在钢厂环境、双向行驶的机车上,于无人值守、恶劣光照、外部配合受限的条件下,可靠地防止在停止信号显示下起步。本汇报分两部分:当前难点问题的逐项剖析,与整体技术解决方案。
十二个已识别的关键问题,按成像颜色、归属线路、座舱感知、工程数据四类组织。其中两项标记为待验证——它们是本项目真实的技术风险所在,其余问题均已有确定对策。
大部分表面上的"识别不准",根源不在算法。看清问题的真实性质,是整套方案成立的前提。
信号灯过曝时,红色通道饱和溢出、绿色通道被抬升——红灯呈现为黄色;蓝灯同理偏向青绿。那一刻像素里已不存在正确的颜色信息,任何算法都无法还原。病在成像端,须在成像端治。
多轨汇集处,归属取决于车辆所在股道与前方道岔开向——这些信息不在信号灯画面里。提高识别精度永远解决不了归属问题,必须转换求解方式。
最主要的作业时刻车辆是静止的:可多帧合成、从容调曝光、无运动模糊与时限约束、归属最简单。运动模糊、远距小目标、实时性等一大批难题,在主场景中天然缓解。
其余十个问题的对策路径明确,属工程实施;下面两项须以实测数据确认可行性——它们决定了方案中信号与语音两条线各自的能力上限,也是建议"可行性验证先行"的原因。
发光信号灯亮度极高,摄像头一旦过曝,颜色信息在像素层面即已丢失——这是"红变黄、蓝变绿"的物理根源,与算法无关。
语音被确定为意图识别的主通道——依据是铁路"呼唤应答"作业制度:驾驶员在发车等关键节点本就口呼所见信号与操作意图,口令为固定小词汇集。
在多股道汇集的咽喉区,前方视野内同时出现多架信号机。"哪架管辖本轨"取决于车辆当前所在股道与前方道岔的开向——这两个信息都不在信号灯的图像里。把识别精度提高到 100%,系统依然不知道该看哪一盏。
当前该判断完全依赖驾驶员的驾驶经验——这恰恰提示了正确解法。
驾驶员的呼唤应答口令本身携带归属与意图,其经验替系统完成了归属判断;口令称通行而对应方位为停止信号,即为最高价值的告警。系统不承诺确定性归属,只做交叉核对。
一台自包含的车载感知主机:装上车、接上电即可运行,不依赖需求方任何系统。先作采集设备积累数据,再逐里程碑开启功能——核心交付是发车防护。
不接车辆控制信号、不装轨旁设施、不等资料台账。运动与方向由加速度计 + 卫星定位 + 画面光流自行导出;信号台账、口令词表、颜色标定全部从自采数据建立。
硬件先以采集模式上车,被动录制数周跨天气数据;以驾驶员行为(停驻—等待—起步)作间接标注依据,为图像与音频打标。
主场景车辆静止:颜色、振动、实时性、归属全面简化。先攻克低风险高价值的发车防护,行进模式在其成熟后扩展。
信号识别只建一条管线:发车模式(静止、门限严)与行进模式(连续、门限放宽、更多"未识别"与保守提醒),不做两套系统。
所有感知源产出统一格式的带时间戳"证据",由唯一的融合判定模块统一消费、施加错误预算后输出提醒;录制、回放、上报调度室均为同一通道的支路。
RK3588 级工业主机拉取既有海康视频流承担舱内与车周任务;专用信号相机(两端各一路)独立承担颜色关键的信号判读;加速度计、卫星定位与麦克风由主机直接采集。
融合判定模块是全系统唯一的提醒出口:消费全部证据、施加错误预算、输出提醒 / 未识别 / 事件记录。
单向发送、不等待回应;调度室离线不影响车上任何实时功能。车载自主是硬性原则。
硬件看门狗 + 进程守护 + 崩溃自恢复 + 掉流/掉相机的显性降级与记录,杜绝静默失效。
监控相机的自动曝光按整幅画面优化、输出为压缩视频——两者都不利于小目标颜色;将其改为信号专用配置又会破坏查看车周的本职。故信号颜色判读由开发方独占控光的专用相机承担。
训练检测器全画面搜索,覆盖全部安装形态——绿色植被并非壳体,从源头排除。
灯位优先(各灯位颜色固定,对偏色免疫);判亮依据 = 高亮 + 高饱和 + 紧凑近圆。
压曝光防饱和 → 红外截止 → 现场标定分类器 → 曝光跨过调光周期防频闪漏检。
多帧投票、跟踪,多帧一致才采信,抑制单帧抖动。
读不准 → 输出"未识别"。声明不确定属正确行为,不计入错误。
车停 → 停留期间从容读准信号 → 检测到发车(加速度计"由静转动"或发车口令,均自行导出、不接车辆接口)→ 核对信号:停止显示而起步,立即报警。
依据行驶方向与座位占用,选定当前车头端的信号相机、在岗驾驶位的舱内相机与麦克风——双向行驶下贯穿三项功能的公共机制。
语音口令 = 驾驶员声明的意图与归属;视觉 = 实际信号显示;车辆运动 = 客观事实。三者交叉核对,不一致即告警。
舱内姿态识别一条管线服务两项功能:疲劳(低头·点头·瘫坐,对安全帽混戴稳健)持续运行,手势作口令的辅助确认。
驾驶员呼唤应答口令携带归属与意图;系统核对口令与摄像头所见是否一致。这是唯一不依赖任何基础设施、在内线与外线均成立的手段。
内线:轨旁 RFID 标签 + 岔口测绘查表确定当前股道(厂内卫星定位信号差);外线:RTK 高精度卫星定位 + 自测轨道地图(开阔、不可施工但可观测)。与口令互相印证。
无法判定时,呈现视野内全部信号及其方位,给出保守提醒("前方岔口存在停止信号,请确认进路"),最终判断交还驾驶员。
外部配合受限的应对:全源(专用相机原始格式 · 舱内两路 · 音频 · 运动 · 定位)同步落盘,事件段加长保留;跨天气 × 昼夜 × 多驾驶员 × 内外线积累,以驾驶员行为作间接标注依据。
| 待标注对象 | 间接标注来源 |
|---|---|
| 信号显示真值 | 运动分段"停于信号前 → 等待 → 起步":起步时刻信号大概率为允许,长时间停驻大概率为停止 |
| 口令词表 | 围绕发车事件聚类音频,提取驾驶员复现的短语 |
| 信号—股道归属 | 驾驶员口呼与行为同视野内信号的对应关系 |
| 颜色标定 | 对真实各色信号实拍,建立本相机颜色映射 / 训练分类器 |
| 停车点与线路边界 | 定位数据停驻聚类 + 厂区边界地理围栏 |
排序原则:外部依赖最小、快出成果、待验证风险最先落定。数据需求小的功能先交付,依赖长期数据积累的随数据成熟推进。
全源同步录制 / 回放,看门狗自愈;开始被动积累数据——一切后续工作的前提。
姿态法,复用既有舱内视频流,最快形成可见成果。
停 / 动 / 方向 / 在岗座位;发车事件触发——全系统的时序基准。
检测 → 判读 + 颜色标定;发车静止场景下颜色难度显著降低。
M2 + M3 联动:停止显示而起步 → 报警。
词表自建的离线关键词识别 + 口令一致性核对(同时是归属主干)。
同管线连续运行的行进中提醒,门限放宽,在 M4 成熟后扩展。
真实环境运行,按错误预算调整门限,完成验收度量。
基于试点数据规划。
系统不操纵车辆,单次错误不直接致祸;真正的失效模式是告警疲劳——误提醒过频将导致系统被忽略乃至关闭。单一准确率会掩盖最危险的一类错误。
误提醒危险(误喊停)。驾驶员看一眼实况即可排除,代价是打扰与信任消耗。
误提醒安全(把停止判为允许,尤以蓝绿混淆为甚)。会削弱驾驶员警觉,是最不该出现的一类。
读不准时主动声明"未识别"属正确行为,不硬猜、不误导。