【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道车调车作业安全辅助防护，尤其涉及一种基于轨道车信号灯安全识别的方法及系统。
技术介绍
1、轨道交通信号灯是能在调车作业过程中显示规定的轨道信号以及指引轨道车安全运行的重要设备。传统的信号灯识别方法是依靠人眼辨别，但随着铁路运输事业的飞速发展，列车速度逐渐提升，仅靠肉眼观察容易产生误判，也有可能无法及时准确地做出相应操作，且轨道车调车作业受站场环境复杂、司机对站场不熟悉、瞭望条件有限等不利因素影响，存在很大安全风险。随着机器视觉的不断发展，图像处理技术逐渐应用到铁路运输行业中，可以减少人眼观察所产生的误差，降低铁路运行过程中的安全隐患。但目前单一的方法都不能很好的完成信号灯的识别，易受到外界环境干扰，导致对信号灯的识别不够准确，影响识别效果，因此存在导致的交通意外事件发生的可能性。
2、对比文件cn217022353u公开了一种工程车作业安全预警系统，包括图像采集设备、毫米波雷达、处理器和摄像机，图像采集设备用于采集关于百米标的图像，实时获取行车路径的区域信号灯状态，作为预警。该对比技术仍然存在着信号识别较为单一，识别结果易受环境影响，影响识别效果的问题。
3、因此，为了解决上述安全预警系统识别效果不准确的问题，本专利技术提出一种基于轨道车信号灯安全识别的方法及系统，通过采取车载信号灯和地面机房信号灯检测二取二设计的视频图像采集技术，能够准确识别有效信号灯的位置及状态，实时获取站场信息，实现轨道车调车作业的安全辅助防护功能。
技术实现思路
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2、s1：输入信号灯图像帧，对信号灯进行跟踪检测，用于实时监控并采集信号灯信息。
3、s2：通过车载信号灯和地面机房信号灯检测二取二设计，采集并输出图像上所有信号灯的坐标位置与颜色集合，用于掌握并分析信号灯完整坐标系与信息，便于判断有效信号灯状态。
4、s3：分别以车头位置的轨道中心点以及摄像头光心为原点建立不同的坐标系，计算不同坐标系下有效信号灯坐标，并判断基于坐标变换的有效信号灯状态，通过建立不同坐标系进行坐标变换的方式得到有效信号灯的实际坐标，提高了检测精度。
5、s4：对识别结果加权，输出有效信号灯的状态信息，加权通过多帧投票加权，得到的有效信号灯状态信息更为准确。
6、s5：作出反馈，将信号灯图像输入分类，给出相应系统响应信号，即输出对应信号。
7、作为优选的，轨道信号灯的安全识别方法步骤s4通过多帧投票加权的方式，识别当前信号灯状态，在进行多帧投票加权前，将信号灯图像输入分类，相较于均分权重的方式更加合理。
8、作为优选的，步骤s3分别以以车头位置的轨道中心点和摄像头光心为原点，以速度方向为y轴方向建立坐标系，分别得到有效信号灯的世界坐标(δx,δy)和相机坐标(δx＇,δy＇)，并通过映射矩阵将坐标变换到图像坐标系，将坐标(x,y)与图像检测出来信号灯集合中的坐标进行匹配，从而确定有效信号灯的颜色。
9、作为优选的，步骤s4采用视频帧的时间戳和识别结果的置信度作为双重权重对一段时间内的颜色识别结果进行加权统计，并且，随着轨道车的运行，时间戳越靠近当前，轨道车距离有效信号灯越近，则该时刻的识别结果越准确，权重最大；颜色识别结果对应的置信度越大，则当前结果的真实性越高。
10、作为优选的，步骤s5中，系统可根据有效信号灯的颜色采取相对应的安全防护措施，当识别出信号灯为允许信号时，提示司机前方信号机允许通过，当识别出信号灯为停车信号时，按车辆距离信号机的距离进行分级报警，此时当距离较远时，采用低频声光报警信号；随着车辆的运行，相对距离缩短，声光报警信号逐渐由低频转为高频，当没有成功识别出有效信号灯时，基于导向安全原则，以停车信号处理，此时警报系统会根据实际距离进行分级报警调整，有利于轨道车应对不同情况采取有效应对措施。没有识别出有效信号灯时，为避免意外，轨道车按照停车信号进行处理。
11、本专利技术还提出了一种基于轨道车信号灯安全识别的系统，包括：
12、车载识别系统：用于识别地面信号机传递的信号，并对图像信息和信号进行处理。
13、地面信号机：用于根据当前路况给出轨道车相应的运动信号，地面信号机信号与室内机房系统服务器对应编号的信号相同。
14、室内机房监控系统：用于识别已知编号的有效信号灯对应的状态。
15、作为优选的，车载识别系统连接主机，并设有深度学习的图像识别处理系统，可根据采集地面信号信息进行坐标搭建，完成数据处理与分析，图像识别处理系统通过深度学习算法进行控制，提高了控制精度，提升了控制水平。
16、作为优选的，车载识别系统设有环境识别摄像头，用于识别外部环境变化，预测轨道车运行轨迹与速率，当轨道车外部环境发生变化时则可以判断轨道车的位置变化，进而计算器运行轨迹变化及速率。
17、作为优选的，室内机房监控系统对系统服务器显示的所有信号灯状态及对应编码信息进行识别采集，当地面信号机信号与室内系统服务器信号一致时，才可进行下一步检测，若不一致，则直接输出停车信号。
18、本专利技术的有益效果是：提供一种基于轨道车信号灯安全识别的方法和系统，采用深度学习的视频图像识别技术实时采集站场信息，并通过车载信号灯和地面机房信号灯检测二取二设计，能够有效防止轨道车行车过程中的事故发生，增加了轨道车安全信号识别的精度与反馈速度，提升了行车安全性。
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1.一种基于轨道车信号灯安全识别的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于轨道车信号灯安全识别的方法，其特征在于，所述轨道信号灯的安全识别方法步骤S4通过多帧投票加权的方式，识别当前信号灯状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于轨道车信号灯安全识别的方法，其特征在于，所述步骤S3分别以以车头位置的轨道中心点和摄像头光心为原点，以速度方向为y轴方向建立坐标系，分别得到有效信号灯的世界坐标(ΔX,ΔY)和相机坐标(ΔX＇,ΔY＇)，并通过映射矩阵将坐标变换到图像坐标系。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于轨道车信号灯安全识别的方法，其特征在于，所述步骤S4采用视频帧的时间戳和识别结果的置信度作为双重权重对一段时间内的颜色识别结果进行加权统计，并且，随着轨道车的运行，时间戳越靠近当前，轨道车距离有效信号灯越近，则该时刻的识别结果越准确，权重最大；颜色识别结果对应的置信度越大，则当前结果的真实性越高。
5.根据权利要求1所述的一种基于轨道车信号灯安全识别的方法，其特征在于，所述步骤S5中，系统可根据有效信号灯的颜色采取相
6.一种基于轨道车信号灯安全识别的系统，适用于权利要求1-5所提轨道车信号灯的安全识别方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于轨道车信号灯安全识别的系统，其特征在于，所述车载识别系统连接主机，并设有深度学习的图像识别处理系统，可根据采集地面信号信息进行坐标搭建，完成数据处理与分析。
8.根据权利要求6或7所述的一种基于轨道车信号灯安全识别的系统，其特征在于，所述车载识别系统设有环境识别摄像头，用于识别外部环境变化，预测轨道车运行轨迹与速率。
9.根据权利要求6所述的一种基于轨道车信号灯安全识别的系统，其特征在于，所述室内机房监控系统对系统服务器显示的所有信号灯状态及对应编码信息进行识别采集。
10.根据权利要求6或9所述的一种基于轨道车信号灯安全识别的系统，其特征在于，所述车载系统通过视频图像识别采集到地面信号机状态后，再与机房采集的信号灯状态进行二取二比较。
...【技术特征摘要】
1.一种基于轨道车信号灯安全识别的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于轨道车信号灯安全识别的方法，其特征在于，所述轨道信号灯的安全识别方法步骤s4通过多帧投票加权的方式，识别当前信号灯状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于轨道车信号灯安全识别的方法，其特征在于，所述步骤s3分别以以车头位置的轨道中心点和摄像头光心为原点，以速度方向为y轴方向建立坐标系，分别得到有效信号灯的世界坐标(δx,δy)和相机坐标(δx＇,δy＇)，并通过映射矩阵将坐标变换到图像坐标系。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于轨道车信号灯安全识别的方法，其特征在于，所述步骤s4采用视频帧的时间戳和识别结果的置信度作为双重权重对一段时间内的颜色识别结果进行加权统计，并且，随着轨道车的运行，时间戳越靠近当前，轨道车距离有效信号灯越近，则该时刻的识别结果越准确，权重最大；颜色识别结果对应的置信度越大，则当前结果的真实性越高。
5.根据权利要求1所述的一种基于轨道车信号灯安全识别的方法，其特征在于，所述步骤s5中，系统可根据有效信号灯的颜色采取相对应的安全防护措施，当识别出信号灯为允许信号时，提示司机前方信号机允许通...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟军，李贤杰，袁凯，戴辰宇，吕云峰，叶卫春，蒋宇新，朱栋升，
申请(专利权)人：高新兴创联科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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