CN105469403A - 货运列车门窗开启的检测方法 - Google Patents

Abstract

一种货运列车门窗开启的检测方法，分步以直射光源照射行进中的列车车厢，在车体表面形成光斑，以成像设备拍摄光斑及光斑附近的车体表面，生成车厢图像，设定亮度阈值，对生成图像进行二值化分割，从而获得封闭车体的完整光斑样本和待测车体的二值化分割图像，将完整光斑样本与待测车体的二值化分割图案进行比对，如缺损较大则视为列车门窗处于开启状态并报警。通过本发明能够实时快速获知运行中列车的车门开启情况，提高门窗开启检测的正确率，防止铁路运输事故的发生，并降低铁路货运成本。

Description

货运列车门窗开启的检测方法

技术领域

本发明涉及铁路列车监控的技术领域，具体说是一种货运列车门窗开启的检测方法。

背景技术

在铁路运输组织中,货运列车门窗非正常开启是一种非常危险的异常情况，通常采用人工目测的方法排查险情。而目测检查门窗开启容易出现漏检的情况，后续的报警、记录、通知等处理需要人工操作，自动化程度低，流程较为复杂，成为铁路信息化发展的瓶颈，制约了铁路运营管理水平的提高。因此对铁路货运列车门窗开启的自动化检测，就显得颇为重要。

目前，对铁路货运列车门窗开启的自动化检测尚处于起步阶段。相关领域的技术方案数量较少，采用的技术较为复杂，且错误率较高，较难完全脱离人工检测运行。如何提高检测正确率，实现可靠的全自动检测，仍然是一个难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种货运列车门窗开启的检测方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:

本发明的货运列车门窗开启的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：以直射光源照射行进中的列车车厢，在车体表面形成光斑；

步骤2：以成像设备拍摄光斑及光斑附近的车体表面，生成车厢图像；

步骤3：设定亮度阈值，对生成图像进行二值化分割；

步骤4：保存封闭车体的二值化分割图像作为完整光斑样本，完成初始化；

步骤5：对待测车体重复步骤1、步骤2、步骤3，获得待测车体的二值化分割图像；

步骤6：比对待测车体的二值化分割图像与完整光斑样本，如缺损较大，则认为待测车体在缺损部位有开放式的孔洞；

步骤7：如果检测到车体孔洞，则判断为存在车门车窗开启情况，输出报警信号提示工作人员处理；

步骤8：返回步骤5继续进行检测。

本发明还可以采用以下技术措施：

步骤1中，直射光源发射的光线为可见光、红外光、紫外光、X光、激光、偏振光中至少一种。

步骤1中，直射光源的照射方向或法线方向与车体表面垂直。

步骤1中光斑的范围，其上边沿高度高于待检测区域的上边沿而低于待检测区域的下边沿。

步骤1中光斑的图样为二维或一维图案。

步骤2中所述成像设备，为与光源相匹配的光电采集设备，包括摄像机、照相机、红外热像仪、光敏传感器。

步骤2中所述成像设备，其镜头光轴与水平面平行，与车体表面法线夹角为锐角。

步骤3中亮度阈值由人工设定或算法自适应。

步骤6中所述待测车体的二值化分割图像与完整光斑样本的比对，具体为如下图形处理方法中的至少一种：

（1）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素数量的比较；

（2）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素形状的比较；

（3）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素颜色或亮度的比较；

（4）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素边缘信息的比较；

（5）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素频域信息的比较。

本发明具有的优点和积极效果是:

本发明的货运列车门窗开启的检测方法中，分步以直射光源照射行进中的列车车厢，在车体表面形成光斑，以成像设备拍摄光斑及光斑附近的车体表面，生成车厢图像，设定亮度阈值，对生成图像进行二值化分割，从而获得封闭车体的完整光斑样本和待测车体的二值化分割图像，将完整光斑样本与待测车体的二值化分割图案进行比对，如缺损较大则视为列车门窗处于开启状态并报警。通过本发明能够实时快速获知运行中列车的车门开启情况，提高门窗开启检测的正确率，防止铁路运输事故的发生，并降低铁路货运成本。

附图说明

图1为利用本发明的货运列车门窗开启的检测方法在车体封闭时的检测示意图；

图2为利用本发明的货运列车门窗开启的检测方法在门窗开启时的检测示意图；

图3为利用本发明的货运列车门窗开启的检测方法在车体封闭时形成的光斑示意图；

图4为利用本发明的货运列车门窗开启的检测方法在门窗开启时形成的光斑示意图。

具体实施方式

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:

本发明的货运列车门窗开启的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：以直射光源照射行进中的列车车厢，在车体表面形成光斑；

步骤2：以成像设备拍摄光斑及光斑附近的车体表面，生成车厢图像；

步骤3：设定亮度阈值，对生成图像进行二值化分割；

步骤4：保存封闭车体的二值化分割图像作为完整光斑样本，完成初始化；

步骤5：对待测车体重复步骤1、步骤2、步骤3，获得待测车体的二值化分割图像；

步骤6：比对待测车体的二值化分割图像与完整光斑样本，如缺损较大，则认为待测车体在缺损部位有开放式的孔洞；

步骤7：如果检测到车体孔洞，则判断为存在车门车窗开启情况，输出报警信号提示工作人员处理；

步骤8：返回步骤5继续进行检测。

本发明还可以采用以下技术措施：

步骤1中，直射光源发射的光线为可见光、红外光、紫外光、X光、激光、偏振光中至少一种。

步骤1中，直射光源的照射方向或法线方向与车体表面垂直。

步骤1中光斑的范围，其上边沿高度高于待检测区域的上边沿而低于待检测区域的下边沿。

步骤1中光斑的图样为二维或一维图案。

步骤2中所述成像设备，为与光源相匹配的光电采集设备，包括摄像机、照相机、红外热像仪、光敏传感器。

步骤2中所述成像设备，其镜头光轴与水平面平行，与车体表面法线夹角为锐角。

步骤3中亮度阈值由人工设定或算法自适应。

步骤6中所述待测车体的二值化分割图像与完整光斑样本的比对，具体为如下图形处理方法中的至少一种：

（1）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素数量的比较；

（2）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素形状的比较；

（3）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素颜色或亮度的比较；

（4）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素边缘信息的比较；

（5）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素频域信息的比较。

以下参照附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1：

如图1和图3所示，本发明的货运列车门窗开启的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：直射光源发射可见光，垂直照射车体，在车体上形成一竖直带状光斑，图中竖直浅色条状部分为光斑区域，照射范围为车顶至车底，光斑宽度为20厘米；

步骤2：采用普通可见光摄像机作为成像设备，镜头光轴与水平面平行，而与车体表面法线成锐角，拍摄光斑附近的车体表面；

步骤3：使用自适应算法设定亮度阈值，将车体表面图像中高于亮度阈值的像素置为1，等于或低于阈值的像素置为0；

步骤4：将步骤3中获得的二值化图像作为完整光斑样本保存，完成初始化步骤；

步骤5：重复步骤1、步骤2、步骤3，获得待测车体的二值化分割图像；

步骤6：综合采用形状与面积的比对方法，将完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像进行帧间差分，统计其有差异像素的数量，本实例中差异极小，即可判定车体完整无敞开情形；

步骤7：根据步骤6的判断结果，无需发出报警，至此完成一次检测；

步骤8：返回步骤5继续进行后续检测。

实施例2：

如图1、图2、图3和图4所示，本发明的货运列车门窗开启的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：直射光源发射可见光，垂直照射车体，在车体上形成一竖直带状光斑，照射范围为车顶至车底，光斑宽度为20厘米；

步骤2：采用普通可见光摄像机作为成像设备，镜头光轴与水平面平行，而与车体表面法线成锐角，拍摄光斑附近的车体表面；

步骤3：使用自适应算法设定亮度阈值，将车体表面图像中高于亮度阈值的像素置为1，等于或低于阈值的像素置为0；

步骤4：将步骤3中获得的二值化图像作为完整光斑样本保存，完成初始化步骤；

步骤5：重复步骤1、步骤2、步骤3，获得待测车体的二值化分割图像，图中竖直浅色条状部分为光斑区域，黑色矩形为打开的车窗；

步骤6：综合采用形状与面积的比对方法，将完整光斑样本与待检测车体的二值化分割图像进行帧间差分，统计其有差异像素的数量，本实例中差异较大，在车窗对应位置形成大面积差异像素，据此可判定车体在该位置有开放孔洞，并且由孔洞位置可以判断出为车窗开启；

步骤7：根据步骤6的判断结果，发出报警，通知其他设备或工作人员进行后续处理，至此完成一次检测；

步骤8：返回步骤5继续进行后续检测。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例,但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作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种货运列车门窗开启的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：以直射光源照射行进中的列车车厢，在车体表面形成光斑；

步骤2：以成像设备拍摄光斑及光斑附近的车体表面，生成车厢图像；

步骤3：设定亮度阈值，对生成图像进行二值化分割；

步骤4：保存封闭车体的二值化分割图像作为完整光斑样本，完成初始化；

步骤5：对待测车体重复步骤1、步骤2、步骤3，获得待测车体的二值化分割图像；

步骤6：比对待测车体的二值化分割图像与完整光斑样本，如缺损较大，则认为待测车体在缺损部位有开放式的孔洞；

步骤7：如果检测到车体孔洞，则判断为存在车门车窗开启情况，输出报警信号提示工作人员处理；

步骤8：返回步骤5继续进行检测。

2.根据权利要求1所述的货运列车门窗开启的检测方法，其特征在于：步骤1中，直射光源发射的光线为可见光、红外光、紫外光、X光、激光、偏振光中至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的货运列车门窗开启的检测方法，其特征在于：步骤1中，直射光源的照射方向或法线方向与车体表面垂直。

4.根据权利要求3所述的货运列车门窗开启的检测方法，其特征在于：步骤1中光斑的范围，其上边沿高度高于待检测区域的上边沿而低于待检测区域的下边沿。

5.根据权利要求4所述的货运列车门窗开启的检测方法，其特征在于：步骤1中光斑的图样为二维或一维图案。

6.根据权利要求1或5所述的货运列车门窗开启的检测方法，其特征在于：步骤2中所述成像设备，为与光源相匹配的光电采集设备，包括摄像机、照相机、红外热像仪、光敏传感器。

7.根据权利要求6所述的货运列车门窗开启的检测方法，其特征在于：步骤2中所述成像设备，其镜头光轴与水平面平行，与车体表面法线夹角为锐角。

8.根据权利要求1或7所述的货运列车门窗开启的检测方法，其特征在于：步骤3中亮度阈值由人工设定或算法自适应。

9.根据权利要求1、2、4、5、7中任一项所述的货运列车门窗开启的检测方法，其特征在于：步骤6中所述待测车体的二值化分割图像与完整光斑样本的比对，具体为如下图形处理方法中的至少一种：

（1）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素数量的比较；

（2）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素形状的比较；

（3）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素颜色或亮度的比较；

（4）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素边缘信息的比较；

（5）对完整光斑样本与待测车体的二值化分割图像中前景像素频域信息的比较。