高速列车图像采集系统、实时车号检测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及列车图像处理技术领域，具体地，涉及一种高速列车图像采集系统、实 时车号检测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国高速铁路的不断发展，在列车不断提高运营速度的同时，列车运营的安 全性问题也显得越来越重要，其关系到人民的生命和财产安全。为此，保证列车运营安全是 所有工作的核心。随着我国城镇化发展不断深入，地域之间的流动性显著增加，对高速列车 的需求量也不断增加，列车运行的密度和时长也相应增加。因此，仅靠列车检测人员对列车 进行检测的时间也相应减少，更重要的是列车在运行期间的安全问题不能得到及时响应， 从而降低了高速列车的行车安全。为了实现在列车运行期获取列车的安全信息，如受电弓 的工作状态等，则可以利用对列车某一部位进行成像的方式对运行中的列车进行监测。然 而，在获取列车某一部位图像信息的同时，还需要得到该列车的车号才能将图像信息与列 车进行对应，以便于检查检修人员迅速定位问题列车。因此，在高速列车运行过程中获取列 车车号显得尤为重要。
[0003] 现有的列车车号自动识别系统的实现方式主要是在列车上安装电子标签，在所有 区段站、编组站和分界站安装地面识别设备(AEI)，当列车通过时，AEI设备通过读取电子标 签获取列车车号。该系统需要在列车上安装较多的电子设备，包括微带天线、虚拟电源、反 射调制器、编码器、微处理器和存储器等，设备安装、维护的工作量大，如果电子标签受到损 坏，AEI设备将无法获取车号信息导致误判和漏车的情况。
[0004] 随着图像识别技术的不断发展，也有一些利用图像识别技术实现列车车号识别的 系统，其主要存在的问题有:不能实现高速列车(大于200km/h)的车号识别、车号识别的准 确率不高、夜间获取的列车车号图像质量差等。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种高速列车图像采 集系统，该系统能够根据列车运行速度、成像设备视场中列车长度自动调节图像采集间隔 时间，以更好地获取列车车号图像，以便于后续车号的识别能够更加准确和优质;本发明还 提供了高速列车实时车号检测系统和高速列车实时车号检测方法，能够对高速列车的车号 实时准确地自动识别。
[0006] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是： 高速列车图像采集系统包括列车速度检测模块、图像采集控制模块、车号图像采集模 块，其中：列车速度检测模块，用于检测列车到达指定位置的到达时间T和列车速度V，并将 检测到的到达时间T和列车速度v发送给图像采集控制模块;车号图像采集模块，用于采集 列车图像；图像采集控制模块，用于根据到达时间T和列车速度v控制车号图像采集模块在 指定时间1开始采集列车图像，并在之后按照一定的时间间隔^采集列车图像。
[0007]作为本发明的进一步改进，所述指定时间Ts的计算方式是:TS= (d-v*Tf)/v+T+Tf (1);式（1)中，Tf为车号图像采集模块的防误拍滤波时长，d为指定位置到列车速度检测模 块的距离。
[0008] 作为本发明的又一改进所述时间间隔Ti的取值为:TiSw/v (2);式(2)中，w为车 号图像采集模块的视场宽度。本技术方案中，能够根据列车运行速度、图像采集模块的视场 宽度（与视场中列车长度成正比）自动调节图像采集间隔时间，以更好地获取列车车号图 像，以便于后续车号的识别能够更加准确和优质，对高速列车的车号实时准确地自动识别。
[0009] 进一步，所述车号图像采集模块与每次采集的图片不小于N张，其中，N = a/w，其 中，a为列车单节车厢长度。
[0010] 进一步，所述车号图像采集模块的曝光时间为Τρ，ΤΡ的计算方式是:TP = s/v (3); 式(3)中，s为曝光时间内容许车号运动的最大距离，s = r*n/180 (4)，其中，η为车号图像 采集模块在保证图像清晰的情况下容许车号在曝光时间内移动的最大圆心角，r为车号图 像采集模块到列车车号的距离。本技术方案中，能够根据列车运行速度、图像采集控制模块 的参数调整曝光时间，以更好地获取列车车号图像，保证列车高速运行状态下的图像采集 质量，以便于后续车号的识别能够更加准确和优质。
[0011]优选的，所述车号图像采集模块的镜头拍摄方向与列车成30-60°夹角。本技术方 案中，图像采集控制模块的拍摄方向与列车成一定夹角，有利于增加图像中列车的拍摄长 度，最大程度将车号拍摄进图片，便于图像处理时车号的识别。
[0012] 高速列车实时车号检测系统，包括图像采集装置和图像分析装置，所述图像采集 装置为上述任一技术方案中的高速列车图像采集系统，所述图像分析装置包括图像处理模 块和车号统计模块，
[0013] 所述图像处理模块包括:车号定位模块，用于获取图像中列车车号区域;车号透视 变换模块，用于使列车车号区域中车号由倾斜状态变为水平状态;车号字符提取模块，用于 对图像进行分块分割，提取车号中的字符;车号识别，用于识别车号字符提取模块提取的字 符，获得图像中的列车车号；
[0014] 所述车号统计模块用于统计所有识别出的车号中的选定比较位，将选定比较位的 字符完全相同的最多的图像对应的车号设定为正确车号。
[0015] 高速列车实时车号检测方法，包括图像采集步骤和图像分析步骤，其特征在于，所 述图像采集步骤为：图像采集装置在指定时间T s开始采集列车图像，并在之后按照一定的 时间间隔Ti采集列车图像； 所述图像分析步骤包括： 51、 识别所有图像中的车号，该步骤中对每张图像中的车号进行识别； 52、 统计所有识别出的车号中的选定比较位，将选定比较位的字符完全相同的最多的 图像对应的车号设定为正确车号； 步骤S1中对每张图像中的车号进行识别的步骤如下： 511、 车号定位:获取图像中列车车号区域； 512、 车号字符提取:对图像进行分块分割，提取车号中的字符； 513、 车号识别:识别步骤S12中提取的字符，获得图像中的列车车号。
[0016] 本技术方案中，车号检测方法中采集的图像为列车车号序列图像，通过对序列图 像进行车号识别，能够提高车号识别的准确性。
[0017] 进一步，在步骤S11和步骤S12之间还具有车号透视变换步骤，使列车车号区域中 车号由倾斜状态变为水平状态，车号透视变换的具体方法为:令步骤S11中获得的列车车号 区域的四个角点的坐标分别为：（沾，7〇)、（11，71)、（12, 72)、（以，73);采用错切变换将这4 个角点的坐标对应变换为(〇,〇)、（1，〇)、（1，7)、（〇,7)。本技术方案中，车号检测方法中采用 基于透视变换的列车车号变换，能够提高车号识别准确性。
[0018] 进一步，指定时间Ts的计算方法为:TS= (d-v*Tf)/v+T+Tf， 时间间隔Ti的计算方法为:Ti=w/v; 其中，T为列车速度检测模块检测到的列车到达指定位置时的到达时间;Tf为防误拍的 滤波时长，v为列车速度检测模块检测到的列车速度，d为指定位置到列车速度检测模块的 距离，w为车号图像采集模块的视场宽度。
[0019] 综上，本发明的有益效果是： 1、 本发明能够根据列车运行速度、成像设备视场中列车长度自动调节图像采集间隔时 间，以更好地获取列车车号图像，以便于后续车号的识别能够更加准确和优质，对高速列车 的车号实时准确地自动识别； 2、 本发明能够根据列车运行速度、图像采集控制模块的参数调整曝光时间，以更好地 获取列车车号图像，保证列车高速运行状态下的图像采集质量，以便于后续车号的识别能 够更加准确和优质； 3、 本发明的图像采集控制模块的拍摄方向与列车成一定夹角，有利于增加图像中列车 的拍摄长度，最大程度将车号拍摄进图片