[发明专利]一种列车装载状态高清监控及超限检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种列车装载状态高清监控及超限检测方法，属于铁路安全监测领域。

背景技术

在铁路货物运输过程中，由于受线路条件和车辆状况以及牵引速度诸多因素的影响，常常导致货物连同加固材料发生位移，形成安全隐患。近年来因货车装载超限所造成的事故时有发生。

根据有关资料统计，我国铁路部门每年因为铁路货物被盗而遭索赔金额高达1.5亿人民币；铁路公安经常需要通过回放监控录像，寻找线索。一些犯罪分子，通过隐匿在敞车车厢内，躲避搜索，到处逃窜。如何对这些车辆进行有效监控，也是当前需要解决的问题。

传统列车装载超限检测手段包括红外对管检测技术、激光雷达测量技术、二维摄影测量技术，使用红外对管检测原理是，按照车辆限界的轮廓布置一系列的红外传感器，形成一个多边形的超限监测框。当车辆有超限部位存在时，则相应位置的红外线就会被隔断，这样就可以大致判断超限所在位置。红外监测技术简单易行，但是存在明显缺陷：只能确定某一方向上有一级超限存在，并不能确定具体的超限位置和超限级别；不能全面检测货物超限，下部超限无法检测，中部超限对管有一个在地面上，很容易被灰尘、污物遮挡，产生大量误报；红外激光测量无法将现场检测情况以图片的形式保留，充其量只能记录超限时刻，但据此根本无法确定超限物体的部位和大小，无法进行复核，同时对观场干扰物（如飞虫、纸等）和实际超限物不易区分。

应用激光雷达测距原理组成的检测系统，具有成熟的激光测距技术、安装方便，精度较高，系统配备多台激光雷达来协同工作，测量得到货车车辆的横断面轮廓图。但是同样存在明显缺陷：目前最先进的激光雷达的扫描频率是100HZ，也就是雷达扫描一周的时间是10毫秒，假设列车行进速度为36km/h，每毫秒10mm,也就是说，激光雷达的检测灵敏度是100mm,即小于100mm的超限物，激光雷达很可能测不到。对于局界口这种速度在60-80KM/H的正线速度来说，小于200mm的超限物激光雷达测到的几率小。我们不可能只扫到一个超限点，就判别该位置装载超限，因为在前期的滤波算法中已经将只有一个点超限的情况排除掉了。

二维摄影测量技术安装位置与红外对管类似，并在摄像机背景部位安装背景板，以减少复杂背景对图像分析的干扰。其优点是可以看到超限图片，通过人工查看的方式确认是否为误报。这种方式可以进一步测得超限物超出一级限界尺寸，大致估计超限级别，但该方式也存在很明显的缺点：得到的是超出一级限界尺寸，不能真正得到超限级别，测量中部超限的背景板安装在轨道两侧的地面上，很容易被列车抛下的物体污染，从而影响图像分析，产生大量误报，有时候误报能达到几千张，也就是整列车误报，根本无法使用，因为是二维平面测量，1250mm以下部位的货物超限无法获取。

目前铁路上用的最多的是综合手段测量，摄像机抓拍分析尺寸，同时结合激光雷达检测手段，尽量取得超限物体的超限级别和准确超限尺寸。但这种综合方式只是简单的堆砌，并不能充分发挥每种技术手段的优势。以图像分析技术为基础，获取的超限，在根据激光雷达检测出的结果进行甄选，但是，是否为误报，仍不能判断。例如小于100mm的超限物，图像技术检测到了，激光雷达方法并未检测到，那没我们是判断是超限还是误报，仍无从下手。如果判断是超限，则有可能是背景板污染造成的误报，如果判断不超限，也有可能是超限物小于100mm，激光雷达并未检测到。因此这种综合检测并不能从根本上解决问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种列车装载状态高清监控及超限检测方法，解决现有技术的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种列车装载状态高清监控及超限检测方法，其特征在于包括，

通过机身旋转90度的高清摄像机组实时监控列车经过路段；

当感应列车到达时，启动录像系统，记录高清摄像机组拍摄的列车影像；

采用线阵CCD摄像机对列车进行扫描，使用线性LED灯作为背光光源，将实时图像与列车到达前采集的背景图片对比（图像相减），同时对图像相减得到的图片进行中值滤波和高斯滤波，若有超限物体挡住线性LED灯的背光光源，图像中会出现灰度值超过200的区域，若该区域超出列车限界，则输出报警信号，并根据线阵CCD摄像机标定参数计算出列车装载超限物体的宽和高，线阵CCD摄像机标定参数包括内部参数（透视变换参数和径向畸变切向畸变参数）和外部参数（线阵CCD摄像机的坐标位置）；