Co-60貨運列車檢測系統(tǒng)中圖像與信息處理系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：Co-60貨運列車檢測系統(tǒng)是世界上首臺對貨運列車進行在線檢測的大型系統(tǒng)，它的圖像與信息處理系統(tǒng)具有檢測速度快、數(shù)據(jù)量大、要管理的信息復(fù)雜等特點。介紹了Co-60貨運列車檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)布局、檢測流程以及在該系統(tǒng)中采用的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：Co-60貨運列車檢測系統(tǒng) 系統(tǒng)布局 檢測流程

Co-60貨運列車檢測系統(tǒng)是世界上首臺對貨運列車進行在線檢測的大型系統(tǒng)。檢測時，列車以小于10公里/小時的速度通過檢測通道，當機車通過檢測通道時，檢測系統(tǒng)自動啟動，對機車后的貨車車廂進行掃描，獲取車廂的掃描圖像，海關(guān)工作人員對照貨申報單據(jù)檢查掃描圖像與貨主申報的是否相符，并根據(jù)檢查結(jié)果進行相應(yīng)處理。

與通常的集裝箱檢測系統(tǒng)[1]相比，Co-60貨運列車檢測系統(tǒng)的圖像與信息管理系統(tǒng)具有檢測度快、數(shù)據(jù)量大和要管理的信息關(guān)系復(fù)雜等特點。Co-60貨運列車檢測系統(tǒng)獲得一列由50節(jié)車廂組成的列車的掃描圖像僅需4～5分鐘，這僅相當于普通集裝箱檢測系統(tǒng)獲取一個集裝箱或一輛貨車掃描圖像所需的時間；一列列車掃描圖像的數(shù)據(jù)量相當于60～70個40英尺標準集裝箱掃描圖像的數(shù)據(jù)量；集裝箱信息只需按集裝箱管理，而列車車廂信息既要按列車管理，又要分車廂管理。Co-60貨運列車檢測系統(tǒng)的這些特點對其圖像和信息處理提出了很高的要求。結(jié)合海關(guān)特殊情況，我們?yōu)镃o-60貨運列車檢測系統(tǒng)設(shè)計了合理的系統(tǒng)布局和檢測流程，并采用了一些關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了上述性能。

1 系統(tǒng)布局

為了滿足檢測需要，Co-60貨運列車在線檢測系統(tǒng)設(shè)計了四個功能中心：圖像采集中心、圖檢中心、查驗中心和數(shù)據(jù)中心，它們分別實現(xiàn)系統(tǒng)的一部分功能，具體如下。

圖像采集中心：進行列車車廂圖像的采集和實時顯示；并將車廂圖像和列車車廂號進行關(guān)聯(lián)。

圖檢中心：對照申報信息進行圖像檢查，給出檢查結(jié)果。

查驗中心：查詢圖檢中心的檢查結(jié)果，對可疑車廂進行手工查驗，并給出查驗結(jié)果。

數(shù)據(jù)中心：進行掃描圖像和檢查信息的存儲；并進行信息查詢和統(tǒng)計。

在一般的鐵路口岸，鐵路報關(guān)樓是貨主向海關(guān)申報的場所，鐵路換裝廠是海關(guān)對貨物進行開箱查驗的場所，它們的國門以海關(guān)辦公樓分別位于不同的地點。根據(jù)上述四個地址的特點和四個功能中心的職能，我們將圖像采集中心、圖檢中心、查驗中心和數(shù)據(jù)中心分別設(shè)在國門、鐵路報關(guān)樓、鐵路換裝廠和海關(guān)報關(guān)樓；四個功能中心分別建立自己的局域網(wǎng)，各局域網(wǎng)之間以光纜相互聯(lián)接，組成個虛擬局域網(wǎng)。

2 檢測流程設(shè)計

為了實現(xiàn)Co-60貨運列車在線檢測系統(tǒng)的預(yù)定功能，并結(jié)合設(shè)計和技術(shù)條件，設(shè)計了如下檢查流程：

（1）當列車通過檢測通道時，采集中心采集列車圖像，自動進行車廂圖像分割，同時車廂號錄制系統(tǒng)自動將車廂號錄制下來。

（2）采集中心工作人員回放列車通過檢測通道時的錄像，并按順序輸入車廂號序列，使車廂號和車廂掃描圖像一一對應(yīng)。

（3）采集中心將圖像和車廂號信息保存到數(shù)據(jù)中心。

（4）圖檢中心在貨主報關(guān)后進行圖像檢查，確定查驗重點，具體程序為：

①檢查員在海關(guān)電子報關(guān)系統(tǒng)的信息查詢終端上查詢貨主的報關(guān)信息，并從報關(guān)信息中檢索出車廂號；

②檢查員通過輸入車廂號，調(diào)出該車廂的圖像，對照報關(guān)信息進行檢查；

③給出接受申報的檢查結(jié)果，并將檢查結(jié)果存儲到數(shù)據(jù)中心。

（5）查驗中心自動顯示需復(fù)驗車廂的車廂號，并顯示該車廂的圖像；查驗員對照圖像對該車廂進行手工查驗，并輸入手工查驗結(jié)果；手工實際查驗結(jié)果也存儲到數(shù)據(jù)中心。

檢測流程和設(shè)備布局圖如圖1所示。

3 關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)

3.1 圖像數(shù)據(jù)高速傳輸、實時顯示與實時存儲

如前所述，系統(tǒng)圖像采集中心的功能是進行圖像數(shù)據(jù)采集、實時顯示和實時存儲。而事實上，由于列車通過檢測通道時的速度往往達到10公里/小時以上，采集中心每2ms就要采集一列圖像數(shù)據(jù)；并且列車往往由50節(jié)左右的車廂組成，每節(jié)車廂的圖像數(shù)據(jù)多達3M字節(jié)，因此一列列車的圖像數(shù)據(jù)多達150M字節(jié)。這些數(shù)據(jù)需要采集中心在短短的3～4分鐘內(nèi)采集、實時顯示和存儲中。而且采集中心還要隨時測控制系統(tǒng)發(fā)的采集起停、車廂分割等信號，并做出相應(yīng)的處理。以上要求給采集中心的功能實現(xiàn)帶來很大困難。

為了解決上述問題，我們設(shè)計了雙工作站串行工作機制，即將采集中心分為采集控制站和采集站。采集控制站負責(zé)監(jiān)控控制系統(tǒng)的命令，并根據(jù)控制系統(tǒng)的命令進行數(shù)據(jù)采集啟停、自檢、校零等操作，同時將采集的圖像數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送到采集站；采集站則負責(zé)接收采集控制站發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)，進行實時顯示和存儲。通過采集上述串行工作機制，我們成功地解決了采集中心多任務(wù)工作的難題，實現(xiàn)了采集中心的全部功能。

3.2 信息的動態(tài)維護

Co-60貨運列車在線檢測系統(tǒng)需要維護的信息有列車車廂號、車廂序列號、車廂對應(yīng)圖像文件名、采集中心操作員代碼、采集時間、圖檢中心操作員代碼、圖檢時間、圖檢結(jié)論、查驗中心操作員代碼、查驗時間、查驗結(jié)論等。這些信息是在檢測流程的不同環(huán)節(jié)產(chǎn)生的，如列車車廂號、車廂序列號、采集時間等是在采集中心進行圖像采集時產(chǎn)生的，圖檢時間、圖檢結(jié)論等是在圖檢中心進行圖檢操作時產(chǎn)生的；查驗時間、查驗結(jié)論等是在查驗中心進行查驗操作時產(chǎn)生的。由于這些信息分別產(chǎn)生于檢測流程的各個不同階段，因此需要隨著檢測進行動態(tài)維護和添加這些信息。我們通過采用SQL SERVER和ODBC技術(shù)[2]實現(xiàn)了上述信息云集維護。

3.3 列車信息管理

在Co-60貨運列車在線檢測系統(tǒng)中，每一個車廂圖像對應(yīng)著某時刻出入境的一節(jié)車廂，同時一節(jié)列車車廂也對應(yīng)著貨主向海關(guān)提交的一張報關(guān)單，因此列車的信息管理必然以列車車廂作為基本單位。但是同一列列車中的不同車廂之間也有一定的對應(yīng)關(guān)系，列車信息管理也需要體現(xiàn)它們之間的這種關(guān)系。這些數(shù)據(jù)既屬于同一列列車，又需要分車廂進行管理。為了解決這個問題，我們在數(shù)據(jù)庫中增加了列車車廂流水號。它由14位阿拉伯數(shù)字組成，前8位是獲取該車廂圖像的年（4位）、月（2位）、日（2位），第9～11位為該日順序排列的檢測列車流水號，第11～14位為該車廂在所在列車中的流水號。因此列車車廂流水號是系統(tǒng)自動生成的與該車廂唯一對應(yīng)的序號，可以作為數(shù)據(jù)庫的主索引。列車車廂流水號前11位能唯一標識在某日出入境的一列列車，整個14位流水號則唯一標識在該日出入境的某一節(jié)車廂。通過引入列車車廂流水號，我們有效地解決了列車信息管理的難題。

采用上述關(guān)鍵技術(shù)，我們分別為采集中心、圖檢中心、查驗中心和數(shù)據(jù)中心設(shè)計和開發(fā)了圖像采集軟件、圖像檢查軟件、查驗軟件和信息查詢及統(tǒng)計軟件，分別實現(xiàn)了采集中心、圖檢中心、查驗中心和數(shù)據(jù)中心在上述檢測流程中的職能。目前，Co-60貨運列車在線檢測系統(tǒng)已經(jīng)在滿洲里海關(guān)正式投入運行。