[发明专利]铁路道口智能视频监控装置

权利要求书

1.一种铁路道口智能视频监控装置，包括安装在铁路道口上能覆盖整个道口交通状况的视频传感器和用于监控整个道口的监控状况并能进行动态图像理解的监控计算机，所述的视频传感器与监控计算机连接，所述的监控计算机包括：用于拍摄铁路道口的实时情况，并将采集到的视频图像通过A/D采样，得到动态序列图像帧，将图像帧送入数据缓存区的视频图像采集模块，用于实时显示道口交通状况的视频数据的显示单元，其特征在于：所述的监控计算机还包括：图像预处理模块，用于对缓存区中的图像序列帧进行灰度化、平滑及对比度增强；

铁路道口定制模块，用于将铁路道口路面对象在纵向方向上分为三个部分：第I区域为新进入的行人、车辆与其他移动物体的感知区域，第I区域从栏杆开始，沿道口的反方向长度等于一般车辆的长度；第II区域为行人、车辆与其他移动物体开始状态获取阶段，第II区域的长度为两个栏杆之间的长度；第III区域为车辆结束状态获取阶段，第III区域从栏杆开始，沿道口的反方向长度等于一般车辆的长度；定制栏杆的视频检测区域，该视频检测区域的大小正好是能覆盖栏杆在开启和关闭状态时栏杆的图像部分；

动态图像理解模块，用于分析理解道口安全状态，包括有：

自适应背景消减单元，用于采用基于混合高斯分布模型的自适应背景消除算法，针对图像的YCrCb颜色空间中的亮度值Y分量进行检测，对每个图像点采用了多个高斯模型的混合表示，设用来描述每个点颜色分布的高斯分布共有K个，分别标记为(1)：

η(Y_t，μ_t，i，∑_t，i)，i＝1，2，3…，k                  (1)

式(1)中的下标t表示时间；

各高斯分布分别具有不同的权值和优先级，再将K个背景模型按照优先级从高到低的次序排序，取定适当的背景模型权值和阈值，在检测前景点时，按照优先级次序将Y_t与各高斯分布模型逐一匹配，若匹配，则判定该点可能为前景点，否则为前景点；若某个高斯分布与Y_t匹配，则对该高斯分布的权值和高斯参数按设定的更新率进行更新；

阴影抑制单元，用于处理自适应背景消减单元所得到的前景目标中的阴影区域，先学习道路的颜色分量CrCb和亮度分量Y，当碰到前景点时，判断该点的颜色分量CrCb是否和道路相近，亮度分量Y是否比道路低，判断算法由公式(2)表示：

0,if(abs(Cr-RoadCr)>threshold||abs(Cb-RoadCb)>threshold1,else---(2)]]>

式(2)中标记0的点属于阴影，标记1的点属于前景，abs表示求其绝对值，Cr是该点的Cr颜色分量，Cb是该点的Cb颜色分量，RoadCr表示道路的Cr颜色分量，RoadCb是道路的Cb颜色分量，threshold表示设置的阈值；连通区域标识单元，用于采用八连通区域提取算法得到对象的大小和形状信息；对象识别单元，用于将人体模型简化矩形模型，求每个连通区域的宽度w_i和高度h_i，然后用公式(3)计算区域面积属性ε_areaⁱ，其中S_i为某个连通区域像素个数，将其作为面积大小属性：

ϵareai=Siwi*hi---(3)]]>

接着用公式(4)进行形状属性ε_rateⁱ计算，即矩形的宽度w_i与高度h_i的比的计算：

ϵratei=wihi---(4)]]>

根据得到的面积大小属性S_i、区域面积属性ε_areaⁱ、形状属性ε_rateⁱ，然后根据视觉传感器标定的结果，设定行人、车辆与其他移动物体的各种不同的判定阈值范围，依据所得到的连通区域自动判定该连通区域是行人、车辆还是其他移动物体；

基于颜色模型的跟踪单元，用于跟踪铁路道口上的各种行人、车辆和移动物体，利用目标的颜色特征在视频图像中找到运动目标所在的位置和大小，在下一帧视频图像中，用运动目标当前的位置和大小初始化搜寻窗口，重复这个过程就可以实现对目标的连续跟踪；

栏杆状态检测单元，用于通过边缘检测算法来检测栏杆的状态，如通过边缘检测算法计算所得到的边缘与栏杆的关闭状态相吻合，判定为栏杆处在关闭状态；如通过边缘检测算法计算所得到的边缘与栏杆的开启状态相吻合，判定为栏杆处在开启状态；如果与上述两个都不吻合，初步判定为栏杆处在过渡变化状态；铁路道口信号检测单元，用于通过定制信号灯的位置，视频检测信号灯，如白灯亮表示道口处于开启状态；如两个红灯交替闪烁表示道口处于从开启状态到关闭状态的过渡期间；如红灯常亮表示表示道口处于关闭状态；

铁路道口检测单元，用于依照“铁路道口管理暂行规定”的要求，视频监控完成如下检测：

  从开启状态过渡到  关闭状态  允许在道口内的  人员迅速沿道路  方向离开，严禁人  员停留以及进入  道口检测区  允许在道口内的  车辆迅速离开，严  禁车辆停留以及  进入道口检测区  严禁影响铁路交  通的物体、动物等  停留或停放在道  口上  关闭状态  严禁人员在道口  检测区内，严禁人  员进入道口检测  区  严禁车辆在道口  检测区内，严禁车  辆进入道口检测  区  严禁影响铁路交  通的物体、动物等  停留或停放在道  口上

在铁路道口设定状态、区域内和行人、车辆或移动物体的前景对象三者的关系，如三者之间的关系符合“铁路道口管理暂行规定”要求，判定为正常事件；如出现与“铁路道口管理暂行规定”中明确禁止的情况，判定为异常事件；

道口应急处理模块，用于在分析得到道口出现异常事件时自动启动道口应急处理；

视频信息存储模块，用于在道口出现异常事件时候，自动保留当时的视频数据，并保存到视频数据库中；

道口无线接收发送模块，用于发送道口正常、出现异常事件给列车以及接收列车各种信息；

道口安全信息发布模块，用于将列车将要通过道口的时刻信息以及道口出现异常事件时对行人以及过往车辆进行发布；

所述道口安全信息发布模块连接道口显示单元和警告音播放单元，所述监控计算机与无线接收发送设备相连接，所述的无线接收发送设备上配置有无线接收发送天线。