基于线阵图像变比例恢复的列车车门定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于线阵图像变比例恢复的列车车门定位方法及系统，该方法由设置于进站端固定位置的线阵相机采用固定行频获取列车进站扫描图像；识别扫描图像中的列车车号，根据列车车号从车号‑车型数据库中获取当前列车的车门宽度；识别扫描图像中的各个车门目标，记录图像中各个车门的车门前侧水平像素坐标和车门后侧水平像素坐标；计算各个车门的第一局部畸变系数，根据第一局部畸变系数拟合列车的整体畸变系数；根据整体畸变系数计算各个车门的实际宽度，以及各个车门前侧或后侧至车头的距离；获取列车停稳后的车头位置，根据各个车门至车头的相对距离输出各个车门的定位结果。本发明专利技术还提供了基于线阵图像变比例恢复的列车车门定位系统。

Method and system of train door location based on variable scale restoration of linear array image

【技术实现步骤摘要】
基于线阵图像变比例恢复的列车车门定位方法及系统
本专利技术属于高速铁路/城际铁路站台门领域，尤其涉及基于线阵成像的列车车门定位方法及系统。
技术介绍
高速铁路的快速发展让人们的出行更加便捷，其站台安全问题近年来广受关注。站台门作为分隔人车的隔离屏障，能有效保障列车、乘客以及车站工作人员的安全。与地铁不同，高铁车站屏蔽门需要满足不同型号到站列车的停站需求，精准定位各类列车进站停车车门位置是进行高铁站台门自适应控制的基础。已知的现有方案中是：基于列车运行图的获取待进站车型信息，如CN108382403A号中国专利申请，基于车头或车尾的位置结合车型信息中包含的各个车门相对车头的距离计算列车停稳后各个车门的位置，如CN107246204A号中国专利申请。然而，由于车辆重联方式和列车运行带来的包括联结位置在内的车体变形误差将导致车尾一端的车门位置的累计误差较大。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出了基于线阵图像变比例恢复的列车车门定位方法，旨在解决现有高铁站台门对于列车停站车门定位精度不足的缺陷。本专利技术是通过采用下述技术方案实现的：基于线阵图像变比例恢复的列车车门定位方法，包括：步骤S100，设置于进站端固定位置的线阵相机采用固定行频获取列车进站扫描图像；所述线阵相机经过预先标定：其以所述固定行频扫描以参考速度Vref移动的标准件，所形成的线阵图像中单位像素距离对应世界坐标系的参考宽度Wref；步骤S200，识别所述扫描图像中的列车车号，根据所述列车车号从车号-车型数据库中获取当前列车的车门宽度Wstd1；步骤S300，识别所述扫描图像中的各个车门目标，记录图像中各个车门的车门前侧水平像素坐标R1(i)和车门后侧水平像素坐标L1(i)，计算第i个车门的初始宽度，i为从车头起的车门序号；步骤S400，计算第i个车门的第一局部畸变系数，根据各个车门所述第一局部畸变系数拟合列车的整体畸变系数，其中x为图像水平像素坐标，为不同水平像素位置单位像素距离对应图像坐标系的宽度；步骤S500，根据所述整体畸变系数计算各个车门的实际宽度，以及各个车门前侧或后侧至车头的距离；步骤S600，获取列车停稳后的车头位置，根据各个车门至车头的相对距离输出各个车门的定位结果。虽然由于长时间运行，列车重联位置和/或单节列车车厢的长度可能发现形变，此类形变从车头至车尾累计可能造成车尾一侧的车门定位出现偏差。但具体到每扇车门的形变几乎可忽略不计，本专利技术基于单车门无形变的特征出发，实现了基于线阵图像变比例恢复的列车车门定位方法。可选地，步骤S200还包括根据所述列车车号从车号-车型数据库中获取当前列车的车窗宽度Wstd2；步骤S300还包括识别所述扫描图像中的各个车窗目标，记录图像中各个车窗的车窗前侧水平像素坐标R2(i)和车窗后侧水平像素坐标L2(i)，计算第i个车窗的宽度，i为从车头起的车窗序号；步骤S400包括：计算第i个车窗的第二局部畸变系数，根据各个车门所述第一局部畸变系数以及各个车窗的所述第二局部畸变系数拟合列车的整体畸变系数R(x)。进一步地，步骤S400采用三次多项式拟合所述整体畸变系数R(x)。考虑列车进站减速过程的加速度一般为常数或者加速度线性变化，而线阵相机成像的畸变宽度与列车速度成反比，采用三次多项式拟合能够得到满足定位精度要求的列车整体畸变系数。本专利技术的另一方面提供一种基于线阵图像变比例恢复的列车车门定位系统，包括：线阵相机，设置于进站端固定位置，用于采用固定行频获取列车进站扫描图像；所述线阵相机经过预先标定：其以所述固定行频扫描以参考速度Vref移动的标准件，所形成的线阵图像中单位像素距离对应世界坐标系的参考宽度Wref；车门初始宽度识别模块，用于识别所述扫描图像中的各个车门目标，并记录图像中各个车门的车门前侧水平像素坐标R(i)和车门后侧水平像素坐标L(i)，计算第i个车门的初始宽度，i为从车头起的车门序号；车号-车型数据库，用于存储列车车号与其对应的车型信息，所述车型信息包括车门宽度Wstd1；车门局部畸变获取模块，用于计算第i个车门的第一局部畸变系数；列车整体畸变拟合模块，用于根据各个车门所述第一局部畸变系数拟合列车的整体畸变系数，其中x为图像水平像素坐标，为不同水平像素位置单位像素距离对应图像坐标系的宽度；车门相对位置计算模块，用于根据所述整体畸变系数计算各个车门的实际宽度，以及各个车门前侧或后侧至车头的距离；车门位置定位模块，用于获取列车停稳后的车头位置，根据各个车门至车头的相对距离输出各个车门的定位结果。可选的，所述车号-车型数据库存储的车型信息还包括车窗宽度Wstd2；所述列车车门定位系统还包括：车窗初始宽度识别模块，用于识别所述扫描图像中的各个车窗目标，记录图像中各个车窗的车窗前侧水平像素坐标R2(i)和车窗后侧水平像素坐标L2(i)，计算第i个车窗的宽度，i为从车头起的车窗序号；车窗局部畸变获取模块，用于计算第i个车窗的第二局部畸变系数；并且，所述列车整体畸变拟合模块根据各个车门所述第一局部畸变系数以及各个车窗的所述第二局部畸变系数拟合列车的整体畸变系数R(x)。进一步地，所述列车整体畸变拟合模块采用三次多项式拟合所述整体畸变系数R(x)。与现有技术相比，本专利技术的有益效果表现在：1.本专利技术首次基于线阵成像变比例恢复的方式实现用于高铁站台门开门控制的列车进站停车的车门定位，相比依靠列车运行图或者车型数据库，基于车型信息中的车门宽度和车门间距的现有车门定位方案，自动化程度高，更加符合客观实际，避免了重联位置等先验信息差错带来的车门位置定位失准。2.本专利技术基于固定行频的线阵相机对进站列车扫描成像，由于列车进站是一个减速过程，固定行频采集的列车图像存在宽度畸变。本专利技术创造性地根据车门标准宽度度量各个车门位置的局部畸变系数，再根据全部的局部畸变系数拟合列车整体畸变系数，基于整体畸变系数实现变比例恢复，实现了在不依靠任何外部信息源的基础上对不同类型高铁列车进站停靠的车门位置定位。3.本专利技术进一步的方案中考虑到车门之间间距较大，通过增加计算车窗局部畸变的方式进一步提高列车整体畸变系数的拟合精度，进而提高车门定位精度。附图说明下面将结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，其中：图1为本专利技术实施例列车车门定位方法流程图；图2为本专利技术实施例线阵相机扫描成像示意图及定位系统结构图；图3为本专利技术实施例拟合列车整体畸变系数示意图；图4为本专利技术实施例车门识别卷积神经网络模型结构图；图中标记：10-线阵相机，20-计算终端。具体实施方式实施例1实施例1提供一种基于线阵成像和速度曲线的列车车门定位方法，如图1所示，包括：步骤S100，设置于进站端固定位置的线阵相机10采用固定行频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于线阵图像变比例恢复的列车车门定位方法，其特征在于，包括：/n步骤S100，设置于进站端固定位置的线阵相机采用固定行频获取列车进站扫描图像；所述线阵相机经过预先标定：其以所述固定行频扫描以参考速度

【技术特征摘要】
1.基于线阵图像变比例恢复的列车车门定位方法，其特征在于，包括：
步骤S100，设置于进站端固定位置的线阵相机采用固定行频获取列车进站扫描图像；所述线阵相机经过预先标定：其以所述固定行频扫描以参考速度Vref移动的标准件，所形成的线阵图像中单位像素距离对应世界坐标系的参考宽度Wref；
步骤S200，识别所述扫描图像中的列车车号，根据所述列车车号从车号-车型数据库中获取当前列车的车门宽度Wstd1；
步骤S300，识别所述扫描图像中的各个车门目标，记录图像中各个车门的车门前侧水平像素坐标R1(i)和车门后侧水平像素坐标L1(i)，计算第i个车门的初始宽度，i为从车头起的车门序号；
步骤S400，计算第i个车门的第一局部畸变系数，根据各个车门所述第一局部畸变系数拟合列车的整体畸变系数，其中x为图像水平像素坐标，为不同水平像素位置单位像素距离对应图像坐标系的宽度；
步骤S500，根据所述整体畸变系数计算各个车门的实际宽度，以及各个车门前侧或后侧至车头的距离；
步骤S600，获取列车停稳后的车头位置，根据各个车门至车头的相对距离输出各个车门的定位结果。


2.根据权利要求1所述的列车车门定位方法，其特征在于：步骤S200还包括根据所述列车车号从车号-车型数据库中获取当前列车的车窗宽度Wstd2；
步骤S300还包括识别所述扫描图像中的各个车窗目标，记录图像中各个车窗的车窗前侧水平像素坐标R2(i)和车窗后侧水平像素坐标L2(i)，计算第i个车窗的宽度，i为从车头起的车窗序号；
步骤S400包括：计算第i个车窗的第二局部畸变系数，根据各个车门所述第一局部畸变系数以及各个车窗的所述第二局部畸变系数拟合列车的整体畸变系数R(x)。


3.根据权利要求1或2所述的列车车门定位方法，其特征在于：步骤S400采用三次多项式拟合所述整体畸变系数R(x)。


4.基于线阵图像变比例恢复的列车车门定位系统，其特征在于，包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：占栋，张志豪，李想，徐波，向文剑，张楠，曹伟，周蕾，黄瀚韬，钟尉，
申请(专利权)人：成都唐源电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51