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原文传递一种轨道交通站场轨道区段占用状态检测方法

专利名称：	一种轨道交通站场轨道区段占用状态检测方法
摘要：	本发明涉及一种轨道交通站场轨道区段占用状态检测方法。属于城市轨道交通领域。步骤如下：采集轨道交通调度大厅显示屏的站场画面视频；读取站场画面视频流，进行感兴趣区域提取和图像预处理；人工标定站场画面图像中的所有轨道区段的编号和位置；基于轨道区段各种占用状态显示的标准HSV颜色空间和预先设定的特定阈值制定轨道区段各种占用状态的颜色标准；根据所有轨道区段的编号和位置以及轨道区段各种占用状态的颜色标准确定所有轨道区段的初始占用状态；利用帧间差分法对先后两帧图像灰度值进行差分运算以确定占用状态发生变化的轨道区段；根据轨道区段各种占用状态的颜色标准确定占用状态发生变化的轨道区段的新占用状态。本发明能够实现非电气连接地实时检测轨道交通站场轨道区段占用状态的目的，能够减少检测工程量、提高检测安全性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海泽高电子工程技术股份有限公司
发明人：	邓辰鑫;谢兰欣;薛腾辉;周锦煌;谢远翔;沈阳
专利状态：	有效
申请日期：	2022-04-25T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202210439418.7
公开号：	CN116985873A
分类号：	B61L25/08;B61L27/40;B61L27/53;B;B61;B61L;B61L25;B61L27;B61L25/08;B61L27/40;B61L27/53
申请人地址：	200444 上海市宝山区园丰路69号4幢301室
主权项：	1.一种轨道交通站场轨道区段占用状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)采集轨道交通调度大厅显示屏的站场画面视频，具体步骤包括固定摄像机和轨道交通调度大厅显示屏的相对位置和角度、采集摄像机拍摄的轨道交通调度大厅显示屏的站场画面视频、将所述站场画面视频通过网络传输至主机； (2)读取所述站场画面视频流，进行感兴趣区域提取和图像预处理； (3)人工标定步骤(2)得到的图像中所有轨道区段的编号和位置； (4)基于轨道区段各种占用状态显示的标准HSV颜色空间及预先设定的特定阈值(eH,eS,eV)，制定轨道区段各种占用状态的颜色标准，记作： (5)根据步骤(3)得到的所有轨道区段的编号和位置及步骤(4)得到的轨道区段各种占用状态的颜色标准，确定所有轨道区段的初始占用状态； (6)利用帧间差分法对步骤(2)得到的先后两帧图像灰度值进行差分运算以确定占用状态发生变化的轨道区段； (7)根据步骤(6)得到的占用状态发生变化的轨道区段和步骤(4)得到的颜色标准，确定占用状态发生变化的轨道区段的新占用状态。 2.根据权利要求1所述的一种轨道交通站场轨道区段占用状态检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中生成处理后的站场画面图像，具体包括以下步骤：步骤(2a)：将原始站场画面进行感兴趣区域提取，得到感兴趣区域图像S，所述感兴趣区域是包含站场全线所需进行图像处理的区域，计算公式如下：一次变换为：二次变换为：其中，(X,Y,Z)是新三维空间坐标，Aij是矩阵参数，(x,y)是原始图像的二维平面坐标，(u,v)是感兴趣区域的二维平面坐标；步骤(2b)：对所述感兴趣区域图像S的像素点进行亮度调整，具体方法为：首先将所述感兴趣区域图像转化为HSV色域；根据所述感兴趣区域图像的像素点的亮度分量V的分布特性调整Gamma参数，得到自适应修正后的感兴趣区域图像S′，计算公式如下：其中，Vi是对第i个像素点的亮度分量V进行多尺度卷积后的亮度分量，γi为Gamma参数，Si，S′i是亮度调整前后的第i个像素点值；步骤(2c)：对所述自适应修正后的感兴趣区域图像S′的像素点进行颜色修正，具体方法为：选取所述自适应修正后的感兴趣区域图像中显示颜色始终不变的区域作为颜色参照物，计算其颜色分量均值及位置坐标，记作：Ci{(HCimean，SCimean，VCimean)，(uCi，vCi)}，i＝1，2，3，4，基于预先设定的特定阈值(eH，eS，eV)对所述自适应修正后的感兴趣区域图像S′进行颜色匹配和修正，得到预处理后的站场画面图像S″，修正公式如下：其中，H′和H为修正前后图像像素点的颜色分量H，Hmean为修正前图像颜色分量H的均值，S颜色分量采用同样方法处理。 3.根据权利要求1所述的一种轨道交通站场轨道区段占用状态检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中人工标定所述预处理后的站场画面图像中所有轨道区段编号和位置，仅需人工标定一次信息，将第一帧站场画面图像作为样本图像进行处理，具体包括为：在所述站场画面图像S″的坐标系中，以信号机位置和道岔绝缘节位置作为分界点按照从左到右、从上到下的顺序记录人工标定轨道区段Gj，并根据所述轨道区段包含的直线段数量，按照所述顺序记录轨道区段所有直线段的起点坐标和终点坐标，记作： Gjk{((Xsjk，Ysjk)，(Xgjk，Ygjk))}，j＝1，2，…，n，k＝1，2，3，其中，(Xsjk，Ysjk)，(Xgjk，Ygjk)分别是第j个轨道区段的第k条直线段的起点坐标和终点坐标，若k＝1，表示所述轨道区段为无岔轨道区段；若k＝2，表示所述轨道区段为含有一个道岔的轨道区段；若k＝3，表示所述轨道区段为含有两个道岔的轨道区段。 4.根据权利要求1所述的一种轨道交通站场轨道区段占用状态检测方法，其特征在于，所述步骤(5)中确定所有轨道区段的初始占用状态Sj，具体包括以下步骤：步骤(5a)：计算步骤(3)得到的轨道区段直线段Gjk的平均HSV值，计算公式如下：其中，是轨道区段各直线段Gjk的颜色分量，w是Gjk包含的像素点数，Hi，Si，Vi是第i个像素点的颜色分量；步骤(5b)：计算所述轨道区段各直线段Gjk的平均HSV值与各种占用状态的颜色标准Mi的距离值Dijk，计算公式如下：其中，DHijk，DSijk，DVijk是轨道区段各直线段Gjk上的颜色分量与颜色标准Mi的颜色分量的距离值；步骤(5c)：确定与轨道区段Gj的平均HSV值距离最小的颜色标准Mi，以得到轨道区段Gj的占用状态Sj，计算公式如下：若所述轨道区段各直线段Dijk值不一致，则按“轨道区段占用→轨道区段锁闭→轨道区段空闲”的占用状态优先级规则确定所述轨道区段的占用状态Sj。 5.根据权利要求1所述的一种轨道交通站场轨道区段占用状态检测方法，其特征在于，所述步骤(6)中确定占用状态发生变化的轨道区段，具体包括以下步骤：步骤(6a)：将步骤(2)得到的相邻帧的HSV图像转换为灰度图像，将所述图像对应的灰度值进行差分得到差分图像Dn，预先设定阈值T1，将所述差分图像Dn转化成二值化图像D′n，计算公式如下：步骤(6b)：对所述二值化图像D′n进行闭运算，得到图像D″′n，处理方法如下：其中，和/>分别表示腐蚀和膨胀，kernal(x′，y′)是大小为x′*y′的卷积核；步骤(6c)：对所述图像D″′n进行线段检测，绘制最小外接矩形框并计算所述矩形框左上角和右下角的坐标值，记作：{Rni\|(xni1，yni1)，(xni2，yni2)}，i＝1，2，…，m；步骤(6d)：根据步骤(3)得到的所有轨道区段Gj的编号和位置，利用所述矩形框确定第n帧所述图像中占用状态发生变化的轨道区段Snj，处理方法如下：其中，是所述轨道区段直线段和所述矩形框的重合面积，/>是所述轨道区段直线段Gjk的面积，T2是判断所述矩形框是否有效的阈值。 6.根据权利要求1所述的一种轨道交通站场轨道区段占用状态检测方法，其特征在于，所述步骤(7)中确定发生变化的轨道区段的新占用状态，包括：根据步骤(6)得到的所有轨道区段中发生变化的轨道区段和步骤(4)得到的颜色标准，通过步骤(5)确定发生变化的轨道区段的新占用状态。