曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置及方法，所述装置包括多个背景参照物、多台摄像机、控制处理设备以及检测输出设备，背景参照物为与周围环境色彩对比鲜明的条带状物品；将曲线地铁站台屏蔽门与列车之间的缝隙划分为多个检测区域，每个检测区域内设置背景参照物和摄像机，且摄像机的镜头朝向背景参照物；检测输出设备设置在便于工作人员观察的位置上，每台摄像机和检测输出设备分别与控制处理设备连接；所述方法对每个检测区域采集的图像进行处理，采用长度检测法检测是否存在异物。本发明的检测装置能够获取曲线站台屏蔽门与列车间的实时画面，并实现异物自动检测，能大大提高曲线站台情况下异物检测的效率。
【专利说明】曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地铁站台与列车间异物的检测装置，尤其是一种曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置及方法，属于地铁站台与列车间异物检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]地铁作为现代城市的重要交通设施，为防止大客流情况下站台拥挤引发事故，目前国内绝大多数地铁车站在站台与隧道之间设置了屏蔽门，列车停站时屏蔽门与车门之间有约10厘米缝隙，若上下车时乘客过度拥挤，或有乘客在车门即将关闭时冲门，则可能造成乘客或携带物品被夹在两门缝隙内，多地的地铁都发生过类似事故，有的甚至危害了乘客的生命。
[0003]为了消除隐患，保障地铁运营的安全稳定，须对缝隙内异物进行检测。在直线站台情况下，异物检测的方法主要有人工检测、红外光检测和激光检测等。其中红外检测与激光检测方法可实现自动检测，但存在设备体积较大、检测准确率不高的缺陷，其实际应用效果不理想。目前采用较为普遍的是人工检测，如广州地铁，采用司机在车头处观察缝隙内车尾LED灯带的方法，若灯带完整则认为没有异物，若灯带间断则有异物。人工检测准确率有保障，但费时费力，效率较低。按照广州地铁目前的操作规范，每次发车前人工异物检测的耗时为10秒左右，这对于分秒必争的地铁运营部门来说是极大的损失。更重要的是，上述自动检测方法，在地铁站台震动频繁、风压较大、粉尘较多的环境下难以应用，且在站台为曲线情况下无法使用，而若采用人工检测，则人力与时间成本将非常高。
[0004]综上所述，目前尚没有一种针对曲线站台的合适可行的自动异物检测方案。需要设计一套适应地铁环境的、有效的曲线站台两门间缝隙异物自动检测装置，以实现曲线站台屏蔽门与车门间缝隙内情况直观可视，并可进行可靠的异物自动检测，从而降低运营成本，提升运营效率，保障运营安全。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种结构简单、安装方便、检测效率高的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种基于上述装置的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测方法。
[0007]本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0008]曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置，其特征在于:包括多个背景参照物、多台摄像机、控制处理设备以及检测输出设备，所述背景参照物为与周围环境色彩对比鲜明的条带状物品；将曲线地铁站台屏蔽门与列车之间的缝隙划分为多个检测区域，所述每个检测区域内设置一个背景参照物和至少一台摄像机，且摄像机的镜头朝向背景参照物；所述检测输出设备设置在便于工作人员观察的位置上，所述每台摄像机和检测输出设备分别与控制处理设备连接。
[0009]作为一种实施方案，将曲线地铁站台上每扇屏蔽门与该屏蔽门对应的列车车门之间的缝隙作为一个检测区域；所述每个检测区域内，背景参照物设置在缝隙内站台地面所处平面范围内，且长度大于屏蔽门的宽度，摄像机设置在屏蔽门横梁靠近列车一侧的位置，其镜头朝向地面背景参照物。
[0010]作为一种实施方案，将曲线地铁站台屏蔽门与一节或多节呈直线停站的列车车厢之间的缝隙作为一个检测区域，该检测区域为一个直线检测段，各直线检测段前后级联，覆盖整个缝隙范围；在每个直线检测段内，背景参照物垂直地面设置在段尾位置，且高度大于屏蔽门高度，摄像机通过支架设置在段首高度合适的位置，其镜头朝向段尾背景参照物。
[0011]作为一种实施方案，所述控制处理设备为用于对图像进行处理与识别的计算机，所述计算机分别与每台摄像机、检测输出设备连接，并且接入列车状态信号与屏蔽门状态信号。
[0012]作为一种实施方案，所述计算机与车站控制平台连接，从车站控制平台获取列车状态信号与屏蔽门状态信号。
[0013]作为一种实施方案，所述计算机与设置在站台的列车检测器、屏蔽门状态检测器连接，通过列车检测器和屏蔽门状态检测器分别获取列车状态信号与屏蔽门状态信号；所述列车检测器设置在列车停车位置附近；所述屏蔽门状态检测器设置在曲线地铁站台某扇屏蔽门附近。
[0014]作为一种实施方案，所述检测输出设备包括显不器和声光报警器。
[0015]作为一种实施方案，所述与周围环境色彩对比鲜明的条带状物品为LED灯带或条带状标识物。
[0016]本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0017]曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测方法，其特征在于:所述方法在站台无列车时对摄像机所拍摄画面中的检测关注区域进行自适应调整；当信号显示站台有列车停靠，且屏蔽门由打开变为完全关闭时，系统开始进行异物检测，直至收到列车离站信号时异物检测结束，异物检测期间执行以下检测步骤:
[0018]I)每个检测区域内，通过摄像机采集该检测区域内含背景参照物信息的缝隙图像，将图像信息传输给计算机；
[0019]2)计算机将各检测区域的实时图像传输给检测输出设备中的显示器；同时，计算机对每个检测区域所采集图像中的检测关注区域进行处理；
[0020]3)检测当前图像中检测关注区域内背景参照物的长度与未被异物遮挡时背景参照物的长度之间的变化值，若变化值大于用户设定的阈值，则判断有异物存在，进入步骤
4);否则，进入步骤5)；
[0021]4)计算机将处理后的信息输出到检测输出设备中，显示器显示异物图像、异物位置等报警信息，声光报警器显示有异物，并发出报警音；
[0022]5)计算机将处理后的信息输出到检测输出设备中，显示器显示各检测区域图像等正常信息，声光报警器显示无异物，并不发出报警音。
[0023]作为一种实施方案，所述检测关注区域自适应调整，具体如下:
[0024]当站台无列车时，计算机将摄像机采集到图像进行预处理；在预处理后的图像中搜索背景参照物；将搜索到的背景参照物长度与之前的长度经验值比较，若长度减小值超过设定的阈值，则发出参照物缺失报警信号，显示器显示缺失参照物的图像及所在位置的报警信息，声光报警器显示系统异常，并发出报警音；若长度与经验值相同或变化量未超过设定的阈值，则以参照物为中心，选取合适范围作为检测关注区域。
[0025]本发明相对于现有技术具有如下的有益效果:
[0026]1、本发明的检测装置不仅能够实现曲线站台情况下异物检测的完全自动化，还可将摄像机采集的图像可输出到显示器上，以便列车上的驾驶员及其他地铁工作人员快速确认，突发情况下可直接利用显示器显示的画面进行人工检测，能大大提高曲线站台情况下异物检测的效率和可靠性，保障地铁运营的安全与高效，并为未来地铁列车无人驾驶提供可能。
[0027]2、本发明的检测装置可以将每扇屏蔽门与该屏蔽门对应的列车车门之间的缝隙作为一个检测区域，在每扇屏蔽门处安装摄像机，信息量丰富，可视性好，可快速准确的定位异物所处位置。
[0028]3、本发明的检测装置可以将曲线地铁站台屏蔽门与列车一节或多节呈直线停站的列车车厢之间的缝隙作为一个检测区域，该检测区域为一个直线检测段，各直线检测段前后级联，不仅将曲线站台“化曲为直”，而且需要的摄像机数量减少，节约成本。
[0029]4、本发明的检测装置检测准确率高，相对于其它的缝隙异物自动检测技术，视频检测不易受到列车进出站时站台震动的影响，且本发明装置在每次列车进站前都会自适应调整检测关注区域，进一步减小震动与风压对检测的干扰，其检测准确率高于传统设备。
[0030]5、本发明的检测装置易于在地铁实际环境中安装，只需在缝隙中安装摄像机及数据线，而摄像机的安装宽度均可控制在3厘米以内，所需空间很小，安装灵活方便，不影响行车安全。
[0031]6、本发明的检测装置通过获取列车进出站及屏蔽门状态信息，使系统在正确的时间段进行检测，保证了检测结果的正确有效和降低了误报率，提高了系统准确性。
[0032]7、本发明的检测装置在实现曲线站台异物检测自动化后，平均每班列车可节约停站时间10秒以上，以目前广州地铁运营最小发车间隔100秒计算，采用自动检测后运营效率可提升约10%。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明实施例1的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置结构原理框图。
[0034]图2为本发明实施例1的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置中摄像机及LED灯带的安装位置正视图。
[0035]图3为本发明实施例1的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置中集中处理计算机、检测输出设备、列车检测器及屏蔽门状态检测器与列车、屏蔽门之间的位置关系不意图。
[0036]图4为本发明实施例3的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置结构原理框图。
[0037]图5为本发明实施例3的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置中每个检测区域内摄像机及条带状标识物的安装位置俯视图。
[0038]图6为本发明实施例4的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置中每个检测区域内摄像机及LED灯带的安装位置俯视图。
[0039]其中，1-LED灯带，2-摄像机，3_控制处理设备，4_检测输出设备，5_屏蔽门，6_列车检测器，7-屏蔽门状态检测器，8-显示器，9-声光报警器，10-条带状标识物，11-列车车门，12-车站控制平台。
【具体实施方式】
[0040]实施例1:
[0041]本实施例的背景参照物采用LED灯带，该LED灯带与周围环境色彩对比鲜明，以下结合附图进行说明:
[0042]如图1?图3所示，本实施例的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置包括多个LED灯带1、多台摄像机2、控制处理设备3以及检测输出设备4 ;由于列车车厢为刚性直线结构，同一节车厢的车门必定在同一直线上，所以单节车厢长度内的必有一条直线贯穿缝隙，利用该特点，将曲线地铁站台屏蔽门5与列车每节车厢之间的缝隙作为一个检测区域，该检测区域为一个直线检测段，各直线检测段前后级联，覆盖整个缝隙范围；在每个直线检测段内设置一个LED灯带I和一台摄像机2，LED灯带I垂直地面设置在段尾位置，且高度大于屏蔽门高度，摄像机2通过支架设置在段首高度合适的位置，其镜头朝向段尾的LED灯带1，横向拍摄含LED灯带信息的缝隙图像；每台摄像机2和检测输出设备4分别与控制处理设备3连接。
[0043]所述控制处理设备3为用于对图像进行处理的计算机，该计算机采用工业控制计算机，与设置在站台的列车检测器6、屏蔽门状态检测器7连接，通过列车检测器6和屏蔽门状态检测器7分别获取列车状态信号与屏蔽门状态信号；所述列车检测器6采用超声波测距传感器，设置在列车停车位置附近，本实施例设置在曲线地铁站台屏蔽门与列车之间的缝隙内或列车车头处，并朝向列车，用于检测列车是否停站，检测原理是:当站台上未停列车时，列车检测器6检测前方无物体；当列车停站时，列车检测器6检测到有物体存在；所述屏蔽门状态检测器7采用红外测距传感器，设置在曲线地铁站台某扇屏蔽门附近，本实施例设置在列车停站时曲线地铁站台屏蔽门与列车之间的缝隙内某扇屏蔽门的一侧，与该屏蔽门处于同一平面内，并朝向该屏蔽门，用于检测站台屏蔽门开闭状态，检测原理是:当屏蔽门处于关闭状态，屏蔽门状态检测器7到屏蔽门距离较远；当屏蔽门横向移动打开时，屏蔽门状态检测器7到屏蔽门距离减小，从而实现检测；
[0044]所述控制处理设备3和检测输出设备4均设置在列车停站时驾驶室外的站台上，其中检测输出设备4所设置的位置可以使列车上的驾驶员和其他地铁工作人员可以方便观察到；所述检测输出设备4包括显示器8和声光报警器9，所述显示器8与计算机的视频接口连接，声光报警器9与计算机的I/O接口连接。
[0045]本实施例的主要特点是:将曲线站台按车厢“化曲为直”，每个检测段对应一节车厢，需要的摄像机2数量减少，节约成本；所述LED灯带I醒目鲜明，参照效果好；且工业控制计算机性能高。
[0046]本实施例的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置在站台无列车时对摄像机所拍摄画面中的检测关注区域进行自适应调整；当信号显示站台有列车停靠，且屏蔽门由打开变为完全关闭时，系统开始进行异物检测，直至收到列车离站信号时异物检测结束，异物检测期间执行以下检测步骤:
[0047]I)每个检测区域内，通过摄像机采集该检测区域内含LED灯带信息的缝隙图像，将图像信息传输给计算机；
[0048]2)计算机将各检测区域的实时图像传输给检测输出设备中的显示器，突发情况下可直接利用显示器显示的画面进行人工检测；同时，计算机对每个检测区域所采集图像中的检测关注区域进行处理；
[0049]3)检测当前图像中检测关注区域内LED灯带的长度与未被异物遮挡时LED灯带的长度之间的变化值，若变化值大于用户设定的阈值，则判断有异物存在，进入步骤4);否贝U，进入步骤5)；
[0050]4)计算机将处理后的信息输出到检测输出设备中，显示器显示异物图像、异物位置等报警信息，声光报警器显示有异物，并发出报警音；
[0051]5)计算机将处理后的信息输出到检测输出设备中，显示器显示各检测区域图像等正常信息，声光报警器显示无异物，并不发出报警音。
[0052]上述检测关注区域自适应调整，具体如下:
[0053]当站台无列车时，计算机将摄像机采集到图像进行预处理；在预处理后的图像中搜索LED灯带；将搜索到的LED灯带长度与之前的长度经验值比较，若长度减小值超过设定的阈值，则发出LED灯带缺失报警信号，显示器显示缺失LED灯带的图像及所在位置的报警信息，声光报警器显示系统异常，并发出报警音；若长度与经验值相同或变化量未超过设定的阈值，则以LED灯带为中心，选取合适范围作为检测关注区域。
[0054]上述步骤3)采用的是现有的图像处理算法，具体为:当接收到摄像机2采集的图像后，根据检测关注区域的位置与大小从采集的图像中提取检测关注区域子图；将子图像进行低通滤波，得到二值化目标图像；得到的二值化目标图像中包含多个独立的目标候选区域，遍历这些独立的候选区域，选取长度最大的一个候选区域，该候选区域即为所求的目标区域；将该目标区域的长度最大值与未被遮挡时目标区域的长度最大值进行比较，得到它们之间的变化值，若变化值大于用户设定的阈值，则判断有异物存在，进入步骤4);否贝U，进入步骤5)。
[0055]实施例2:
[0056]本实施例的主要特点是:在曲线站台曲率较小的情况下，两节或三节车厢也能形成一条直线，此时可将曲线地铁站台屏蔽门5与两节或三节车厢之间的缝隙作为一个直线检测段。其余同实施例1。
[0057]实施例3:
[0058]本实施例的背景参照物采用条带状标识物，该条带状标识物可以为PVC材料、胶带、橡胶条等，其色彩鲜艳，与周围环境色彩对比鲜明，以下结合附图进行说明:
[0059]如图4和图5所示，本实施例的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置包括多个条带状标识物10、多台摄像机2、控制处理设备3以及检测输出设备4 ;曲线地铁站台上每扇屏蔽门5与该屏蔽门5对应的列车车门11之间的缝隙作为一个检测区域；所述每个检测区域内设置一个条带状标识物10和一台摄像机2，其中条带状标识物10设置在缝隙内站台地面上，且长度大于屏蔽门5的宽度两侧30cm，摄像机2设置在屏蔽门5横梁靠近列车一侧的位置，其镜头朝向地面的条带状标识物10，俯拍含条带状标识物10信息的缝隙图像；
[0060]所述控制处理设备3为用于对图像进行处理的计算机，该计算机采用工业控制计算机，与车站控制平台12连接；所述车站控制平台12—般位于车站控制室或设备房内，可以实时获得列车状态信息与屏蔽门状态信息，在与计算机连接后，将列车状态信号与屏蔽门状态信号反馈给计算机；当计算机从车站控制平台12中获取列车状态信号与屏蔽门状态信号后，根据信号进行判断，当信号显示站台有列车停靠，且屏蔽门由打开变为完全关闭时，系统开始进行异物检测，检测原理和实施例1相似，只是摄像机采集的含LED灯带信息的缝隙图像将变为含条带状标识物信息的缝隙图像。
[0061]本实施例的主要特点是:所述条带状标识物10和摄像机2体积小，安装方便；所述每台摄像机2的安装宽度均可控制在3cm以内，所需空间很小，不影响行车安全，其安装在每扇屏蔽门5处，获取信息丰富，异物定位准确；且控制处理设备3直接从车站控制平台12获取列车状态信号与屏蔽门状态信号，降低了成本。
[0062]实施例4:
[0063]如图6所示，本实施例的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置与实施例3的区别之处在于:所述条带状标识物10改为采用LED灯带1，在安装时，首先要在地面上开槽，将LED灯带I放置在槽内，然后进行接线，再铺设一层透明的玻璃板；本实施例中，LED灯带I的安装较条带状标识物10复杂，但检测效果好。
[0064]综上所述，本发明的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置具有相当高的可行性，并能大大提高曲线站台与列车间异物检测的效率，保障地铁运营的安全与高效。
[0065]以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，如实施例1和2中列车检测器可以为红外测距传感器，而屏蔽门状态检测器也可以为超声波测距传感器，如检测输出设备还可设置在其他便于工作人员观察的位置上，如实施例3中，条带状标识物可以设置在站台与列车的间隙中，如实施例1?4中计算机还可以设置在设备房等其他地方，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。
【权利要求】
1.曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置，其特征在于:包括多个背景参照物、多台摄像机、控制处理设备以及检测输出设备，所述背景参照物为与周围环境色彩对比鲜明的条带状物品；将曲线地铁站台屏蔽门与列车之间的缝隙划分为多个检测区域，所述每个检测区域内设置一个背景参照物和至少一台摄像机，且摄像机的镜头朝向背景参照物；所述检测输出设备设置在便于工作人员观察的位置上，所述每台摄像机和检测输出设备分别与控制处理设备连接。
2.根据权利要求1所述的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置，其特征在于:将曲线地铁站台上每扇屏蔽门与该屏蔽门对应的列车车门之间的缝隙作为一个检测区域；所述每个检测区域内，背景参照物设置在缝隙内站台地面所处平面范围内，且长度大于屏蔽门的宽度，摄像机设置在屏蔽门横梁靠近列车一侧的位置，其镜头朝向地面背景参照物。
3.根据权利要求1所述的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置，其特征在于:将曲线地铁站台屏蔽门与一节或多节呈直线停站的列车车厢之间的缝隙作为一个检测区域，该检测区域为一个直线检测段，各直线检测段前后级联，覆盖整个缝隙范围；在每个直线检测段内，背景参照物垂直地面设置在段尾位置，且高度大于屏蔽门高度，摄像机通过支架设置在段首高度合适的位置，其镜头朝向段尾背景参照物。
4.根据权利要求1所述的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置，其特征在于:所述控制处理设备为用于对图像进行处理与识别的计算机，所述计算机分别与每台摄像机、检测输出设备连接，并且接入列车状态信号与屏蔽门状态信号。
5.根据权利要求4所述的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置，其特征在于:所述计算机与车站控制平台连接，从车站控制平台获取列车状态信号与屏蔽门状态信号。
6.根据权利要求4所述的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置，其特征在于:所述计算机与设置在站台的列车检测器、屏蔽门状态检测器连接，通过列车检测器和屏蔽门状态检测器分别获取列车状态信号与屏蔽门状态信号；所述列车检测器设置在列车停车位置附近；所述屏蔽门状态检测器设置在曲线地铁站台某扇屏蔽门附近。
7.根据权利要求1所述的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置，其特征在于:所述检测输出设备包括显示器和声光报警器。
8.根据权利要求1所述的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测装置，其特征在于:所述与周围环境色彩对比鲜明的条带状物品为LED灯带或条带状标识物。
9.曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测方法，其特征在于:所述方法在站台无列车时对摄像机所拍摄画面中的检测关注区域进行自适应调整；当信号显示站台有列车停靠，且屏蔽门由打开变为完全关闭时，系统开始进行异物检测，直至收到列车离站信号时异物检测结束，异物检测期间执行以下检测步骤: 1)每个检测区域内，通过摄像机采集该检测区域内含背景参照物信息的缝隙图像，将图像信息传输给计算机； 2)计算机将各检测区域的实时图像传输给检测输出设备中的显示器；同时，计算机对每个检测区域所采集图像中的检测关注区域进行处理； 3)检测当前图像中检测关注区域内背景参照物的长度与本次检测开始前所搜索到背景参照物长度的变化值，若变化值大于用户设定的阈值，则判断有异物存在，进入步骤4)；否则，进入步骤5)； 4)计算机将处理后的信息输出到检测输出设备中，显示器显示异物图像、异物位置，声光报警器显示有异物，并发出报警音； 5)计算机将处理后的信息输出到检测输出设备中，显示器显示各检测区域图像，声光报警器显示无异物，并不发出报警音。
10.根据权利要求9所述的曲线地铁站台屏蔽门与列车间异物自动检测方法，其特征在于:所述检测关注区域自适应调整，具体如下: 当站台无列车时，计算机将摄像机采集到图像进行预处理；在预处理后的图像中搜索背景参照物；将搜索到的背景参照物长度与之前的长度经验值比较，若长度减小值超过设定的阈值，则发出参照物缺失报警信号，显示器显示缺失参照物的图像及所在位置的报警信息，声光报警器显示系统异常，并发出报警音；若长度与经验值相同或变化量未超过设定的阈值，则以参照物为中 心，选取合适范围作为检测关注区域。
【文档编号】G01V8/10GK104049281SQ201410314715
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】李海玉, 刘伟铭, 李军, 路新宇, 梁东升, 谭飞刚, 周鹏, 孙德强, 黄华文, 吴卫海 申请人:广州市地下铁道总公司, 华南理工大学