本發(fā)明涉及圖像識(shí)別、列車調(diào)度和車輛控制等，特別涉及一種基于圖像識(shí)別的ctc站圖自動(dòng)繪制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、ctc分散自律式調(diào)度集中系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)鐵路各級(jí)運(yùn)輸調(diào)度對(duì)列車運(yùn)行進(jìn)行透明指揮、實(shí)時(shí)調(diào)整和集中控制，同時(shí)還可以完成管內(nèi)車站設(shè)備的操控功能，而這些功能的實(shí)現(xiàn)需要中心調(diào)度員和車站值班員通過車站站場(chǎng)平面圖的直觀顯示來實(shí)時(shí)追蹤列車的具體位置、列車類型、駕駛情況、列車運(yùn)行方向以及各鐵路信號(hào)狀態(tài)等重要信息，所以說車站站場(chǎng)圖是實(shí)現(xiàn)行車調(diào)度功能的必要基礎(chǔ)。車站站場(chǎng)圖，即車站的平面狀態(tài)示意圖，體現(xiàn)了車站站場(chǎng)的不同鐵路信號(hào)類型和連接結(jié)構(gòu)布局。它通過對(duì)抽象出的與車站元素相對(duì)應(yīng)的各種圖形元件進(jìn)行繪制、組合和拼接，最終呈現(xiàn)出直觀規(guī)范的站場(chǎng)平面示意圖。目前，中國(guó)共有9000多個(gè)車站，隨著中國(guó)鐵路網(wǎng)不斷密集化，新站以及改造站的數(shù)量只會(huì)越來越多，對(duì)應(yīng)站圖繪制的數(shù)量也會(huì)相應(yīng)增多。傳統(tǒng)的站圖繪制工作全部由人工完成，用戶通常都是以鍵盤和鼠標(biāo)的方式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，存在重復(fù)工作量大且繪圖效率不高等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷提供一種基于圖像識(shí)別的ctc站圖自動(dòng)繪制方法及系統(tǒng)，從而基于圖像識(shí)別技術(shù)形成將既有站圖繪制cad軟件與智能軟件相結(jié)合的cad自動(dòng)繪圖軟件，該cad自動(dòng)繪圖軟件可實(shí)現(xiàn)車站靜態(tài)站場(chǎng)圖的自動(dòng)繪圖、重疊區(qū)域自動(dòng)檢查及提示等功能，能夠大幅度縮短站圖繪制周期、提高工作效率、保證ctc車站數(shù)據(jù)制作的準(zhǔn)確性。ctc車站站場(chǎng)平面圖的繪制依據(jù)是聯(lián)鎖上位機(jī)界面。該cad自動(dòng)繪圖軟件通過識(shí)別聯(lián)鎖上位機(jī)界面顯示的車站站場(chǎng)圖獲知站內(nèi)鐵路信號(hào)對(duì)象類型和相互連接關(guān)系，并將其映射關(guān)聯(lián)到與ctc車站信號(hào)元素相對(duì)應(yīng)的站內(nèi)圖形元件（簡(jiǎn)稱圖元，指的是繪制站場(chǎng)圖時(shí)反復(fù)調(diào)用的元素，例如：道岔圖元、無岔區(qū)段圖元等）上，最終以連接關(guān)系表格的形式導(dǎo)出。根據(jù)獲取的站內(nèi)圖形元件及其連接關(guān)系表格，cad自動(dòng)繪圖軟件會(huì)對(duì)ctc站圖對(duì)應(yīng)的圖形元件進(jìn)行自動(dòng)匹配、調(diào)用和拼接，最終組合成初步的車站靜態(tài)站場(chǎng)圖（簡(jiǎn)稱站名.ctc）。一個(gè)車站的“站名.ctc”是ctc系統(tǒng)對(duì)一個(gè)車站平面狀態(tài)的抽象存儲(chǔ)，即車站靜態(tài)站場(chǎng)圖是ctc系統(tǒng)對(duì)一個(gè)車站的所有信號(hào)設(shè)備對(duì)象的描述存儲(chǔ)文件。它的存儲(chǔ)方式是二進(jìn)制數(shù)據(jù)流文件。其中，車站靜態(tài)站場(chǎng)圖涉及的基礎(chǔ)靜態(tài)數(shù)據(jù)可分為具體的圖形顯示格式和該圖形的靜態(tài)屬性，每個(gè)圖元的每個(gè)靜態(tài)屬性與基礎(chǔ)采集系統(tǒng)的采集開關(guān)量是一一對(duì)應(yīng)的。站場(chǎng)圖元對(duì)象可根據(jù)是否涉及靜態(tài)信息屬性劃分為兩類，一類是有信息屬性的圖元對(duì)象，即會(huì)隨著車站狀態(tài)的變化而變化的圖元對(duì)象，諸如股道，道岔，信號(hào)燈等；一類是非信息圖元對(duì)象，即不會(huì)有狀態(tài)改變的圖元，諸如輔助線，絕緣節(jié)等。實(shí)現(xiàn)車站站圖的自動(dòng)繪制能夠有效解決現(xiàn)階段人工繪圖易出錯(cuò)和耗時(shí)長(zhǎng)等問題。

2、本發(fā)明的第一方面在于提供一種基于圖像識(shí)別的ctc站圖自動(dòng)繪制方法，用于利用圖像識(shí)別技術(shù)獲取車站信號(hào)設(shè)備對(duì)象連接關(guān)系，并基于車站信號(hào)設(shè)備對(duì)象連接關(guān)系實(shí)現(xiàn)后臺(tái)調(diào)取圖元自動(dòng)繪制ctc車站站場(chǎng)平面圖，包括：

3、s1，針對(duì)所有的所述車站站場(chǎng)圖涉及到的圖元對(duì)象進(jìn)行集中管理與維護(hù)；

4、s2，基于圖像識(shí)別技術(shù)，根據(jù)聯(lián)鎖上位機(jī)界面的車站站場(chǎng)圖進(jìn)行圖像識(shí)別，得到待繪制車站的站內(nèi)鐵路信號(hào)對(duì)象元素類型和站內(nèi)信號(hào)設(shè)備連接關(guān)系，并將所述站內(nèi)信號(hào)設(shè)備連接關(guān)系映射關(guān)聯(lián)到與待繪制車站的站內(nèi)鐵路信號(hào)對(duì)象元素相對(duì)應(yīng)的站內(nèi)圖元件，將所述站內(nèi)信號(hào)設(shè)備連接關(guān)系最終以站場(chǎng)基本圖元的連接關(guān)系表輸出，所述連接關(guān)系表是進(jìn)行站圖自動(dòng)繪制的基礎(chǔ)；

5、s3，根據(jù)獲知的車站各個(gè)信號(hào)對(duì)象間的連接關(guān)系，對(duì)所有的所述車站站場(chǎng)圖涉及到的圖元對(duì)象進(jìn)行選擇并對(duì)選擇得到的所述圖元對(duì)象進(jìn)行圖元的屬性設(shè)置及自動(dòng)拼接，得到初步符合ctc站圖要求的車站站場(chǎng)平面圖；

6、s4，基于數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)繪制的所述車站站場(chǎng)平面圖中的圖元及其靜態(tài)屬性進(jìn)行存儲(chǔ)，并且對(duì)各圖元數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、核驗(yàn)和輸出。

7、優(yōu)選的，所述基于圖像識(shí)別技術(shù)，根據(jù)聯(lián)鎖上位機(jī)界面的車站站場(chǎng)圖進(jìn)行圖像識(shí)別包括：基于yolov5圖像識(shí)別技術(shù)，根據(jù)聯(lián)鎖上位機(jī)界面的車站站場(chǎng)圖進(jìn)行yolov5圖像識(shí)別。

8、優(yōu)選的，所述s1包括：

9、s11，基于圖元存儲(chǔ)子模塊對(duì)所有的所述車站站場(chǎng)圖涉及到的圖元對(duì)象進(jìn)行存儲(chǔ)；

10、s12，在自動(dòng)繪制界面提供可視化圖形，支持用戶進(jìn)行圖元庫(kù)中圖元的新增、刪減和修改相關(guān)操作，實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)圖非基本圖形元件的圖形化錄入；

11、s13，在自動(dòng)繪圖過程中，當(dāng)后臺(tái)在調(diào)用所述圖元對(duì)象時(shí)，基于圖元調(diào)用子模塊對(duì)所述圖元對(duì)象的靜態(tài)屬性進(jìn)行按需設(shè)定，包括通過設(shè)置站場(chǎng)圖元的位置相關(guān)控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖元的平移、旋轉(zhuǎn)和連接操作。

12、優(yōu)選的，所述s2包括：

13、s21，輸入聯(lián)鎖上位機(jī)界面的車站站場(chǎng)圖對(duì)應(yīng)的圖像；其中所述圖像為對(duì)上位機(jī)界面截圖形成的圖像；

14、s22，根據(jù)yolov5模型的要求對(duì)所述圖像進(jìn)行預(yù)處理；

15、s23，將經(jīng)過所述預(yù)處理的待識(shí)別的所述上位機(jī)界面截圖圖像導(dǎo)入，利用已有的訓(xùn)練好的yolov5模型對(duì)所述上位機(jī)界面截圖圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，得到檢測(cè)結(jié)果，所述檢測(cè)結(jié)果包括：待繪制車站的站內(nèi)鐵路信號(hào)對(duì)象元素類型和站內(nèi)信號(hào)設(shè)備連接關(guān)系，以及所述站內(nèi)信號(hào)設(shè)備連接關(guān)系與待繪制車站的站內(nèi)鐵路信號(hào)對(duì)象元素相對(duì)應(yīng)的站內(nèi)圖形元件的映射關(guān)聯(lián)；

16、s24，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行解析并輸出表征基本圖元連接關(guān)系的所述連接關(guān)系表。

17、優(yōu)選的，所述s23包括：

18、（1）解析yolov5模型以提取出檢測(cè)到的鐵路信號(hào)對(duì)象信息，包括類別信息、邊界框的坐標(biāo)位置和置信度；

19、（2）根據(jù)設(shè)定的閾值，過濾掉所述置信度較低的檢測(cè)結(jié)果。

20、優(yōu)選的，所述s3包括：

21、s31，基于確定輸出站場(chǎng)基本圖元的連接關(guān)系表，開啟站圖自動(dòng)繪制模式；

22、s32，設(shè)置繪圖圖紙大小，其中所述ctc站圖自動(dòng)繪制完成后能夠人工調(diào)整所述繪圖圖紙的大??；

23、s33，從站場(chǎng)基本圖元的連接關(guān)系表中讀取圖像股道信息，基于所述圖像股道信息自動(dòng)調(diào)用股道圖元對(duì)象并按設(shè)定生成股道，包括：股道的長(zhǎng)度固定設(shè)置，相鄰股道之間的y軸間距根據(jù)預(yù)先規(guī)定好的默認(rèn)像素自動(dòng)調(diào)整擺放；調(diào)用所述股道圖元對(duì)象時(shí)，ctc站場(chǎng)圖中的每一個(gè)股道對(duì)象兩端的坐標(biāo)位置在擺放時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)整到正整數(shù)（x,y）位置擺放，股道兩端的絕緣節(jié)擺放位置與股道兩端端點(diǎn)的坐標(biāo)位置相同，獲取并校驗(yàn)站內(nèi)各股道圖元的參數(shù)，對(duì)其初始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

24、s34，基于確定完成股道生成，自動(dòng)繪制車站上行/下行咽喉部分線性信號(hào)對(duì)象；調(diào)用所述線性對(duì)象時(shí)，其坐標(biāo)位置在擺放時(shí)也會(huì)自動(dòng)調(diào)整到正整數(shù)（x,y）位置擺放，獲取并校驗(yàn)站內(nèi)各線性對(duì)象對(duì)應(yīng)圖元的參數(shù)，對(duì)其初始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

25、s35，根據(jù)站場(chǎng)基本圖元的連接關(guān)系表自動(dòng)插入絕緣節(jié)圖元，所述絕緣節(jié)圖元的角度參數(shù)需要根據(jù)讀取到連接點(diǎn)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定，絕緣節(jié)在分隔點(diǎn)處的擺放位置與線性對(duì)象垂直并且接近離去區(qū)間兩端的絕緣節(jié)坐標(biāo)位置與區(qū)間區(qū)段端點(diǎn)的坐標(biāo)位置相同；

26、s36，基于站場(chǎng)基本圖元的連接關(guān)系表獲取信號(hào)機(jī)的位置，并根據(jù)所述信號(hào)機(jī)的位置自動(dòng)繪制站場(chǎng)圖中的信號(hào)機(jī)圖元；

27、s37，基于完成所有自動(dòng)繪制，進(jìn)行人工美化調(diào)整獲得美化圖；

28、s38，對(duì)美化圖進(jìn)行圖元交叉檢查以判斷圖元是否有重疊，如有存在重疊，則進(jìn)行s39，如果不存在重疊，則跳轉(zhuǎn)至s40；

29、s39，對(duì)美化圖進(jìn)行人工調(diào)整，包括：在人工調(diào)整界面，根據(jù)提示對(duì)重合區(qū)域進(jìn)行連接點(diǎn)人工重繪，在檢查修正結(jié)果正確后，最終得到所需的站場(chǎng)圖；

30、s40，直接輸出ctc站場(chǎng)圖的cad站圖。

31、優(yōu)選的，所述圖元的自動(dòng)拼接包括：圖元的調(diào)用、文字文本的繪制、絕緣節(jié)位置設(shè)定、信號(hào)機(jī)位置設(shè)定、道岔對(duì)象角度設(shè)定、股道間間距設(shè)定以及圖元交叉重疊的檢查與自動(dòng)提示。

32、本發(fā)明的第二方面在于提供一種基于圖像識(shí)別的ctc站圖自動(dòng)繪制系統(tǒng)，用于實(shí)施第一方面的方法，包括：

33、站場(chǎng)圖圖元管理模塊（101），用于針對(duì)所有的所述車站站場(chǎng)圖涉及到的圖元對(duì)象進(jìn)行集中管理與維護(hù)；

34、車站拓?fù)淠K（102），用于基于圖像識(shí)別技術(shù)，根據(jù)聯(lián)鎖上位機(jī)界面的車站站場(chǎng)圖進(jìn)行圖像識(shí)別，得到待繪制車站的站內(nèi)鐵路信號(hào)對(duì)象元素類型和站內(nèi)信號(hào)設(shè)備連接關(guān)系，并將所述站內(nèi)信號(hào)設(shè)備連接關(guān)系映射關(guān)聯(lián)到與待繪制車站的站內(nèi)鐵路信號(hào)對(duì)象元素相對(duì)應(yīng)的站內(nèi)圖元件，將所述站內(nèi)信號(hào)設(shè)備連接關(guān)系最終以站場(chǎng)基本圖元的連接關(guān)系表輸出，所述連接關(guān)系表是進(jìn)行站圖自動(dòng)繪制的基礎(chǔ)；

35、自動(dòng)繪圖模塊（103），用于根據(jù)獲知的車站各個(gè)信號(hào)對(duì)象間的連接關(guān)系，對(duì)所有的所述車站站場(chǎng)圖涉及到的圖元對(duì)象進(jìn)行選擇并對(duì)選擇得到的所述圖元對(duì)象進(jìn)行圖元的自動(dòng)拼接后得到初步符合ctc站圖要求的車站站場(chǎng)平面圖；

36、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊（104），用于基于數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)繪制的所述車站站場(chǎng)平面圖中的圖元及其靜態(tài)屬性進(jìn)行存儲(chǔ)，并且對(duì)各圖元數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、核驗(yàn)和輸出。

37、優(yōu)選的，所述站場(chǎng)圖圖元管理模塊（101）包括圖元存儲(chǔ)子模塊和圖元調(diào)用子模塊，分別用于存儲(chǔ)和調(diào)用所述圖元。

38、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊（104）包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊、數(shù)據(jù)核驗(yàn)?zāi)K和數(shù)據(jù)輸出模塊；分別用于基于數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)繪制的所述車站站場(chǎng)平面圖中的圖元及其靜態(tài)屬性進(jìn)行存儲(chǔ)，并且對(duì)各圖元數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、核驗(yàn)和輸出。

39、本發(fā)明的第三方面提供一種電子設(shè)備，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有多條指令，所述處理器用于讀取所述指令并執(zhí)行如第一方面或第二方面所述的方法。

40、本發(fā)明的第四方面提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有多條指令，所述多條指令可被處理器讀取并執(zhí)行如第一方面或第二方面所述的方法。

41、本發(fā)明的方法和系統(tǒng)、電子設(shè)備以及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的有益效果：

42、實(shí)現(xiàn)車站站圖的自動(dòng)繪制，能夠有效解決現(xiàn)階段人工繪圖易出錯(cuò)和耗時(shí)長(zhǎng)等問題,表現(xiàn)在：

43、（1）能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)識(shí)別聯(lián)鎖上位機(jī)界面圖中各類車站信號(hào)對(duì)象，包括道岔、股道、無岔區(qū)段、接近區(qū)段、各種信號(hào)機(jī)等；

44、（2）能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)識(shí)別聯(lián)鎖上位機(jī)界面圖中同類型對(duì)象間以及不同類型對(duì)象間的連接和組合關(guān)系并輸出對(duì)應(yīng)連接關(guān)系表格；

45、（3）能夠自動(dòng)調(diào)取圖元繪制站場(chǎng)圖并實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)圖中互連的線性對(duì)象間保持對(duì)齊；

46、（4）能夠?qū)φ緢?chǎng)圖中對(duì)象重合部分進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警和調(diào)整。