铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及铁路集装箱识别技术领域，具体涉及一种铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

在复杂的货场实际应用环境中，货场进场咽喉部位和列车运行多具备以下特征，包括：道岔多线路复杂无直线段、场地空间受限咽喉部位列车全部为变速运行、接送车咽喉停车等信号、装载集装箱货车车种多样等问题，这些问题的究其根本，关键点在于编组顺序表的识别，而铁路集装箱场站编组顺序表的识别也是一直传统的技术方法无法逾越的技术难点，是一直阻碍着箱号识别系统应用到辅助货场车号员岗位的技术瓶颈。现有的识别技术可以做到识别集装箱上的编号，但是采用的识别设备中大多为传统的磁钢、雷达和红外等技术对于车位的判断错误率较高，因此极易出现编号与车位不相符；并且传统的识别设备需要在布设铁路两侧或铁路地面以下，工程浩大；影响正常的行车安排。因此，研究一种铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法，来改善编组顺序识别错乱的现状是极为必要的。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例致力于提供一种铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法、系统、设备及存储介质。实现了列车低速和变速条件下车位准确的识别；能够自动形成集装箱场站箱号编组顺序识别；改变了原人工拍照记录查找的繁琐工作，也改变了原视频录像按时间记录和数据模糊不清的问题。

本发明提供一种铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法，包括：

获取激光雷达的回传信号；根据回传信号计数车缝和计算车辆速度，并同步获取抓拍的车厢图像；

对车厢图像进行特征提取，得出集装箱的箱号信息；

将箱号信息按照计数的车缝的时间顺序，进行排列，得出集装箱场站箱号编组顺序。

优选的，还包括：根据计算得出的车辆速度，调整抓拍频率和同步获取抓拍图像的采样频率。

在上述任意一项实施例中优选的，对车厢图像进行特征提取前，还包括对抓拍的图像进行拼接融合，得到车厢全景图像，对车厢全景图像进行特征提取。

在上述任意一项实施例中优选的，在根据车厢图像得出集装箱的箱号信息时，包括以下方法中任意一种：

利用OCR技术，对车厢图像提取箱号信息；

利用神经网络，对车厢图像进行箱号识别，利用神经网络的输出信息，作为集装箱的箱号信息。

本发明还提供一种铁路集装箱场站箱号编组顺序识别系统，包括雷达识别器、工业相机和核心处理器；

所述雷达识别器用于向外发射并接收反射回传的雷达信号；

所述工业相机用于按照抓拍频率，根据触发信号，抓拍集装箱，获取车厢图像；

所述核心处理器用于根据雷达识别器获取的回传的雷达信号，计数车缝和计算车辆速度，并同步采样抓拍的车厢图像；对车厢图像进行特征提取，得出集装箱的箱号信息；将箱号信息按照计数的车缝的时间顺序，进行排列，得出集装箱场站箱号编组顺序。

进一步优选的，还雷达识别器还包括辅助陀螺仪、电源和避雷器；所述辅助陀螺仪用于判断工作模式和纠正速度误差；所述电源用于提供工作电压；所述避雷器与外壳连接，用于雷击电流外泄。

在上述任意一项实施例中优选的，所述核心处理器还包括图像处理模块和图像识别模块；所述图像处理模块用于对抓拍的图像进行拼接融合，得到车厢全景图像，对车厢全景图像进行特征提取；所述图像识别模块用于利用OCR技术，对车厢图像提取箱号信息或利用神经网络，对车厢图像进行箱号识别，利用神经网络的输出信息，作为集装箱的箱号信息。

在上述任意一项实施例中优选的，还包括补光灯；所述补光灯用于辅助工业相机抓拍时补光。

本发明还提供一种设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于执行上述铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法。

本申请实施例提供的一种铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法、系统及设备和存储介质；相比于现有技术至少具有以下优点：

1、本发明提供铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法，采用雷达识别，计数车缝的方法，实现了列车低速和变速条件下车位准确的识别；结合同步获取的集装箱照片，能够自动形成集装箱场站箱号编组顺序识别；改变了原人工拍照记录查找的繁琐工作，也改变了原视频录像按时间记录和数据模糊不清的问题，实现了铁路货运线中，对作业环节编组顺序表自动生成、货车接送车环节数据一箱一档采集方法和研究集装箱场站接送车。

2、以实现货场进出列车的编组顺序表的自动生成，解决了相关系统需要人工抄号、比对和录入的原始作业模式。

3、采用本方法，可以进一步优化应用到集装箱作业的移动设备和移动作业过程，解决集装箱装卸作业环节、正面吊倒箱作业环节和集卡的装卸作业环节，实现集装箱场内全过程的非接触式自动识别。

4、采用本系统的技术设备既达到了接近铁路货捡高清系统的图像效果又解决了该系统在货场部署选址困难和投资大的难题。

附图说明

图1所示为本申请一实施例提供的一种铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法的流程图。

图2所示为本申请一实施例提供的一种铁路集装箱场站箱号编组顺序识别系统的结构示意图 。

图3所示为本申请一实施例提供的图像拼接示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此外，在示例性实施例中，因为相同的参考标记表示具有相同结构的相同部件或相同方法的相同步骤，如果示例性地描述了一实施例，则在其他示例性实施例中仅描述与已描述实施例不同的结构或方法。

在整个说明书及权利要求书中，当一个部件描述为“连接”到另一部件，该一个部件可以“直接连接”到另一部件，或者通过第三部件“电连接”到另一部件。此外，除非明确地进行相反的描述，术语“包括”及其相应术语应仅理解为包括所述部件，而不应该理解为排除任何其他部件。

如图1所示，本发明一方面的实施例提供一种铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法，包括

S1、获取激光雷达的回传信号；根据回传信号计数车缝和计算车辆速度，并同步获取抓拍的车厢图像；

进一步，激光雷达按照预设的工作频率向外发射雷达信号，无车辆时，雷达信号向下发射至铁轨处，被铁轨反射后，回传；当有车辆驶过时，雷达信号被车厢遮挡，此时接收到的雷达信号与未被遮挡时的雷达信号相比，雷达信号反射的距离发生变化，接收到的回传信号的时间间隔也发生变化。一旦该节车厢驶过，雷达信号又会发射至铁轨上，被铁轨反射。因此只需要根据接收到的回传信号的时间，计数哪些时间间隔发生变化。即可实现计数车厢与车厢之间的缝隙，即可完成车厢节数的计数。

还需要说明的是，计数车厢节数后，由于铁路场站的车厢长度基本一致，即可根据时间间隔计算列车的速度；根据列车速度，调整摄像机抓拍的频率；一般如果列车速度较快，则应调整抓拍相机对车厢进行多次抓拍；如果列车速度较慢，可以调低抓拍频率。

如图3所示，S2、对车厢图像进行特征提取，得出集装箱的箱号信息；在进行特征提取时，需要对相机抓拍的多幅图像进行拼接，根据计数的车缝，将两车缝间，抓拍到的第一幅图像直至最后一幅图像，进行拼接；完成车厢的全景图像采集。

在进行图像拼接融合时，包括检测所有输入图像中的特征点以进行图像配准：建立图像之间的几何对应关系，以便在共同的参照系中对它们进行变换，比较和分析。它大致可分为以下几类

直接使用图像的像素值的算法，例如，相关方法

用于频域处理的算法，例如基于 FFT 的方法;

低级特征，低级特征的算法，通常使用边和角，例如，基于特征的方法。

高级特征是高级特征的算法，通常用于重叠图像对象的部分，特征关系，如图论方法。

进行图像融合混合时，图像融合是改变边界附近图像的灰度，去除这些间隙，并创建混合图像，从而实现图像之间的平滑过渡。

在根据车厢图像得出集装箱的箱号信息时，包括以下方法中任意一种也可以采用以下两种方式结合识别：

方法1、利用OCR技术，对车厢图像提取箱号信息；其中利用OCR技术识别时，采用拼接后形成的集装箱全景图像进行识别效果最好。

方法2、利用神经网络，对车厢图像进行箱号识别，利用神经网络的输出信息，作为集装箱的箱号信息。

随后对全景图像进行特征提取，此处可以选用带有集装箱号的集装箱训练神经网络，利用神经网络实现集装箱图像中场站号和集装箱号的识别。需要说明的是，神经网络在训练时，获取的图像样本中，首先根据优化算法得出最优的识别策略，以此作为专家样本，将专家样本与其他数据样本混合后对神经网络进行训练，加快神经网络的学习速度。网络一共有七层。卷积层和池化层相互连接，将经过卷积层提取特征后的特征图输入到池化层，然后进行采样，而采样的作用是降低图片维度，减少计算量。

也可以采用两种方法相结合，即利用方法1识别出后再利用方法2进行校正，保证识别信息的准确。

S3、将箱号信息按照计数的车缝的时间顺序，进行排列，得出集装箱场站箱号编组顺序。

该技术的应用可以取消外勤人工核对环节，实现箱号自动核对等功能，为场内集装箱导航和箱位智能管理等功能获取原始数据，是智慧货场的要素、是多式联运数据交互的必要数据、是提高货主取送货体验的良好措施。

车号识别系统 D 报数据格式如下（只列举用到的数据）：

第 1 位：报头。在此类报文中固定添“D ”，表示是过车数据报文。

第 2 ～4 位：车站电报略号。数据格式：XXX ，为 3 位大写英文字母。

第 5～6 位：地面 AEI 设备站号（编号）。数据格式：nn ，为两位数字，表示 1～99号 AEI 设备。

第 8 位：列车运行方向。用“0”表示上行，“1”表示下行。

第 9 位：客货标志，“H”表示货车，“K”表示客车。

第 10～14 位：列车车次。

第 58～58+N*20 位：标签信息。为每 20 位一组的机车和车辆的标签信息，其中N 表示列车的总辆数。若机车无标签，用“J”加上 19 个空格表示，若车辆无标签，则用“X ”加上 19 个空格表示。

最后一位：报文结束标识符。ASCII 码值为 4，当用记事本打开查看时，报文结束符显示为“ ▌”

根据遗传算法计算得来货运列车车厢的识别以及列车运行速度的判断；另一方面，利用工业高清相机获得每辆列车的顶部照片组，通过图像融合、人工智能和 OCR 识别技术，获得集装箱的顶部箱号信息及侧面的箱号信息。

如图2所示，本发明还提供一种铁路集装箱场站箱号编组顺序识别系统，包括雷达识别器1、工业相机2和核心处理器3；

所述雷达识别器1用于向外发射并接收反射回传的雷达信号；

所述工业相机2用于按照抓拍频率，根据触发信号，抓拍集装箱，获取车厢图像；

所述核心处理器3用于根据雷达识别器获取的回传的雷达信号，计数车缝和计算车辆速度，并同步采样抓拍的车厢图像；对车厢图像进行特征提取，得出集装箱的箱号信息；将箱号信息按照计数的车缝的时间顺序，进行排列，得出集装箱场站箱号编组顺序。

还雷达识别器包括2 个 50m 位移激光传感器和控制电路；位移激光传感器用于识别货车车厢及速度判断；控制电路用于触发相机抓拍图像和与核心处理计算机交互数据；

还包括辅助陀螺仪、电源和避雷器；所述辅助陀螺仪用于判断工作模式和纠正速度误差；所述电源用于提供工作电压；所述避雷器与外壳连接，用于雷击电流外泄。

所述核心处理器还包括图像处理模块和图像识别模块；所述图像处理模块用于对抓拍的图像进行拼接融合，得到车厢全景图像，对车厢全景图像进行特征提取；所述图像识别模块用于利用OCR技术，对车厢图像提取箱号信息或利用神经网络，对车厢图像进行箱号识别，利用神经网络的输出信息，作为集装箱的箱号信息。

进一步，需要说明的是，本系统还包括补光灯；所述补光灯用于辅助工业相机抓拍时补光。

本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于执行上述铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行铁路集装箱场站箱号编组顺序识别方法

综上所述，

（1）该装置的研制为铁路货车车厢识别提供了一个新的技术手段和思路，为货运列车追踪和完整性检查提供了一种新的技术方法。

（2）该技术和装置可以实现货场进出列车的编组顺序表的自动生成，解决了相关系统需要人工抄号、比对和录入的原始作业模式。

（3）改技术的研究可以实现货车进出货场一车一档的高准确和高清晰数据留存，改变了原人工拍照记录查找的繁琐工作，也改变了原视频录像按时间记录和数据模糊不清的问题。

（4）该装置的研制，可以进一步优化应用到集装箱作业的移动设备和移动作业过程，解决集装箱装卸作业环节、正面吊倒箱作业环节和集卡的装卸作业环节，实现集装箱场内全过程的非接触式自动识别。

（5）该技术和装置完全脱离既有的货运信息系统的数据支持，自启动、自采集、自识别，对于解决多式联运数据共享的信息壁垒提供了一个解决方案。

（6）该技术设备既达到了接近铁路货捡高清系统的图像效果又解决了该系统在货场部署选址困难和投资大的难题。

除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。