铁路车站信号平面图的图像识别及处理

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铁路车站信号平面图是车站联锁系统设计、开发、施工和运营维护的基础。目前,各设计单位对车站信号平面图的设计均通过人工方式,并采用Auto CAD软件进行绘制。由于不同工程设计人员不同的绘图习惯,绘制出来的图纸数据格式不统一,导致数据无法直接使用,直接影响到车站联锁系统设计和开发的效率,以至于联锁系统及其它相关系统必须重复编制数据,自动化程度较低。因此,快速提取出车站信号平面图上的有用的专业信息有助于提升车站联锁控制系统设计和开发的自动化程度。本文通过研究车站信号平面图内所包含信号机、道岔、轨道电路等信号设备的图像形态学特征,根据绘制不同种类信号设备所遵守的绘制标准,以及设备布置规则,围绕信号机、绝缘节、轨道电路、警冲标和文本字符的定位识别和属性判断,结合Py Charm和Anaconda建立软件开发所需的编译环境,设计了一种可移植可扩展的站场图识别软件,奠定了车站联锁系统自动化测试的研究基础。本文主要完成的工作内容如下:(1)设计站场图识别系统总框架。分析站场专业数据的应用需求,提出站场图识别软件的结构框架,设计软件的功能模块以及开发流程,进而满足系统软件的可扩展性、降低联锁子系统之间联动耦合性的技术要求。(2)分模块设计站场图各类信号设备的定位识别功能。综合普速铁路站场图和高速铁路站场图的设计标准,分析站场图内各类信号设备的布局和形态特征,考虑不同信号设备之间设置的逻辑关系,分别实现站场图内道岔、信号机、绝缘节、轨道电路和警冲标这些信号设备的识别定位。(3)分模块设计站场图各类信号设备的属性判别功能。根据联锁数据对站场专业数据的需求,较为全面的考虑各类设备包含的属性信息,同时给出不同情况下每种属性的检测与判断方法,定义了属性数据字段,最后说明了站场图内涉及的字符文本的检测原理和工具选择。(4)开发并实现站场图识别系统。设计了人工交互模块,结合Py QT5工具开发GUI应用,分别展示了各类信号设备图像识别及处理模块的结果。最后,结合信号设备自定义实体完善软件输出的站场数据,再将站场数据提供给联锁控制系统,输出联锁控制数据,用于SWJTU-II型计算机联锁控制系统。本文重点研究将图像识别技术应用于站场图的识别,通过提取出平面图的数据信息,形成专业站场数据,为异构车站信号平面图的标准化提供了依据,以便为联锁控制系统的自动测试提供专业的数据支持,从而进一步提高联锁工程设计的自动化程度。
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