阅读说明：本技术 列车门与屏蔽门空隙异物检测系统和方法 (Train door and shield door gap foreign matter detection system and method ) 是由 阳召成 吕长伟 孙皓 程忠阳 于 2019-11-01 设计创作，主要内容包括：本发明实施例公开了一种列车门与屏蔽门空隙异物检测系统和方法,所述系统包括：图像获取模块用于实时获取列车门与屏蔽门空隙的图像；数据传输模块用于将图像获取模块的图像传输到异物检测模块,数据传输模块采用光纤链路传输方式；异物检测模块用于根据图像获取模块获取的图像对列车门与屏蔽门空隙进行异物检测。实现了列车门与屏蔽门空隙的异物检测,图像获取模块能够扫描到列车门与屏蔽门空隙的整个区域,对于列车门与屏蔽门空隙出现体积较小的异物也能够检测出来,提高了异物检测的可靠性；数据传输模块采用光纤链路传输方式,使得列车门与屏蔽门空隙异物检测系统抗干扰能力强,网络可靠性高,数据传输质量好。(The embodiment of the invention discloses a train door and shield door gap foreign matter detection system and a method, wherein the system comprises: the image acquisition module is used for acquiring an image of a gap between the train door and the shielding door in real time; the data transmission module is used for transmitting the image of the image acquisition module to the foreign matter detection module, and adopts an optical fiber link transmission mode; the foreign matter detection module is used for detecting foreign matters in the gap between the train door and the shielding door according to the image acquired by the image acquisition module. The foreign matter detection of the gap between the train door and the shielding door is realized, the image acquisition module can scan the whole area of the gap between the train door and the shielding door, and the foreign matter with smaller volume appearing in the gap between the train door and the shielding door can be detected, so that the reliability of the foreign matter detection is improved; the data transmission module adopts an optical fiber link transmission mode, so that the foreign matter detection system in the gap between the train door and the shielding door has strong anti-interference capability, high network reliability and good data transmission quality.)

列车门与屏蔽门空隙异物检测系统和方法

技术领域

本发明实施例涉及列车安全领域，尤其涉及一种列车门与屏蔽门空隙异物检测系统和方法。

背景技术

地铁的列车门与站台之间通常会设有屏蔽门，以防止乘客意外坠落到地铁列车轨道上。考虑到门体变形以及列车的安全运行等因素，列车门与屏蔽门之间具有一定的空隙，由于该空隙的存在，当列车发出关门信号，列车门警示灯亮时，乘客上下车就容易发生身体或物品被夹住的情况，若此时列车员未注意到这种情况的发生，会给列车运行及乘客安全带来极大的危险。

为了防止人员或物品被夹住，列车车厢的两扇门之间通常安装有红外发射装置和红外接收装置，使得两扇门之间形成一道红外光幕，若红外接收装置没有接收到红外发射装置发出的信号，则说明两扇门之间有异物存在。但是这种检测方法无法检测到体积较小的异物的存在，例如小背包、雨伞等，且这种检测方式只能检测到车厢的两扇门之间是否有异物，无法检测出列车门与屏蔽门之间是否有异物。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种列车门与屏蔽门空隙异物检测系统和方法，以提高列车门与屏蔽门空隙异物检测的可靠性。

第一方面，本发明实施例提供一种列车门与屏蔽门空隙异物检测系统，包括：图像获取模块、数据传输模块和异物检测模块；

所述图像获取模块用于实时获取列车门与屏蔽门空隙的图像；

所述数据传输模块用于将所述图像获取模块的图像传输到所述异物检测模块，所述数据传输模块采用光纤链路传输方式；

所述异物检测模块所述用于根据所述图像获取模块获取的图像对列车门与屏蔽门空隙进行异物检测。

进一步的，所述异物检测模块包括：

背景建模单元，用于根据所述图像获取模块在第一预设时间内获取的背景图像建立背景图像模板；

异物检测单元，用于根据所述背景图像模板对所述图像获取模块在第二预设时间内获取的待检测图像进行异物检测。

进一步的，所述背景建模单元具体用于：

确定是否检测到开门信号；

若检测到开门信号，则根据所述图像获取模块在第一预设时间内获取的背景图像建立背景图像模板。

进一步的，所述异物检测单元具体用于：

确定列车屏蔽门是否关闭；

若列车屏蔽门已经关闭，则根据所述背景图像模板对所述图像获取模块在第二预设时间内获取的待检测图像进行异物检测。

进一步的，所述图像获取模块包括多个摄像头，所述摄像头设于列车屏蔽门上方。

进一步的，还包括存储模块，所述存储模块用于存储所述图像获取模块实时获取的图像和所述异物检测模块的检测结果。

第二方面，本发明实施例提供一种列车门与屏蔽门空隙异物检测方法，包括：

图像获取模块实时获取列车门与屏蔽门空隙的图像；

采用光纤链路传输方式将所述图像传输到异物检测模块；

异物检测模块根据所述图像对列车门与屏蔽门空隙进行异物检测。

进一步的，所述根据所述图像对列车门与屏蔽门空隙进行异物检测包括：

根据第一预设时间内的背景图像建立背景图像模板；

根据所述背景图像模板对第二预设时间内获取的待检测图像进行异物检测；

进一步的，所述根据第一预设时间内的背景图像建立背景图像模板包括：

确定是否检测到开门信号；

若检测到开门信号，则根据第一预设时间内的背景图像建立背景图像模板。

进一步的，所述根据所述背景图像模板对第二预设时间内获取的待检测图像进行异物检测包括：

确定列车屏蔽门是否关闭；

若列车屏蔽门已经关闭，则根据所述背景图像模板对第二预设时间内获取的待检测图像进行异物检测。

本发明实施例提供的列车门与屏蔽门空隙异物检测系统通过图像获取模块实时获取列车门与屏蔽门空隙的图像；数据传输模块将图像获取模块的图像传输到异物检测模块，数据传输模块采用光纤链路传输方式；异物检测模块根据图像获取模块获取的图像对列车门与屏蔽门空隙进行异物检测。实现了列车门与屏蔽门空隙的异物检测，图像获取模块能够扫描到列车门与屏蔽门空隙的整个区域，对于列车门与屏蔽门空隙出现体积较小的异物也能够检测出来，提高了异物检测的可靠性；数据传输模块采用光纤链路传输方式，使得列车门与屏蔽门空隙异物检测系统抗干扰能力强，网络可靠性高，数据传输质量好。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种列车门与屏蔽门空隙异物检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种列车门与屏蔽门空隙异物检测系统的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种列车门与屏蔽门空隙异物检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一预设时间为第二预设时间，且类似地，可将第二预设时间称为第一预设时间。第一预设时间和第二预设时间两者都是预设时间，但其不是同一预设时间。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“批量”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种列车门与屏蔽门空隙异物检测系统的结构示意图，本实施例可适用于对列车门与屏蔽门空隙的异物进行检测。如图1所示，本发明实施例一提供的列车门与屏蔽门空隙异物检测系统100包括：图像获取模块200、数据传输模块300和异物检测模块400；图像获取模块200用于实时获取列车门与屏蔽门空隙的图像；数据传输模块300用于将图像获取模块200的图像传输到异物检测模块400，数据传输模块300采用光纤链路传输方式；异物检测模块400用于根据图像获取模块200获取的图像对列车门与屏蔽门空隙进行异物检测。

图像获取模块200可以是多个摄像头，设置在屏蔽门上方，每个屏蔽门上方设置至少一个摄像头，通过多个摄像头实现对列车门和屏蔽门空隙整个区域的实时图像数据获取。

图像获取模块200实时获取的图像通过数据传输模块300传输到异物检测模块400。数据传输模块300采用光纤链路的传输方式，每个屏蔽门上方的摄像头通过网口与光电转换设备连接，光电转换设备通过光纤与异物检测模块400连接。

异物检测模块400通过数据传输模块300获取图像获取模块200实时获取的图像，完成对列车门与屏蔽门空隙的异物检测。列车到站后屏蔽门打开之前图像获取模块200获取的实时图像称为背景图像，异物检测模块400首先利用背景图像建立背景图像模板，背景图像模板是异物检测模块400在判断列车门与屏蔽门空隙是否有异物的参考模块。当列车停靠时间达到规定时间，图像获取模块200获取的列车门关闭后列车启动之前的图像称为待检测图像。异物检测模块400将待检测图像与背景图像模板进行比较，若待检测图像与背景图像模板几乎没有差别，则说明列车门与屏蔽门空隙没有异物；若待检测图像与背景图像模板的差别较大，则说明列车门与屏蔽门空隙有异物存在。本实施例的背景图像模板可以是列车空载的车门图像或开门前的车门图像或是二者的结合，以便确认异物的归属或责任。

当异物检测模块400检测到列车门与屏蔽门空隙有异物存在时，例如乘客的背包、雨伞等，异物检测模块400会发出报警信号，列车接收到报警信号后进行障碍清除，例如，将屏蔽门或列车门打开，让乘客将自己的随身物品带入车内，当异物清除后列车才会启动。

本发明实施例一提供的列车门与屏蔽门空隙异物检测系统通过图像获取模块实时获取列车门与屏蔽门空隙的图像；数据传输模块将图像获取模块的图像传输到异物检测模块，数据传输模块采用光纤链路传输方式；异物检测模块根据图像获取模块获取的图像对列车门与屏蔽门空隙进行异物检测。实现了列车门与屏蔽门空隙的异物检测，图像获取模块能够扫描到列车门与屏蔽门空隙的整个区域，对于列车门与屏蔽门空隙出现体积较小的异物也能够检测出来，提高了异物检测的可靠性；数据传输模块采用光纤链路传输方式，使得列车门与屏蔽门空隙异物检测系统抗干扰能力强，网络可靠性高，数据传输质量好。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种列车门与屏蔽门空隙异物检测系统的结构示意图，本实施例是对上述实施例的进一步细化。如图2所示，本发明实施例二提供的列车门与屏蔽门空隙异物检测系统100包括：图像获取模块200、数据传输模块300、异物检测模块400和存储模块500，其中，图像获取模块200和数据传输模块300的结构和功能与上述实施例相同，在此不再赘述。异物检测模块400包括背景建模单元410和异物检测单元420，背景建模单元410用于根据图像获取模块在第一预设时间内获取的背景图像建立背景图像模板；异物检测单元420用于根据背景图像模板对图像获取模块在第二预设时间内获取的待检测图像进行异物检测；存储模块500用于存储图像获取模块200实时获取的图像和异物检测模块400的检测结果。

列车到站后屏蔽门打开之前图像获取模块200获取的实时图像称为背景图像，当列车到站时，列车的控制系统会对屏蔽门和列车门发出开门信号，背景建模单元410则以开门信号为动作信号，当背景建模单元410检测到开门信号时，获取第一预设时间内的背景图像进行背景建模。列车控制系统对屏蔽门发出开门信号到屏蔽门或列车门打开是有一定时间差的，将这一时间差称为第一时间差，可以将第一时间差设置为第一预设时间，例如，第一预设时间为2秒，图像获取模块200在列车控制系统对屏蔽门发出开门信号到屏蔽门或列车门打开这2秒的时间内获取了M张背景图像，背景建模单元410首先对这M张背景图像进行预处理，例如二值化、膨胀、腐蚀、滤波等，然后采用平均背景建模法进行背景建模，得到背景图像模板。可选的，第一预设时间也可以设置为小于第一时间差的数值，背景建模单元410也可以采用高斯背景建模法、码书背景建模法等其他方法进行背景建模。

当列车停靠时间达到规定时间，列车的控制系统会对屏蔽门和列车门发出关门信号，屏蔽门和列车门开始关闭，屏蔽门和列车门关闭后到列车启动前是有一定的时间差的，将这一时间差称为第二时间差，可以将第二时间差设置为第二预设时间，例如，第二预设时间为1秒，图像获取模块200在第二预设时间内获取的实时图像称为待检测图像。

当异物检测单元420检测到屏蔽门和列车门完全关闭后，首先对待检测图像进行预处理，例如二值化、膨胀、腐蚀、滤波等，再对待检测图像进行特征提取，例如颜色特征、形状特征、纹理特征、空间关系特征等，然后将待检测图像与背景图像模板进行比较(相当于差分运算)，将比较结果去除小块的斑点噪声或小块团状干扰，再运用滑窗法，一个窗口对应待检测图像的一块区域，对于每一个窗口，统计窗内数值为1的数量，将窗内数值为1的数量与第一预设阈值比较，当窗内数值为1的数量小于第一预设阈值时，则说明待检测图像的对应区域内不存在异物，即列车门与屏蔽门空隙没有异物；当窗内数值为1的数量大于或等于第一预设阈值时，则说明待检测图像的对应区域内存在异物，即列车门与屏蔽门空隙有异物存在，此时按照连通区域计算待检测图像对应区域内异物的形心位置，就可以确定异物的位置。

为避免光照、阴影等使异物检测单元420产生误判，当窗内数值为1的数量大于或等于第一预设阈值时，按照连通区域计算待检测图像对应区域内异物的形心数据。在第二预设时间内，图像获取模块200会获取连续多张待检测图像，对每一张待检测图像都进行相应处理后与第一预设阈值比较，当窗内数值为1的数量大于第一预设阈值时，按照连通区域计算待检测图像对应区域内异物的形心数据，从而可以得到连续多张待检测图像中异物的形心数据。对于同一异物，其在多张待检测图像中的形心数据可能不同，但是出现在连续多张待检测图像上的位置区域应该相同或相近，例如，都出现在待检测图像的左上角区域。按照最近邻数据关联算法统计同一异物的形心出现次数，将同一异物的形心出现次数与第二预设阈值比较，当同一异物的形心出现次数大于或等于第二预设阈值时，则确定列车门与屏蔽门空隙有异物存在；当同一异物的形心出现次数小于第二预设阈值时，则说明列车门与屏蔽门空隙没有异物存在，可能是光照、阴影等因素使得待检测图像窗内数值为1的数量大于或等于第一预设阈值。

当异物检测模块400检测到列车门与屏蔽门空隙有异物存在时，例如乘客的背包、雨伞等，异物检测模块400会发出报警信号，列车接收到报警信号后进行障碍清除，例如，将屏蔽门或列车门打开，让乘客将自己的随身物品带入车内，当异物清除后列车才会启动。

进一步的，在列车到站后，屏蔽门和列车门打开供乘客上下车的时间内，图像获取模块200也可以获取实时图像。图像获取模块200获取的实时图像可以存储到存储模块500中，异物检测模块400的检测结果也可以存储到存储模块500中，当发生事故时，可以从存储模块500中调用相关图像和数据进行事故追查或责任界定。

进一步的，本发明实施例提供的列车门与屏蔽门空隙异物检测系统100与地铁列车的运行系统仅有信号传输，在结构和功能上无互相干涉，当本发明实施例提供的列车门与屏蔽门空隙异物检测系统需要进行维修时，例如图像获取模块200的摄像头损坏，异物检测模块400向列车发出维修信号，列车接收到维修信号后仍旧可以正常运行，列车门与屏蔽门空隙异物检测系统100可以单独进行维护，并不需要停车维护。

本发明实施例二提供的列车门与屏蔽门空隙异物检测系统通过背景建模单元根据图像获取模块在第一预设时间内获取的背景图像建立背景图像模板；异物检测单元根据背景图像模板对图像获取模块在第二预设时间内获取的待检测图像进行异物检测，实现了列车门与屏蔽门空隙异物的精准检测，通过异物形心计算可精确确定异物的具***置信息，存储模块可提供事后的数据分析与相关追查。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种列车门与屏蔽门空隙异物检测方法的流程示意图，本实施例可适用于对列车门与屏蔽门空隙的异物进行检测。该方法可由本发明任意实施例提供的一种列车门与屏蔽门空隙异物检测系统实现，本实施例中未详细描述的内容可参考本发明任意系统实施例对应的描述。

如图3所示，本发明实施例三提供的一种列车门与屏蔽门空隙异物检测方法包括：

S310、图像获取模块实时获取列车门与屏蔽门空隙的图像。

具体的，图像获取模块可以是多个摄像头，设置在屏蔽门上方，每个屏蔽门上方设置至少一个摄像头，通过多个摄像头实现对列车门和屏蔽门空隙整个区域的实时图像数据获取。将图像获取模块获取的实时图像分为三类，第一类是列车到站后屏蔽门打开之前获取的实时图像，称为背景图像；第二类是当列车停靠时间达到规定时间，列车门关闭后列车启动之前的图像，称为待检测图像；第三类是除第一类图像和第二类图像之外的图像获取模块所获取的图像，例如乘客上下车的图像。

S320、采用光纤链路传输方式将所述图像传输到异物检测模块。

具体的，采用光纤链路传输方式将所述图像传输到异物检测模块，就是图像获取模块获取的图像通过光纤传输到异物检测模块，且图像获取模块和异物检测模块之间是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的数据交换结点。

S330、异物检测模块根据所述图像对列车门与屏蔽门空隙进行异物检测。

具体的，异物检测模块根据所述图像对列车门与屏蔽门空隙进行异物检测包括步骤S331～S332(图中未示出)：

S331、根据第一预设时间内的背景图像建立背景图像模板。

具体的，首先利用背景图像建立背景图像模板，背景图像模板是在判断列车门与屏蔽门空隙是否有异物的参考模块。进一步的，根据第一预设时间内的背景图像建立背景图像模板包括步骤S331_1～S331_2。

S331_1、确定是否检测到开门信号。

具体的，当列车到站时，列车的控制系统会对屏蔽门和列车门发出开门信号，以使屏蔽门和列车门打开，供乘客上下车。

S331_2、若检测到开门信号，则根据第一预设时间内的背景图像建立背景图像模板。

具体的，列车控制系统对屏蔽门发出开门信号到屏蔽门或列车门打开是有一定时间差的，将这一时间差称为第一时间差，可以将第一时间差设置为第一预设时间，例如，第一预设时间为2秒，第一预设时间内的背景图像共有M张。若检测到开门信号，首先对这M张背景图像进行预处理，例如二值化、膨胀、腐蚀、滤波等，然后采用平均背景建模法进行背景建模，得到背景图像模板。

可选的，第一预设时间也可以设置为小于第一时间差的数值，还可以采用高斯背景建模法、码书背景建模法等其他方法进行背景建模。

S332、根据所述背景图像模板对第二预设时间内获取的待检测图像进行异物检测。

具体的，将待检测图像与背景图像模板进行比较，若待检测图像与背景图像模板几乎没有差别，则说明列车门与屏蔽门空隙没有异物；若待检测图像与背景图像模板的差别较大，则说明列车门与屏蔽门空隙有异物存在。进一步的，根据所述背景图像模板对第二预设时间内获取的待检测图像进行异物检测包括步骤S332_1～S332_2。

S332_1、确定列车屏蔽门是否关闭。

具体的，当列车停靠时间达到规定时间，列车的控制系统会对屏蔽门和列车门发出关门信号，屏蔽门和列车门开始关闭。

S332_2、若列车屏蔽门已经关闭，则根据所述背景图像模板对第二预设时间内获取的待检测图像进行异物检测。

具体的，屏蔽门和列车门关闭后到列车启动前是有一定的时间差的，将这一时间差称为第二时间差，可以将第二时间差设置为第二预设时间，例如，第二预设时间为1秒，第二预设时间内获取的待检测图像为连续多张。当列车屏蔽门已经关闭，首先对待检测图像进行预处理，例如二值化、膨胀、腐蚀、滤波等，再对待检测图像进行特征提取，例如颜色特征、形状特征、纹理特征、空间关系特征等，然后将待检测图像与背景图像模板进行比较(相当于差分运算)，将比较结果去除小块的斑点噪声或小块团状干扰，再运用滑窗法，一个窗口对应待检测图像的一块区域，对于每一个窗口，统计窗内数值为1的数量，将窗内数值为1的数量与第一预设阈值比较，当窗内数值为1的数量小于第一预设阈值时，则说明待检测图像的对应区域内不存在异物，即列车门与屏蔽门空隙没有异物；当窗内数值为1的数量大于或等于第一预设阈值时，则说明待检测图像的对应区域内存在异物，即列车门与屏蔽门空隙有异物存在，此时按照连通区域计算待检测图像对应区域内异物的形心位置，就可以确定异物的位置。

为避免光照、阴影等因素的影响而产生误判，对每一张待检测图像都进行相应处理后与第一预设阈值比较，当窗内数值为1的数量大于第一预设阈值时，按照连通区域计算待检测图像对应区域内异物的形心数据，从而可以得到连续多张待检测图像中异物的形心数据。对于同一异物，其在多张待检测图像中的形心数据可能不同，但是出现在连续多张待检测图像上的位置区域应该相同或相近，例如，都出现在待检测图像的左上角区域。按照最近邻数据关联算法统计同一异物的形心出现次数，将同一异物的形心出现次数与第二预设阈值比较，当同一异物的形心出现次数大于或等于第二预设阈值时，则确定列车门与屏蔽门空隙有异物存在；当同一异物的形心出现次数小于第二预设阈值时，则说明列车门与屏蔽门空隙没有异物存在，可能是光照、阴影等因素使得待检测图像窗内数值为1的数量大于或等于第一预设阈值。

本发明实施例三提供的列车门与屏蔽门空隙异物检测方法通过图像获取模块实时获取列车门与屏蔽门空隙的图像；采用光纤链路传输方式将所述图像传输到异物检测模块；异物检测模块根据所述图像对列车门与屏蔽门空隙进行异物检测。实现了列车门与屏蔽门空隙的异物检测，并且能够扫描到列车门与屏蔽门空隙的整个区域，对于列车门与屏蔽门空隙出现体积较小的异物也能够检测出来，提高了异物检测的可靠性；数据传输模块采用光纤链路传输方式，使得列车门与屏蔽门空隙异物检测系统抗干扰能力强，网络可靠性高，数据传输质量好。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。