高速列車圖像采集系統、實時車號檢測系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及列車圖像處理技術領域，具體地，涉及一種高速列車圖像采集系統、實 時車號檢測系統及方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國高速鐵路的不斷發展，在列車不斷提高運營速度的同時，列車運營的安 全性問題也顯得越來越重要，其關系到人民的生命和財產安全。為此，保證列車運營安全是 所有工作的核心。隨著我國城鎮化發展不斷深入，地域之間的流動性顯著增加，對高速列車 的需求量也不斷增加，列車運行的密度和時長也相應增加。因此，僅靠列車檢測人員對列車 進行檢測的時間也相應減少，更重要的是列車在運行期間的安全問題不能得到及時響應， 從而降低了高速列車的行車安全。為了實現在列車運行期獲取列車的安全信息，如受電弓 的工作狀態等，則可以利用對列車某一部位進行成像的方式對運行中的列車進行監測。然 而，在獲取列車某一部位圖像信息的同時，還需要得到該列車的車號才能將圖像信息與列 車進行對應，以便于檢查檢修人員迅速定位問題列車。因此，在高速列車運行過程中獲取列 車車號顯得尤為重要。
[0003] 現有的列車車號自動識別系統的實現方式主要是在列車上安裝電子標簽，在所有 區段站、編組站和分界站安裝地面識別設備(AEI)，當列車通過時，AEI設備通過讀取電子標 簽獲取列車車號。該系統需要在列車上安裝較多的電子設備，包括微帶天線、虛擬電源、反 射調制器、編碼器、微處理器和存儲器等，設備安裝、維護的工作量大，如果電子標簽受到損 壞，AEI設備將無法獲取車號信息導致誤判和漏車的情況。
[0004] 隨著圖像識別技術的不斷發展，也有一些利用圖像識別技術實現列車車號識別的 系統，其主要存在的問題有:不能實現高速列車(大于200km/h)的車號識別、車號識別的準 確率不高、夜間獲取的列車車號圖像質量差等。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的就在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種高速列車圖像采 集系統，該系統能夠根據列車運行速度、成像設備視場中列車長度自動調節圖像采集間隔 時間，以更好地獲取列車車號圖像，以便于后續車號的識別能夠更加準確和優質;本發明還 提供了高速列車實時車號檢測系統和高速列車實時車號檢測方法，能夠對高速列車的車號 實時準確地自動識別。
[0006] 本發明解決上述問題所采用的技術方案是： 高速列車圖像采集系統包括列車速度檢測模塊、圖像采集控制模塊、車號圖像采集模 塊，其中：列車速度檢測模塊，用于檢測列車到達指定位置的到達時間T和列車速度V，并將 檢測到的到達時間T和列車速度v發送給圖像采集控制模塊;車號圖像采集模塊，用于采集 列車圖像；圖像采集控制模塊，用于根據到達時間T和列車速度v控制車號圖像采集模塊在 指定時間1開始采集列車圖像，并在之后按照一定的時間間隔^采集列車圖像。
[0007]作為本發明的進一步改進，所述指定時間Ts的計算方式是:TS= (d-v*Tf)/v+T+Tf (1);式（1)中，Tf為車號圖像采集模塊的防誤拍濾波時長，d為指定位置到列車速度檢測模 塊的距離。
[0008] 作為本發明的又一改進所述時間間隔Ti的取值為:TiSw/v (2);式(2)中，w為車 號圖像采集模塊的視場寬度。本技術方案中，能夠根據列車運行速度、圖像采集模塊的視場 寬度（與視場中列車長度成正比）自動調節圖像采集間隔時間，以更好地獲取列車車號圖 像，以便于后續車號的識別能夠更加準確和優質，對高速列車的車號實時準確地自動識別。
[0009] 進一步，所述車號圖像采集模塊與每次采集的圖片不小于N張，其中，N = a/w，其 中，a為列車單節車廂長度。
[0010] 進一步，所述車號圖像采集模塊的曝光時間為Τρ，ΤΡ的計算方式是:TP = s/v (3); 式(3)中，s為曝光時間內容許車號運動的最大距離，s = r*n/180 (4)，其中，η為車號圖像 采集模塊在保證圖像清晰的情況下容許車號在曝光時間內移動的最大圓心角，r為車號圖 像采集模塊到列車車號的距離。本技術方案中，能夠根據列車運行速度、圖像采集控制模塊 的參數調整曝光時間，以更好地獲取列車車號圖像，保證列車高速運行狀態下的圖像采集 質量，以便于后續車號的識別能夠更加準確和優質。
[0011]優選的，所述車號圖像采集模塊的鏡頭拍攝方向與列車成30-60°夾角。本技術方 案中，圖像采集控制模塊的拍攝方向與列車成一定夾角，有利于增加圖像中列車的拍攝長 度，最大程度將車號拍攝進圖片，便于圖像處理時車號的識別。
[0012] 高速列車實時車號檢測系統，包括圖像采集裝置和圖像分析裝置，所述圖像采集 裝置為上述任一技術方案中的高速列車圖像采集系統，所述圖像分析裝置包括圖像處理模 塊和車號統計模塊，
[0013] 所述圖像處理模塊包括:車號定位模塊，用于獲取圖像中列車車號區域;車號透視 變換模塊，用于使列車車號區域中車號由傾斜狀態變為水平狀態;車號字符提取模塊，用于 對圖像進行分塊分割，提取車號中的字符;車號識別，用于識別車號字符提取模塊提取的字 符，獲得圖像中的列車車號；
[0014] 所述車號統計模塊用于統計所有識別出的車號中的選定比較位，將選定比較位的 字符完全相同的最多的圖像對應的車號設定為正確車號。
[0015] 高速列車實時車號檢測方法，包括圖像采集步驟和圖像分析步驟，其特征在于，所 述圖像采集步驟為：圖像采集裝置在指定時間T s開始采集列車圖像，并在之后按照一定的 時間間隔Ti采集列車圖像； 所述圖像分析步驟包括： 51、 識別所有圖像中的車號，該步驟中對每張圖像中的車號進行識別； 52、 統計所有識別出的車號中的選定比較位，將選定比較位的字符完全相同的最多的 圖像對應的車號設定為正確車號； 步驟S1中對每張圖像中的車號進行識別的步驟如下： 511、 車號定位:獲取圖像中列車車號區域； 512、 車號字符提取:對圖像進行分塊分割，提取車號中的字符； 513、 車號識別:識別步驟S12中提取的字符，獲得圖像中的列車車號。
[0016] 本技術方案中，車號檢測方法中采集的圖像為列車車號序列圖像，通過對序列圖 像進行車號識別，能夠提高車號識別的準確性。
[0017] 進一步，在步驟S11和步驟S12之間還具有車號透視變換步驟，使列車車號區域中 車號由傾斜狀態變為水平狀態，車號透視變換的具體方法為:令步驟S11中獲得的列車車號 區域的四個角點的坐標分別為：（沾，7〇)、（11，71)、（12, 72)、（以，73);采用錯切變換將這4 個角點的坐標對應變換為(〇,〇)、（1，〇)、（1，7)、（〇,7)。本技術方案中，車號檢測方法中采用 基于透視變換的列車車號變換，能夠提高車號識別準確性。
[0018] 進一步，指定時間Ts的計算方法為:TS= (d-v*Tf)/v+T+Tf， 時間間隔Ti的計算方法為:Ti=w/v; 其中，T為列車速度檢測模塊檢測到的列車到達指定位置時的到達時間;Tf為防誤拍的 濾波時長，v為列車速度檢測模塊檢測到的列車速度，d為指定位置到列車速度檢測模塊的 距離，w為車號圖像采集模塊的視場寬度。
[0019] 綜上，本發明的有益效果是： 1、 本發明能夠根據列車運行速度、成像設備視場中列車長度自動調節圖像采集間隔時 間，以更好地獲取列車車號圖像，以便于后續車號的識別能夠更加準確和優質，對高速列車 的車號實時準確地自動識別； 2、 本發明能夠根據列車運行速度、圖像采集控制模塊的參數調整曝光時間，以更好地 獲取列車車號圖像，保證列車高速運行狀態下的圖像采集質量，以便于后續車號的識別能 夠更加準確和優質； 3、 本發明的圖像采集控制模塊的拍攝方向與列車成一定夾角，有利于增加圖像中列車 的拍攝長度，最大程度將車號拍攝進圖片