图像和右图像同时适用，根据左、右图像分别计算 出的缺口偏移量，进行平均值处理，得到缺口偏移量的统计数值。
[0040] 本发明的有益效果包括：
[0041] (1)采用双目高清摄像头采集到的转徹机缺口图像实测数据，解决了传统监测系 统需要安装各种类型的传感器的复杂性问题。
[0042] (2)采用双目摄像头和视觉处理的方法，可W充分分析缺口信息，解决传感器测量 不准确的问题，提高了整个系统的兼容性和伸缩性，简化了转徹机部分的工程施工难度。
[0043] (3)将技术难度放在计算处理能力强大的监控中屯、，减轻嵌入式端的资源紧张和 开发难度。利用图像视觉等技术，增强了技术含金量，降低了维护成本。
[0044] (4)采用CAN over門ber技术传输数据，能够实时传输高清图像和视频流，具有嵌 入式工业控制CAN总线稳定可靠的优点，又具有光纤高带宽、高速率、抗干扰的优点。
【附图说明】
[0045] 图1是本发明的系统架构图；
[0046] 图2是本发明的视觉处理识别工作流程图；
[0047] 图3是本发明的图像显示、处理、识别后的图像；图a为灰度图像；图b为化nny边缘 检测器运行后的图像;图C为化U曲变换后的图像;图d为判决、分类后最终得到的图像。
【具体实施方式】
[0048] 下面结合附图和具体实例对本发明做详细阐述。
[0049] 结合图1所示，转徹机缺口监测系统的整体架构分为现场转徹机部分、CAN总线光 纤传输部分、监控中屯、部分3大子系统。在现场转徹机部分中，系统需要安装双目高清摄像 机，将摄像机的镜头对准轨道的缺口位置，左右两个摄像头对称摆放，摄像头通过USB接口 连接到集成电路控制卡，集成电路控制卡基于ARM和Linux平台，对摄像头采集到的数据进 行编码、存储、压缩等操作。在监控中屯、中，运行着图像视觉处理识别的系统，此系统处理图 像视频数据，经过一系列的运算，将转徹机缺口图像和识别信息显示到监视器上。处在前面 两个子系统中间的是CAN总线光纤传输部分，主要采用CAN over門ber传输技术，光纤为对 称带宽传输介质，支线光纤IOOMbps起，干线光纤IGbps起。光纤在中远距离传输中经济性好 (25km起）。可W实时传输视频流及各种数据、控制信号容量大、抗干扰能力强。在新的工业 系统中广泛使用，也能兼容升级原有CAN总线系统。
[0050] 结合图2所示，此视觉处理识别工作流程图显示的是监控中屯、的核屯、技术流程。首 先对包含所有缺口信息的摄像机左图和右图进行灰度化处理，平滑图像，去除噪声操作。然 后使用Canny边缘检测器对图像进行边缘检测，随后对图像进行化U曲变换进行线段检测， 识别提取出图像中的线段数据。接着，对识别处理出来的线段进行筛选、判决、分类操作，最 终识别出精确的代表缺口左边缘的线段。最后，根据缺口偏移计算原理，通过比例计算出实 际中转徹机缺口偏移量。上述监测实现过程对左图像和右图像同时适用，根据左、右图像分 别计算出的缺口偏移量，进行平均值处理，得到缺口偏移量的统计数值。
[0051] 结合图3所示，第一幅图a是原始缺口图像，图像中的上下两个矩阵状的色块分别 是基准标记和实际缺口，经过灰度化处理，滤波，去除噪声，使用化nny边缘检测器等操作后 得到第二幅图像b，经过化U曲变换进行线检测，并用标记出有效地线段得到第S幅图像C， 优选用彩色线段进行标记，例如红色线进行标记，最后，经过一系列筛选、判决、分类等操 作，最终用线段标记出两个矩形状色块的左右边线，如第四幅图像d所示，优选用彩色线段 进行标记，例如蓝色线进行标记，运四条线是最有效地四条线段，通过运四条线段可W准确 通过数学计算出两者的水平偏移量。
【主权项】
1. 一种基于双目视觉识别和光纤传输的转辙机缺口监测系统，其特征在于，所述检测 系统包括现场双目采集子系统、CAN总线光纤传输子系统、监控子系统， 所述双目采集子系统包括高清摄像头、集成电路控制卡，所述集成电路控制卡控制高 清摄像头，并且所述集成电路控制卡模块集成有图像压缩编码芯片、视频流传输芯片、信号 转换芯片； 所述CAN总线光纤传输子系统包括:CAN总线和传输光纤，所述CAN总将集成电路控制卡 的输出端数据传送到传输光纤，传输光纤将数据传送至监控子系统； 所述监控子系统包括：应用程序主机和数据库服务器，所述应用程序主机能够进行 Canny边缘检测、Hough变换、约束条件算法数据分析与处理，数据库服务器进行数据管理。2. 根据权利要求1所述监测系统，其特征在于，所述高清摄像头具体为双目高清摄像 头。3. 根据权利要求1所述监测系统，其特征在于，所述集成电路控制卡具体为ARM芯片集 成电路控制卡。4. 根据权利要求1所述监测系统，其特征在于，所述集成电路控制卡中集成存储单元。5. 根据权利要求1所述监测系统，其特征在于，所述传输光纤包括光纤控制器、光纤组， 所述光纤组包括百兆光纤、光纤交换机、千兆光纤。6. 根据权利要求5所述监测系统，其特征在于，所述光纤控制器包含光纤转换模块及收 发器。7. 权利要求1-6任一项所述基于双目视觉处理的转辙机缺口监测系统的监测方法，其 特征在于，包括如下步骤：51. 集成电路控制卡控制高清摄像头进行数据采集，将高清摄像头采集到的实时缺口 图像通过集成电路控制卡进行预处理、编码、压缩；52. 将数据信号通过CAN总线和传输光纤将数据传输到监控子系统；53. 监控子系统将图像和视频数据存储到大容量存储器中，并将原始图像和视频显示 在监视器屏幕上；54. 对包含所有缺口信息的摄像机图像进行灰度化处理，平滑图像，去除噪声操作； S5 .使用Canny边缘检测器对图像进行边缘检测，随后对图像进行Hough变换进行线段 检测，识别提取出图像中的线段数据；56. 对识别处理出来的线段进行筛选、判决、分类操作，最终识别出精确的代表缺口左 边缘的线段。57. 根据缺口偏移计算原理，通过比例计算出实际中转辙机缺口偏移量。8. 根据权利要求7所述的转辙机缺口监测方法，其特征在于，对图像进行Hough变换的 原理如下： 在极坐标系统中，直线方程为:P = XC〇S9+ysin0，计算图像的梯度并对其设置门限，得 到一幅二值图像，用Ρθ平面内确定再细分，对像素高度集中的地方检验其累加器单元的数 目，检验选择的单元中像素之间的关系。9. 根据权利要求7所述的转辙机缺口监测方法，其特征在于，缺口偏移计算原理和比例 公式计算偏移量，原理如下： L C V -……二-……r 一* L二……-：'M M M: Μ Μ是基准图像的实际宽度 L是缺口实际偏移量 Μ'是图像上基准标记的宽度 1/是图像上缺口约的偏移量。10.根据权利要求7-9所述的转辙机缺口监测方法，其特征在于，所述监测实现过程对 左图像和右图像同时适用，根据左、右图像分别计算出的缺口偏移量，进行平均值处理，得 到缺口偏移量的统计数值。
【专利摘要】本发明提供一种基于双目视觉处理识别的转辙机缺口监测系统和方法，涉及转辙机缺口监测领域，所述检测系统包括现场双目采集子系统、CAN总线光纤传输子系统、监控子系统，双目采集子系统采集缺口图像，通过CAN总线光纤传输子系统传输给监控子系统，监控子系统通过视觉处理，用高斯滤波器对图像进行平滑滤波去噪，使用Canny边缘检测器提取缺口边缘信息，对边缘图像进行Hough变换检测线段，识别图像中线段信息。经过一系列的约束条件，筛选出缺口边缘最左侧的有效线段，并记录基准标记和真实标记线段的坐标，根据图像的几何距离计算出图像上的缺口偏移。根据比例，计算出实际的缺口偏移量。对左图和右图分别进行上述处理流程，提高计算精确度。
【IPC分类】G01B11/14, B61L23/04, H04N7/18
【公开号】CN105472355
【申请号】CN201610021854
【发明人】吴旭东, 杨威, 沈宇, 王恺, 张宽
【申请人】江苏金晓电子信息股份有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2016年1月13日