[发明专利]一种基于图像的轨道交通远程瞭望系统

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通列车远程瞭望控制领域，特别是列车运行过程中司机的一种基于图像的轨道交通远程瞭望系统。

背景技术

由于我国幅员辽阔，铁路多穿行于山区、丘陵地带，泥石流、落石等地质灾害严重威胁着铁路运输安全，近年来多起列车脱轨导致的恶性事故均由此引起。由于列车速度快，目前列车司机仅能依靠轨道电路、地面应答器、轨旁电缆等地面设施提供的信号进行列车控制。即使是在平原地带，司机双眼的视野范围也很有限，即便发现了影响行车安全的因素，采取措施也为时已晚。除了干线铁路以外，随着城市规模的日益加大，城市轨道交通被认为是解决交通拥堵最好的方式之一。不断减小的行车间隔对轨道交通信号与控制系统，特别是对列车间距和速度监控的可靠性提出了越来越高的要求。一旦这些设备因外界或自身因素发生故障，极易造成追尾等恶性事故。

目前，在国内外的轨道交通中，摄像机或激光雷达被用于在道口、车站等关键位置实施安全监控。例如：中国铁道科学研究院电子计算技术研究所于革等人开发了一套基于AV-FMS(主动视觉和固视微扫)的铁路平交道口安全监控系统，可以计算列车的速度，并估计其到达道口的时间，当发现道口情况异常时，系统立即启动紧急预案，把异常信息传送给列车司机。西南交通大学的兰培强等人提出一套利用道口架设的摄像机对穿越铁路道口的行人及时准确检测的系统。在国外，日本、新加坡等国也基于立体相机或激光技术开发了道口或车站的障碍物监控系统。

上述设备均是基于单台摄像机实现对道口、车站这些固定位置的监控，无法实现对整条线路的监控。在国外，昆士兰理工大学的Frederic Maire针对澳大利亚铁路维修列车编队运行的情况，利用Matlab设计并仿真了一个基于图像的防撞系统模型，利用车载摄像机获取列车前方线路的景象，用于估计本列车与前方列车的距离，防止两辆维护车辆的碰撞事故。但是，车载摄像机的拍摄距离有限，其有效防护距离在140米以内。这样的距离对正常运行的列车，尤其对于高速列车是不够的，以CRH3为例，其常用制动距离为6500米以上，紧急制动距离也在3500米，因此必须为司机提供前方几公里的图像才能起到远程瞭望的目的。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明通过在铁路沿线布置多台沿线架设的摄像机分别获取各自监控范围内的景象，利用原始图像序列或图像拼接合成技术实现轨道交通的远程瞭望。该系统融合了机器视觉技术、图像拼接融合技术和现代通讯技术，对保证轨道交通的行车安全具有重要意义。这种新的远距离瞭望技术不依赖现有的任何测速定位设备，可以同时为司机和自动驾驶系统提供超视距的图像信息，大大提高列车运行控制系统的冗余度和可靠性，对我国轨道交通线路环境的智能监测、铁路防灾及城市轨道交通安全水平的提高、具有自主知识产权的CBTC技术的再创新具有重要意义。

本发明的技术方案是：一种基于图像的轨道交通远程瞭望系统，包括线路图像采集模块、图像处理模块和车载图像接收显示终端，线路图像采集模块由沿线路架设的摄像机组成，每个摄像机采集线路沿线一定距离内的线路图像，相邻摄像机的布置要实现影像对完整线路或部分关键路段的无缝覆盖；图像处理模块主要负责沿线架设的摄像机图像的集中获取并可以将相邻沿线架设的多个摄像机的图像进行拼接合成；车载图像接收显示终端实时获取列车信息，并传送给图像处理模块，图像处理模块将线路图像采集模块输出的列车前方线路图像传输给车载图像接收显示终端进行显示。

所述沿线架设的摄像机根据上、下行线路分别架设沿线的摄像机。

所述车载图像接收显示终端在图像处理模块不使用时，直接从列车前方沿线架设的多个摄像机获取原始图像序列。

所述图像处理模块设置在地面构成地面监控中心或集成在车载图像接收显示终端或集成在沿线架设的摄像机内；

所述图像处理模块单独在地面使用时构成地面监控中心，线路沿线架设的摄像机与地面监控中心通过有线和或无线方式连接。

所述地面监控中心负责线路沿线架设的摄像机的原始图像的获取、图像拼接和车地无线通信，在接收到某列车发送的行驶线路、位置及速度后将列车前方一定距离内的原始图像或拼接图像传至车载图像接收显示终端。

所述图像处理模块位于车载图像接收显示终端内，根据列车位置从监控中心或从摄像机直接接收列车前方的图像序列，由车载图像接收显示终端内的图像处理模块实现图像的拼接和显示。