[发明专利]一种基于LTE‑R网络的列车司机监控系统及装置

说明书

技术领域

本发明属于列车安全技术领域，特别涉及一种基于LTE-R网络的列车司机监控系统及装置。

背景技术

随着通信行业的不断发展，LTE网络已经步入到大众的日常生活中，而LTE-R网络也是未来铁路通信领域的发展方向。LTE-R网络在完成核心控制业务的同时，如何利用其数据功能，实现更广阔的应用是未来的研究方向。

为保证列车行驶安全，需要对列车司机的工作状态加以监控和识别。目前，列车上广泛使用一种脚踏板形式的硬件设备，用以识别司机是否离开、睡觉等情况。虽然这种设备在实践中很好地实现了预定要求，但是由于先天的缺陷，这类设备还无法实现从控制中心实时监控、控制和提醒司机的功能，而LTE-R网络在这方面可以发挥其潜力，弥补现有设备的缺陷。

LTE-R技术是一种基于LTE的，为铁路通信建立的网络。3GPP R13定义了LTE-R的核心技术，使用了正交频分多址接入技术(OFDMA)和多路进出技术(MIMO)等技术手段，其具有高速的数据传输功能，业务速率超过100Mb/s，能够满足视频传输的要求。

发明内容

本发明提供一种基于LTE-R网络的列车司机监控系统及装置，以适应LTE-R网络在列车运行控制中的应用，提升列车安全运行控制技术等级。

一种基于LTE-R网络的列车司机监控系统，监控系统包括位于列车驾驶室客户端的实时监控识别器和位于列车控制中心服务器端的控制器，其中包括步骤：

实时监控识别器设有具备自动对焦功能的摄像头，列车运行后该摄像头以预设的频率不断获取列车司机脸部图像，实时监控识别器对所述列车司机脸部图像进行处理；

当实时监控识别器认为列车司机处于离开、睡眠和走神状态时，将实时视频通过LTE-R网络传输到服务器端的控制器，由人工判断司机的工作状态，并作出是否需要预警的判断，判断结果通过LTE-R网络传送回客户端的实时监控识别器；

客户端的实时监控识别器根据服务端的控制器传送的判断结果，当需要预警时，对司机发出预警。

还包括步骤，实时监控识别器对所述列车司机脸部图像进行处理后，计算列车司机眼珠与眼角在清醒状态下的距离关系；

当连续多帧没有检测到所述列车司机人脸时，则认为司机处于离开状态；

当长时间识别不到列车司机黑眼珠，但能识别到列车司机鼻子和嘴角时，则认为处于闭眼状态，认为司机处于睡眠状态；如果只是个别非连续的帧检测不到黑眼珠，则认为司机只是眨眼，非睡眠状态。

当发现列车司机左右眼珠对于眼角的相对位置长时间没有发生变化，则认为没有检测到眼动，则认为司机处于走神状态。

这里所述的长时间是指一个时长，该时长超出了人在清醒时的一个合理时间长度。

实时监控识别器对所述列车司机脸部图像进行的处理包括图像预处理，图像预处理包括步骤：

滤波去噪声，降低噪声带来失真和降质；

尺度归一化，将尺寸各不相同的人脸图像变换为统一的标准尺寸图像以便于人脸特征的提取；

灰度归一化，对于彩色的脸像,行灰度化处理；

灰度均衡化，对人脸图像进行灰度均衡化处理，其作用是增强人脸图像的整体对比度,并使灰度分布均匀,以消除光照变化的影响。

实时监控识别器对所述列车司机脸部图像进行的处理还包括：人脸特征提取，提取出人脸两只眼睛的左右眼角、眼珠中心位置、鼻子和嘴角位置。

实时监控识别器计算所述列车司机两只眼珠相对左眼角的距离。

摄像头以固定的帧率获取列车司机的脸部图像。

实时监控识别器对摄像头获取的列车司机的脸部图像进行肤色检测，截取具有肤色的人脸图像。

一种基于LTE-R网络的列车司机监控装置，该监控装置是一台位于列车驾驶室的实时监控识别器，实时监控识别器设有具备自动对焦功能的摄像头，

列车运行后实时监控识别器执行以下步骤：

控制摄像头以预设的频率不断获取列车司机脸部图像，实时监控识别器对所述列车司机脸部图像进行处理；预设频率建议高于每秒5帧。

当实时监控识别器认为列车司机处于离开、睡眠和走神状态时，将实时视频通过LTE-R网络传输到位于列车控制中心服务器端的控制器，由人工判断司机的工作状态，并作出是否需要预警的判断，判断结果通过LTE-R网络传送回客户端的实时监控识别器；

客户端的实时监控识别器根据服务端的控制器传送的判断结果，当需要预警时，对司机发出预警。