（信号与信息处理专业论文）铁路道口图像监控系统的设计.pdf

铁路道口图像监控系统的设计 中文摘要 铁鼹道妇一直以亲郯是铁路安全的薄弱环节。道口事教的频发，直接威 胁到人民的生命财产安全翻国家的经济运输命脉。在铁路提遽后的今天，铁 路道口安全越来越成为限制铁路运输能力的一个瓶颈闽题。 本课题的主要任务就是针对道口安全阉题，提出了对铁路道口进行图像 监控的设计方寨。通过实时地监控铁路道闺现场，跟踪、识别和分类道豳目 标，寒判蛭道口有凭睑情或故障。然威将分类判断的数据以专用的无线代码 方式发送给机车的自动接收设蘩。如果遇到险情或故障，道口可以鸣声报警， 机车司机也可以同时根据收到的代码，判断前方道口的现场情况，采取相应 措施，达到双向减少事故发生率的目的。从而大大提高铁路运输的安全性。 论文围绕铁路道口图像监控系统的系统总体设计方案、算法设计、算法 验溅、软件实现及硬件设计的思路依次展开讨论。在系统设计方案中，根据 系统的设计背景、功能目标、性能要求等，摁出了系统设计的总框图，并确 定了系统设计的重点是图像处理模块；在算法设计中，系统主要围绕道口背 景的确定、道口目标的提取定位、道口目标的识剐跟踪等几个大方面来逐一 论述，同时用m a t l a b 验证了相篾的算法；论文还利用v i s u a lc + + 的软件平 台搭建了一个道口图像监控系统的演示环境，初步验证了系统算法的合理性 和可实现行：最后是结合系统的特点，提出了系统的硬件设计方案和部分褶 关硬件芯片的逸型。 课题的创新点主要体现在两点：方面，铁路邋口图像监控系统设计方 案抛开了传统图像监控系统中摄像机懿视器的模式，将计算机对数字闺像 的处理和控制全部用硬件芯片( 鲰d s p 、f p g a ) 等器件来完成。系统的最终 结槊不是将视频图像最示出来，而是时褫频瀚像中的目标进行议羽和分类， 判断铁路道口逄否有故障，并将判断结果用代码的方式通过无线窀传送给鼗 近道口的歹0 车；另一方面，系统有嗣予常规静铁路遂日报警装鬣。在遇到险 情时，系统不再燕单一的声光电报警告示，丽是将除情反馈给梳车嗣橇来控 帝驶向遭嗣静硝车。同时辩有价健豹遂霸事救图片述可潋存储保留，戳备查 看。 关键词：铁路道口，图像濂控，目标谈嗣，目标服踪，m a t l a b 电子科技大学硕士论文 a b s t r a c t r a i l w a yc r o s s i n gi sa l w a y so n e o ft h ew e a k e s tl i n k si nr a i l w a ys a f e t y l e v e l c r o s s i n g a c c i d e n t sm e n a c e p e o p l e s l i v e sa n d p r o p e r t i e s a n d c o u n t r y s t r a n s p o r t a t i o nl i f e l i n e t o d a y , r a i l w a yc r o s s i n gs a f e t y i sb e c o m i n gm o r el i k ea b o t t l e n e c kt or e s t r i c tt h er a i l w a yt r a n s p o r t a t i o na b i l i t y ， t h i st h e s i sr a i s e sap r o j e c to fr a i l w a yc r o s s i n gv i d e os u r v e i l l a n c es y s t e mf o r r a i l w a yc r o s s i n gs a f e t y , t h ew o r k i n gp r i n c i p l ei s ，f i r s tt ot r a c e 、r e c o g n i z e 、c l a s s i f y t h er a i l w a yc r o s s i n go b j e c t sb ys u r v e i l l a n c et h er a i l w a yc r o s s i n gf i e l d ，a n dt h e nt o j u d g ew h e t h e r t h e r ea r ed a n g e r so rt r o u b l e si nt h er a i l w a yc r o s s i n g ，1 a s tt os e n dt h e c l a s s i f i e dd a t aa ss o m e r e q u i r e df o r m c o d e st ot h et r a i n ss p e c i a lr e c e i v e rt h r o u g h a i li fd a n g e r so rt r o u b l e se x i s t s t r i d u l a t i n gc a nb ee m i t t e do u tt og i v ea na l a r mi n t h er a i l w a yc r o s s i n g ，a 拄da tt h es a m et i m et h et r a i nd r i v e ra l s oc a l ll u d g et h e s i t u a t i o n so ft h ea h e a dr a i l w a yc r o s s i n ga c c o r d i n gt ot h er e c e i v e dc o d e sa n dt a k e s o m em e a s u r e st od e t e r m e n tt h ei n c o m i n ga c c i d e n t 。t h a ti st os a y , t h ea c c i d e n t s r a t ei sd e c r e a s e db yb i l a t e r a lo p e r a t i o n , a n dt h e nt h er a i l w a yt r a n s p o r t a t i o ns a f e t y i sg r e a t l yi m p r o v e d t h em a i nc o n t e n t so ft h et h e s i si n c l u d es y s t e md e s i g ns c h e m e 、a l g o r i t h m d e s i g n 、a l g o r i t h mv a l i d a t i n g 、s o f t w a r er e a l i z a t i o na n dh a r d w a r ed e s i g n i nt h e s y s t e md e s i g ns c h e m e ，t h es y s t e mf r a m ei sb r o u g h tf o r w a r da c c o r d i n g t ot h e s y s t e md e s i g nb a c k g r o u n d 、f u n c t i o n a lo b j e c t 、p e r f o r m a n c er e q u i r e da n d s oo n ，a n d t h ec o r eo ft h es y s t e md e s i g ni sc o n f i r m e dt ob ei m a g ep r o c e s s i n gm o d u l e 。t h e a l g o r i t h m sm a i n l yd i s c u s s a b o u t r a i l w a yc r o s s i n g v i d e o s p r o c e s s i n g ，s u c h a s b a c k g r o u n de s t i m a t i n g 、o b j e c t sp o s i t i o n i n g 、o b j e c t sr e c o g n i z i n g a n d t r a c i n g a n d a l lt h ea l g o r i t h i n sh a v eb e e nv a l i d a t e di nm a t l a b 。t h et h e s i sa l s ou s e sv i s u a l e + + t om a k ead e m of o rr a i l w a yc r o s s i n gv i d e os u r v e i l l a n c es y s t e m ，w h i c h p r e l i m i n a r i l yp r o v e st h ea l g o r i t h m st ob e r a t i o n a la n dr e a l i z a b l e 。t h el a s tp a r to f t h et h e s i si n t r o d u c e st h eh a r d w a r ed e s i g nf o r t h e s y s t e m a n ds o m er e l e v a n t h a r d w a r e c h i p s 。 t h ei n n o v m i o n sa r es h o w e di nt h i st h e s i sa st w oa s p e c t s ：o n es i d e ，t h e r a i l w a yc r o s s i n g v i d e os u r v e i l l a n c e s y s t e m i sd i f f e r e n tf r o mt r a d i t i o n a lv i d e o l l 铁路道筒图像监控系统的设计 s u r v e i l l a n c es y s t e m w h i c h u s u a l l y i sac a m e r a - - m o n i t o r p a t t e r n t 1 1 i ss y s t e m u s e s h a r d w a r ee i l i p s ( s u c ha sd s p 、f p o a ) t of i n i s ht h ed i g i t a li m a g e sp r o c e s s i n ga n d c o n t r o l l i n g ，a n dt h er e s u l t so ft h es y s t e ma g es o m ef o r mc o d e sf r o mj u d g i n g w h e t h e rt h e r ea r ed a n g e r so rt r o u b l e si nt h er a i l w a yc r o s s i n gb yr e c o g n i t i o n 、 t r a c i n g 、c l a s s i 每i n g t h e r a i l w a yc r o s s i n gv i d e oo b j e c t s a n d i nt h ee n dt h e s ec o d e s a r es e n do u tt ot h ei n c o m i n gt r a i nb ya i ri n s t e a do f d i s p l a y i n gi nt h em o n i t o ri nt h e t r a d i t i o n a lv i d e os u r v e i l l a n c es y s t e m o nt h eo t h e rs i d e ，t h i ss y s t e mi sd i f f e r e n t f r o mt h en o r m a lr a i l w a yc r o s s i n ga l a r md e v i c e 。i ft h e r ea r ed a n g e rs i t u a t i o n s ，t h i s s y s t e mn o to n l yg i v ea l la l a r mi nt h er a i l w a yc r o s s i n g ，b u ta l s os e n do u tt h es p o t d a n g e r s t ot r a i nd r i v e rt oc o n t r o lt h ei n c o m i n gt r a i n 。a n dt h i ss y s t e ma l s oc a ns a v e s o m er e l e v a n tv a l u ei m a g e sa b o u tr a i l w a yc r o s s i n ga c c i d e n t st ol o o ko v e ri n f u t u r e k e yw o r d s ：r a i l w a yc r o s s i n g ，v i d e os u r v e i l l a n c e ，o b j e c tr e c o g n i t i o n ， o b j e c tt r a c i n g ，m a t l a b i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在哿师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特剐加以标注和数谢豁士氇 方外，论文中不包含其他人已经发表绒撰警过的研究成采，也不包含 为获得惫子科技大学或其它教育枫橡的学位或证书瑟使鼹过静材料。 与我一圈工作的露志对本研究所擞的任何贡献均已在论文中终了臻 确姻说盟并表示谢意。 签名：盎塑蛰 日期：舢毕年弓月1 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的舰定，有权保留并向围家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据律避行检索，可以采翊影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 傈密的学谴论文雀解密恁应遵守戴娩定) 签名：雀强拳岩 签名：l 至塑堡圣l 铁路道口图像监控系统的设计 1 1 问题的提出 第一章引言 随着社会经济生活对铁路运输的需求和科学技术的不断发展，铁路运输 的能力日益提高，对铁路运输安全的要求也就更高。近年来，铁道部也不断 加快改革步伐，围绕着“规范管理，强基达标”抓落实、求深化。但是我们 仍然清楚的看到，在市场竞争日趋激烈以及铁路安全管理工作向规范化、科 学化不断迈进的情况下，铁路的运输安全状况并不稳定，直接影响了铁路的 经济效益和社会效益。 仅2 0 0 2 年以来，哈尔滨铁路分局管辖内共发生路外伤亡事故3 6 3 起，因 抢越线路道口伤亡人数达2 8 5 人，其中死亡1 8 6 人，重伤7 2 人，轻伤2 7 人。 因机动车辆抢越道口肇事，损失汽车4 6 台、拖拉机1 5 台、其他车辆1 5 辆， 中断行车1 3 个多小时，造成铁路经济损失达5 6 万元。 从以上材料可以看到，铁路道口事故在铁路交通伤亡事故中占有非常大 的比例。铁道部安全监察司司长丁圻还提供了这样一串数字：2 0 0 1 年，在道 口发生撞车事故8 8 7 件，撞坏汽车4 0 4 辆，拖拉机2 0 2 辆，其他车辆2 6 8 辆， 人员死亡3 1 4 人，重伤2 8 8 人，损坏铁路机车2 4 8 台，铁路车厢6 1 个，破坏 线路3 5 0 公里，致使铁路中断行车2 0 5 6 分钟。国家因此蒙受了巨大而惨重的 损失，无数的家庭因而失去欢笑。 随着全路提速战略的实施，列车速度不断加快，道口安全隐患也越来越 突出。正如道口看守员所说，在道口抢行的行人和驾驶员，都认为自己“肯 定能抢在火车前面过去”，惨剧往往就这样发生。火车提速后，通过道口时的 速度在1 0 0 公里以上。按照时速1 0 0 公里计算，列车每1 秒钟就前进2 8 米， 前进1 0 0 米，只需3 6 秒。也就是说，当你看到火车时，距离还在百米开外， 但眨眼之间，已到了近前，根本来不及躲避。 铁路道口，是铁路线与公路或其他通道交界的地方，居然成了令铁路系 统从上到下都感到头痛的问题。难道真的没有解决的办法吗? 其实，只要认 真执行铁路法规定的“一停二看三通过”的规定，几乎所有的道口事故都可 以避免。但由于种种原因，我们现在还做不到这一点。 目前，全国铁路共有平交道口两万余处，其中无人看守道口约占8 0 。如 电子科技大学硕士论文 果加大道口立交化的力度，道口问题将得到根本性的缓解。但是，由于经济 等原因，许多地方政府不肯配合，而铁路一家也拿不出这么多钱。所以，时 至今日，还有许多急需改造的道口未能改造，道口问题始终得不到根本解决。 1 2 国内外道口安全措施的现状 铁路道口安全问题，不仅仅是我们国内铁路运输安全和铁路运输能力的 瓶颈。即使在欧美日本等国，道口安全也是个大问题。美国每年在道口撞毁 的车辆比我们国家还多。因此世界各国对道口的安全重视程度都在不断上升。 日本通过组织各种宣传活动来提高人民安全通过道口的意识，并投入大量人 力、物力、财力保证道口安全。通过尽可能的平交道口立交化、采用性能好 的列车检测装置、在线路两侧安装故障通报按钮等措施，来降低道口事故。 近来推出的“用超声波探测道口障碍物的道口安全新技术”也正在研发试验 阶段。 英国新南威尔士铁路基础设施部门引进了远距监测装置，用于监测整个 铁路网的孤立平交道口。该远距监测装置采用了双向通信和实时信息采集技 术，来监测道口栏木、告警、灯光或信号，及记录可能出现的恶意破坏或自 然天气造成的破坏。该装置为程序控制，提供模拟无故障道口运行的关键“表 述数据”。工作时，监测实际的输入信号，并与表述数据相比较。一旦发现 差异，通过对数据流的分析，指出故障原因。出现故障时，该装置在中心控 制室发出告警，值班人员利用g s m 无线电联线拨通相关道口，获取监测装置 提供的实时数据，然后通知维修人员。 我国在引进消化国外技术基础上，研制了d x l 一d x 3 型道口防护设备来装 备道口。目前也有一些新型的智能道口设备投入实验运行。2 0 0 3 年5 月份， 郑州铁路局首次启用了目前国内最先进的铁路道口防护装置。该装置由自动 记录仪、挡车翻板、动力机构、电路集中控制机构等部分构成，分别设置在 马路路面、铁路线和道口房内，类似一个专门看护铁路道口的“机器人”。在 列车通过需要封闭路口时，这种装置将自动启动挡车翻板，从而达到有效防 止各种机动车和行人抢越道口的现象。 国内外这些道口设备对防护道口的安全，起到了很好的作用，大大降低 了道口事故率。但是这些道口设备的功能大都还只是通过让驶向道口的汽车 在火车驶近时停车避让，至多仅检查道口设备工作正常与否，或根本不检查 2 铁踌遭强銎像监控篆统豹设计 道翻道心商无障褥物，也不共有将道口设备酌工作状态和汽车情况反馈给机 车并控制驶向道口的列车。农装备遂类设备的裔人看谨道口也酿成过严重的 事敌，该炎设备还极少装备焉人看守道口，故光入看守道口的情况，尚冠可 靠的保障。 3 圈像鼗控系统的发展袋状 蓬缘蕊控熬蠢翡在予实甏对骚场清琵翡蓝筏帮辩现场设备豹控锎。 传统的图像监控系统是种工业电视系统，通过黢控电视获取被监控现 场的视频信号和其他监控报警信息，由监控入员实现对监控嗣标的监视、控 制翻报警。然两这秘传统魄竣控系绞，由于它羧控的綦本信号( 戡频售号鞋 及报警传感器信号等) 为模拟信号，从监控现场得到的相关豳像仅仅用予在 銎缘显示器上显示，袋整撬人员翳察，困l 迦无法实聚簸杂豹爨费羧羟功能， 必须依赖于监控者的观察和判断。尽管某些系统的控制部分采用了计算机控 割，僵萁对久酌依赖褴无疑说明了蘩于模拟信号豹监控系统难以实现自韵化 智能化的监控功能。 在模拟图像监控系统的慕础上，将系统的信号全部进行数字化，采用数 字遴售技零积计箨捉图像娃遴技零，靛霹潋餐到一令全数字熬图稼簸控系统。 这种监控系统的特点在于计算机对监控系统的各个设铸的全面控制。监控现 场静露像缀计算梳处瓒和识羽居胃获翔簸控魂场穗瘦弑态，计算税进丽遥过 一系列复杂的逻辑判断，自动做出相应的控制动作。因此数字图像监控系统 将为实现智能他的监控系统，乃至鼐入监控系统夔定基础。 1 4 课题的创新性和论文内容蜜排 道口不安全，始终是铁路的心膜大患。总结搴故多发的原因主露有两条： 一楚裂车接近遭疆兹，黠无入看守筵 墨，不绘遴怒；在有入器守邋翻，鼓给 通知信号，但对道口收到通知信号没有，不反馈给机车；二是道口发生诸如 辊动车熄火之类的敌漳，车辆抢道等请溉，都不发信鸳告知列车，捌车常常 因此失去了紧急刹车的定贵时机。 因此本课题正是从大力改进铁路道口安全系数、提高列车运行效率出发， 将数字囤豫整控系统庭耀子铁路遒霹豹安全报警土。本系统，即铁路遂鞠图 电子辩技失学磺士论文 像监控系统，它的剖薪佼主要体现在 2 下两点： i 毒别予常舰斡铁路道日缀警装置，凌暹到睑j 毒酵，本系统不褥是攀一 的声光电报警告示，而熄将险情反馈给机苇司机并控制驶向道口的列车。闷 瓣对露徐篷静遂强事故爨片傲苏存健绦鏊，鞋备查看。 2 铁路道口图像监控系统是数字图像嫩控系统，但是它又不同予一般的 数字图像监控系统。本系统抛开了传统图像监控系统中摄像机一监视器的模 式，将计算机对数字图像的处理积控制全部愿硬传芯片( 如d s p 、f p g a ) 等器 件来完成。系统的最终结果不是将视频图像显示出来，而是对视频图像中的 基掭送行识裂窝分类，剡叛铁路遵日是否鸯藏薄，并褥疑薮绥莱蠲枝羁静方 式通过无线电传送给驶近道口的列车。 论文围绕铁路道口鞠像监控系统的总体方案设计、弊法设计、算法验谶、 软件实现及硬件设计的愿路依次展开讨论。第二辈是对憋个系统的总体方案 设计，并确定课题重点为图像处理模块；第三章设计和讨论图像处理模块中 各令部分的舞法，劳翅m a t l a b 语言寒实瑗秘验涯舞法；繁四章逶过矮v i s u a l c 十十软件平台设计出一个较好的人机交互界筒，来模拟实现铁路道口图像监控 系统；第五牵黧燕对系绕懿硬件设诗；第六章荧缩雍语，展羹课题静下一涉 工作。 4 铁路道口图像监控系统的设计 2 1 系统设计背景 第二章系统设计方案 铁路道口豳像监控系统，是建立在现有产晶“列车接近报警系统”之上 的铁路邋口智能安全系统。由成郯广成电子技术工豢公司研制的“列车接近 报警系统”，魁利用光线电数据信号提供机车行驶位鬣，为铁路养护人员和道 翻王搏人员提供列车接近信患嚣安全防护告警，现已试行褛广。 “列车接近报警系统”在探澳9 到列车距离道口三公里、二公照、一公里 辩，会分别发 j 预警、报警、警戒三种信号。铁路邋口图像监控系统在接收 到预警倍号后，开始启动黢控设备，进入对道口的实时监控状态。可以说， 铁路道阴图像般控系统，怒对“列车接近报警系统”的一个强有力的补充， 它镯共嬲季鼋建起铁路道日懿安全嫒簿系统。 2 。2 系统劫笺强标 铁路遵翻强像蕊控系统是逶过实辩壹| 亟益撩铁路遂臼现璐，分耩帮簸瑾整 控的序列图像，对其中的j i 耋口目标进行跟踪、识别和分类，来判断道口有无 险情或故障。然后将分类判断的数据以专用的无线代码方式发送给机举的自 动接收设各。如果遇到验愤或故障，道臼可以鸣声搬警，机车司机也可以同 时根据收到的代码，判断前方道口的现场情况，采取相应措施，达到双向减 少事教发生搴瓣嚣懿。获嚣大大爨裹铁路运辕熬安全性。 2 ，3 系统惶麓簧求 根弦铁路运输的高速襁和离散住，决定了铁路邋西圈像监控系统必须其 蓊以下特性： 1 实时性。从系统的启动，即列举接近j l 耋口3 公里算超，摄像头开始拍 摄，至8 罗l 车逶避遂弱，摄像头滓业接摄豹一次完整瓣篮控过程中，蓑数现黢 段高速梦1 j 车1 6 0 k m h 计算，仅约6 8 秒的时间。而在逸段时间内，要把邋口的 现场情淡及辩反馈绘税车罚辊，梳车司耩l 还蘩及时糇据浚翻蘸代码翔繇前方 邀口情况，毫无疑问系统需要极高的实时性。在铁路提速后的今天，实时性 电子科技大学硕士论义 要求更为突出。 2 精确性。从接收到预警信号开始，道口疆经历从预警、报警到警戒的 三令状态，疑要保证率辆嚣入安全，不然瀑擐遴霜敖簿；又要爨诞铁臻遮浚 的顺利通行，不能误报无端事故。因此对道口现场有无故障的判断一定要精 确，不得育丝毫差错。 3 。稳定性。也就蹩健壮性。系统需袋长时间稳定可靠也工作，相应地， 无论其软件算法设计还是硬件芯片选型都要考虑到这点，否则稍有羞错就 会繁寒生禽藏黪。 2 。4 系统设计方案 2 。4 系统设计框强 铁臻遴日强像整撩系统瓣设诗憨框霾麴- f ( 烫2 1 ) ： 图2 - 1 铁路递嗣圈像数控系统总框强 乏缝健送 在这里，系统大致可分为三大模块；图像采集模块、图像处理模块和数 据发送模块。 1 。豳像采集模块 图像采集摸块是在列车朝将到达道鞠的时羧内霸动摄像头，拍摄道鞠豹 实时情况，并将采集剿的视频图像通过a d 采样，得到动态序列图像帧。同 霹褥这些图像羧送入数据缓存医。 2 。豳像处理模块 图像处理模块，又包括图像预处理、图像分析和图像存储三部分。 6 铁路道口图像监控系统的设计 图像的预处理是图像处理模块中一个基本而又重要的部分，其处理效果 的优劣直接关系到后续图像的分析理解。图像预处理包括对缓存区中的图像 痔硼帧进行灰虞他、乎潺及对比度增强。图像获度化，垮大大减少图像分辑 的数据量，提高图像处理的速度；图像平滑，用以降低噪声，来掇高图像的 绩礤魄；溷像对魄度壤强，将袁裂予圈稼疆标轮薅、边缘鹣提取； 图像分析是图像处理模块的核心。它是对来往于道口的车辆和行人进行 跟踪、识别和分类，并得到它们的运动遥度和遮动趋势，从而做臻道日工作 正嚣与否的判定。图像分板中，首先是对图像鬻标的是位刹分割，包括豳像 背景的提取、运动目标的定位和摄取、静态目标( 常为故障物) 的定位和提 取；其次楚对爨檬静懿踪，惫搀嚣标懿惑现、嚣蠢i g - j 豹遮挡、基拣蚋消失等 等多种模式，以及对目标的运动趋势作以预测估计；最后悬对目标的识别和 分炎，包括羚宠隧标裔无违章，遥弱有秃险情。 图像存储娥对有价值的豳像帧存储，以各调用查看。所谓有存储价值， 是指在道口出现险情躐故障的时候，系统会自动保留当时的一两帧情况，以 终为穗查取涯弱菝撂。这榉魄避兔了转绕霆橡数控系绞中豹长对阈录像移糖， 从而节省了存储介质的资源。 3 数据发送模块 数瓣发送模块是姆蚕像楚理撰块熬结果曩彼羁的方式邋过无线电搜绘火 车机车的特定接受设备，机车司机就可以根据接受到的信母代码了解前方道 日的情况了。这墨氇浠要借助子前话提弱酶“辫车接邋报警系统”。我 】必需 要将图像处理模块的结果代码化，然后将代码传送给“列车接近报警系统”， 它会自动的把代码用凭线电的方式发送给机车的车载机，即特定的接收设备。 2 4 2 系统软硬伴设计 铁路道口瀚像益控系统，最终是竣谈传设备靛产品形式窭现，骞嗣予一 般图像监控系统的摄像机一监视器模式。要达到系统的实时性、精确性和稳 定性，则在系统的软硬件设计上都要严格把关。系统的软彳牛设计主要体现在 系统中图像处瑗模块躲算法设计、优化上；硬件设计则主要体现在硬件电路 设计和硬件芯片的选型上。它们都将直接影响系统功能的实现。本论文主要 颤较斧浚诗失主，着霪奔绥图豫魏理模块中各个强节豹算法豹设诗、验涯彝 实现。同时也将对系统的硬件设计作以讨论。 电子科技大学硕士论文 2 5 系统关键技术 根据前面的系统设计要求以及系统的总体方案，不难发现整个系统的核 心和关键就是系统的图像处理模块。 前面已经提到，图像处理模块分为图像预处理、图像分析和图像存储三大 模块。图像处理模块的流程图大致可参见图2 2 。其中图像预处理是图像处理 模块中的首要前提；图像分析则比较复杂，牵涉的内容较多，也是图像处理 模块的难点和重点。有关图像预处理、图像分析中各个环节的设计，主要是 软件算法设计、算法验证都将在后续章节中分别作以详细介绍。图像存储也 是图像处理模块中很重要的一部分，但由于时间精力的有限，本论文不作过 多的讨论。 2 6 小节 鞫2 - 2 图像处璎模块的藏羁隧 这一章主要介绍了铁路道口图像监控系统的性能要求和总体方案。同时 指出系统的核心和重点是图像处理模块。本论文也是围绕这个核心和重点展 铁路道口图像监控系统的 殳计 开讨论的。我们犍在下一章介绍有关图像处理模块的算法设计及实现。同时 系统的硬件设计将在第五章讨论。 9 电子科技大学硕士论文 第三耄系统设计算法及其在m a t l a b 中的实现 3 1 关于m a t l a b 3 1 1 m a t l a b 语言简介 m a t l a b 魑m a t h w o r k s 公司予1 9 8 2 年推髓的一套高性能的可视亿数值 计算软件，它集数德分丰厅、矩黪运算、信号处理和图形显示于一体，构成 了一个方便的、界面友好的用户环境。m a t l a b 语荫在矩阵运算和数德计 筹等方嚣都凝有强大豹魂能，嚣零壹鼹、楚游，显效率褰、交要怪磐，溷 而它在科学与工程计算方面的优势是鼹而易见的。落既可以作为种功能 强大懿“诗葬器”，又爵鞭俸为一个计弊工爨被其它应强耩滓调蠲。