CN104715235A - 列车司机状态识别报警方法 - Google Patents
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Abstract
一种列车司机状态识别报警方法，其特征是：上电开始；系统自诊断；图像输入及预处理；重置串口数据信息；接收摄像头收集数据并进行预处理；经过预处理的图像自动生成相关数据并作为识别算法的依据；脸部区域检测；眼部区域检测；对眼部区域和口部区域二值化操作，并进行连通域操作，在二值化操作的基础上，采用人眼、口型和肢体识别算法，利用高斯分布完成对眼部、口型以及肢体的判断分析；该系统设置串口通信数据、车载ATP和LKJ2000进行数据交互；结束。所述的串口包括车载ATP接口、LKJ2000接口，调试串口。与现有技术相比，能自动对司机状态进行分析识别，减少了司机的精神压力和劳动强度，使司机有更多精力驾驶列车，进一步保证行车安全，提高运输效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路信号技术领域，特别是一种列车司机状态识别报警方法。
背景技术
铁路作为国民经济的大动脉、国家重要基础设施和大众化交通工具，在中国经济社会发展中具有重要作用。针对越来越多的高速动车组和地铁列车投入使用，规范列车司机驾驶行为，对提高行车安全以及运输效率显得至关重要，目前，在轨道交通领域，针对列车运行安全主要采用的是列车运行监控记录装置LKJ2000和车载系统ATP。这些设备主要体现在对列车操作不安全性行为监督与防护，不能做到对司机不安全性行为的预防和诊断。
发明内容
发明的目的是提供一种对行车过程中司机的潜在危险进行识别并判断预警，使列车在安全前提和减少事故的发生的前题下，提高运输效率的列车司机状态识别报警方法。
本发明是这样实现的，其特征是：
（1）、上电开始；
（2）、系统自诊断，对硬件接口电路和软件模块诊断，包括系统处理正常状态；
（3）、图像输入及预处理，系统初始化，初始化识别算法以及硬件相关数据，重置串口数据信息，接收摄像头收集数据并进行预处理，经过预处理的图像自动生成相关数据并作为识别算法的依据；
（4）、脸部区域检测，由于司机脸部位置大致固定，故首先固定脸部区域位置，减小计算时间；
（5）、眼部区域检测；
（6）、固定阈域二值化操作，并进行连通域操作，在二值化操作的基础上，采用人眼、口型和肢体识别算法，完成对人眼、口型以及肢体的判断分析；
（7）、眼部和嘴部特征检测，在脸部区域检测的基础上，完成对眼部、口型和肢体区域的检测，采用模板匹配的方法完成对脸部和口部区域的检测；
（8）、与其它系统进行数据交互，当未检测到司机有异常情况发生时，与其它系统进行数据交互；当检测到司机状态有异常情况发生时，通过语音报警提示输出，并做好记录以及视频监控保存，进入步骤图像输入及预处理。
列车司机状态识别报警方法的装置包括摄像机、A/D转换器（TVP5146）、处理器（TMS320DM3730）、存储器和外部接口模块，摄像机与A/D转换器相连接，A/D转换器与处理器相连接；摄像机将输入视频数据送至A/D转换器完成对输入视频信号的A/D转换，然后经过处理器识别模块完成对人眼、口型和肢体状态的识别，外部接口模块的DSP芯片完成控制报警器灯光及音响设备的逻辑控制，外部接口模块的DSP芯片完成与列车监控系统的信息交互和视频数据存储，提供USB接口以完成视频下载。
本发明用于对列车司机驾驶作业中的面部状态和肢体形态进行识别判断，尤其对眼部状态和口型状态进行实时监控输出，提供分析与报警并与其他系统进行数据交互，共同完成司机不规范操纵行为的约束，与现有技术相比，能自动对司机状态进行分析识别，减少了司机的精神压力和劳动强度，使司机有更多精力驾驶列车，进一步保证行车安全，提高运输效率。
附图说明
以下结合附图对本发明做进一步的描述：
图1是列车司机状态识别报警方法的流程图；
图2是列车司机状态识别报警装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，该列车司机状态识别报警方法是：上电开始；系统自诊断，包括对硬件接口电路和软件模块诊断，系统处理正常状态；图像输入及预处理，系统初始化，初始化识别算法以及硬件相关数据；重置串口数据信息；接收摄像头收集数据并进行预处理；经过预处理的图像自动生成相关数据并作为识别算法的依据；脸部区域检测，由于司机脸部位置大致固定，故首先固定脸部区域位置，减小计算时间；眼部区域检测；在脸部区域检测的基础上，完成对眼部、口型和肢体区域的检测，采用模板匹配的方法完成对脸部和口部区域的检测；对眼部区域和口部区域二值化操作，并进行连通域操作。在二值化操作的基础上，采用人眼、口型和肢体识别算法，利用高斯分布完成对眼部、口型以及肢体的判断分析。当未检测到司机有异常情况发生时，进入重置串口数据信息；当检测到司机状态有异常情况发生时，通过语音报警提示输出，并做好记录以及视频监控保存；该系统设置串口通信数据、车载ATP和LKJ2000进行数据交互；结束。所述的串口包括车载ATP接口、LKJ2000接口，调试串口。
如图2所示，列车司机状态识别报警方法的装置包括摄像机、A/D转换器（TVP5146）、处理器（TMS320DM3730）、存储器和外部接口模块，摄像机与A/D转换器相连接，A/D转换器与处理器相连接；摄像机将输入视频数据送至A/D转换器完成对输入视频信号的A/D转换，然后经过处理器识别模块完成对人眼、口型和肢体状态的识别，外部接口模块的DSP芯片完成控制报警器灯光及音响设备的逻辑控制，外部接口模块的DSP芯片完成与列车监控系统的信息交互和视频数据存储，提供USB接口以完成视频下载。
摄像头对面部、口型和肢体状态进行识别，主要分为四个步骤，包括面部检测、眼部和口部定位，眼部、口部和肢体状态的识别和疲劳状态的检测。红外线摄像头采集司机室视频信息，采用NBC的接口输入视频信号，模数转化芯片将采集到的视频信号进行A/D转换，通过DSP处理器完成眼部、口部和肢体状态识别，如果在规定的时间内检测到人眼一直处于闭合状态或者在规定的时间内检测到人眼的闭合时间大于设定阈值，以及口部肢体特征表现异常，则启动该装置的音响和灯光报警，并把相关信息传给列车监控系统，如在报警规定时间内仍未采取相关操作，则发出列车紧急停车信号。
由于人在疲劳时候的明显特征包括短暂的打瞌睡、频繁眨眼、肢体活动异常等，所以对司机疲劳程度的判别根据眼睛闭合状态的时间占某一特定时间的比率为标准以及口部和肢体状态。
Claims (2)
1.一种列车司机状态识别报警方法，其特征是：
（1）、上电开始；
（2）、系统自诊断，对硬件接口电路和软件模块诊断，包括系统处理正常状态；
（3）、图像输入及预处理，系统初始化，初始化识别算法以及硬件相关数据，重置串口数据信息，接收摄像头收集数据并进行预处理，经过预处理的图像自动生成相关数据并作为识别算法的依据；
（4）、脸部区域检测，由于司机脸部位置大致固定，故首先固定脸部区域位置，减小计算时间；
（5）、眼部区域检测；
（6）、固定阈域二值化操作，并进行连通域操作，在二值化操作的基础上，采用人眼、口型和肢体识别算法，利用高斯分布完成对眼部、口型以及肢体的判断分析；
（7）、眼部和嘴部特征检测，在脸部区域检测的基础上，完成对眼部、口型和肢体区域的检测，采用模板匹配的方法完成对脸部和口部区域的检测；
（8）、与其它系统进行数据交互，当未检测到司机有异常情况发生时，与其它系统进行数据交互；当检测到司机状态有异常情况发生时，通过语音报警提示输出，并做好记录以及视频监控保存，进入步骤图像输入及预处理。
2.根据权利要求1所述的列车司机状态识别报警方法，其特征是：所用的装置包括摄像机、A/D转换器（TVP5146）、处理器（TMS320DM3730）、存储器和外部接口模块，摄像机与A/D转换器相连接，A/D转换器与处理器相连接，摄像机将输入视频数据送至A/D转换器完成对输入视频信号的A/D转换，然后经过处理器识别模块完成对人眼、口型和肢体状态的识别，外部接口模块的DSP芯片完成控制报警器灯光及音响设备的逻辑控制，外部接口模块的DSP芯片完成与列车监控系统的信息交互和视频数据存储，提供USB接口。
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