CN107977601B - 铁轨上方人体识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁轨上方人体识别系统，包括：力度检测设备，设置在铁轨的变轨接头处，用于检测并输出铁轨的变轨接头处所承受的实时力度；实时显示设备，设置在铁轨的变轨接头附近，与力度检测设备连接，用于接收铁轨的变轨接头处所承受的实时力度，并在铁轨的变轨接头处所承受的实时力度大于等于预设力度阈值时，实时显示力度超限报警信息；固定机构，包括蛋形塑料外壳、环形连接带、抖动分析元件以及若干个拍摄元件，蛋形塑料外壳固定连接在伸缩支架上，环形连接带用于套接在蛋形塑料外壳的外表面上，若干个拍摄元件非等间距地分布在环形连接带上。通过本发明，能够提高铁轨上方人体的识别精度。

Description

铁轨上方人体识别系统

技术领域

本发明涉及目标识别领域，尤其涉及一种铁轨上方人体识别系统。

背景技术

铁轨是用高锰钢制成的。对于锰钢来说，如果在钢中加入2-3％的锰，那么所制得的低锰钢脆得就像玻璃一样，一敲就碎。然而，如果加入>13％的锰，制成高锰钢，那么他就变得既坚硬又富有韧性。所以人们用锰钢来制造耐磨的机器零件和铁轨、桥梁等。

另外，在铁轨的上部，也就是和车轮接触的那一层，加入了另一种金属：铟，他的加入，使铁轨上部分在保证硬度的情况下，更具有一些韧性，这对火车的车轮很重要，他和“轮箍”接触、碰撞的时候，会有一定弹性，保证了火车的安全运行。

现有技术中，对铁轨的研究集中在铁轨本身材料上，而对铁轨周围环境的检测，尤其对铁轨周围人体的检测，由于人体识别的难度，而缺乏有效的检测机制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种铁轨上方人体识别系统，解决了铁轨周围人体难以识别的难题。

本发明至少具有以下两个重要发明点：

(1)基于对云台上的若干个拍摄元件的图像内容分析，确定每一个拍摄元件中运动物体的运动矢量，基于若干个拍摄元件的若干个运动矢量确定伸缩云台相应的抖动矢量，从而便于最大数量的拍摄元件对运动目标进行跟踪拍摄；

(2)以与预先存储的各个视角静态图像进行匹配的方式获得最佳背景图像，同时，通过概率化判断模式确定各个前景点，从而为后续运动目标的识别打下了坚实的数据基础。

根据本发明的一方面，提供了一种铁轨上方人体识别系统，所述系统包括：

力度检测设备，设置在铁轨的变轨接头处，用于检测并输出铁轨的变轨接头处所承受的实时力度；

实时显示设备，设置在铁轨的变轨接头附近，与力度检测设备连接，用于接收铁轨的变轨接头处所承受的实时力度，并在铁轨的变轨接头处所承受的实时力度大于等于预设力度阈值时，实时显示力度超限报警信息；

固定机构，包括蛋形塑料外壳、环形连接带、抖动分析元件以及若干个拍摄元件，蛋形塑料外壳固定连接在伸缩支架上，环形连接带用于套接在蛋形塑料外壳的外表面上，若干个拍摄元件非等间距地分布在环形连接带上，其中，越靠近伸缩支架，拍摄元件之间的间距越大；

若干个拍摄元件用于对周围场景分别进行拍摄以分别获得若干个实时场景图像流，抖动分析元件分别与若干个拍摄元件连接，对每一个拍摄元件执行以下处理：基于实时场景图像流中前后实时场景图像的数据分析，判断并输出其中的运动物体的运动矢量；

抖动分析元件基于若干个拍摄元件的若干个运动矢量确定伸缩云台相应的抖动矢量；

伸缩云台，包括伸缩支架、梯形安装台和直流电机，伸缩支架位于梯形安装台上，直流电机位于梯形安装台内，直流电机用于接收抖动矢量，并基于抖动矢量控制伸缩支架进行相应的伸缩动作；

噪声数量检测设备，与若干个拍摄元件连接，用于接收若干个拍摄元件拍摄的若干个实时场景图像，对每一个实时场景图像进行噪声类型检测以确定该实时场景图像中的主要噪声类型数量，将主要噪声类型数量最少的实时场景图像作为待处理图像；其中，主要噪声指的是图像中噪声幅值大于等于预设幅值阈值的噪声；

背景获取设备，用于接收待处理图像，并将待处理图像与各个视角静态图像进行逐一匹配，将与待处理图像匹配度最高的视角静态图像作为实时背景图像输出，每一个视角静态图像为预先对无任何运动对象的相应视角下的静态场景进行拍摄而获得的图像；

目标分析设备，与背景获取设备连接，用于接收待处理图像和实时背景图像，确定实时背景图像的像素值的均值以及实时背景图像的像素值的方差，将待处理图像中每一个像素点的像素值与实时背景图像的像素值的均值做差值，当差值大于等于实时背景图像的像素值的方差的五倍时，将该像素点确定为前景点，否则将该像素点确定为背景点，并将待处理图像中的所有前景点组成实时前景图像，从实时前景图像中确定是否存在人体，并在确定存在人体时，发出紧急报警信号。

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铁轨上方人体识别系统所在铁轨的结构示意图。

图2为根据本发明实施方案示出的铁轨上方人体识别系统的固定机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的铁轨上方人体识别系统的实施方案进行详细说明。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种铁轨上方人体识别系统，实施了有针对性的图像采集和图像处理机制的处理，在确定存在人体时，发出紧急报警信号。

图1为根据本发明实施方案示出的铁轨上方人体识别系统所在铁轨的结构示意图，图2为根据本发明实施方案示出的铁轨上方人体识别系统的固定机构的结构示意图，如图所示，所述系统包括：

力度检测设备，设置在铁轨的变轨接头处，用于检测并输出铁轨的变轨接头处所承受的实时力度；

实时显示设备，设置在铁轨的变轨接头附近，与力度检测设备连接，用于接收铁轨的变轨接头处所承受的实时力度，并在铁轨的变轨接头处所承受的实时力度大于等于预设力度阈值时，实时显示力度超限报警信息；

固定机构，包括蛋形塑料外壳、环形连接带、抖动分析元件以及若干个拍摄元件，蛋形塑料外壳固定连接在伸缩支架上，环形连接带用于套接在蛋形塑料外壳的外表面上，若干个拍摄元件非等间距地分布在环形连接带上，其中，越靠近伸缩支架，拍摄元件之间的间距越大；

若干个拍摄元件用于对周围场景分别进行拍摄以分别获得若干个实时场景图像流，抖动分析元件分别与若干个拍摄元件连接，对每一个拍摄元件执行以下处理：基于实时场景图像流中前后实时场景图像的数据分析，判断并输出其中的运动物体的运动矢量；

抖动分析元件基于若干个拍摄元件的若干个运动矢量确定伸缩云台相应的抖动矢量；

伸缩云台，包括伸缩支架、梯形安装台和直流电机，伸缩支架位于梯形安装台上，直流电机位于梯形安装台内，直流电机用于接收抖动矢量，并基于抖动矢量控制伸缩支架进行相应的伸缩动作；

噪声数量检测设备，与若干个拍摄元件连接，用于接收若干个拍摄元件拍摄的若干个实时场景图像，对每一个实时场景图像进行噪声类型检测以确定该实时场景图像中的主要噪声类型数量，将主要噪声类型数量最少的实时场景图像作为待处理图像；其中，主要噪声指的是图像中噪声幅值大于等于预设幅值阈值的噪声；

背景获取设备，用于接收待处理图像，并将待处理图像与各个视角静态图像进行逐一匹配，将与待处理图像匹配度最高的视角静态图像作为实时背景图像输出，每一个视角静态图像为预先对无任何运动对象的相应视角下的静态场景进行拍摄而获得的图像；

目标分析设备，与背景获取设备连接，用于接收待处理图像和实时背景图像，确定实时背景图像的像素值的均值以及实时背景图像的像素值的方差，将待处理图像中每一个像素点的像素值与实时背景图像的像素值的均值做差值，当差值大于等于实时背景图像的像素值的方差的五倍时，将该像素点确定为前景点，否则将该像素点确定为背景点，并将待处理图像中的所有前景点组成实时前景图像，从实时前景图像中确定是否存在人体，并在确定存在人体时，发出紧急报警信号。

接着，继续对本发明的铁轨上方人体识别系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述铁轨上方人体识别系统中：实时显示设备在实时显示力度超限报警信息的同时，还实时显示铁轨的变轨接头处所承受的实时力度。

在所述铁轨上方人体识别系统中：所述实时显示设备还与目标分析设备连接，以接收并显示所述紧急报警信号。

在所述铁轨上方人体识别系统中：所述实时显示设备被嵌入在伸缩云台的侧面，所述实时显示设备与抖动分析元件连接。

在所述铁轨上方人体识别系统中：所述实时显示设备还用于实时显示若干个拍摄元件的若干个运动矢量，以及用于实时显示伸缩云台相应的抖动矢量。

在所述铁轨上方人体识别系统中：所述实时显示设备为LED显示屏或LCD显示屏。

以及在所述铁轨上方人体识别系统中，还包括：

TF存储设备，分别与所述实时显示设备和所述背景获取设备连接；

其中，所述TF存储设备用于存储所述预设力度阈值，还用于存储各个视角静态图像。

另外，若干个拍摄元件可采用若干个CMOS传感器来实现。CMOS图像传感器具有以下几个优点：1)、随机窗口读取能力。随机窗口读取操作是CMOS图像传感器在功能上优于CCD的一个方面，也称之为感兴趣区域选取。此外，CMOS图像传感器的高集成特性使其很容易实现同时开多个跟踪窗口的功能。2)、抗辐射能力。总的来说，CMOS图像传感器潜在的抗辐射性能相对于CCD性能有重要增强。3)、系统复杂程度和可靠性。采用CMOS图像传感器可以大大地简化系统硬件结构。4)、非破坏性数据读出方式。5)、优化的曝光控制。值得注意的是，由于在像元结构中集成了多个功能晶体管的原因，CMOS图像传感器也存在着若干缺点，主要是噪声和填充率两个指标。鉴于CMOS图像传感器相对优越的性能，使得CMOS图像传感器在各个领域得到了广泛的应用。

采用本发明的铁轨上方人体识别系统，针对现有技术中铁轨环境人体难以检测的技术问题，通过获取源自铁轨环境的待处理图像，将待处理图像与各个视角静态图像进行逐一匹配，将与待处理图像匹配度最高的视角静态图像作为实时背景图像输出，确定实时背景图像的像素值的均值以及实时背景图像的像素值的方差，将待处理图像中每一个像素点的像素值与实时背景图像的像素值的均值做差值，当差值大于等于实时背景图像的像素值的方差的五倍时，将该像素点确定为前景点，否则将该像素点确定为背景点，并将待处理图像中的所有前景点组成实时前景图像，从实时前景图像中确定是否存在人体，并在确定存在人体时，发出紧急报警信号，从而保障了相关铁道部门的安全运营。

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。

Claims (4)

1.一种铁轨上方人体识别系统，所述系统包括：

力度检测设备，设置在铁轨的变轨接头处，用于检测并输出铁轨的变轨接头处所承受的实时力度；

实时显示设备，设置在铁轨的变轨接头附近，与力度检测设备连接，用于接收铁轨的变轨接头处所承受的实时力度，并在铁轨的变轨接头处所承受的实时力度大于等于预设力度阈值时，实时显示力度超限报警信息；

固定机构，包括蛋形塑料外壳、环形连接带、抖动分析元件以及若干个拍摄元件，蛋形塑料外壳固定连接在伸缩支架上，环形连接带用于套接在蛋形塑料外壳的外表面上，若干个拍摄元件非等间距地分布在环形连接带上，其中，越靠近伸缩支架，拍摄元件之间的间距越大；

若干个拍摄元件用于对周围场景分别进行拍摄以分别获得若干个实时场景图像流，抖动分析元件分别与若干个拍摄元件连接，对每一个拍摄元件执行以下处理：基于实时场景图像流中前后实时场景图像的数据分析，判断并输出其中的运动物体的运动矢量；

抖动分析元件基于若干个拍摄元件的若干个运动矢量确定伸缩云台相应的抖动矢量；

伸缩云台，包括伸缩支架、梯形安装台和直流电机，伸缩支架位于梯形安装台上，直流电机位于梯形安装台内，直流电机用于接收抖动矢量，并基于抖动矢量控制伸缩支架进行相应的伸缩动作；

噪声数量检测设备，与若干个拍摄元件连接，用于接收若干个拍摄元件拍摄的若干个实时场景图像，对每一个实时场景图像进行噪声类型检测以确定该实时场景图像中的主要噪声类型数量，将主要噪声类型数量最少的实时场景图像作为待处理图像；其中，主要噪声指的是图像中噪声幅值大于等于预设幅值阈值的噪声；

背景获取设备，用于接收待处理图像，并将待处理图像与各个视角静态图像进行逐一匹配，将与待处理图像匹配度最高的视角静态图像作为实时背景图像输出，每一个视角静态图像为预先对无任何运动对象的相应视角下的静态场景进行拍摄而获得的图像；

目标分析设备，与背景获取设备连接，用于接收待处理图像和实时背景图像，确定实时背景图像的像素值的均值以及实时背景图像的像素值的方差，将待处理图像中每一个像素点的像素值与实时背景图像的像素值的均值做差值，当差值大于等于实时背景图像的像素值的方差的五倍时，将该像素点确定为前景点，否则将该像素点确定为背景点，并将待处理图像中的所有前景点组成实时前景图像，从实时前景图像中确定是否存在人体，并在确定存在人体时，发出紧急报警信号；

实时显示设备在实时显示力度超限报警信息的同时，还实时显示铁轨的变轨接头处所承受的实时力度；

所述实时显示设备还与目标分析设备连接，以接收并显示所述紧急报警信号；

所述实时显示设备被嵌入在伸缩云台的侧面，所述实时显示设备与抖动分析元件连接。

2.如权利要求1所述的铁轨上方人体识别系统，其特征在于：

所述实时显示设备还用于实时显示若干个拍摄元件的若干个运动矢量，以及用于实时显示伸缩云台相应的抖动矢量。

3.如权利要求2所述的铁轨上方人体识别系统，其特征在于：

所述实时显示设备为LED显示屏或LCD显示屏。

4.如权利要求1-3任一所述的铁轨上方人体识别系统，其特征在于，还包括：

TF存储设备，分别与所述实时显示设备和所述背景获取设备连接；

其中，所述TF存储设备用于存储所述预设力度阈值，还用于存储各个视角静态图像。