一种铁轨附近车辆检测方法

摘要

本发明涉及一种铁轨附近车辆检测方法，该方法包括使用铁轨附近车辆检测系统来进行检测，针对现有技术中铁道附近车辆逼近难以准确检测的技术问题，通过对源自铁道周围场景的优质滤波图像执行相应的滤波处理以获得相应的去噪图像，对去噪图像进行动态范围增强处理以获得相应的高动态范围图像，将高动态范围图像中像素值落在车辆上限灰度阈值和车辆下限灰度阈值之间的像素点组成车辆子图像，并在车辆子图像的面积大于等于预设面积阈值时，发出车辆逼近信号，同时，在铁道上的金属连接件的当前疲劳度大于等于预设疲劳度阈值时，进行疲劳度预警操作，从而解决了上述技术问题。

权利要求

1.一种铁轨附近车辆检测方法，其特征在于，所述方法包括：

使用疲劳度测量设备，设置在两条铁轨之间的接头处，两条铁轨之间的接头为金属连接件，疲劳度测量设备用于实时测量金属连接件的当前疲劳度；

使用GPS定位设备，设置在两条铁轨之间的接头处，用于给出两条铁轨之间的接头处的GPS导航数据；

使用超限检测设备，与疲劳度测量设备连接，用于在金属连接件的当前疲劳度大于等于预设疲劳度阈值时，发出疲劳度超限信号；

使用无线通信接口，分别与超限检测设备和GPS定位设备连接，用于在接收到疲劳度超限信号时，将GPS导航数据和当前疲劳度打包发送给远端的铁路中心服务器处；

使用多角度摄像机构，设置在两条铁轨之间的接头处的上方，包括第一长筒架构、第二长筒架构、第三长筒架构、主连接件和金属支撑结构，第一连接扣件、第二连接扣件和第三连接扣件都被扣接到主连接件上且使得第一长筒架构和第三长筒架构水平连接，以及使得第一长筒架构和第二长筒架构呈90度连接，第三长筒架构和第二长筒架构呈90度连接；

第一长筒架构包括塑料外壳、环形容器、第一摄影部件和第一连接扣件，环形容器、第一摄影部件和第一连接扣件都位于塑料外壳内部，第一摄像部件设置在塑料外壳的朝外端，第一连接扣件设置在塑料外壳的朝内端，第一摄像部件嵌入在环形容器内部，用于朝外对附近场景进行高清图像采集以获得第一高清图像；第二长筒架构包括塑料外壳、环形容器、第二摄影部件和第二连接扣件，环形容器、第二摄影部件和第二连接扣件都位于塑料外壳内部，第二摄像部件设置在塑料外壳的朝外端，第二连接扣件设置在塑料外壳的朝内端，第二摄像部件嵌入在环形容器内部，用于朝外对附近场景进行高清图像采集以获得第二高清图像；第三长筒架构包括塑料外壳、环形容器、第三摄影部件和第三连接扣件，环形容器、第三摄影部件和第三连接扣件都位于塑料外壳内部，第三摄像部件设置在塑料外壳的朝外端，第三连接扣件设置在塑料外壳的朝内端，第三摄像部件嵌入在环形容器内部，用于朝外对附近场景进行高清图像采集以获得第三高清图像；

使用复杂度比较设备，分别与第一摄像部件、第二摄像部件和第三摄像部件连接，用于分别接收第一高清图像、第二高清图像和第三高清图像，将第一高清图像、第二高清图像和第三高清图像中复杂度最高的图像确定为滤波参考图像，将滤波参考图像中的幅值最大的噪声所对应的类型作为参考噪声类型输出；

使用实时滤波执行设备，与复杂度比较设备连接，用于分别对第一高清图像、第二高清图像和第三高清图像执行与参考噪声类型对应的滤波算法的相应处理，以分别获得第一滤波图像、第二滤波图像和第三滤波图像；

使用信噪比比较设备，位于主连接件内，用于获得第一滤波图像、第二滤波图像和第三滤波图像，对第一滤波图像、第二滤波图像和第三滤波图像分别进行信噪比检测，将第一滤波图像、第二滤波图像和第三滤波图像中信噪比最高的图像作为优质滤波图像输出；

使用噪声检测设备，用于接收优质滤波图像，对优质滤波图像进行噪声类型分析以获得其中幅值排序前三名的噪声类型，并基于排序前三名的噪声类型确定相应的噪声滤波器组合模式；

使用噪声处理设备，与噪声检测设备连接，用于基于噪声滤波器组合模式对优质滤波图像执行相应的滤波处理以获得相应的去噪图像；

使用动态范围增强设备，与噪声处理设备连接，用于接收去噪图像，对去噪图像进行动态范围增强处理以获得相应的高动态范围图像；

使用车辆分析设备，与动态范围增强设备连接，用于将高动态范围图像中像素值落在车辆上限灰度阈值和车辆下限灰度阈值之间的像素点组成车辆子图像，并在车辆子图像的面积大于等于预设面积阈值时，发出车辆逼近信号。

2.如权利要求1所述的铁轨附近车辆检测方法，其特征在于，还包括：

使用立体声扬声器，与车辆分析设备连接，用于在接收到车辆逼近信号的同时，播放与车辆逼近信号对应的语音报警文件。

3.如权利要求2所述的铁轨附近车辆检测方法，其特征在于：

复杂度比较设备和实时滤波执行设备都被设置在支撑架构的主连接件内部。

说明书

一种铁轨附近车辆检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种铁轨附近车辆检测方法。

背景技术

[0002] 把钢轨连接成轨道的方法有多种。最传统的做法会把二十米左右一截的钢轨固定在轨枕之上，各截钢轨之间有接头(亦称接缝)。英国的习惯，两条路轨会在相同的地方有接头，但美国则会放在不同的地方。接头使用鱼尾板接合，他是一块约六十厘米长的钢板，两端有四或六口钢栓，用来扣在钢轨上的小洞。钢轨之间特地留有间隙，约为6mm宽，称为伸缩接缝。

[0003] 钢轨让鱼尾板上钢栓通过的小洞是椭圆形的，这样钢轨就可以在炎热的天气下有膨胀的空间。这对钢轨是非常重要的：如果没有膨胀的空间，每当温度改变一度，钢轨就需要承受1.6吨的压力或拉力。如果一个地方每年最高及最低温度相差三十度，这力可以达到五十吨。一条钢轨可能会因而变得歪歪斜斜，影响行车安全。

[0004] 现有的铁轨本身发展已经非常成熟，然而围绕铁轨的安全防护设备仍非常有限，例如，经常发生车辆侵入铁轨而导致车辆和火车相撞的事故发生。

发明内容

[0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种铁轨附近车辆检测方法，能够有效检测附近车辆的逼近，并快速进行预警，以提高铁道运行的安全等级。

[0006] 本发明至少具有以下两处重要发明点：

[0007] (1)对优质滤波图像执行包括噪声检测设备、噪声处理设备和动态范围增强设备的针对性处理，为图像分割提供更有价值的参考图像；

[0008] (2)精细挑选自适应的滤波算法，对同一场景的多个摄像部件采取同一滤波算法处理，保障后续图像合并和图像处理的效果。

[0009] 根据本发明的一方面，还提供了一种铁轨附近车辆检测方法，所述方法包括：

[0010] 使用疲劳度测量设备，设置在两条铁轨之间的接头处，两条铁轨之间的接头为金属连接件，疲劳度测量设备用于实时测量金属连接件的当前疲劳度；

[0011] 使用GPS定位设备，设置在两条铁轨之间的接头处，用于给出两条铁轨之间的接头处的GPS导航数据；

[0012] 使用超限检测设备，与疲劳度测量设备连接，用于在金属连接件的当前疲劳度大于等于预设疲劳度阈值时，发出疲劳度超限信号；

[0013] 使用无线通信接口，分别与超限检测设备和GPS定位设备连接，用于在接收到疲劳度超限信号时，将GPS导航数据和当前疲劳度打包发送给远端的铁路中心服务器处；

[0014] 使用多角度摄像机构，设置在两条铁轨之间的接头处的上方，包括第一长筒架构、第二长筒架构、第三长筒架构、主连接件和金属支撑结构，第一连接扣件、第二连接扣件和第三连接扣件都被扣接到主连接件上且使得第一长筒架构和第三长筒架构水平连接，以及使得第一长筒架构和第二长筒架构呈90度连接，第三长筒架构和第二长筒架构呈90度连接；

[0015] 第一长筒架构包括塑料外壳、环形容器、第一摄影部件和第一连接扣件，环形容器、第一摄影部件和第一连接扣件都位于塑料外壳内部，第一摄像部件设置在塑料外壳的朝外端，第一连接扣件设置在塑料外壳的朝内端，第一摄像部件嵌入在环形容器内部，用于朝外对附近场景进行高清图像采集以获得第一高清图像；第二长筒架构包括塑料外壳、环形容器、第二摄影部件和第二连接扣件，环形容器、第二摄影部件和第二连接扣件都位于塑料外壳内部，第二摄像部件设置在塑料外壳的朝外端，第二连接扣件设置在塑料外壳的朝内端，第二摄像部件嵌入在环形容器内部，用于朝外对附近场景进行高清图像采集以获得第二高清图像；第三长筒架构包括塑料外壳、环形容器、第三摄影部件和第三连接扣件，环形容器、第三摄影部件和第三连接扣件都位于塑料外壳内部，第三摄像部件设置在塑料外壳的朝外端，第三连接扣件设置在塑料外壳的朝内端，第三摄像部件嵌入在环形容器内部，用于朝外对附近场景进行高清图像采集以获得第三高清图像。

附图说明

[0016] 以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

[0017] 图1为根据本发明实施方案示出的铁轨附近车辆检测系统的结构方框图。

[0018] 图2为根据本发明实施方案示出的铁轨附近车辆检测系统的多角度摄像机构的结构示意图。

具体实施方式

[0019] 下面将参照附图对本发明的铁轨附近车辆检测方法的实施方案进行详细说明。

[0020] 为了克服上述不足，本发明搭建了一种铁轨附近车辆检测方法，采用基于图像识别的车辆逼近检测机制，从而有效避免车辆与火车相撞的事故发生。

[0021] 图1为根据本发明实施方案示出的铁轨附近车辆检测系统的结构方框图，所述系统包括：

[0022] 疲劳度测量设备，设置在两条铁轨之间的接头处，两条铁轨之间的接头为金属连接件，疲劳度测量设备用于实时测量金属连接件的当前疲劳度；

[0023] GPS定位设备，设置在两条铁轨之间的接头处，用于给出两条铁轨之间的接头处的GPS导航数据；

[0024] 超限检测设备，与疲劳度测量设备连接，用于在金属连接件的当前疲劳度大于等于预设疲劳度阈值时，发出疲劳度超限信号；

[0025] 无线通信接口，分别与超限检测设备和GPS定位设备连接，用于在接收到疲劳度超限信号时，将GPS导航数据和当前疲劳度打包发送给远端的铁路中心服务器处；

[0026] 如图2所示，多角度摄像机构，设置在两条铁轨之间的接头处的上方，包括第一长筒架构、第二长筒架构、第三长筒架构、主连接件和金属支撑结构，第一连接扣件、第二连接扣件和第三连接扣件都被扣接到主连接件上且使得第一长筒架构和第三长筒架构水平连接，以及使得第一长筒架构和第二长筒架构呈90度连接，第三长筒架构和第二长筒架构呈90度连接；

[0027] 第一长筒架构包括塑料外壳、环形容器、第一摄影部件和第一连接扣件，环形容器、第一摄影部件和第一连接扣件都位于塑料外壳内部，第一摄像部件设置在塑料外壳的朝外端，第一连接扣件设置在塑料外壳的朝内端，第一摄像部件嵌入在环形容器内部，用于朝外对附近场景进行高清图像采集以获得第一高清图像；第二长筒架构包括塑料外壳、环形容器、第二摄影部件和第二连接扣件，环形容器、第二摄影部件和第二连接扣件都位于塑料外壳内部，第二摄像部件设置在塑料外壳的朝外端，第二连接扣件设置在塑料外壳的朝内端，第二摄像部件嵌入在环形容器内部，用于朝外对附近场景进行高清图像采集以获得第二高清图像；第三长筒架构包括塑料外壳、环形容器、第三摄影部件和第三连接扣件，环形容器、第三摄影部件和第三连接扣件都位于塑料外壳内部，第三摄像部件设置在塑料外壳的朝外端，第三连接扣件设置在塑料外壳的朝内端，第三摄像部件嵌入在环形容器内部，用于朝外对附近场景进行高清图像采集以获得第三高清图像。

[0028] 接着，继续对本发明的铁轨附近车辆检测系统的具体结构进行进一步的说明。

[0029] 所述铁轨附近车辆检测系统中还可以包括：

[0030] 复杂度比较设备，分别与第一摄像部件、第二摄像部件和第三摄像部件连接，用于分别接收第一高清图像、第二高清图像和第三高清图像，将第一高清图像、第二高清图像和第三高清图像中复杂度最高的图像确定为滤波参考图像，将滤波参考图像中的幅值最大的噪声所对应的类型作为参考噪声类型输出；

[0031] 实时滤波执行设备，与复杂度比较设备连接，用于分别对第一高清图像、第二高清图像和第三高清图像执行与参考噪声类型对应的滤波算法的相应处理，以分别获得第一滤波图像、第二滤波图像和第三滤波图像；

[0032] 信噪比比较设备，位于主连接件内，用于获得第一滤波图像、第二滤波图像和第三滤波图像，对第一滤波图像、第二滤波图像和第三滤波图像分别进行信噪比检测，将第一滤波图像、第二滤波图像和第三滤波图像中信噪比最高的图像作为优质滤波图像输出；

[0033] 噪声检测设备，用于接收优质滤波图像，对优质滤波图像进行噪声类型分析以获得其中幅值排序前三名的噪声类型，并基于排序前三名的噪声类型确定相应的噪声滤波器组合模式；

[0034] 噪声处理设备，与噪声检测设备连接，用于基于噪声滤波器组合模式对优质滤波图像执行相应的滤波处理以获得相应的去噪图像；

[0035] 动态范围增强设备，与噪声处理设备连接，用于接收去噪图像，对去噪图像进行动态范围增强处理以获得相应的高动态范围图像；

[0036] 车辆分析设备，与动态范围增强设备连接，用于将高动态范围图像中像素值落在车辆上限灰度阈值和车辆下限灰度阈值之间的像素点组成车辆子图像，并在车辆子图像的面积大于等于预设面积阈值时，发出车辆逼近信号。

[0037] 所述铁轨附近车辆检测系统中还可以包括：立体声扬声器，与车辆分析设备连接，用于在接收到车辆逼近信号的同时，播放与车辆逼近信号对应的语音报警文件。

[0038] 在所述铁轨附近车辆检测系统中：复杂度比较设备和实时滤波执行设备都被设置在支撑架构的主连接件内部。

[0039] 在所述铁轨附近车辆检测系统中：复杂度比较设备通过ZIGBEE网络分别与第一摄像部件、第二摄像部件和第三摄像部件建立无线连接。

[0040] 以下为根据本发明实施方案示出的铁轨附近车辆检测方法的步骤流程图，所述方法包括：

[0041] 使用疲劳度测量设备，设置在两条铁轨之间的接头处，两条铁轨之间的接头为金属连接件，疲劳度测量设备用于实时测量金属连接件的当前疲劳度；

[0042] 使用GPS定位设备，设置在两条铁轨之间的接头处，用于给出两条铁轨之间的接头处的GPS导航数据；

[0043] 使用超限检测设备，与疲劳度测量设备连接，用于在金属连接件的当前疲劳度大于等于预设疲劳度阈值时，发出疲劳度超限信号；

[0044] 使用无线通信接口，分别与超限检测设备和GPS定位设备连接，用于在接收到疲劳度超限信号时，将GPS导航数据和当前疲劳度打包发送给远端的铁路中心服务器处；

[0045] 使用多角度摄像机构，设置在两条铁轨之间的接头处的上方，包括第一长筒架构、第二长筒架构、第三长筒架构、主连接件和金属支撑结构，第一连接扣件、第二连接扣件和第三连接扣件都被扣接到主连接件上且使得第一长筒架构和第三长筒架构水平连接，以及使得第一长筒架构和第二长筒架构呈90度连接，第三长筒架构和第二长筒架构呈90度连接；

[0046] 第一长筒架构包括塑料外壳、环形容器、第一摄影部件和第一连接扣件，环形容器、第一摄影部件和第一连接扣件都位于塑料外壳内部，第一摄像部件设置在塑料外壳的朝外端，第一连接扣件设置在塑料外壳的朝内端，第一摄像部件嵌入在环形容器内部，用于朝外对附近场景进行高清图像采集以获得第一高清图像；第二长筒架构包括塑料外壳、环形容器、第二摄影部件和第二连接扣件，环形容器、第二摄影部件和第二连接扣件都位于塑料外壳内部，第二摄像部件设置在塑料外壳的朝外端，第二连接扣件设置在塑料外壳的朝内端，第二摄像部件嵌入在环形容器内部，用于朝外对附近场景进行高清图像采集以获得第二高清图像；第三长筒架构包括塑料外壳、环形容器、第三摄影部件和第三连接扣件，环形容器、第三摄影部件和第三连接扣件都位于塑料外壳内部，第三摄像部件设置在塑料外壳的朝外端，第三连接扣件设置在塑料外壳的朝内端，第三摄像部件嵌入在环形容器内部，用于朝外对附近场景进行高清图像采集以获得第三高清图像。

[0047] 接着，继续对本发明的铁轨附近车辆检测方法的具体步骤进行进一步的说明。

[0048] 所述铁轨附近车辆检测方法还可以包括：

[0049] 使用复杂度比较设备，分别与第一摄像部件、第二摄像部件和第三摄像部件连接，用于分别接收第一高清图像、第二高清图像和第三高清图像，将第一高清图像、第二高清图像和第三高清图像中复杂度最高的图像确定为滤波参考图像，将滤波参考图像中的幅值最大的噪声所对应的类型作为参考噪声类型输出；

[0050] 使用实时滤波执行设备，与复杂度比较设备连接，用于分别对第一高清图像、第二高清图像和第三高清图像执行与参考噪声类型对应的滤波算法的相应处理，以分别获得第一滤波图像、第二滤波图像和第三滤波图像；

[0051] 使用信噪比比较设备，位于主连接件内，用于获得第一滤波图像、第二滤波图像和第三滤波图像，对第一滤波图像、第二滤波图像和第三滤波图像分别进行信噪比检测，将第一滤波图像、第二滤波图像和第三滤波图像中信噪比最高的图像作为优质滤波图像输出；

[0052] 使用噪声检测设备，用于接收优质滤波图像，对优质滤波图像进行噪声类型分析以获得其中幅值排序前三名的噪声类型，并基于排序前三名的噪声类型确定相应的噪声滤波器组合模式；

[0053] 使用噪声处理设备，与噪声检测设备连接，用于基于噪声滤波器组合模式对优质滤波图像执行相应的滤波处理以获得相应的去噪图像；

[0054] 使用动态范围增强设备，与噪声处理设备连接，用于接收去噪图像，对去噪图像进行动态范围增强处理以获得相应的高动态范围图像；

[0055] 使用车辆分析设备，与动态范围增强设备连接，用于将高动态范围图像中像素值落在车辆上限灰度阈值和车辆下限灰度阈值之间的像素点组成车辆子图像，并在车辆子图像的面积大于等于预设面积阈值时，发出车辆逼近信号。

[0056] 所述铁轨附近车辆检测方法还可以包括：

[0057] 使用立体声扬声器，与车辆分析设备连接，用于在接收到车辆逼近信号的同时，播放与车辆逼近信号对应的语音报警文件。

[0058] 在所述铁轨附近车辆检测方法中：复杂度比较设备和实时滤波执行设备都被设置在支撑架构的主连接件内部。

[0059] 在所述铁轨附近车辆检测方法中：复杂度比较设备通过ZIGBEE网络分别与第一摄像部件、第二摄像部件和第三摄像部件建立无线连接。

[0060] 另外，GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98％的24颗GPS卫星星座己布设完成。

[0061] 利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，它极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展。

[0062] 采用本发明的铁轨附近车辆检测系统及方法，针对现有技术中铁道附近车辆逼近难以准确检测的技术问题，通过对源自铁道周围场景的优质滤波图像执行相应的滤波处理以获得相应的去噪图像，对去噪图像进行动态范围增强处理以获得相应的高动态范围图像，将高动态范围图像中像素值落在车辆上限灰度阈值和车辆下限灰度阈值之间的像素点组成车辆子图像，并在车辆子图像的面积大于等于预设面积阈值时，发出车辆逼近信号，同时，在铁道上的金属连接件的当前疲劳度大于等于预设疲劳度阈值时，进行疲劳度预警操作，从而解决了上述技术问题。

[0063] 可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。