地鐵站屏蔽門(mén)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

胡振超 李雪

摘要 屏蔽門(mén)是在站臺(tái)上以玻璃幕墻的方式將地鐵站臺(tái)與列車(chē)隔開(kāi)的設(shè)備。針對(duì)地鐵站客流量增加而造成的由人員擁擠所引發(fā)的乘客被夾在屏蔽門(mén)與列車(chē)門(mén)之間的情況，設(shè)計(jì)了地鐵站屏蔽門(mén)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)保障地鐵安全及高效運(yùn)營(yíng)的需要。利用高清攝像頭通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)位于地面的光帶進(jìn)行檢測(cè)，從而判斷有無(wú)異物。此外，還可利用此系統(tǒng)的高清攝像頭幫助地鐵站工作人員了解軌道內(nèi)情況，輔助工作人員進(jìn)行軌道內(nèi)的丟失物及垃圾的清理。

【關(guān)鍵詞】屏蔽門(mén) 異物檢測(cè) 垃圾清理 圖像處理

1 背景

近年來(lái)，我國(guó)各大城市的軌道交通事業(yè)開(kāi)始大規(guī)?？焖俳ㄔO(shè)和發(fā)展。為了保障乘客的乘車(chē)安全，地鐵站與列車(chē)之間大都設(shè)置一個(gè)屏蔽門(mén)將站臺(tái)與列車(chē)運(yùn)行區(qū)域隔離開(kāi)來(lái)，從而起到降低噪音，節(jié)能環(huán)保等作用。然而，地鐵列車(chē)與屏蔽門(mén)之間約有10-12厘米的間隙，當(dāng)?shù)罔F站人員較多時(shí)，可能發(fā)生乘客在列車(chē)啟動(dòng)瞬間被夾在屏蔽門(mén)與列車(chē)之間的情況，如果此時(shí)列車(chē)啟動(dòng)，將造成嚴(yán)重的后果。

為了消除這個(gè)安全隱患，目前地鐵站主要依靠列車(chē)司機(jī)開(kāi)車(chē)前先下車(chē)進(jìn)行人工檢查，通過(guò)肉眼來(lái)觀察地鐵列車(chē)車(chē)尾處的“光帶”是夠完整連續(xù)來(lái)間接判斷屏蔽門(mén)與列車(chē)間是否存在異物。然而這種人工觀察法要求列車(chē)司機(jī)在超過(guò)100米以上的狹長(zhǎng)空間內(nèi)進(jìn)行人工識(shí)別，對(duì)司機(jī)的視力要求比較高，同時(shí)也容易因?yàn)槿说闹饔^失誤而引起誤判。每次發(fā)車(chē)前人工異物檢測(cè)的耗時(shí)為10秒左右，這對(duì)于分秒必爭(zhēng)的地鐵運(yùn)營(yíng)部門(mén)來(lái)說(shuō)是極大的損失。此外，這種方法只適用于直線站臺(tái)，而對(duì)于一些曲線站臺(tái)則行不通。因此，研制出一種地鐵站臺(tái)屏蔽門(mén)安全監(jiān)測(cè)裝置，用于輔助列車(chē)司機(jī)進(jìn)行安全檢查，不僅可以保障乘客的出行安全，而且可以減輕列車(chē)司機(jī)的工作量，提高列車(chē)運(yùn)行效率。

2 整體方案設(shè)計(jì)

針對(duì)以上問(wèn)題，利用圖像處理技術(shù)的非接觸性、實(shí)時(shí)性與高效性設(shè)計(jì)出一種地鐵站屏蔽門(mén)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)完成屏蔽門(mén)與列車(chē)門(mén)間的異物檢測(cè)以及輔助軌道內(nèi)的垃圾清理。如圖1所示，本系統(tǒng)主要是由LED燈帶、攝像頭、控制處理器、輸出顯示器以及聲光報(bào)警器組成?？刂铺幚砥鲗z像頭攝取到的LED燈帶的照片進(jìn)行分析處理后判斷出是否存在異物后，將結(jié)果通過(guò)輸出顯示器以及聲光報(bào)警器發(fā)送給列車(chē)司機(jī)以及地鐵站工作人員。當(dāng)晚上列車(chē)停運(yùn)時(shí)，攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度朝向軌道內(nèi)，將軌道內(nèi)的圖像提供給工作人員。地鐵站臺(tái)側(cè)視圖如圖2所示。

3 監(jiān)控?cái)z像方案設(shè)計(jì)

借鑒現(xiàn)有的人工檢測(cè)方案，以攝像頭代替人眼進(jìn)行識(shí)別。首先將地鐵站臺(tái)上每扇屏蔽門(mén)與該屏蔽門(mén)對(duì)應(yīng)的列車(chē)車(chē)門(mén)之間的縫隙作為一個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域。每個(gè)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，在縫隙內(nèi)站臺(tái)地面所處平面范圍內(nèi)設(shè)置LED光帶，且長(zhǎng)度大于屏蔽門(mén)的寬度，攝像機(jī)設(shè)置在屏蔽門(mén)橫梁靠近列車(chē)一側(cè)的位置，其鏡頭朝向地面LED光帶。本裝置易于在地鐵實(shí)際環(huán)境中安裝，只需在縫隙中安裝攝像機(jī)及數(shù)據(jù)線，而攝像機(jī)的安裝寬度均可控制在3厘米內(nèi)，所需空間很小，安裝靈活方便，不影響行車(chē)安全。如圖3所示。

4 圖像處理方案設(shè)計(jì)

根據(jù)地鐵站環(huán)境以及對(duì)屏蔽門(mén)異物檢測(cè)的設(shè)計(jì)要求，本異物檢測(cè)系統(tǒng)的圖像處理方案為先對(duì)獲取到的圖像進(jìn)行ROI提取，然后對(duì)其進(jìn)行灰度處理以完成圖像預(yù)處理工作，然后ROI區(qū)域進(jìn)行二值化后，利用Hough變換，檢測(cè)出光帶是否連續(xù)。

在對(duì)攝像頭的圖像進(jìn)行處理之前，圖像會(huì)在傳輸與存儲(chǔ)過(guò)程中受到各種未知因素的破壞與噪聲，從而導(dǎo)致圖像不能滿(mǎn)足人們的使用要求，影響對(duì)圖像的正式處理，因此，首先需要對(duì)圖像做一些預(yù)處理。在地鐵站實(shí)地調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)，“光帶”所處的環(huán)境比較灰暗，而且“光帶”有可能受車(chē)廂內(nèi)和站臺(tái)燈光的影響，因此需要對(duì)圖像進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)、降噪、去噪等處理。通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行ROI提取可以減少我們不需要處理的圖像信息?；叶茸儞Q可以起到上述改善圖像質(zhì)量，提高對(duì)比度等作用。如圖4所示。

在圖像經(jīng)過(guò)了二值化之后，可以利用Hough變換對(duì)直線進(jìn)行檢測(cè)。Houg變換是一種能夠在圖像中尋找直線，圓以及其他簡(jiǎn)單形狀的方法。它不僅Hough變換不僅能夠識(shí)別出圖像中有無(wú)需要檢測(cè)的圖形，而且能夠定位到該圖像。通過(guò)對(duì)直線的檢測(cè)可以判斷是否存在異物。輸出顯示設(shè)備以及聲光報(bào)警裝置就將檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)反應(yīng)給列車(chē)司機(jī)以及地鐵站其他工作人員。

5 總結(jié)

圖像作為人類(lèi)感知世界的視覺(jué)基礎(chǔ)，是人類(lèi)獲取信息、表達(dá)信息和傳遞信息的重要手段。地鐵站屏蔽門(mén)異物檢測(cè)系統(tǒng)主要利用小體積高清攝像機(jī)自動(dòng)檢測(cè)來(lái)判斷光帶是否被異物遮擋輔助人工進(jìn)行異物檢測(cè)。該技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有體積小、成本低、干擾少、檢測(cè)區(qū)域可調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，還可利用攝像頭輔助工作人員對(duì)軌道內(nèi)的垃圾進(jìn)行清理。

參考文獻(xiàn)

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