一种基于视频的城市轨道交通前向列车检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于视频的城市轨道交通前向列车检测系统及方法，系统包括：视频传感器模块、信息采集与存取模块、数据处理与分析模块；视频传感器模块设于当前列车的车头前方，与信息采集与存取模块连接，用于拍摄列车前方的轨道图像，并将轨道图像发送至信息采集与存取模块；信息采集与存取模块与数据处理与分析模块连接，用于对轨道图像进行存储，并将轨道图像发送至数据处理与分析模块；数据处理与分析模块用于对轨道图像进行处理和分析，并确定钢轨位置以及前向列车与当前列车的实际距离。本发明专利技术结构和图像处理算法简单，检测前方钢轨是否有列车的计算量较小，对系统性能无特殊要求，成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道交通
，涉及一种轨道交通的列车检测方法，具体涉及一种基于视频的城市轨道交通前向列车检测系统及方法。
技术介绍
传统轨道交通技术一般使用列车自动保护系统(AutomaticTrainProtection，简称ATP)进行列车行车安全防护，在每一列车安装定位、通信设备，以及地面占用检测设备。利用通信手段实现列车追踪运行，防止碰撞追尾。为了便于对列车前方的列车进行检测，现有技术中的有轨列车检测前方障碍物的系统由摄像头、毫米波雷达和轨道控制单元模块组成，通过图像识别障碍物类型来检测汽车、巴士和其他电车等物体，基于速度等变量确定距离，来计算发生碰撞的可能性，从而避免碰撞的发生。但是，ATP系统需要在地面安装设备，且需要依赖于另一列车设备的正常运行。如果某一列车设备发生故障，列车处于非正常工作状态，这时车辆在直道，弯道等路段的行车安全依靠司机观察或电话闭塞措施来判断，存在列车追尾的隐患，如若发送追尾事件，将对乘客生命财产安全造成一定损失。同时，现有技术的图像识别算法复杂，运算量大，对系统性能要求高，多传感器融合，成本较高。
技术实现思路
由于现有技术的图像识别算法复杂，运算量大，对系统性能要求高，多传感器融合，成本较高的问题，本专利技术提出一种基于视频的城市轨道交通前向列车检测系统及方法。第一方面，本专利技术提出一种基于视频的城市轨道交通前向列车检测系统，包括：视频传感器模块、信息采集与存取模块、数据处理与分析模块；所述视频传感器模块设于当前列车的车头前方，和所述信息采集与存取模块连接，用于拍摄当前列车前方的轨道图像，并将所述轨道图像发送至所述信息采集与存取模块；所述信息采集与存取模块和所述数据处理与分析模块连接，用于对所述轨道图像进行存储，并将所述轨道图像发送至所述数据处理与分析模块；所述数据处理与分析模块用于对所述轨道图像进行处理和分析，并确定钢轨位置以及前向列车与所述当前列车的实际距离。可选地，还包括：声光警报模块；所述声光警报模块设于驾驶室中，和所述数据处理与分析模块连接，用于根据报警信号进行声光报警，并提示司机减速或制动；其中，所述报警信号为所述数据处理与分析模块判断所述实际距离小于安全距离时，向所述声光警报模块发送的信号。第二方面，本专利技术还提出一种基于上述视频的城市轨道交通前向列车检测系统的前向列车检测方法，包括：通过所述视频传感器模块实时拍摄所述轨道图像；将所述轨道图像存储到所述信息采集与存取模块中，以使所述信息采集与存取模块实时进行图像更新；所述数据处理与分析模块对所述轨道图像进行处理和分析，并确定钢轨位置以及前向列车与所述当前列车的实际距离。可选地，所述数据处理与分析模块对所述轨道图像进行处理和分析，并确定钢轨位置以及前向列车与所述当前列车的实际距离，具体包括：所述数据处理与分析模块获取所述当前列车前方无列车时的空车图像，识别所述空车图像中的第一钢轨和第二钢轨，对所述空车图像中的所述第一钢轨或所述第二钢轨进行离散化处理，计算每个离散点到所述空车图像中所述当前列车的车头对应位置的像素距离；获取所述每个离散点对应的钢轨上的实际物理点，并计算每个所述实际物理点到所述当前列车的车头的实际距离；根据每个所述像素距离和对应的每个所述实际距离，得到所述当前列车的检测曲线；获取所述当前列车前方有前向列车时的有车图像，识别所述有车图像中所述前向列车到所述有车图像中所述当前列车的车头对应位置的目标像素距离；根据所述目标像素距离和所述检测曲线，得到所述前向列车与所述当前列车的实际距离。可选地，所述方法还包括：获取所述第一钢轨和所述第二钢轨的汇聚点，并获取所述汇聚点对应的钢轨上的实际检测点；根据所述实际检测点和所述当前列车的车头位置，计算得到所述检测曲线的检测范围。可选地，所述方法还包括：计算所述空车图像中所述第一钢轨的第一像素数量和所述第二钢轨的第二像素数量；若所述第一像素数量和所述第二像素数量的差值小于阈值，则所述第一钢轨和所述第二钢轨为直线钢轨；若所述第一像素数量和所述第二像素数量的差值大于等于阈值，则所述第一钢轨和所述第二钢轨为弯道钢轨。可选地，所述根据每个所述像素距离和对应的每个所述实际距离，得到所述当前列车的检测曲线，进一步包括：若所述第一钢轨和所述第二钢轨为弯道钢轨，则根据每个所述像素距离和对应的每个所述实际距离，得到所述第一钢轨或所述第二钢轨的曲率；根据每个所述像素距离、对应的每个所述实际距离和所述曲率，得到所述当前列车的检测曲线。可选地，所述方法还包括：若所述实际距离小于所述安全距离，则进行声光报警，并提示司机减速或制动。由上述技术方案可知，本专利技术通过视频传感器模块拍摄列车前方的轨道图像，信息采集与存取模块对轨道图像进行存储，数据处理与分析模块对轨道图像进行处理和分析，能够确定钢轨位置以及前向列车与当前列车的实际距离。结构和图像处理算法简单，检测前方钢轨是否有列车的计算量较小，对系统性能无特殊要求，成本较低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的一种基于视频的城市轨道交通前向列车检测系统的结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的摄像头传感器模块的位置示意图；图3为本专利技术一实施例提供的一种基于视频的城市轨道交通前向列车检测方法的流程示意图；图4为本专利技术一实施例提供的一种数据处理与分析模块进行数据处理与分析的流程示意图；图5(A)和(B)分别为本专利技术一实施例提供的直线钢轨和弯道钢轨的感知范围示意图；图6为本专利技术一实施例提供的直线钢轨的空车图像示意图；图7(A)和(B)为本专利技术一实施例提供的直线钢轨的前向列车位置示意图；图8为本专利技术一实施例提供的弯道钢轨的空车图像示意图；图9(A)和(B)为本专利技术一实施例提供的弯道钢轨的前向列车位置示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。图1示出了本实施例提供的一种基于视频的城市轨道交通前向列车检测系统的流程示意图，包括：视频传感器模块101、信息采集与存取模块102、数据处理与分析模块103；所述视频传感器模块101设于当前列车的车头前方，与所述信息采集与存取模块102连接，用于拍摄当前列车前方的轨道图像，并将所述轨道图像发送至所述信息采集与存取模块；其中，所述基于视频的城市轨道交通前向列车检测系统可以安装在列车车头。举例来说，如图2所示，所述视频传感器模块101设置在列车车头位置，一般设于列车车头玻璃与车灯中间，用于实时拍摄列车前方轨道图像。可根据直道上前后列车需要检测的轨道距离以及分辨率来选择摄像头的焦距、分辨率、像元尺寸等参数。所述信息采集与存取模块102与所述数据处理与分析模块103连接，用于对所述轨道图像进行存储，并将所述轨道图像发送至所述数据处理与分析模块103；具体地，所述信息采集与存取模块102用于通过视频传感器模块101实时拍摄本车前方轨道图像，将获得的数据信息存储，并实时进行更新。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视频的城市轨道交通前向列车检测系统，其特征在于，包括：视频传感器模块、信息采集与存取模块、数据处理与分析模块；所述视频传感器模块设于当前列车的车头前方，和所述信息采集与存取模块连接，用于拍摄当前列车前方的轨道图像，并将所述轨道图像发送至所述信息采集与存取模块；所述信息采集与存取模块和所述数据处理与分析模块连接，用于对所述轨道图像进行存储，并将所述轨道图像发送至所述数据处理与分析模块；所述数据处理与分析模块用于对所述轨道图像进行处理和分析，并确定钢轨位置以及前向列车与所述当前列车的实际距离。

【技术特征摘要】
1.一种基于视频的城市轨道交通前向列车检测系统，其特征在于，包括：视频传感器模块、信息采集与存取模块、数据处理与分析模块；所述视频传感器模块设于当前列车的车头前方，和所述信息采集与存取模块连接，用于拍摄当前列车前方的轨道图像，并将所述轨道图像发送至所述信息采集与存取模块；所述信息采集与存取模块和所述数据处理与分析模块连接，用于对所述轨道图像进行存储，并将所述轨道图像发送至所述数据处理与分析模块；所述数据处理与分析模块用于对所述轨道图像进行处理和分析，并确定钢轨位置以及前向列车与所述当前列车的实际距离。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：声光警报模块；所述声光警报模块设于驾驶室中，和所述数据处理与分析模块连接，用于根据报警信号进行声光报警，并提示司机减速或制动；其中，所述报警信号为所述数据处理与分析模块判断所述实际距离小于安全距离时，向所述声光警报模块发送的信号。3.一种基于权利要求2所述的基于视频的城市轨道交通前向列车检测系统的前向列车检测方法，其特征在于，包括：通过所述视频传感器模块实时拍摄所述轨道图像；将所述轨道图像存储到所述信息采集与存取模块中，以使所述信息采集与存取模块实时进行图像更新；所述数据处理与分析模块对所述轨道图像进行处理和分析，并确定钢轨位置以及前向列车与所述当前列车的实际距离。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述数据处理与分析模块对所述轨道图像进行处理和分析，并确定钢轨位置以及前向列车与所述当前列车的实际距离，具体包括：所述数据处理与分析模块获取所述当前列车前方无列车时的空车图像，识别所述空车图像中的第一钢轨和第二钢轨，对所述空车图像中的所述第一钢轨或所述第二钢轨进行离散化处理，计算每个离...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，张建明，
申请(专利权)人：交控科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11