[发明专利]一种基于双目视觉处理识别的转辙机缺口监测系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种转辙机缺口监测系统和方法，属于轨道交通中道岔控制领域，具体是一种基于双目视觉处理识别的转辙机缺口监测系统和方法。

背景技术

道岔控制系统的执行机构转辙机的安全性和稳定性监测对于轨道交通行业中列车的安全运行发挥着重要作用。缺口状态监测数据(图像和视频)是分析转辙机运行状态的重要参考。

传统的转辙机缺口监测方法分为直接测量和间接测量两大类。直接测量方式的传感器安装在缺口间隙，其输出可直接反映被测间隙大小，但安装复杂。间接测量方式容易安装，但需要仔细调整基准位置。现有的转辙机监测系统存在如下问题：一是现有系统中采用的电磁测量时，受温度和电磁的影响较大，有些系统只能定性的反映缺口状态，不能对缺口进行定量分析；有些系统还需要对不同的转辙机提供不同的传感器。二是现有转辙机缺口监测系统和监测原理多样，各种方法之间不兼容，这就提高了系统的运行和升级的难度和成本。三是现有的监测系统多采用ADSL传输，对图像和视频的实时高清传输带来较大的延迟。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于双目视觉处理识别和光纤传输的转辙机缺口监测系统和方法，这种方法对现场转辙机改造较少，只需安装带有双目高清摄像头的集成电路控制卡，将处理识别任务交给运算能力强大的监控中心。这种监测系统和方法能够有效地提高系统的兼容性和监测的准确率。

本发明的目的在于，提供一种使用范围广，系统兼容性好，监测准确率高的转辙机缺口监测系统和方法，该系统和方法只需将图像数据通过光纤技术传输到监控中心即可得出任何时刻的缺口边缘和缺口偏移量。该系统和方法还可以进行单独的升级与维护，不需要改变现场转辙机的结构。

本发明的目的是这样实现的：基于双目视觉处理识别和光纤传输的转辙机缺口监测系统包括现场双目采集子系统、CAN总线光纤传输子系统、监控子系统。

所述双目采集子系统包括高清摄像头、集成电路控制卡，所述集成电路控制卡控制高清摄像头，并且所述集成电路控制卡模块集成有图像压缩编码芯片、视频流传输芯片、信号转换芯片，将高清摄像头采集到的实时缺口图像通过集成电路控制卡进行预处理，编码，压缩。

所述CAN总线光纤传输子系统包括：CAN总线和传输光纤，所述CAN总将集成电路控制卡的输出端数据传送到传输光纤，传输光纤将数据传送至监控子系统。

所述监控子系统包括：应用程序主机和数据库服务器，监控中心将图像和视频数据存储到大容量存储器中，并将原始图像和视频显示在监视器屏幕上。所述应用程序主机能够进行Canny边缘检测、Hough变换、约束条件算法数据分析与处理，数据库服务器进行数据管理。对包含所有缺口信息的摄像机左图和右图进行灰度化处理，平滑图像，去除噪声操作。然后使用Canny边缘检测器对图像进行边缘检测，随后对图像进行Hough变换进行线段检测，识别提取出图像中的线段数据。接着，对识别处理出来的线段进行筛选、判决、分类操作，最终识别出精确的代表缺口左边缘的线段。最后，根据缺口偏移计算原理，通过比例计算出实际中转辙机缺口偏移量。

上述监测实现过程对左图像和右图像同时适用，根据左、右图像分别计算出的缺口偏移量，进行平均值处理，得到缺口偏移量的统计数值。

优选地，所述高清摄像头具体为双目高清摄像头，分别采集左图和右图。

优选地，其特征在于，所述集成电路控制卡具体为ARM芯片集成电路控制卡。

优选地，所述集成电路控制卡中集成存储单元。可将采集到的数据缓存于存储单元中，最终会把数据传输给监控子系统来进行存储。

优选地，所述传输光纤中包括光纤控制器、光纤组，所述光纤组包括百兆光纤、光纤交换机、千兆光纤。，所述光纤控制器用于监控信号在光纤段的传输，光纤控制器中包含光纤转换模块及收发器用于将数字化信号转换为光信号并通。

所述的Canny边缘检测器对图像进行边缘检测原理是：图像使用带有指定标准偏差σ的高斯滤波器来平滑，从而可以减少噪声。在每一个像素点处计算局部梯度和边缘方向，公式如下：