双模式车窗控制切换系统的制作方法

本发明涉及车窗控制领域，尤其涉及一种双模式车窗控制切换系统。

背景技术：

世界铁路历史发展证明，高速铁路是经济社会发展的必然趋势。

自1825年英国修建了世界第一条铁路以来，由于运输速度和运输能量上的优点，铁路在很长的历史时期内成为各国的交通运输骨干。从20世纪50年代开始，公路和航空运输迅速发展，使铁路在速度上居于劣势，长途客运受航空运输排挤，短途客运被汽车运输取代，铁路进入“夕阳产业”的被动局面。然而进入20世纪70年代以后，由于能源危机、环境恶化、交通安全等问题的困扰，人们重新认识到铁路的价值。特别是高速铁路以其速度快、运能大、能耗低、污染轻等一系列的技术优势，适应了现代社会经济发展的新需求。

1964年10月，日本在东海道新干线东京至大阪高速铁路以210公里/小时运行，法国在1981年修建第一条高速铁路(tgv东南线)，高速铁路显示出旺盛的生命力。由于它具有明显的经济效益和社会效益，所以欧洲、北美洲和亚洲等许多国家和地区纷纷兴建、改建或规划修建高速铁路。据国际铁路联盟(uic)的最新统计，截止到2010年5月，全世界运营中的高速铁路营业里程总长达13414公里，这些线路分布在14个国家和地区。可以说，发展高速铁路已是当今世界铁路发展的共同趋势。

据统计，中国投入运营的高速铁路已达到6800多公里。中国已成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。

高铁车窗由于设备的特殊性，例如考虑到保温和防风的需求，高铁车窗一般都比较厚实，而且打开和关闭速度很快，一旦出现夹手情况，将给乘客手掌造成严重伤害。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种双模式车窗控制切换系统，能够在采用超声波检测设备作为目标检测设备时，当所述超声波检测设备输出的实时目标位置位于防夹区间时，发出防夹预警信号；在采用所述压力传感设备作为目标检测设备时，当接收到所述压力过紧信号时，发出防夹预警信号，同时，还能够接收面向车窗的玻璃窗体进行录像而获得高清视频流，对高清视频流进行分析，以确定其中的手形目标，并输出与手形目标对应的、分割出来的手形子图像，以及在接收到所述防夹预警信号且接收到所述手形子图像时，发出防夹报警信号。

根据本发明的一方面，提供了一种双模式车窗控制切换系统，所述系统包括：

车体抖动检测设备，设置在车窗所在车体上，用于实时检测车体的抖动幅度，并在车体的抖动幅度大于等于预设抖动幅度阈值时，发出车体颠簸信号，在车体的抖动幅度小于所述预设抖动幅度阈值时，发出车体正常信号；

超声波检测设备，设置在车窗的窗框底部内，用于沿着车窗的玻璃窗体由下往上发射超声波信号，基于接收到反射回来的超声波信号的时间确定车窗的玻璃窗体上沿上方的目标的实时位置以作为实时目标位置输出；

压力传感设备，设置在车窗的玻璃窗体和摇臂末端滑块之间，在车窗的玻璃窗体上升过程中，当检测到车窗的玻璃窗体受到的压力大于等于预设压力阈值时，发出压力过紧信号，当检测到的压力小于所述预设压力阈值时，发出压力正常信号；

检测切换设备，分别与所述车体抖动检测设备、所述超声波检测设备以及所述压力传感设备连接，用于在接收到所述车体颠簸信号时，采用超声波检测设备作为目标检测设备，在接收到所述车体正常信号时，采用压力传感设备作为目标检测设备。

更具体地，在所述双模式车窗控制切换系统中：

所述检测切换设备在采用所述超声波检测设备作为目标检测设备时，当所述超声波检测设备输出的实时目标位置位于防夹区间时，发出防夹预警信号；所述检测切换设备在采用所述压力传感设备作为目标检测设备时，当接收到所述压力过紧信号时，发出防夹预警信号。

更具体地，在所述双模式车窗控制切换系统中，还包括：

防夹反应设备，设置在车窗的窗框底部内，与所述分析判断设备连接，用于在接收到防夹报警信号时，向直流电机设备发送快速下降信号；

直流电机设备，与所述防夹反应设备连接，用于控制车窗的玻璃窗体的上升或下降，并在接收到所述快速下降信号时，将车窗的玻璃窗体快速下降到防夹区域之下；其中，在所述直流电机设备的控制下，车窗的玻璃窗体快速下降的速度是车窗的玻璃窗体正常下降的速度的两倍；

高清录像设备，设置在车窗的窗框顶部内，用于面向车窗的玻璃窗体进行高清视频流的采集，其中，高清视频流由多帧图像组成；

初始建模设备，与所述高清录像设备连接，对高清视频流的第一帧图像进行5像素×5像素滤波模板的中值滤波，获取中值滤波图像，并将中值滤波图像作为初始化的背景图像输出；

背景更新设备，每接收到高清视频流的新的一帧图像，对新的一帧图像中的每一个像素作为目标像素进行如下处理：将目标像素的像素值与背景图像中对应位置像素的像素值进行匹配，匹配成功，则将该目标像素作为背景点，匹配失败，则将该目标像素作为非背景点，统计高清视频流历次图像中，该目标像素对应位置的像素点被确定为背景点的概率，当概率大于等于预设概率阈值时，采用历次图像中该目标像素对应位置处最新被确定为背景点的像素值更新背景图像中该目标像素对应位置处的像素值；所述背景更新设备在对新的一帧图像中的最后一个像素执行完上述处理后，输出更新后的背景图像；

前景分割设备，与所述背景更新设备连接，用于将高清视频流的新的一帧图像减去所述背景更新设备基于高清视频流的新的一帧图像更新后的背景图像，以获得前景图像输出；

二值化处理设备，与所述前景分割设备连接，用于接收所述前景图像，对所述前景图像执行二值化处理以获得二值化图像；

人体检测设备，与所述二值化处理设备连接，用于接收所述二值化图像，对所述二值化图像中的目标进行基于预设手形运动轨迹的识别，以确定所述二值化图像中的手形目标，并输出与手形目标对应的、从所述二值化图像处分割出来的手形子图像；

分析判断设备，分别与所述检测切换设备、所述人体检测设备和所述防夹反应设备连接，用于在接收到所述防夹预警信号且接收到所述手形子图像时，发出防夹报警信号。

更具体地，在所述双模式车窗控制切换系统中，还包括：

数据存储设备，用于存储所述预设抖动幅度阈值、所述预设压力阈值、所述预设概率阈值以及所述预设手形运动轨迹。

更具体地，在所述双模式车窗控制切换系统中：

所述压力传感设备包括压力传感片和微控制器，所述压力传感片用于将检测到的压力转换为电压值，所述微控制器与所述压力传感片连接，用于在转换的电压值大于等于预设电压阈值时，发出压力过紧信号，在在转换的电压值小于预设电压阈值时，发出压力正常信号。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的双模式车窗控制切换系统的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的双模式车窗控制切换方法的步骤流程图。

附图标记：1车体抖动检测设备；2超声波检测设备；3压力传感设备；4检测切换设备；s101使用设置在车窗所在车体上的车体抖动检测设备，实时检测车体的抖动幅度，并在车体的抖动幅度大于等于预设抖动幅度阈值时，发出车体颠簸信号，在车体的抖动幅度小于所述预设抖动幅度阈值时，发出车体正常信号；s102使用设置在车窗的窗框底部内的超声波检测设备，沿着车窗的玻璃窗体由下往上发射超声波信号，基于接收到反射回来的超声波信号的时间确定车窗的玻璃窗体上沿上方的目标的实时位置以作为实时目标位置输出；s103使用设置在车窗的玻璃窗体和摇臂末端滑块之间的压力传感设备，在车窗的玻璃窗体上升过程中，当检测到的压力大于等于预设压力阈值时，发出压力过紧信号，当检测到的压力小于所述预设压力阈值时，发出压力正常信号；s104使用分别与所述车体抖动检测设备、所述超声波检测设备以及所述压力传感设备连接的检测切换设备，在接收到所述车体颠簸信号时，采用超声波检测设备作为目标检测设备，在接收到所述车体正常信号时，采用压力传感设备作为目标检测设备。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的双模式车窗控制切换方法的实施方案进行详细说明。

1959年4月5日，世界上第一条真正意义上的高速铁路东海道新干线在日本破土动工，经过5年建设，于1964年3月全线完成铺轨，同年7月竣工，1964年10月1日正式通车。东海道新干线从东京起始，途经名古屋，京都等地终至(新)大阪，全长515.4公里，运营速度高达210公里/小时，它的建成通车标志着世界高速铁路新纪元的到来。随后法国、意大利、德国纷纷修建高速铁路。1972年继东海道新干线之后，日本又修建了山阳、东北和上越新干线；法国修建了东南tgv线、大西洋tgv线；意大利修建了罗马至佛罗伦萨。以日本为首的第一代高速铁路的建成，大力推动了沿线地区经济的均衡发展，促进了房地产、工业机械、钢铁等相关产业的发展，降低了交通运输对环境的影响程度，铁路市场份额大幅度回升，企业经济效益明显好转。

法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典、英国等欧洲大部分发达国家，大规模修建该国或跨国界高速铁路，逐步形成了欧洲高速铁路网络。这次高速铁路的建设高潮，不仅仅是铁路提高内部企业效益的需要，更多的是国家能源、环境、交通政策的需要。

由于高铁通行速度快，因此车窗容易造成车厢内降温快以及风速过猛的问题，因此高铁车窗的打开或关闭速度都很快，同时车窗的玻璃也很厚，容易给乘客造成不小的伤害。为了克服上述不足，本发明搭建了一种双模式车窗控制切换系统及方法，能够解决上述技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的双模式车窗控制切换系统的结构方框图，所述系统包括：

车体抖动检测设备，设置在车窗所在车体上，用于实时检测车体的抖动幅度，并在车体的抖动幅度大于等于预设抖动幅度阈值时，发出车体颠簸信号，在车体的抖动幅度小于所述预设抖动幅度阈值时，发出车体正常信号；

超声波检测设备，设置在车窗的窗框底部内，用于沿着车窗的玻璃窗体由下往上发射超声波信号，基于接收到反射回来的超声波信号的时间确定车窗的玻璃窗体上沿上方的目标的实时位置以作为实时目标位置输出；

压力传感设备，设置在车窗的玻璃窗体和摇臂末端滑块之间，在车窗的玻璃窗体上升过程中，当检测到车窗的玻璃窗体受到的压力大于等于预设压力阈值时，发出压力过紧信号，当检测到的压力小于所述预设压力阈值时，发出压力正常信号；

检测切换设备，分别与所述车体抖动检测设备、所述超声波检测设备以及所述压力传感设备连接，用于在接收到所述车体颠簸信号时，采用超声波检测设备作为目标检测设备，在接收到所述车体正常信号时，采用压力传感设备作为目标检测设备。

接着，继续对本发明的双模式车窗控制切换系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述双模式车窗控制切换系统中：

所述检测切换设备在采用所述超声波检测设备作为目标检测设备时，当所述超声波检测设备输出的实时目标位置位于防夹区间时，发出防夹预警信号；所述检测切换设备在采用所述压力传感设备作为目标检测设备时，当接收到所述压力过紧信号时，发出防夹预警信号。

在所述双模式车窗控制切换系统中，还包括：

防夹反应设备，设置在车窗的窗框底部内，与所述分析判断设备连接，用于在接收到防夹报警信号时，向直流电机设备发送快速下降信号；

直流电机设备，与所述防夹反应设备连接，用于控制车窗的玻璃窗体的上升或下降，并在接收到所述快速下降信号时，将车窗的玻璃窗体快速下降到防夹区域之下；其中，在所述直流电机设备的控制下，车窗的玻璃窗体快速下降的速度是车窗的玻璃窗体正常下降的速度的两倍；

高清录像设备，设置在车窗的窗框顶部内，用于面向车窗的玻璃窗体进行高清视频流的采集，其中，高清视频流由多帧图像组成；

初始建模设备，与所述高清录像设备连接，对高清视频流的第一帧图像进行5像素×5像素滤波模板的中值滤波，获取中值滤波图像，并将中值滤波图像作为初始化的背景图像输出；

背景更新设备，每接收到高清视频流的新的一帧图像，对新的一帧图像中的每一个像素作为目标像素进行如下处理：将目标像素的像素值与背景图像中对应位置像素的像素值进行匹配，匹配成功，则将该目标像素作为背景点，匹配失败，则将该目标像素作为非背景点，统计高清视频流历次图像中，该目标像素对应位置的像素点被确定为背景点的概率，当概率大于等于预设概率阈值时，采用历次图像中该目标像素对应位置处最新被确定为背景点的像素值更新背景图像中该目标像素对应位置处的像素值；所述背景更新设备在对新的一帧图像中的最后一个像素执行完上述处理后，输出更新后的背景图像；

前景分割设备，与所述背景更新设备连接，用于将高清视频流的新的一帧图像减去所述背景更新设备基于高清视频流的新的一帧图像更新后的背景图像，以获得前景图像输出；

二值化处理设备，与所述前景分割设备连接，用于接收所述前景图像，对所述前景图像执行二值化处理以获得二值化图像；

人体检测设备，与所述二值化处理设备连接，用于接收所述二值化图像，对所述二值化图像中的目标进行基于预设手形运动轨迹的识别，以确定所述二值化图像中的手形目标，并输出与手形目标对应的、从所述二值化图像处分割出来的手形子图像；

分析判断设备，分别与所述检测切换设备、所述人体检测设备和所述防夹反应设备连接，用于在接收到所述防夹预警信号且接收到所述手形子图像时，发出防夹报警信号。

在所述双模式车窗控制切换系统中，还包括：

数据存储设备，用于存储所述预设抖动幅度阈值、所述预设压力阈值、所述预设概率阈值以及所述预设手形运动轨迹。

在所述双模式车窗控制切换系统中：

所述压力传感设备包括压力传感片和微控制器，所述压力传感片用于将检测到的压力转换为电压值，所述微控制器与所述压力传感片连接，用于在转换的电压值大于等于预设电压阈值时，发出压力过紧信号，在在转换的电压值小于预设电压阈值时，发出压力正常信号。

图2为根据本发明实施方案示出的双模式车窗控制切换方法的步骤流程图，所述方法包括：

使用设置在车窗所在车体上的车体抖动检测设备，实时检测车体的抖动幅度，并在车体的抖动幅度大于等于预设抖动幅度阈值时，发出车体颠簸信号，在车体的抖动幅度小于所述预设抖动幅度阈值时，发出车体正常信号；

使用设置在车窗的窗框底部内的超声波检测设备，沿着车窗的玻璃窗体由下往上发射超声波信号，基于接收到反射回来的超声波信号的时间确定车窗的玻璃窗体上沿上方的目标的实时位置以作为实时目标位置输出；

使用设置在车窗的玻璃窗体和摇臂末端滑块之间的压力传感设备，在车窗的玻璃窗体上升过程中，当检测到的压力大于等于预设压力阈值时，发出压力过紧信号，当检测到的压力小于所述预设压力阈值时，发出压力正常信号；

使用分别与所述车体抖动检测设备、所述超声波检测设备以及所述压力传感设备连接的检测切换设备，在接收到所述车体颠簸信号时，采用超声波检测设备作为目标检测设备，在接收到所述车体正常信号时，采用压力传感设备作为目标检测设备。

接着，继续对本发明的双模式车窗控制切换方法的具体步骤进行进一步的说明。

在所述双模式车窗控制切换方法中：

所述检测切换设备在采用所述超声波检测设备作为目标检测设备时，当所述超声波检测设备输出的实时目标位置位于防夹区间时，发出防夹预警信号；所述检测切换设备在采用所述压力传感设备作为目标检测设备时，当接收到所述压力过紧信号时，发出防夹预警信号。

在所述双模式车窗控制切换方法中，还包括：

使用设置在车窗的窗框底部内的防夹反应设备，与所述分析判断设备连接，用于在接收到防夹报警信号时，向直流电机设备发送快速下降信号；

使用直流电机设备，与所述防夹反应设备连接，用于控制车窗的玻璃窗体的上升或下降，并在接收到所述快速下降信号时，将车窗的玻璃窗体快速下降到防夹区域之下；其中，在所述直流电机设备的控制下，车窗的玻璃窗体快速下降的速度是车窗的玻璃窗体正常下降的速度的两倍；

使用高清录像设备，设置在车窗的窗框顶部内，用于面向车窗的玻璃窗体进行高清视频流的采集，其中，高清视频流由多帧图像组成；

使用初始建模设备，与所述高清录像设备连接，对高清视频流的第一帧图像进行5像素×5像素滤波模板的中值滤波，获取中值滤波图像，并将中值滤波图像作为初始化的背景图像输出；

使用背景更新设备，每接收到高清视频流的新的一帧图像，对新的一帧图像中的每一个像素作为目标像素进行如下处理：将目标像素的像素值与背景图像中对应位置像素的像素值进行匹配，匹配成功，则将该目标像素作为背景点，匹配失败，则将该目标像素作为非背景点，统计高清视频流历次图像中，该目标像素对应位置的像素点被确定为背景点的概率，当概率大于等于预设概率阈值时，采用历次图像中该目标像素对应位置处最新被确定为背景点的像素值更新背景图像中该目标像素对应位置处的像素值；所述背景更新设备在对新的一帧图像中的最后一个像素执行完上述处理后，输出更新后的背景图像；

使用前景分割设备，与所述背景更新设备连接，用于将高清视频流的新的一帧图像减去所述背景更新设备基于高清视频流的新的一帧图像更新后的背景图像，以获得前景图像输出；

使用二值化处理设备，与所述前景分割设备连接，用于接收所述前景图像，对所述前景图像执行二值化处理以获得二值化图像；

使用人体检测设备，与所述二值化处理设备连接，用于接收所述二值化图像，对所述二值化图像中的目标进行基于预设手形运动轨迹的识别，以确定所述二值化图像中的手形目标，并输出与手形目标对应的、从所述二值化图像处分割出来的手形子图像；

使用分析判断设备，分别与所述检测切换设备、所述人体检测设备和所述防夹反应设备连接，用于在接收到所述防夹预警信号且接收到所述手形子图像时，发出防夹报警信号。

在所述双模式车窗控制切换方法中，还包括：

使用数据存储设备，存储所述预设抖动幅度阈值、所述预设压力阈值、所述预设概率阈值以及所述预设手形运动轨迹。

在所述双模式车窗控制切换方法中：

所述压力传感设备包括压力传感片和微控制器，所述压力传感片用于将检测到的压力转换为电压值，所述微控制器与所述压力传感片连接，用于在转换的电压值大于等于预设电压阈值时，发出压力过紧信号，在在转换的电压值小于预设电压阈值时，发出压力正常信号。

另外，中值滤波对脉冲噪声有良好的滤除作用，特别是在滤除噪声的同时，能够保护信号的边缘，使之不被模糊。这些优良特性是线性滤波方法所不具有的。此外，中值滤波的算法比较简单，也易于用硬件实现。所以，中值滤波方法一经提出后，便在数字信号处理领得到重要的应用。

中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点。方法是用某种结构的二维滑动模板，将板内像素按照像素值的大小进行排序，生成单调上升(或下降)的为二维数据序列。二维中值滤波输出为g(x,y)＝med{f(x-k,y-l),(k,l∈w)}，其中，f(x,y)，g(x,y)分别为原始图像和处理后图像。w为二维模板，通常为3*3，5*5区域，也可以是不同的形状，如线状，圆形，十字形，圆环形等。

采用本发明的双模式车窗控制切换系统及方法，针对现有技术中高铁车窗控制困难的技术问题，通过在现有的高铁车窗控制系统中，增加车体抖动检测设备、超声波检测设备、压力传感设备、检测切换设备以及多个有针对性的、高精度的图像处理设备以实现对夹手状况的检测，从而进行车窗控制的快速切换，解决了高铁车窗控制困难的技术问题。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。