視頻識(shí)別技術(shù)在貨車(chē)偏載偏重檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

蔣躍民 肖碩

摘 要：目前我國(guó)鐵路運(yùn)輸存在較大安全隱患，主要在于沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的設(shè)備對(duì)進(jìn)入國(guó)鐵線路的運(yùn)煤貨車(chē)檢查其是否存在偏載偏重的問(wèn)題，而該文所設(shè)計(jì)的視頻識(shí)別技術(shù)系統(tǒng)很好地解決了這方面的問(wèn)題，它的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：第一是能夠提早告知抑塵站工作人員進(jìn)行抑塵的準(zhǔn)備工作，使之能夠更好地開(kāi)展抑塵工作；第二是實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)煤貨車(chē)裝載出現(xiàn)偏載偏重情況時(shí)及時(shí)報(bào)警，由此規(guī)避了貨車(chē)由于此類(lèi)情況發(fā)生安全事故。

關(guān)鍵詞：貨物檢測(cè) 動(dòng)態(tài)識(shí)別 圖像處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）07（b）-0012-02

煤炭資源作為一種對(duì)國(guó)家工業(yè)以及社會(huì)發(fā)展起著十分重要作用的不可再生資源，在如今新的市場(chǎng)形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)外煤炭市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，在此情況下，煤炭資源的開(kāi)挖與使用更應(yīng)該在合理的監(jiān)控下進(jìn)行，由此最大可能保護(hù)煤炭資源。該文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)正是以此為目標(biāo)，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)安放在抑塵站，實(shí)時(shí)監(jiān)察進(jìn)入國(guó)鐵線路的貨車(chē)。系統(tǒng)通過(guò)高速攝像頭提取貨車(chē)的圖像，由此精準(zhǔn)、迅速識(shí)別。

該系統(tǒng)可在無(wú)人看守的情況下自主運(yùn)行，通過(guò)計(jì)算機(jī)先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析與處理能力，視頻識(shí)別技術(shù)采用模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理等一些技術(shù)，獲取并對(duì)視頻進(jìn)行分析，由此獲得其中的重要數(shù)據(jù)信息，為高效地幫助工作人員對(duì)突發(fā)情況進(jìn)行處置，盡可能減少漏報(bào)和誤報(bào)的情況出現(xiàn)。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

貨車(chē)出現(xiàn)偏載偏重的問(wèn)題多數(shù)是由所裝載的貨物沒(méi)有依照原計(jì)劃的裝載方式進(jìn)行，使貨物在貨車(chē)車(chē)廂的分布不均，貨車(chē)失去平衡所導(dǎo)致的。此類(lèi)問(wèn)題輕者會(huì)損壞貨車(chē)配件，重者會(huì)導(dǎo)致貨車(chē)出現(xiàn)切軸、脫軌乃至顛覆等嚴(yán)重事故。鐵路運(yùn)輸亟需一套可靠穩(wěn)定的偏載偏重檢測(cè)系統(tǒng)。保證貨車(chē)的穩(wěn)定安全運(yùn)輸。該系統(tǒng)以高速攝像和紅外感應(yīng)技術(shù)為基本原理，其中包含偏載偏重測(cè)量模塊、偏載偏重報(bào)警模塊、傳輸模塊等幾類(lèi)功能模塊。

該文所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能圖如圖1所示。

2 關(guān)鍵技術(shù)

該系統(tǒng)擁有以下幾個(gè)技術(shù)特點(diǎn)。

2.1 對(duì)列車(chē)偏載偏重進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控

貨物運(yùn)輸安全的前提就是列車(chē)沒(méi)有出現(xiàn)偏載偏重情況。該系統(tǒng)基于對(duì)視頻攝像機(jī)應(yīng)用理論的分析，利用多臺(tái)視頻攝像機(jī)，將其分布到火車(chē)的左中右位置，獲取實(shí)時(shí)有效的貨車(chē)貨物圖像，將其投放到顯示屏上，再利用圖像及計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能獲取例如貨物高度等重要信息。

2.2 利用冗余主動(dòng)激光探測(cè)器

系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備持續(xù)檢測(cè)觸發(fā)和光源設(shè)計(jì)的科學(xué)合理，對(duì)貨車(chē)貨物的偏載偏重情況及狀態(tài)同時(shí)監(jiān)測(cè)，行駛的貨車(chē)不同方面的圖像同時(shí)監(jiān)測(cè)，取樣圖像可依據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)參數(shù)的調(diào)整。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)貨物偏載偏重實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控，前端的檢測(cè)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)備份，降低了錯(cuò)誤檢測(cè)以及遺漏檢測(cè)的概率。

2.3 采取圖像測(cè)量技術(shù)與CCD技術(shù)及計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)的結(jié)合

該系統(tǒng)采取將圖像測(cè)量技術(shù)與CCD技術(shù)及計(jì)算機(jī)圖像處理算法相結(jié)合的設(shè)計(jì)思路，將現(xiàn)實(shí)物體的三維空間與圖形的二維空間關(guān)聯(lián)起來(lái)，將獲取的圖像交由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由此計(jì)算得出貨物的寬度及高度，將此寬度與高度與預(yù)先設(shè)置在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的有關(guān)貨物偏載偏重的參數(shù)項(xiàng)對(duì)比，實(shí)時(shí)反饋比較的結(jié)果。由此該系統(tǒng)可對(duì)列車(chē)偏載偏重進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)控，并在貨車(chē)出現(xiàn)偏載偏重情況時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，并將具體的偏載偏重位置與貨車(chē)輪廓、偏載偏重具體數(shù)值、貨車(chē)順位、行駛速度、監(jiān)控時(shí)間等信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)斤@示屏幕上。

3 系統(tǒng)各模塊功能介紹

3.1 列車(chē)檢測(cè)模塊

紅外傳感器接收信號(hào)工作，發(fā)送信號(hào)讓處在對(duì)應(yīng)位置的高速攝像機(jī)開(kāi)始工作，采集相關(guān)圖像。

3.2 圖像處理模塊

（1）計(jì)算機(jī)接收來(lái)自傳輸模塊的圖像以及相關(guān)信息，通過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，計(jì)算機(jī)開(kāi)始對(duì)獲取到的圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別、消除噪音、幾何運(yùn)算、校正等等相關(guān)的處理，從而計(jì)算出當(dāng)前檢測(cè)偏載偏重貨運(yùn)車(chē)輛明確的偏載偏重?cái)?shù)值。（2）為使系統(tǒng)監(jiān)控工作過(guò)程長(zhǎng)久有效運(yùn)行，要為系統(tǒng)設(shè)立相適應(yīng)的運(yùn)行環(huán)境與功能。（3）系統(tǒng)擁有自我檢查以及校正保障功能，能夠在惡劣條件下，實(shí)現(xiàn)自我檢查以及校正保障功能，可預(yù)防一系列例如雨、雪、冰雹、沙塵暴等惡劣天氣，校正有可能產(chǎn)生的偏差，前端的檢測(cè)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)備份等。

3.3 偏載、偏重報(bào)警模塊

該模塊控制有關(guān)貨物偏載偏重位置等信息顯示到屏幕上，同時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

3.4 統(tǒng)計(jì)分析模塊

依據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件分析行駛過(guò)的列車(chē)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，這里面就包含對(duì)貨物車(chē)輛進(jìn)行檢測(cè)的具體時(shí)間、列車(chē)行駛的速度、通過(guò)的車(chē)輛數(shù)目；統(tǒng)計(jì)得出具體偏載偏重列車(chē)的數(shù)目以及所占有的比率。

3.5 傳輸功能

把獲取到的視頻信息傳送到控制室；為確保對(duì)圖像進(jìn)行測(cè)量的精度，要同步協(xié)調(diào)好視頻傳送過(guò)程的可靠性、衰減度及各攝像機(jī)之間的信號(hào)。

4 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)要充分發(fā)揮現(xiàn)有抑塵站設(shè)備和人員的工作職能，同時(shí)將該系統(tǒng)安放在抑塵站，以此對(duì)貨物列車(chē)進(jìn)行檢測(cè)。這樣一方面能夠提早告知抑塵站工作人進(jìn)行抑塵的準(zhǔn)備工作，使之能夠更好地開(kāi)展抑塵工作；另一方面是實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)煤貨車(chē)裝載出現(xiàn)偏載偏重情況時(shí)及時(shí)報(bào)警，由此規(guī)避了貨車(chē)由于此類(lèi)情況發(fā)生安全事故。

參考文獻(xiàn)

[1] 范春雨.視頻跟蹤技術(shù)研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2007.

[2] Milan Sonka，Vachav Hlavac，Roger Bo，著.圖像處理分析與機(jī)器視覺(jué)[M].艾海舟，武勃，譯.北京：人民郵電出版社，2002：50-80.

[3] 楊威，張?zhí)镂?復(fù)雜景物環(huán)境下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的新方法[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2005，8（35）：40-50.

[4] 馬馳，張紅云，苗守謙，等.改進(jìn)的多閾值動(dòng)態(tài)二值化算法[J].計(jì)算機(jī)工程，2006，32（6）：203-205.