算法。

作为本发明的一种优选技术方案，在一种可能的实施方式中，所述第二图像处理单元包括第二图像预处理和第二颜色模型，第二颜色模型HSV颜色空间建模，其中包括的技术和算法为欧氏距离、中值滤波算法和均值化处理。

作为本发明的一种优选技术方案，在一种可能的实施方式中，所述第一警示装置和第二警示装置均包括警示灯，警示灯的底端固定设有语音报警器。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

1)本发明的地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，可以实时、准确的向轨道车机车司机提供列车前方信号灯的状态以及光照强度突变的情况，及时提醒机车司机安全驾驶，从而避免因机车司机精神疲劳、注意力不集中、疏忽等原因导致的列车行车事故。具有成本低、设备简单，以及在不影响其它联锁设备的前提下确保列车的行车安全，从实际需求出发，通过采用数字图像处理等技术手段，达到列车行车安全预警的目的，从而避免由于列车行车事故产生的经济和生命损失。

2)本发明的地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，通过技术开发研究智能视频分析技术，提高了项目整体的施工安全保障，增加了企业竞争能力。

3)本发明的地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，通过该系统对轨道车前方信号灯的状态、司机的操作过程以及线路的洁净情况进行监控，同时对于可能出现的各种安全隐患进行检测并判断，方便了轨道车司机能够及时发现安全隐患、采取相应的安全措施，降低施工成本，使得企业利润最大化。

当然，实施本发明的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置的流程示意图。

图中：1、轨道车头；2、高清摄像机；3、第一图像处理单元；4、显示屏；5、第二图像处理单元；6、第一警示装置；7、第二警示装置。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1-2所示，本发明一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，包括轨道车头1，轨道车头1外侧的顶部安装有高清摄像机2，轨道车头1的内部安装有图像处理器、显示屏4、第一警示装置6和第二警示装置7，图像处理器包括第一图像处理单元3和第二图像处理单元5，第一警示装置6和第二警示装置7分别与第一图像处理单元3和第二图像处理单元5电性连接，第一图像处理单元3和第二图像处理单元5均与显示屏4电性连接。

优选的，高清摄像机2、图像处理器、显示屏4、第一警示装置6和第二警示装置7均与轨道车头1内部的一侧设有控制开关电性连接，使得各用电设备便于操作。

优选的，第一图像处理单元3包括第一图像预处理和第一颜色模型，第一颜色模型采用HSI空间颜色对的相似距离建模，其中包括的技术和算法为MSER、SIFT特征、SVM图像处理算法和基于S通道的Camshift算法，采用HSI色彩空间，当HSI颜色对的相似距离小于3.0时，人类视觉认为它们是相似的，当HSI颜色对的相似距离大于6.0时人类视觉认为它们是显著不同的。另外，加之HSI颜色对的相似性可以用相似距离来度量，故可快速、高效的进行城市轨道交通在供电施工时轨道车前方信号灯状态的检测。

优选的，第二图像处理单元5包括第二图像预处理和第二颜色模型，第二颜色模型HSV颜色空间建模，其中包括的技术和算法为欧氏距离、中值滤波算法和均值化处理，更直观的基于颜色空间的亮度值计算方法，在HSV颜色空间提取图像亮度值实现亮度突变的检测，以确定轨道车当前环境的亮度值，对光照强度突变进行检测。

优选的，第一警示装置6和第二警示装置7均包括警示灯，警示灯的底端固定设有语音报警器，警示装置可及时发出警鸣，便于作出应对措施。

具体工作时，本发明中的地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，在对地铁施工轨道车前方信号灯状态进行检测时，首先，通过轨道车头1的顶部安装的高清摄像机2采集前方道路信号灯状况的视频信息，高清摄像机2将采集到的视频信息传输给图像处理器内的第一图像处理单元3，第一图像处理单元3内的第一图像预处理对视频图像进行预处理；然后，对预处理后的视频图像采用MSER来检测轨道车前方信号灯候选区域，并采用SIFT特征来描述子表征；最后，使用SVM图像处理算法对信号灯候选区域进行识别，并采用基于S通道的Camshift算法进行城市轨道交通在供电施工时轨道车前方信号灯状态的检测，再显示在显示屏4上，同时通过第一警示装置6的警示灯以及语音报警器作出相应的判断显示；

在对地铁施工轨道车前方光照强度突变进行检测时，首先，通过轨道车头1的顶部安装的高清摄像机2采集隧道前方的视频信息，将第二图像处理单元5的处理结果使用中值法对隧道视频背景图像建模，以提取尽可能干扰因素少的隧道背景；然后，采用建立于欧氏距离的标准向量中值滤波算法对隧道背景图像进行去噪处理，并将得到的RGB图像转换为HSV图像后提取HSV图像亮度分量；其次，对所有的亮度值进行均值化处理，以此得到当前环境的亮度值；最后，根据确定的阈值进行光照强度突变的检测显示在显示屏4上，同时通过第二警示装置7的警示灯以及语音报警器作出相应的判断显示。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，包括轨道车头(1)，其特征在于，所述轨道车头(1)外侧的顶部安装有高清摄像机(2)，所述轨道车头(1)的内部安装有图像处理器、显示屏(4)、第一警示装置(6)和第二警示装置(7)，所述图像处理器包括第一图像处理单元(3)和第二图像处理单元(5)，所述第一警示装置(6)和第二警示装置(7)分别与第一图像处理单元(3)和第二图像处理单元(5)电性连接，所述第一图像处理单元(3)和第二图像处理单元(5)均与显示屏(4)电性连接。

2.如权利要求1所述的一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，其特征在于，所述高清摄像机(2)、图像处理器、显示屏(4)、第一警示装置(6)和第二警示装置(7)均与轨道车头(1)内部的一侧设有控制开关电性连接。

3.如权利要求1所述的一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，其特征在于，所述第一图像处理单元(3)包括第一图像预处理和第一颜色模型，第一颜色模型采用HSI空间颜色对的相似距离建模，其中包括的技术和算法为MSER、SIFT特征、SVM图像处理算法和基于S通道的Camshift算法。

4.如权利要求1所述的一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，其特征在于，所述第二图像处理单元(5)包括第二图像预处理和第二颜色模型，第二颜色模型HSV颜色空间建模，其中包括的技术和算法为欧氏距离、中值滤波算法和均值化处理。

5.如权利要求1所述的一种地铁施工轨道车信号灯及环境亮度检测装置，其特征在于，所述第一警示装置(6)和第二警示装置(7)均包括警示灯，警示灯的底端固定设有语音报警器。