一种基于单目机器视觉的铁路现场作业双向安全防护系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于单目机器视觉的铁路现场作业双向安全防护系统，包括第一摄像头、第二摄像头、液晶显示器、第一图像采集芯片、第二图像采集芯片、第一FPGA、第二FPGA、ARM处理器、继电器、声光报警器、降压模块、电源；本实用新型专利技术利用单目机器视觉的便携性和检测准确性高的特点，实现基于单目机器视觉的铁路现场作业双向安全防护系统可根据作业现场的变化，便捷移动；并根据需防护的区域灵活性调整，有效提升现场作业防护的准确率和便捷性，系统具有构成简洁、灵活适应现场作业地点变更、现场布设便捷、视频检测灵敏度高等优点。

A two-way safety protection system for railway field operation based on monocular machine vision

The utility model relates to a railway operation two-way safety protection system based on monocular machine vision, including the first camera, second cameras, liquid crystal display, the first image acquisition chip, image acquisition chip, the first second FPGA, second FPGA, ARM processor, relay, sound and light alarm module, step-down power supply; the utility model uses a portable the characteristics of high detection accuracy and monocular machine vision, realize the field operation safety protection system of two-way monocular machine vision according to the changes of work on the site, convenient moving; and according to the adjustment of the regional flexibility needed protection, effectively improve the accuracy of field protection and convenience, the system has simple structure, to adapt to the field work place change, site layout, convenient video detection and high sensitivity.

【技术实现步骤摘要】
一种基于单目机器视觉的铁路现场作业双向安全防护系统
本技术涉及单目机器视觉检测技术和信息处理领域，尤其涉及一种基于单目机器视觉的铁路现场作业双向安全防护系统。
技术介绍
铁路的正常运行必须由铁路现场施工和对运行设备的检修维护作为保障，尽可能的降低铁路现场施工与维护作业在保障安全的前提下对铁路运输的影响，因此保障铁路现场施工作业安全具有重要的现实意义。目前，铁路现场作业防护主要以“人工三点防护”和制度制约为主，缺乏切实可行的辅助装置，如果施工和维护的作业点相对增加，只是以人工防护的手段或者制度制约为主要防护手段，很难保证施工作业人员的人身、设备及铁路行车安全。作业调度是从时间上区分正常运输时段和作业施工时段，一般将维修和施工的时间安排在天窗点内完成；但是随着列车开行的高密度化，普通天窗难以满足运输效率需要；这样人工防护的局限性就显现出来，很难实现现场工作人员的安全。采用卫星定位技术和无线通信技术可以有效监控较大范围内列车运行状况，安全防护效果良好。但需要在列车和施工作业人员都配备卫星定位装置和无线通信装置，投资巨大且系统实现复杂，不利于现场推广。现有的一种基于雷达的铁路现场作业双向安全防护系统，通过雷达检测现场的情况，如果检测到有列车接近的信息就会马上通过自身的报警器进行报警，现场施工的工作人员听到报警器报警以后马上下道，撤离危险区，这样可以有效地保证现场施工人员的安全，但是雷达检测信息的时候误警率比较高，雷达进行检测的时候通过发射电磁波和接受反射回来的电磁波信号来判断是否有车辆驶入的，雷达检测信号受电磁波波束角的影响，横向探测范围过大，会把不是防护轨上行驶的列车或者沿线的汽车也作为运动目标进行检测，必然出现误报警的情况。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于单目机器视觉的铁路现场作业双向安全防护系统，以解决上述现有技术中存在的问题。本技术所采用的技术方案为：一种基于单目机器视觉的铁路现场作业双向安全防护系统，包括第一摄像头、第二摄像头、液晶显示器、第一图像采集芯片、第二图像采集芯片、第一FPGA、第二FPGA、ARM处理器、继电器、声光报警器、降压模块、电源；所述电源输出端连接第一摄像头、第二摄像头、降压模块的输入端，所述第一摄像头输出端连接液晶显示器、第一图像采集芯片的输入端，所述第二摄像头输出端连接液晶显示器、第二图像采集芯片输入端，所述第一图像采集芯片的输出端连接第一FPGA的输入端，所述第一FPGA的输出端连接ARM处理器的输入端，所述第二图像采集芯片输出端连接第二FPGA的输入端，所述第二FPGA的输出端连接ARM处理器的输入端，所述ARM处理器的输出端连接继电器的输入端，所述继电器的输出端连接声光报警器，所述降压模块的输出端连接ARM处理器108的输入端。进一步地，所述ARM处理器为32位ARM处理器。进一步地，所述第一图像采集芯片、第二图像采集芯片实现图像的采集。进一步地，所述第一FPGA、第二FPGA实现图像的背景建模、差分及目标特征向量提取。进一步地，所述继电器接受ARM处理器发出的电流信号，从而控制声光报警器。进一步地，所述液晶显示器将第一摄像头、第二摄像头观测的距离和背景情况显示出来，在调节第一摄像头、第二摄像头时将观测的实际情况展现在液晶显示屏屏幕上。本技术的有益效果为：利用单目机器视觉的便携性和检测准确性高的特点，实现基于单目机器视觉的铁路现场作业双向安全防护系统可根据作业现场的变化，用第一摄像头和第二摄像头分别对作业现场的上行和下行进行实时监测，摄像头满足远距离实时探测需要，根据不同的现场环境，摄像头所监测的范围和距离都可以进行调节。采用第一图像采集芯片和第二图像采集芯片分别对第一摄像头和第二摄像头所监测到的图像信息进行处理，有效的避免上下行信息发生混乱；采用第一FPGA和第二FPGA分别对第一图像采集芯片和第二图像采集芯片所得到的图像信息进行处理，将上行监测到信息和下行监测到信息分别送往ARM处理器，根据ARM处理器中的算法和设定好的阈值对监测到的图像信息进行处理，这种对上下行的具体监测信息进行分开处理的方式有效地提高系统的可靠性，有效提升现场作业防护的准确率和便捷性。附图说明图1是一种基于单目机器视觉的铁路现场作业双向安全防护系统结构框图。图中：101、第一摄像头；102、第二摄像头；103、第一图像采集芯片；104、第二图像采集芯片；105、第一FPGA；106、第二FPGA；107、液晶显示器；108、ARM处理器；109、继电器；110、声光报警器；111、降压模块；112、电源。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细说明。如图1所示，一种基于单目机器视觉的铁路现场作业双向安全防护系统，包括第一摄像头101、第二摄像头102、液晶显示器107、第一图像采集芯片103、第二图像采集芯片104、第一FPGA105、第二FPGA106、ARM处理器108、继电器109、声光报警器110、降压模块111、电源112；所述电源111输出端连接第一摄像头101、第二摄像头102、降压模块111的输入端，所述第一摄像头101输出端连接液晶显示器107、第一图像采集芯片103的输入端，所述第二摄像头102输出端连接液晶显示器107、第二图像采集芯片104输入端，所述第一图像采集芯片103的输出端连接第一FPGA105的输入端，所述第一FPGA105的输出端连接ARM处理器108的输入端，所述第二图像采集芯片104输出端连接第二FPGA106的输入端，所述第二FPGA106的输出端连接ARM处理器108的输入端，所述ARM处理器108的输出端连接继电器109的输入端，所述继电器109的输出端连接声光报警器110，所述降压模块111的输出端连接ARM处理器108的输入端；所述ARM处理器108为32位ARM处理器，所述第一图像采集芯片103、第二图像采集芯片104实现图像的采集，所述第一FPGA105、第二FPGA106实现图像的背景建模、差分及目标特征向量提取，所述继电器109接受ARM处理器108发出的电流信号，从而控制声光报警器110，所述液晶显示器107将第一摄像头101、第二摄像头102观测的距离和背景情况显示出来，在调节第一摄像头101、第二摄像头102时将观测的实际情况展现在液晶显示器107屏幕上。接通电源112，第一摄像头101和第二摄像头102分别对作业点上行和下行两侧的动目标进行探测，并经由第一图像采集芯片103、第二图像采集芯片104、第一FPGA105、第二FPGA106实现对图像的采集、背景建模、差分及目标特征的向量提取，然后向ARM处理器108发送测量数据；ARM处理器108分别对第一摄像头101和第二摄像头102拍摄的信息进行处理分析,将动目标信息依次与初始设定阈值相比较，如果超过阈值，则触发继电器109驱动声光报警器110进行报警，提示作业人员撤离到安全区域。ARM处理器108采用32位ARM完成，经由第一图像采集芯片103、第二图像采集芯片104、第一FPGA105、第二FPGA106对图像进行采集、背景建模、差分与目标特征向量的提取，来接收来自第一摄像头101和第二摄像头102的数据信息，并进行处理；声光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单目机器视觉的铁路现场作业双向安全防护系统，其特征在于：包括第一摄像头(101)、第二摄像头(102)、液晶显示器(107)、第一图像采集芯片(103)、第二图像采集芯片(104)、第一FPGA(105)、第二FPGA(106)、ARM处理器(108)、继电器(109)、声光报警器(110)、降压模块(111)、电源(112)；所述电源(112)输出端连接第一摄像头(101)、第二摄像头(102)、降压模块(111)的输入端，所述第一摄像头(101)输出端连接液晶显示器(107)、第一图像采集芯片(103)的输入端，所述第二摄像头(102)输出端连接液晶显示器(107)、第二图像采集芯片(104)输入端，所述第一图像采集芯片(103)的输出端连接第一FPGA(105)的输入端，所述第一FPGA(105)的输出端连接ARM处理器(108)的输入端，所述第二图像采集芯片(104)输出端连接第二FPGA(106)的输入端，所述第二FPGA(106)的输出端连接ARM处理器(108)的输入端，所述ARM处理器(108)的输出端连接继电器(109)的输入端，所述继电器(109)的输出端连接声光报警器(110)，所述降压模块(111)的输出端连接ARM处理器(108)的输入端。...

【技术特征摘要】
1.一种基于单目机器视觉的铁路现场作业双向安全防护系统，其特征在于：包括第一摄像头(101)、第二摄像头(102)、液晶显示器(107)、第一图像采集芯片(103)、第二图像采集芯片(104)、第一FPGA(105)、第二FPGA(106)、ARM处理器(108)、继电器(109)、声光报警器(110)、降压模块(111)、电源(112)；所述电源(112)输出端连接第一摄像头(101)、第二摄像头(102)、降压模块(111)的输入端，所述第一摄像头(101)输出端连接液晶显示器(107)、第一图像采集芯片(103)的输入端，所述第二摄像头(102)输出端连接液晶显示器(107)、第二图像采集芯片(104)输入端，所述第一图像采集芯片(103)的输出端连接第一FPGA(105)的输入端，所述第一FPGA(105)的输出端连接ARM处理器(108)的输入端，所述第二图像采集芯片(104)输出端连接第二FPGA(106)的输入端，所述第二FPGA(106)的输出端连接ARM处理器(108)的输入端，所述ARM处理器(108)的输出端连接继电器(109)的输入端，所述继电器(109)的输出端连接声光报警器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：林俊亭，周瑞鸿，张振海，闵永智，王阳萍，张雁鹏，张鑫，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：新型
国别省市：甘肃,62