站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)，包括：圖像采集模塊、圖像預(yù)處理模塊、參考圖像庫、多信息融合模塊、屏蔽門中央控制盤、屏蔽門門機控制單元以及驅(qū)動站臺屏蔽門開閉的驅(qū)動電機，所述參考圖像庫中存儲有記載列車狀態(tài)的參考圖像。本發(fā)明采用圖像特征提取和匹配的方法，能夠?qū)崟r判斷列車車門和站臺屏蔽門之間是否存在異物，以及列車進出站的狀態(tài)，做出智能化的判斷和決策，以保障列車安全節(jié)能運行及乘客的安全，保證了屏蔽門系統(tǒng)安全性、可靠性，并能夠有效提高系統(tǒng)可用性。進一步的，本實施方式還采用基于圖像特征的匹配方式，使匹配結(jié)果更為準確和具有實時性，更大限度的保障了列車安全節(jié)能運行及乘客的安全。
【專利說明】站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道交通自動化控制、網(wǎng)絡(luò)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)及方法，對屏蔽門與列車之間的實際狀況以及列車的進出站進行識別與判定，并實現(xiàn)屏蔽鬧控制系統(tǒng)的智能化，還可以智能化識別列車的運行狀態(tài)。
【背景技術(shù)】
[0002]無論是我國地鐵和城際軌道交通，還是高鐵等工程建設(shè)都處于快速發(fā)展和建設(shè)中，作為保障乘客安全的屏蔽門系統(tǒng)已經(jīng)成為軌道交通不可或缺的主要設(shè)備。屏蔽門是沿站臺邊緣布置的一套機電一體化系統(tǒng)，具有節(jié)能、環(huán)保和安全功能，同時減少了站臺區(qū)與軌行區(qū)之間冷熱氣流的交換，降低了環(huán)控系統(tǒng)的運營能耗，從而節(jié)約了營運成本。站臺屏蔽門是乘客上下車的唯一通道，其運行方式和可靠性，將直接影響到列車及其整個線路的安全和準確運行，也直接關(guān)系到乘客的人身安全。從當前全國多個城市已安裝的站臺屏蔽門的運行情況看，由于現(xiàn)有屏蔽門控制系統(tǒng)的設(shè)計缺陷，屏蔽門夾人或擠人事故仍時有發(fā)生，而影響屏蔽門安全的主要因素是控制系統(tǒng)不夠完善。通過現(xiàn)有的軌道交通系統(tǒng)的調(diào)研及資料查詢，對屏蔽門安全系統(tǒng)進行分析，發(fā)現(xiàn)目前屏蔽門的安全系統(tǒng)仍存在一些問題，主要表現(xiàn)為:由于車內(nèi)乘客人數(shù)已經(jīng)飽和或是人群擁擠混亂造成乘客還未進入車廂，屏蔽門已開始關(guān)閉；此外，現(xiàn)有基于圖像的門機控制系統(tǒng)易受環(huán)境(如光線的變化、煙霧和粉塵等)的影響，不能正常使用。所以，準確地探測和識別障礙物，進行精確的開門與關(guān)門控制是解決問題的關(guān)鍵。本專利圍繞現(xiàn)有屏蔽門所存在的缺陷，提出基于圖像匹配的站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)和控制方法，以提升屏蔽門控制系統(tǒng)的準確性從而精確控制開關(guān)門過程，以保障列車安全節(jié)能運行及乘客的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一)要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明的目的是，提供一種站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)及方法，對屏蔽門與列車之間的實際狀況，以及列車進出站狀態(tài)進行識別與判定，并實現(xiàn)屏蔽門控制系統(tǒng)的智能化，還可以智能化識別列車的運行狀態(tài)。
[0005](二)技術(shù)方案
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)，包括:圖像采集模塊、圖像預(yù)處理模塊、參考圖像庫、多信息融合模塊、屏蔽門中央控制盤、屏蔽門門機控制單元以及驅(qū)動站臺屏蔽門開閉的驅(qū)動電機，所述參考圖像庫中存儲有記載列車狀態(tài)的參考圖像；
[0007]所述圖像采集模塊用于采集站臺屏蔽門與列車之間的實況圖像，將所述實況圖像經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為實況數(shù)字圖像，并將所述實況數(shù)字圖像向圖像預(yù)處理模塊發(fā)送；
[0008]所述圖像預(yù)處理模塊用于接收所述實況數(shù)字圖像并向所述參考圖像庫中獲取相應(yīng)參考圖像，對接收到的實況數(shù)字圖像進行圖像增強，得到增強實況數(shù)字圖像，并基于所述增強實況數(shù)字圖像的獲取相應(yīng)的實況特征圖像；還用于基于所述相應(yīng)參考圖像對所述實況特征圖像進行大小尺度和方向尺度的變換，得到與所述相應(yīng)參考圖像大小尺度和方向尺度均相同的變換實況特征圖像；以及，用于基于所述變換實況特征圖像獲取所述實況圖像相應(yīng)的邊緣特征圖像。
[0009]所述多信息融合模塊用于讀取并基于所述相應(yīng)參考圖像的邊緣特征圖像，對所述實況圖像的邊緣特征圖像進行匹配，基于匹配結(jié)果生成相應(yīng)的控制指令，并將所述控制指令發(fā)送至屏蔽門中央控制盤；
[0010]所述屏蔽門中央控制盤用于基于所述控制指令控制屏蔽門門機控制單元驅(qū)動所述驅(qū)動電機打開或關(guān)閉屏蔽門。
[0011]其中，所述參考圖像庫中還存儲有與所述參考圖像一一對應(yīng)的邊緣特征圖像。
[0012]其中，所述站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)還包括:參考圖像預(yù)處理模塊，用于對所述相應(yīng)參考圖像進行圖像預(yù)處理，其中預(yù)處理主要包括灰度轉(zhuǎn)化和Canny邊緣檢測，獲取所述相應(yīng)參考圖像對應(yīng)的邊緣特征圖像。
[0013]其中，所述圖像預(yù)處理模塊通過以下公式進行大小尺度的變換:
【權(quán)利要求】
1.一種站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:圖像采集模塊、兩個圖像預(yù)處理模塊、參考圖像庫、多信息融合模塊、屏蔽門中央控制盤、屏蔽門門機控制單元以及驅(qū)動站臺屏蔽門開閉的驅(qū)動電機，所述參考圖像庫中存儲有記載列車進出站、站臺和列車運行狀況以及屏蔽門與列車之間有無異物的參考圖像；所述圖像采集模塊用于采集站臺屏蔽門與列車之間的實況圖像，將所述實況圖像經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為實況數(shù)字圖像，并將所述實況數(shù)字圖像向圖像預(yù)處理模塊發(fā)送；所述圖像預(yù)處理模塊用于接收所述實況數(shù)字圖像并向所述參考圖像庫中獲取相應(yīng)參考圖像，對接收到的實況數(shù)字圖像進行圖像增強，得到增強實況數(shù)字圖像，并基于所述增強實況數(shù)字圖像的獲取相應(yīng)的實況特征圖像；還用于基于所述相應(yīng)參考圖像對所述實況特征圖像進行大小尺度和方向尺度的變換，得到與所述相應(yīng)參考圖像大小尺度和方向尺度均相同的變換實況特征圖像；以及，用于基于所述變換實況特征圖像獲取所述實況圖像相應(yīng)的邊緣特征圖像；所述多信息融合模塊用于讀取并基于所述相應(yīng)參考圖像的邊緣特征圖像，對所述實況圖像的邊緣特征圖像進行匹配，基于匹配結(jié)果生成相應(yīng)的控制指令，并將所述控制指令發(fā)送至屏蔽門中央控制盤；所述屏蔽門中央控制盤用于基于所述控制指令控制屏蔽門門機控制單元驅(qū)動所述驅(qū)動電機打開或關(guān)閉屏蔽門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述參考圖像庫中還存儲有與所述參考圖像一一對應(yīng)的邊緣特征圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括:參考圖像預(yù)處理模塊，用于對所述相應(yīng)參考圖像進行圖像預(yù)處理，其中預(yù)處理主要包括灰度轉(zhuǎn)化和Canny邊緣檢測，獲取所述相應(yīng)參考圖像對應(yīng)的邊緣特征圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像預(yù)處理模塊通過以下公式進行大小尺度的變換:`f 1 )(s ) TΛ = Υ ?.Ι.S 1 res\ y) ——fy J，其中，上式中:sx、sy—分別為x、y方向上的實況特征圖像；fx、fy—分別為實況特征圖像焦距在圖像平面X和y的長度；d—圖像采集模塊距地面的高度；Ires一參考圖像的分辨率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像預(yù)處理模塊包括:基準單元，用于基于參照物將參考圖像調(diào)整至豎直向上對準，將經(jīng)大小尺度變換后的實況特征圖像定義為imagel,并將imagel旋轉(zhuǎn)至豎直向上對準，得到imagel’ ；復制單元，用于對imagel進行復制，得到image2 ；Hough變換單元,用于對imagel’和image2均進行Hough變換，并檢測出兩幅圖像的相關(guān)直線；角度差分計算單元，用于計算imagel’和image2兩幅圖像的相關(guān)直線的角度差分，并求出平均角度差分eavg;旋轉(zhuǎn)單元，用于判定I 9avg|是否小于45°，并在小于的45°情況下將imagel逆時針旋轉(zhuǎn)0avg。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述角度差分計算單元根據(jù)以下公式計算圖像相關(guān)直線p與圖像軸X的角度θ:P = X.cos ( Θ ) +y.sin ( θ ),其中:ρ —坐標原點到直線距離；Θ —直線矢量與圖像軸X的夾角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像預(yù)處理模塊還用于對所述實況圖像相應(yīng)的邊緣特征圖像進行去噪、細化，得到所述實況圖像最終的邊緣特征圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集模塊為光電傳感器。
9.一種站臺屏蔽門智能控制方法，其特征在于，包括:采集站臺屏蔽門與列車之間的實況 圖像，將所述實況圖像經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為實況數(shù)字圖像；向所述參考圖像庫中獲取所述實況數(shù)字圖像的相應(yīng)參考圖像，對所述實況數(shù)字圖像進行圖像預(yù)處理，得到實況數(shù)字圖像，并基于所述增強實況數(shù)字圖像的獲取相應(yīng)的實況特征圖像；基于所述相應(yīng)參考圖像對所述實況特征圖像進行大小尺度和方向尺度的變換，得到與所述相應(yīng)參考圖像大小尺度和方向尺度均相同的變換實況特征圖像；以及，基于所述變換實況特征圖像獲取相應(yīng)的邊緣特征圖像；讀取并基于所述相應(yīng)參考圖像的邊緣特征圖像，對所述實況特征圖像的邊緣特征圖像進行匹配，基于匹配結(jié)果生成相應(yīng)的控制指令；基于所述控制指令打開或關(guān)閉屏蔽門。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的站臺屏蔽門智能控制方法，其特征在于，所述參考圖像庫中還存儲有與所述參考圖像一一對應(yīng)的邊緣特征圖像。
【文檔編號】B61B1/00GK103661491SQ201310642287
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】王志飛, 夏德春, 于鑫, 闞庭明, 陳棟, 白雨坤, 魏耀楠, 郭順利, 蔡璟 申請人:中國鐵道科學研究院電子計算技術(shù)研究所, 北京經(jīng)緯信息技術(shù)公司