利用同步检测线方法的火车运动跟踪 movement tracking for train using synchronic detection line.pdfVIP

第12卷第3期 电路与系统学报 V01．12No．3 2007年6月 JOURNALOFCIRCUITSANDSYSTEMS June2007 文章编号：1007一0249(2007)03．0037．05 利用同步检测线方法的火车运动跟踪+ 李晗， 刘济林， 于春和， 杨文明 (浙江大学通信与信息工程研究所，浙江杭州310027) 摘要。提出一个利用概率模型的火车运动跟踪新方法。基于铁路中车辆运动轨迹的特点，利用同步检测线方法跟 踪火车运动。在介绍SDL概念和结构化视场之后，描述了该方法的三层概率模型，最后给出一个应用实例，计算结果 表明这种方法可以有效地解决火车的运动跟踪问题。 关键词t运动跟踪；视频处理；同步检测线；火车运动 中图分类号。TN911．73文献标识码tA 1 前言 近年来采用视频方法提取交通信息在高速公路的交通监控系统中被广泛应用，比较而言，在铁路 交通方面的研究和应用较少，究其原因，是因为经过长期研究和实践，已经研究出各种轨道传感器来 满足铁路方面的需要。但随着计算机性能提高和价格的下降，高性能的ccD摄像机的使用逐步普及， 采用视频系统来采集交通信息已经成为铁路交通管理工作的可行的解决方案之一。在铁路上视频方案 主要具有系统成本较低、可以利用较少的摄像机管理较多的并行轨道，可以节省大量的价格昂贵的轨 道传感器等优点；而且视频方案不必在轨道区域进行大量施工和布线，对铁路日常运营的影响很小； 如果需要升级和添加检测功能只需改变软件系统即可；摄像机传回的图像既可供实时观察之用，也可 以储存起来作为作业评估和分析之用。 选择摄像机的架设方案可以充分利用火车站已有的高大建筑，比较常见的如信号楼，高大的通信 铁塔和灯桥等。工程实践中，这样做不但节约了成本，而且可以取得较为满意的视场。其中，利用横 跨铁轨上空的灯桥架设摄像机是个较好的选择，因为灯桥跨距大，白重大(铁制)，摄像机受火车振动 影响非常小，比较高(距地面约10米)，视野比较开阔，有利于消除火车问的遮挡和阴影，而且晚上 有较好的照明条件。对于图像信号采集影响比较大的是摄像机的振动问题，除了在设置摄像机时加以 充分考虑外，在编制软件过程中，则可以采用前后帧差分的方法加以处理，如果发现当前输入帧信号 变化过大，可以重新进行配准，在实时性要求高的场合，可以跳过对该帧的处理。 Surveillance 为了从视频监控系统(Video 系列的算法对采样获得的图像序列进行处理，其中一个基本的环节就是目标跟踪，目标跟踪主要有以 下3个部分组成：(1)运动目标定位：分析输入的图像序列，取得背景信息，然后利用背景与当前图 像的差分，经过一些附加处理(比如滤波或形态学算法)得到图像中目标的位置与轮廓；(2)位置比 较：将前后处理帧的目标位置滤波后再进行比较，取得当前目标移动的信息；(3)信息校准：将取得 的一系列目标位置数据进行综合判断，取得较为准确的运动信息。其中，如何定位运动目标是非常重 要的一个环节，准确的目标定位有利于改善目标跟踪的性能和提高运动信息提取的精度。定位问题的 关键是如何确定在图像序列中各像素点的状态变化，这里所谓的像素状态指的是在对图像进行分割时 该像素是被划分到前景像素集中还是背景像素集中，在实际采集到的图像序列中，某个像素的状态可 能经常在前景像素集和背景像素集之间跳跃变化，基于分析图像序列中各像素的状态变化情况，本文 提出利用同步检测线方法构建三层概率模型来对火车的运动进行跟踪。 2 状态同步和同步检测线(SDL) 修订日期：2004—10-26 +收稿日期。2004一07—12 万方数据 38 电路与系统学报 第12卷 与车辆在公路上运动相比，火车在轨道上运行具有更大的轨迹确定性， 火车编组站场景如图l所示。经观察可以发现，在与火车运动方向正交的 方向上(枕木的方向)的像素点保持同步的状态变化，所谓的状态同步是 指这些像素点要么同时属于背景，要么同时属于运动目标(火车)。状态同 步反映了像素状态变化的相关性