СИСТЕМА ДЛЯ КОНТРОЛЯ НЕГАБАРИТНОСТИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к средствам контроля на железнодорожном транспорте и может быть использована в автоматизированных устройствах для контроля негабаритности вагонов и размещенных в них грузов.
Известна система комплексного дистанционного контроля состояния сохранности и габаритности грузов, перевозимых железнодорожным транспортом, содержащая габаритные ворота, оборудованные оптоэлектронными датчиками габаритов, телевизионными камерами наблюдения, датчиком начала состава, и несущую конструкцию, установленную над рельсовым путем, датчик счета вагонов, выходы датчиков связаны через блок индикации и согласования с входом системного блока автоматизированного рабочего места, выходы всех телекамер связаны с соответствующими видеовходами системного блока автоматизированного рабочего места, который выполнен с возможностью вывода на экран компьютерного монитора в реальном масштабе времени видеоизображения проходящего состава одновременно со всех телекамер в режиме "ПОЛИЭКРАН", а также полноэкранного просмотра состава с одной выбранной телекамеры, записи на жесткий диск сжатого видеоизображения со всех телевизионных камер, воспроизведения видеозаписи и создания видеоархива, на несущей конструкции дополнительно установлена, по крайней мере, одна тепловизионная установка, поле зрения которой охватывает исследуемый объект - единицу железнодорожного состава (вагон, цистерна, платформа) и совпадает с полем зрения соседней телекамеры, тепловизионная установка соединена линией связи с входом системного блока автоматизированного рабочего места с возможностью получения контурных телевизионных изображений исследуемого объекта, его стандартного аналога, отобранного из базы данных компьютера и тепловизионного изображения объекта, с возможностью их сопоставления (RU 2317907, B61K 9/02, 27.02.08).
Недостаток устройства заключается в том, что установка оптических камер не обеспечивает полного просмотра боковых стенок вагона, т.к. боковые камеры размещены на верхнем уровне боковых стенок и направлены горизонтально к вагону.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля вагонов, содержащее смонтированные на опорах оптические камеры, подключенные к входу видеоконтрольного устройства ЭВМ, которые установлены симметрично относительно оси железнодорожного пути с боковых сторон над контролируемыми вагонами и снабжены электроприводами для изменения угла установки на разрешенный габарит погрузки и выбора режима съемки, каждая из оптических камер подключена к входу ЭВМ с подключенным к ней блоком памяти, при этом в зоне контроля на рельсах установлены путевые датчики, расстояние между которыми равно длине вагона, выходы датчиков подключены к входам ЭВМ, выход которой через блок сопряжения соединен с управляющими входами электроприводов оптических камер (RU 2410263, B61K 9/02, 27.01.11).
Недостаток устройства состоит в сложности наблюдения оператором за изображениями движущихся вагонов на оптических камерах, которые установлены в поперечном направлении рядом с движущимися вагонами.
Технический результат полезной модели заключается в повышении качества осмотра вагонов за счет объединения оптических камер в стереопары для стереоскопического изображения проходящего состава вагонов с грузом в разрешенных границах.
Указанный технический результат достигается тем, что система для контроля негабаритности подвижного состава, содержащая смонтированные в верхней части боковых опор две видеокамеры, которые подключены через блок обработки сигналов к входу персонального компьютера автоматизированного рабочего места диспетчера, и устройство определения номеров вагонов, установленное в зоне контроля и соединенное через устройство сопряжения с персональным компьютером автоматизированного рабочего места диспетчера, согласно предложению снабжена четырьмя дополнительными видеокамерами, которые установлены по две на каждой боковой опоре с разнесением по высоте, и синхронизатором, вход запуска которого соединен с выходом персонального компьютера, выход синхронизатора подключен к входам синхронизации видеокамер, при этом выходы дополнительных видеокамер соединены с входами блока обработки сигналов, а оптические оси видеокамер направлены вдоль железнодорожного пути таким образом, что две видеокамеры в верхней части и две видеокамеры на каждой боковой опоре образуют соответствующие стереопары.
Сущность предлагаемой системы для контроля негабаритности подвижного состава (СКНГ) поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема установки видеокамер для контроля негабаритности подвижного состава, на фиг.2 - структурная схема системы для контроля негабаритности подвижного состава и на фиг.3 - алгоритм выполнения рабочих команд системы.
Система для контроля негабаритности подвижного состава содержит смонтированные в верхней части боковых опор 1 две видеокамеры 2 и 3, которые подключены через блок 4 обработки сигналов к входу персонального компьютера 5 автоматизированного рабочего места 6 диспетчера, и устройство 7 определения номеров вагонов, установленное в зоне контроля и соединенное через устройство 8 сопряжения с персональным компьютером 5 автоматизированного рабочего места 6 диспетчера. Система снабжена четырьмя дополнительными видеокамерами 9, 10, 11 и 12, которые установлены по две на каждой боковой опоре с разнесением по высоте, и синхронизатором 13, вход запуска которого соединен с выходом персонального компьютера 5. Выход синхронизатора 13 подключен к входам синхронизации видеокамер 2, 3 и 9-12. При этом выходы дополнительных видеокамер 9-12 соединены с входами блока 4 обработки сигналов. Оптические оси видеокамер 2, 3 и 9-12 направлены вдоль железнодорожного пути таким образом, что две видеокамеры 2, 3 в верхней части и две видеокамеры 9, 10 (11, 12) на каждой боковой опоре 1 образуют соответствующие стереопары.
Система контроля негабаритности подвижного состава работает следующим образом.
После включения СКНГ через интерфейс, установленный на персональном компьютере 5, вводят информацию о размерах допустимых зон негабаритности подвижного состава. Выполняется команда инициализации СКНГ путем подачи команды с интерфейса персонального компьютера 5. Во время выполнения команды «Инициализация» проводится анализ инициализации всех аппаратных модулей СКНГ. Запуск синхронизатора 13 осуществляется по команде с выхода персонального компьютера 5. Установка в рабочее положение видеокамер 2, 3, 9, 10, 11, 12 производится с помощью электроприводов и калибровочной видеокамеры (на чертежах не показаны). Рабочее положение видеокамер 2, 3, 9-12 настраиваются на калибровочные углы отклонения, рассчитанные после стереокалибровки с помощью программного обеспечения СКНГ. После корректного выполнения команды «Инициализации» СКНГ с помощью персонального компьютера 5 автоматизированного рабочего места 6 диспетчера выдает разрешающий сигнал на движение машинисту локомотива. При прохождении локомотивом под боковыми опорами 1 устройством определения номеров вагонов 7 выдается на устройство 8 сопряжения сигнал о включении режим «Видеосъемка». Во время включения режима «Видеосъемка» одновременно со всех выходов видеокамер 2, 3, 9-12 через блок 4 обработки сигналов видеосигналы поступают в персональный компьютер 5 для математического анализа реальных размеров подвижного состава. В случае превышения какого-либо поперечного размера подвижного состава или размещенного в него груза персональный компьютер 5 формирует команду тревожного сообщения, а также изображение объекта с превышенными размерами. Режим «Видеосъемка» выполняется до тех пор, пока устройство 7 определения номеров вагонов выдает команду о наличии подвижного состава на контролируемом участке.
Идентификация подвижного состава осуществляется путем оптического считывания железнодорожных номеров с вагона или другим известным устройством идентификации подвижного состава.
Работа всех видеокамер 2, 3, 9-12 синхронизируется с помощью синхронизатора 13. Видеокамеры 2, 3, 9-12 образуют три стереопары V1, V2 и V3. Синхронизатор 13 позволяет получать изображение от обеих видеокамер 2, 3 (9, 10 или 11, 12) в один момент времени - это позволяет избежать ошибок при работе алгоритмов составления 3D изображения при перемещении подвижного состава. Стереоскопическая граница, отображенная на фиг.1, это секущая плоскость в определенный момент времени. Если сделать накопление информации об этих плоскостях за некоторой промежуток времени, то можно будет получить 3D изображение, которое можно анализировать математическими алгоритмами. Задача выделения движения необходима для решения сегментации вагонов с грузами на изображении; т.к. габарит четко прорисован по ширине и высоте, его необходимо корректно совместить с 3D изображением.
Последовательность включения основных команд во время работы СКНГ отражена на фиг.3. Программное обеспечение СКНГ состоит из следующих модулей:
ввод синхронизированных изображений от стереопары V1 (V2 и V3) подразумевает возможность чтения с аппаратных устройств синхронизации видеозаписи видеоинформации для выполнения предварительной обработки изображения;
алгоритм исправления искажения изображения предназначен для приведения видеоматрицы изображения к единому формату, т.е. расчет влияния аппаратуры видеосъемки на искривление и искажение изображения;
алгоритм калибровки изображений стереопары позволяет приводить оба изображения от стереопары к единой системе координат;
алгоритм выделения груза на стереоизображении позволяет с помощью технологий компьютерного зрения детектировать объект типа «вагон-груз» на считываемом стереоизображении;
алгоритм вычисления карты диспаритета 3D изображения груза выделяет карту глубины детектируемого объекта для расчета объемных параметров объекта;
алгоритм приведения карты диспаритета к системе координат заключаются в составлении единой системы координат для расчета допустимых ограничений;
вычисление превышения размеров вагона или погруженного в него груза позволяет вычислять степени превышения значений размеров груза относительно допустимых значений ограничения.
Одним из перспективных путей решения задачи определения негабаритности грузов средствами технического зрения является подход на базе стереозрения. Преимущество стереоскопических систем заключается в возможности из-за различия в положении камер различать трехмерные объекты, отстоящие от поверхности, и объекты, принадлежащие этой поверхности (блики, тени, специальный рисунок), что потенциально снижает вероятность ложных обнаружений. Анализ 3D модели при решении задач негабаритности грузов на открытом подвижном составе позволяет контролировать любые размеры зон негабаритности грузов и определять степени негабаритности в режиме реального времени.
Эффективность системы для контроля негабаритности подвижного состава заключается в повышении качества осмотра проходящих вагонов за счет соблюдения границ по высоте и обеим боковым сторонам на стереоскопических изображениях.