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铁路货车面阵高清与线阵高清视频监控系统的比较分析pdf

归档日期:07-07       文本归类:发射阵位      文章编辑:爱尚语录

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  文章编号:1004-2024(2013)08-0045-05中图分类号:U29—39;U298.1+2文献标识码:B 冯俊杰7,范 震2 (1.辽宁铁道职业技术学院铁道运输系,辽宁 锦州 121000;2.武汉翔翼科技有限公司, 湖北武汉430074) 摘 要:在阐述铁路货车装载视频监控系统面阵高清设备与线阵高清设备异同的基础上, 从定义、成像质量、辅助光源、用途、成本、安装条件、用途等方面对铁路贷车装载视频 监控系统面阵高清设备与线阵高清设备进行比较分析,同时从应用场合、安装条件限制、 成本考虑等方面对设备的选用提出合理的建议。 关键词:铁路;货车装载;视频监控;面阵;线阵 器田 万方数据 铁道货运●一 1 概述 近年来,为了保证列车运输安全,铁路货车装载 视频监控系统陆续安装在货检站、货运站、物流基 地、专用线、合资铁路、地方铁路、路企交接点等 处。该系统最初的分辨率仅为CIF(352X288像素)的 模拟监控设备或D1(704X576像素)标清监控设备, 600×1 而目前采用分辨率达到200万像素(1 200像 素或1920X1 080像素)高清面阵监控设备和高度方 向分辨率为2048像素的线阵高清扫描监控设备。因 图1 面阵CCD 此,铁路货车装载视频监控系统以(高清)货车装载 2.2线阵高清摄像机 视频设备、车号识别设备等设备为基础,通过采用先 线阵高清摄像机是指采用线阵CCD作为感光器 进的计算机网络技术及信息处理与集成技术,实现了 件的摄像机,线阵CCD的优点是总像元数较面阵 货物装载状态(高清)视频、图像信息的自动收集、 CCD少,而且像元尺寸比较灵活,帧幅数高,特别适 检测监控和集中管理,为各级货运管理部门和作业部 用于一维动态目标的测量。线所示。 门提供清晰、直观的货车装载信息。 铁路货车装载视频监控系统的主要功能包括以车 辆为单位、按车号进行图像采集,通过检测数据与现 车或确报进行匹配,按车号、发站、到站、品名、押 运人等进行复示、实时监控、视频回放、图像抓拍、 报警管理、过车信息查询、统计分析等,应用对象为 各级货运及相关管理部门,货运(检)站生产作业及 管理岗位。 按照《铁路货运安全检测监控与管理系统总体 技术规范》规定,铁路货车装载视频监控系统采用 图2线阵CCD 面阵高清或线阵高清设备。为此,主要针对面阵高清 或线种设备的异同和优缺点进行探讨。 2.3铁路货车装载面阵高清视频监视系统 铁路货车装载面阵高清视频监视系统是采用面阵 2 面阵高清设备与线阵高清设备的 高清摄像机对货车的两侧和顶部进行实时监控和录 像,不再需要对通过的货车进行测速,只需要在来车 异同 时启动录像车,车离开后停止录像即可。面阵高清得 2.1面阵高清摄像机 到的结果是动态的序列连续图像视频,输出格式一般 面阵高清摄像机是指采用面阵CCD作为感光器为H.264压缩格式。 件的高分辨率监控摄像机,面阵CCD的优点是可以 铁路货车装载面阵高清视频监视系统可以选择采 获取二维图像信息,测量图像直观,获取的图像信息 用2/3英寸大靶面CCD高清监控摄像机,分辨率为 l 920×1 600X1 丰富,除了面积、形状、尺寸、位置,还有动态序列 080像素或1 200像素,面阵高清视 图像所反映的车辆速度。面阵CCD如图l所示。 频截图分别如图3和图4所示。 万方数据 圈赣墨 000X2 节车厢l张图片,分辨率为7 048像素。线阵 高清扫描白天图片和线阵高清扫描夜间图片分别如 图5和图6所示。 图5线阵高清扫描白天图片 图3面阵高清视频截图(1) 图6线铁路赁车装载面阵高清与线阵 高滑视频监控系统比较分析 3.1 成像质量 通过铁路货车装载面阵高清与线阵高清视频监控 系统的图片比较,面阵高清与线阵高清都能达到很高 的清晰度,两者都可以实现高清晰高画质。区别在于 前者是序列视频,后者是一张张的图片。对货检人员 来说,后者按车节分割的一张张图片更有利于快速进 行货检作业。 图4面阵高清视频截图(2) 3.2辅助光源 2.4铁路货车装载线阵高清扫描系统 面阵摄像机采用的光源为LED灯,目前采用的 铁路货车装载线阵高清扫描系统是采用线阵摄像 较多的是频闪灯,利用摄像机快门同步触发信号触发 机对通过的货车进行一维扫描,结合测速装置测出车 LED高亮频闪,瞬间亮度为常亮LED灯的3~4倍, 速,将获取的一维图像拼成二维图像。因此,线阵系 功率也只有常亮LED灯的1/4。 统对测速精度及实时性要求很高,一旦测速系统出现 由于线k以上,采用频 测速错误,会导致丢失相应图像信息,使得拼接的二 闪灯效果不佳。目前,采用线性常亮光源,运用来车 维图像失真。铁路货车装载线阵高清扫描系统输出结 启动模式照明。因此,面阵摄像机光源面临照度不够 果一般是按车厢分割的图片为JPG格式。 均匀的问题,即使采用具有90。发散角的LED凸镜, 2 m, 048像素线 也总是会出现图像中间亮四周较暗的现象,面阵夜间 视场高度方向为4m,每个像素2mm,水平方向跟 视频截图如图4所示。而线阵扫描系统,由于是线性 摄像机行频有关,根据测速结果,可以将扫描精度 光源,照度均匀,图像成像光线均匀,线阵夜间高清 控制在每像素2mm左右。每节车厢14m,也就是每 扫描截图如图6所示。 篙署囫 万方数据 铁道货运一 蓊嚣嚣豳黝盟ILqlq 铁路货车面阵高清与线阵高清视频监控系统的比较分析冯俊杰等 3.3成像立体感 前已经发展到200万像素。2048像素黑白线阵摄 因为面阵系统获取的是图像序列,而且是获取的 像机的价格是200万像素高清面阵彩色摄像机价格 二维图像,也就是说同一物体的图像会在不同序列的 的3倍;如果再采用彩色线阵摄像机,则价格会达到 图像中的不同部位出现,这也使该物体具有深度可辨 面阵摄像机的5倍以上。 识性,面阵高清序列视频截图如图7和图8所示。 (2)辅助照明。每个线m长 的线性光源,而每只面阵高清摄像机需要配2个频 闪LED光源。线阵系统光源总成本是面阵系统总成 本的6倍左右。 (3)其他设备。如传输等终端设备价格相差不大。 3.5环境光的影响 面阵摄像机一般会带有强光抑制的宽动态功能, 因为其获取的是二维图像,摄像机本身会根据背景图 像特征,对背光或阳光正对相机照射有一定的自动调 节图像质量的功能,背光处理前后面阵摄像机采集的 图片分别如图10和图11所示。但是,在强背光下, 图7面阵高清序列视频截图(1) 仍然会出现图11前景过黑的情况,此时需要上位机 图8面阵高清序列视频截图(2) 而线阵摄像机的水平方向为拼接成像,只有一个 图10背光处理前面阵摄像机采集的图片 视角,没有视差,深度辨识性不高,立体感不强,如 毋 图9所示。 图9线)价格。目前铁路上使用的线 背光处理后面阵摄像机采集的图片 以2048像素黑白线阵摄像机为主,而面阵系统目 习 万方数据 控制软件进行相应的图像分析算法,控制照明或摄像 放,货检人员可以快速发现异常装载的问题车辆。 机参数,改善成像质量。而线阵摄像机采集的是一维 (2)安装条件限制。如果摄像机只能安装在距 图像,信息量少,不容易进行图像分析,只能依赖上 钢轨中心4m以内的位置,则建议选用视场角范围 位机控制软件根据拼成的图片进行环境背景分析,再 大,能够满足视场正照需求的线阵高清系统,这样 用控制照明或调整摄像机参数手段,改善成像质量。 得到的图像更容易辨识;如果在摄像机安装位置的车 3.6安装条件 辆不能匀速通过,甚至有停车等待信号灯的情况,则 铁路货车装载面阵高清视频监视系统可以选择采 建议选用面阵高清系统,这样不会漏掉过车图像。如 mE 用2/3英寸大靶面CCD高清监控摄像机,采用6果在摄像机安装位置不能安放门式桁架,也应选用 无畸变高清镜头,最大视场角为73。,距车厢两 面阵高清系统。 侧2.5m无角度正照拍摄,车厢高度方向视场范围达 到3.6m。 5 结束语 铁路货车装载线mm线 性CCD靶面,可以选择采用10~35mm线阵专用镜 随着视频图像技术的发展,视频监控功能日趋完 头,在距车厢两侧1.2m无角度正照拍摄,车厢高度 善,在铁路安全领域发挥越来越大的作用。目前正在 mm研发的列车装载状态自动智能分析技术已逐步成熟, 方向视场大小达到4.5m。因此,应尽量选用14 以上非鱼眼镜头,否则需要对获取的图像数据进行畸 已经能够辅助货检人员提高货检效率。随着信息技术 变矫正。 处理能力的不断提高,货车可以采用通过图像(采用 如果要求正照无角度拍摄,铁路货车装载线阵高 双目视觉或三角测量技术提取立体信息)或高速雷达 清扫描系统可以距离钢轨更近。 (扫描频率需要在500Hz左右)生成三维车体数据, 3.7存储空间 将更好地确保列车运输安全。 (1)面阵高清。面阵高清数据量比较大,需要 rain收稿日期:2013-06-13 较大的存储空间,按照8M的码流、3路视频、3 的过车时间,每次过车需要5G的存储空间,也就是 责任编辑:尹红 说1T的存储空间可以保存200趟过车视频。 (2)线阵高清。线阵高清数据量较小,每节车 __,-…广告索引 000×2 厢存l张7 048像素的图片,需要存储空间 l M,每趟车仅需200M存储空间。 兰州天际环境保护有限公司 虻 4 建议 《铁道货运》。《铁道运输与经济》宣传页 蚯 铁路保价运输 湘 综上所述,线阵高清设备和面阵高清设备各具优 北京铁道科学仪器设备有限公司 ^日㈣ 缺点,在实际应用中应考虑以下方面。 (1)应用场合。在铁路局分界口,建议安装面 同方威视技术股份有限公司 ^月㈣ 阵高清系统,该系统采集的过车视频可以作为铁路局 郑州今迈衡器有限公司 ^日㈣ 间货物运输安全状况和保价理赔区分责任依据,同时 铁路公安可以通过回放视频,及时发现并打击盗窃铁 四川邦立重机有限责任公司 ^日槲 路运输物资等违法犯罪行为。在货检站,建议选用线日 北京弘京昌益机械设备有限公司 ㈣ 阵高清系统,该系统可以将过车图像一节一节车厢播 丽08/20露1 万方数据 铁垣货运■一3囝

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