Co-60貨運列車(chē)檢測系統中圖像與信息處理系統的設計

摘要：Co-60貨運列車(chē)檢測系統是世界上首臺對貨運列車(chē)進(jìn)行在線(xiàn)檢測的大型系統，它的圖像與信息處理系統具有檢測速度快、數據量大、要管理的信息復雜等特點(diǎn)。介紹了Co-60貨運列車(chē)檢測系統的系統布局、檢測流程以及在該系統中采用的關(guān)鍵技術(shù)。

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

Co-60貨運列車(chē)檢測系統是世界上首臺對貨運列車(chē)進(jìn)行在線(xiàn)檢測的大型系統。檢測時(shí)，列車(chē)以小于10公里/小時(shí)的速度通過(guò)檢測通道，當機車(chē)通過(guò)檢測通道時(shí)，檢測系統自動(dòng)啟動(dòng)，對機車(chē)后的貨車(chē)車(chē)廂進(jìn)行掃描，獲取車(chē)廂的掃描圖像，海關(guān)工作人員對照貨申報單據檢查掃描圖像與貨主申報的是否相符，并根據檢查結果進(jìn)行相應處理。

與通常的集裝箱檢測系統[1]相比，Co-60貨運列車(chē)檢測系統的圖像與信息管理系統具有檢測度快、數據量大和要管理的信息關(guān)系復雜等特點(diǎn)。Co-60貨運列車(chē)檢測系統獲得一列由50節車(chē)廂組成的列車(chē)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獲取一個(gè)集裝箱或一輛貨車(chē)掃描圖像所需的時(shí)間；一列列車(chē)掃描圖像的數據量相當于60～70個(gè)40英尺標準集裝箱掃描圖像的數據量；集裝箱信息只需按集裝箱管理，而列車(chē)車(chē)廂信息既要按列車(chē)管理，又要分車(chē)廂管理。Co-60貨運列車(chē)檢測系統的這些特點(diǎn)對其圖像和信息處理提出了很高的要求。結合海關(guān)特殊情況，我們?yōu)镃o-60貨運列車(chē)檢測系統設計了合理的系統布局和檢測流程，并采用了一些關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現了上述性能。

1 系統布局

為了滿(mǎn)足檢測需要，Co-60貨運列車(chē)在線(xiàn)檢測系統設計了四個(gè)功能中心：圖像采集中心、圖檢中心、查驗中心和數據中心，它們分別實(shí)現系統的一部分功能，具體如下。

圖像采集中心：進(jìn)行列車(chē)車(chē)廂圖像的采集和實(shí)時(shí)顯示；并將車(chē)廂圖像和列車(chē)車(chē)廂號進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

圖檢中心：對照申報信息進(jìn)行圖像檢查，給出檢查結果。

查驗中心：查詢(xún)圖檢中心的檢查結果，對可疑車(chē)廂進(jìn)行手工查驗，并給出查驗結果。

數據中心：進(jìn)行掃描圖像和檢查信息的存儲；并進(jìn)行信息查詢(xún)和統計。

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(chǎng)所，鐵路換裝廠(chǎng)是海關(guān)對貨物進(jìn)行開(kāi)箱查驗的場(chǎng)所，它們的國門(mén)以海關(guān)辦公樓分別位于不同的地點(diǎn)。根據上述四個(gè)地址的特點(diǎn)和四個(gè)功能中心的職能，我們將圖像采集中心、圖檢中心、查驗中心和數據中心分別設在國門(mén)、鐵路報關(guān)樓、鐵路換裝廠(chǎng)和海關(guān)報關(guān)樓；四個(gè)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(gè)虛擬局域網(wǎng)。

2 檢測流程設計

為了實(shí)現Co-60貨運列車(chē)在線(xiàn)檢測系統的預定功能，并結合設計和技術(shù)條件，設計了如下檢查流程：

（1）當列車(chē)通過(guò)檢測通道時(shí)，采集中心采集列車(chē)圖像，自動(dòng)進(jìn)行車(chē)廂圖像分割，同時(shí)車(chē)廂號錄制系統自動(dòng)將車(chē)廂號錄制下來(lái)。

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

（3）采集中心將圖像和車(chē)廂號信息保存到數據中心。

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

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

②檢查員通過(guò)輸入車(chē)廂號，調出該車(chē)廂的圖像，對照報關(guān)信息進(jìn)行檢查；

③給出接受申報的檢查結果，并將檢查結果存儲到數據中心。

（5）查驗中心自動(dòng)顯示需復驗車(chē)廂的車(chē)廂號，并顯示該車(chē)廂的圖像；查驗員對照圖像對該車(chē)廂進(jìn)行手工查驗，并輸入手工查驗結果；手工實(shí)際查驗結果也存儲到數據中心。

檢測流程和設備布局圖如圖1所示。

3 關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節

3.1 圖像數據高速傳輸、實(shí)時(shí)顯示與實(shí)時(shí)存儲

如前所述，系統圖像采集中心的功能是進(jìn)行圖像數據采集、實(shí)時(shí)顯示和實(shí)時(shí)存儲。而事實(shí)上，由于列車(chē)通過(guò)檢測通道時(shí)的速度往往達到10公里/小時(shí)以上，采集中心每2ms就要采集一列圖像數據；并且列車(chē)往往由50節左右的車(chē)廂組成，每節車(chē)廂的圖像數據多達3M字節，因此一列列車(chē)的圖像數據多達150M字節。這些數據需要采集中心在短短的3～4分鐘內采集、實(shí)時(shí)顯示和存儲中。而且采集中心還要隨時(shí)測控制系統發(fā)的采集起停、車(chē)廂分割等信號，并做出相應的處理。以上要求給采集中心的功能實(shí)現帶來(lái)很大困難。

為了解決上述問(wèn)題，我們設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。采集控制站負責監控控制系統的命令，并根據控制系統的命令進(jìn)行數據采集啟停、自檢、校零等操作，同時(shí)將采集的圖像數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送到采集站；采集站則負責接收采集控制站發(fā)送的圖像數據，進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和存儲。通過(guò)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(shí)現了采集中心的全部功能。

3.2 信息的動(dòng)態(tài)維護

Co-60貨運列車(chē)在線(xiàn)檢測系統需要維護的信息有列車(chē)車(chē)廂號、車(chē)廂序列號、車(chē)廂對應圖像文件名、采集中心操作員代碼、采集時(shí)間、圖檢中心操作員代碼、圖檢時(shí)間、圖檢結論、查驗中心操作員代碼、查驗時(shí)間、查驗結論等。這些信息是在檢測流程的不同環(huán)節產(chǎn)生的，如列車(chē)車(chē)廂號、車(chē)廂序列號、采集時(shí)間等是在采集中心進(jìn)行圖像采集時(shí)產(chǎn)生的，圖檢時(shí)間、圖檢結論等是在圖檢中心進(jìn)行圖檢操作時(shí)產(chǎn)生的；查驗時(shí)間、查驗結論等是在查驗中心進(jìn)行查驗操作時(shí)產(chǎn)生的。由于這些信息分別產(chǎn)生于檢測流程的各個(gè)不同階段，因此需要隨著(zhù)檢測進(jìn)行動(dòng)態(tài)維護和添加這些信息。我們通過(guò)采用SQL SERVER和ODBC技術(shù)[2]實(shí)現了上述信息云集維護。

3.3 列車(chē)信息管理

在Co-60貨運列車(chē)在線(xiàn)檢測系統中，每一個(gè)車(chē)廂圖像對應著(zhù)某時(shí)刻出入境的一節車(chē)廂，同時(shí)一節列車(chē)車(chē)廂也對應著(zhù)貨主向海關(guān)提交的一張報關(guān)單，因此列車(chē)的信息管理必然以列車(chē)車(chē)廂作為基本單位。但是同一列列車(chē)中的不同車(chē)廂之間也有一定的對應關(guān)系，列車(chē)信息管理也需要體現它們之間的這種關(guān)系。這些數據既屬于同一列列車(chē)，又需要分車(chē)廂進(jìn)行管理。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們在數據庫中增加了列車(chē)車(chē)廂流水號。它由14位阿拉伯數字組成，前8位是獲取該車(chē)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(chē)流水號，第11～14位為該車(chē)廂在所在列車(chē)中的流水號。因此列車(chē)車(chē)廂流水號是系統自動(dòng)生成的與該車(chē)廂唯一對應的序號，可以作為數據庫的主索引。列車(chē)車(chē)廂流水號前11位能唯一標識在某日出入境的一列列車(chē)，整個(gè)14位流水號則唯一標識在該日出入境的某一節車(chē)廂。通過(guò)引入列車(chē)車(chē)廂流水號，我們有效地解決了列車(chē)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、查驗中心和數據中心設計和開(kāi)發(fā)了圖像采集軟件、圖像檢查軟件、查驗軟件和信息查詢(xún)及統計軟件，分別實(shí)現了采集中心、圖檢中心、查驗中心和數據中心在上述檢測流程中的職能。目前，Co-60貨運列車(chē)在線(xiàn)檢測系統已經(jīng)在滿(mǎn)洲里海關(guān)正式投入運行。