本發明涉及車窗控制領域，尤其涉及一種雙模式車窗控制切換系統。

背景技術：

世界鐵路歷史發展證明，高速鐵路是經濟社會發展的必然趨勢。

自1825年英國修建了世界第一條鐵路以來，由于運輸速度和運輸能量上的優點，鐵路在很長的歷史時期內成為各國的交通運輸骨干。從20世紀50年代開始，公路和航空運輸迅速發展，使鐵路在速度上居于劣勢，長途客運受航空運輸排擠，短途客運被汽車運輸取代，鐵路進入“夕陽產業”的被動局面。然而進入20世紀70年代以后，由于能源危機、環境惡化、交通安全等問題的困擾，人們重新認識到鐵路的價值。特別是高速鐵路以其速度快、運能大、能耗低、污染輕等一系列的技術優勢，適應了現代社會經濟發展的新需求。

1964年10月，日本在東海道新干線東京至大阪高速鐵路以210公里/小時運行，法國在1981年修建第一條高速鐵路(tgv東南線)，高速鐵路顯示出旺盛的生命力。由于它具有明顯的經濟效益和社會效益，所以歐洲、北美洲和亞洲等許多國家和地區紛紛興建、改建或規劃修建高速鐵路。據國際鐵路聯盟(uic)的最新統計，截止到2010年5月，全世界運營中的高速鐵路營業里程總長達13414公里，這些線路分布在14個國家和地區。可以說，發展高速鐵路已是當今世界鐵路發展的共同趨勢。

據統計，中國投入運營的高速鐵路已達到6800多公里。中國已成為世界上高速鐵路系統技術最全、集成能力最強、運營里程最長、運行速度最高、在建規模最大的國家。

高鐵車窗由于設備的特殊性，例如考慮到保溫和防風的需求，高鐵車窗一般都比較厚實，而且打開和關閉速度很快，一旦出現夾手情況，將給乘客手掌造成嚴重傷害。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供了一種雙模式車窗控制切換系統，能夠在采用超聲波檢測設備作為目標檢測設備時，當所述超聲波檢測設備輸出的實時目標位置位于防夾區間時，發出防夾預警信號；在采用所述壓力傳感設備作為目標檢測設備時，當接收到所述壓力過緊信號時，發出防夾預警信號，同時，還能夠接收面向車窗的玻璃窗體進行錄像而獲得高清視頻流，對高清視頻流進行分析，以確定其中的手形目標，并輸出與手形目標對應的、分割出來的手形子圖像，以及在接收到所述防夾預警信號且接收到所述手形子圖像時，發出防夾報警信號。

根據本發明的一方面，提供了一種雙模式車窗控制切換系統，所述系統包括：

車體抖動檢測設備，設置在車窗所在車體上，用于實時檢測車體的抖動幅度，并在車體的抖動幅度大于等于預設抖動幅度閾值時，發出車體顛簸信號，在車體的抖動幅度小于所述預設抖動幅度閾值時，發出車體正常信號；

超聲波檢測設備，設置在車窗的窗框底部內，用于沿著車窗的玻璃窗體由下往上發射超聲波信號，基于接收到反射回來的超聲波信號的時間確定車窗的玻璃窗體上沿上方的目標的實時位置以作為實時目標位置輸出；

壓力傳感設備，設置在車窗的玻璃窗體和搖臂末端滑塊之間，在車窗的玻璃窗體上升過程中，當檢測到車窗的玻璃窗體受到的壓力大于等于預設壓力閾值時，發出壓力過緊信號，當檢測到的壓力小于所述預設壓力閾值時，發出壓力正常信號；

檢測切換設備，分別與所述車體抖動檢測設備、所述超聲波檢測設備以及所述壓力傳感設備連接，用于在接收到所述車體顛簸信號時，采用超聲波檢測設備作為目標檢測設備，在接收到所述車體正常信號時，采用壓力傳感設備作為目標檢測設備。

更具體地，在所述雙模式車窗控制切換系統中：

所述檢測切換設備在采用所述超聲波檢測設備作為目標檢測設備時，當所述超聲波檢測設備輸出的實時目標位置位于防夾區間時，發出防夾預警信號；所述檢測切換設備在采用所述壓力傳感設備作為目標檢測設備時，當接收到所述壓力過緊信號時，發出防夾預警信號。

更具體地，在所述雙模式車窗控制切換系統中，還包括：

防夾反應設備，設置在車窗的窗框底部內，與所述分析判斷設備連接，用于在接收到防夾報警信號時，向直流電機設備發送快速下降信號；

直流電機設備，與所述防夾反應設備連接，用于控制車窗的玻璃窗體的上升或下降，并在接收到所述快速下降信號時，將車窗的玻璃窗體快速下降到防夾區域之下；其中，在所述直流電機設備的控制下，車窗的玻璃窗體快速下降的速度是車窗的玻璃窗體正常下降的速度的兩倍；

高清錄像設備，設置在車窗的窗框頂部內，用于面向車窗的玻璃窗體進行高清視頻流的采集，其中，高清視頻流由多幀圖像組成；

初始建模設備，與所述高清錄像設備連接，對高清視頻流的第一幀圖像進行5像素×5像素濾波模板的中值濾波，獲取中值濾波圖像，并將中值濾波圖像作為初始化的背景圖像輸出；

背景更新設備，每接收到高清視頻流的新的一幀圖像，對新的一幀圖像中的每一個像素作為目標像素進行如下處理：將目標像素的像素值與背景圖像中對應位置像素的像素值進行匹配，匹配成功，則將該目標像素作為背景點，匹配失敗，則將該目標像素作為非背景點，統計高清視頻流歷次圖像中，該目標像素對應位置的像素點被確定為背景點的概率，當概率大于等于預設概率閾值時，采用歷次圖像中該目標像素對應位置處最新被確定為背景點的像素值更新背景圖像中該目標像素對應位置處的像素值；所述背景更新設備在對新的一幀圖像中的最后一個像素執行完上述處理后，輸出更新后的背景圖像；

前景分割設備，與所述背景更新設備連接，用于將高清視頻流的新的一幀圖像減去所述背景更新設備基于高清視頻流的新的一幀圖像更新后的背景圖像，以獲得前景圖像輸出；

二值化處理設備，與所述前景分割設備連接，用于接收所述前景圖像，對所述前景圖像執行二值化處理以獲得二值化圖像；

人體檢測設備，與所述二值化處理設備連接，用于接收所述二值化圖像，對所述二值化圖像中的目標進行基于預設手形運動軌跡的識別，以確定所述二值化圖像中的手形目標，并輸出與手形目標對應的、從所述二值化圖像處分割出來的手形子圖像；

分析判斷設備，分別與所述檢測切換設備、所述人體檢測設備和所述防夾反應設備連接，用于在接收到所述防夾預警信號且接收到所述手形子圖像時，發出防夾報警信號。

更具體地，在所述雙模式車窗控制切換系統中，還包括：

數據存儲設備，用于存儲所述預設抖動幅度閾值、所述預設壓力閾值、所述預設概率閾值以及所述預設手形運動軌跡。

更具體地，在所述雙模式車窗控制切換系統中：

所述壓力傳感設備包括壓力傳感片和微控制器，所述壓力傳感片用于將檢測到的壓力轉換為電壓值，所述微控制器與所述壓力傳感片連接，用于在轉換的電壓值大于等于預設電壓閾值時，發出壓力過緊信號，在在轉換的電壓值小于預設電壓閾值時，發出壓力正常信號。

附圖說明

以下將結合附圖對本發明的實施方案進行描述，其中：

圖1為根據本發明實施方案示出的雙模式車窗控制切換系統的結構方框圖。

圖2為根據本發明實施方案示出的雙模式車窗控制切換方法的步驟流程圖。

附圖標記：1車體抖動檢測設備；2超聲波檢測設備；3壓力傳感設備；4檢測切換設備；s101使用設置在車窗所在車體上的車體抖動檢測設備，實時檢測車體的抖動幅度，并在車體的抖動幅度大于等于預設抖動幅度閾值時，發出車體顛簸信號，在車體的抖動幅度小于所述預設抖動幅度閾值時，發出車體正常信號；s102使用設置在車窗的窗框底部內的超聲波檢測設備，沿著車窗的玻璃窗體由下往上發射超聲波信號，基于接收到反射回來的超聲波信號的時間確定車窗的玻璃窗體上沿上方的目標的實時位置以作為實時目標位置輸出；s103使用設置在車窗的玻璃窗體和搖臂末端滑塊之間的壓力傳感設備，在車窗的玻璃窗體上升過程中，當檢測到的壓力大于等于預設壓力閾值時，發出壓力過緊信號，當檢測到的壓力小于所述預設壓力閾值時，發出壓力正常信號；s104使用分別與所述車體抖動檢測設備、所述超聲波檢測設備以及所述壓力傳感設備連接的檢測切換設備，在接收到所述車體顛簸信號時，采用超聲波檢測設備作為目標檢測設備，在接收到所述車體正常信號時，采用壓力傳感設備作為目標檢測設備。

具體實施方式

下面將參照附圖對本發明的雙模式車窗控制切換方法的實施方案進行詳細說明。

1959年4月5日，世界上第一條真正意義上的高速鐵路東海道新干線在日本破土動工，經過5年建設，于1964年3月全線完成鋪軌，同年7月竣工，1964年10月1日正式通車。東海道新干線從東京起始，途經名古屋，京都等地終至(新)大阪，全長515.4公里，運營速度高達210公里/小時，它的建成通車標志著世界高速鐵路新紀元的到來。隨后法國、意大利、德國紛紛修建高速鐵路。1972年繼東海道新干線之后，日本又修建了山陽、東北和上越新干線；法國修建了東南tgv線、大西洋tgv線；意大利修建了羅馬至佛羅倫薩。以日本為首的第一代高速鐵路的建成，大力推動了沿線地區經濟的均衡發展，促進了房地產、工業機械、鋼鐵等相關產業的發展，降低了交通運輸對環境的影響程度，鐵路市場份額大幅度回升，企業經濟效益明顯好轉。

法國、德國、意大利、西班牙、比利時、荷蘭、瑞典、英國等歐洲大部分發達國家，大規模修建該國或跨國界高速鐵路，逐步形成了歐洲高速鐵路網絡。這次高速鐵路的建設高潮，不僅僅是鐵路提高內部企業效益的需要，更多的是國家能源、環境、交通政策的需要。

在亞洲(韓國、中國)、北美洲(美國)、澳洲(澳大利亞)世界范圍內掀起了建設高速鐵路的熱潮。主要體現在：一是修建高速鐵路得到了各國政府的大力支持，一般都有了全國性的整體修建規劃，并按照規劃逐步實施；二是修建高速鐵路的企業經濟效益和社會效益，得到了更廣層面的共識，特別是修建高速鐵路能夠節約能源、減少土地使用面積、減少環境污染、交通安全等方面的社會效益顯著，以及能夠促進沿線地區經濟發展、加快產業結構的調整等。

由于高鐵通行速度快，因此車窗容易造成車廂內降溫快以及風速過猛的問題，因此高鐵車窗的打開或關閉速度都很快，同時車窗的玻璃也很厚，容易給乘客造成不小的傷害。為了克服上述不足，本發明搭建了一種雙模式車窗控制切換系統及方法，能夠解決上述技術問題。

圖1為根據本發明實施方案示出的雙模式車窗控制切換系統的結構方框圖，所述系統包括：

車體抖動檢測設備，設置在車窗所在車體上，用于實時檢測車體的抖動幅度，并在車體的抖動幅度大于等于預設抖動幅度閾值時，發出車體顛簸信號，在車體的抖動幅度小于所述預設抖動幅度閾值時，發出車體正常信號；

超聲波檢測設備，設置在車窗的窗框底部內，用于沿著車窗的玻璃窗體由下往上發射超聲波信號，基于接收到反射回來的超聲波信號的時間確定車窗的玻璃窗體上沿上方的目標的實時位置以作為實時目標位置輸出；

壓力傳感設備，設置在車窗的玻璃窗體和搖臂末端滑塊之間，在車窗的玻璃窗體上升過程中，當檢測到車窗的玻璃窗體受到的壓力大于等于預設壓力閾值時，發出壓力過緊信號，當檢測到的壓力小于所述預設壓力閾值時，發出壓力正常信號；

檢測切換設備，分別與所述車體抖動檢測設備、所述超聲波檢測設備以及所述壓力傳感設備連接，用于在接收到所述車體顛簸信號時，采用超聲波檢測設備作為目標檢測設備，在接收到所述車體正常信號時，采用壓力傳感設備作為目標檢測設備。

接著，繼續對本發明的雙模式車窗控制切換系統的具體結構進行進一步的說明。

在所述雙模式車窗控制切換系統中：

所述檢測切換設備在采用所述超聲波檢測設備作為目標檢測設備時，當所述超聲波檢測設備輸出的實時目標位置位于防夾區間時，發出防夾預警信號；所述檢測切換設備在采用所述壓力傳感設備作為目標檢測設備時，當接收到所述壓力過緊信號時，發出防夾預警信號。

在所述雙模式車窗控制切換系統中，還包括：

防夾反應設備，設置在車窗的窗框底部內，與所述分析判斷設備連接，用于在接收到防夾報警信號時，向直流電機設備發送快速下降信號；

直流電機設備，與所述防夾反應設備連接，用于控制車窗的玻璃窗體的上升或下降，并在接收到所述快速下降信號時，將車窗的玻璃窗體快速下降到防夾區域之下；其中，在所述直流電機設備的控制下，車窗的玻璃窗體快速下降的速度是車窗的玻璃窗體正常下降的速度的兩倍；

高清錄像設備，設置在車窗的窗框頂部內，用于面向車窗的玻璃窗體進行高清視頻流的采集，其中，高清視頻流由多幀圖像組成；

初始建模設備，與所述高清錄像設備連接，對高清視頻流的第一幀圖像進行5像素×5像素濾波模板的中值濾波，獲取中值濾波圖像，并將中值濾波圖像作為初始化的背景圖像輸出；

背景更新設備，每接收到高清視頻流的新的一幀圖像，對新的一幀圖像中的每一個像素作為目標像素進行如下處理：將目標像素的像素值與背景圖像中對應位置像素的像素值進行匹配，匹配成功，則將該目標像素作為背景點，匹配失敗，則將該目標像素作為非背景點，統計高清視頻流歷次圖像中，該目標像素對應位置的像素點被確定為背景點的概率，當概率大于等于預設概率閾值時，采用歷次圖像中該目標像素對應位置處最新被確定為背景點的像素值更新背景圖像中該目標像素對應位置處的像素值；所述背景更新設備在對新的一幀圖像中的最后一個像素執行完上述處理后，輸出更新后的背景圖像；

前景分割設備，與所述背景更新設備連接，用于將高清視頻流的新的一幀圖像減去所述背景更新設備基于高清視頻流的新的一幀圖像更新后的背景圖像，以獲得前景圖像輸出；

二值化處理設備，與所述前景分割設備連接，用于接收所述前景圖像，對所述前景圖像執行二值化處理以獲得二值化圖像；

人體檢測設備，與所述二值化處理設備連接，用于接收所述二值化圖像，對所述二值化圖像中的目標進行基于預設手形運動軌跡的識別，以確定所述二值化圖像中的手形目標，并輸出與手形目標對應的、從所述二值化圖像處分割出來的手形子圖像；

分析判斷設備，分別與所述檢測切換設備、所述人體檢測設備和所述防夾反應設備連接，用于在接收到所述防夾預警信號且接收到所述手形子圖像時，發出防夾報警信號。

在所述雙模式車窗控制切換系統中，還包括：

數據存儲設備，用于存儲所述預設抖動幅度閾值、所述預設壓力閾值、所述預設概率閾值以及所述預設手形運動軌跡。

在所述雙模式車窗控制切換系統中：

所述壓力傳感設備包括壓力傳感片和微控制器，所述壓力傳感片用于將檢測到的壓力轉換為電壓值，所述微控制器與所述壓力傳感片連接，用于在轉換的電壓值大于等于預設電壓閾值時，發出壓力過緊信號，在在轉換的電壓值小于預設電壓閾值時，發出壓力正常信號。

圖2為根據本發明實施方案示出的雙模式車窗控制切換方法的步驟流程圖，所述方法包括：

使用設置在車窗所在車體上的車體抖動檢測設備，實時檢測車體的抖動幅度，并在車體的抖動幅度大于等于預設抖動幅度閾值時，發出車體顛簸信號，在車體的抖動幅度小于所述預設抖動幅度閾值時，發出車體正常信號；

使用設置在車窗的窗框底部內的超聲波檢測設備，沿著車窗的玻璃窗體由下往上發射超聲波信號，基于接收到反射回來的超聲波信號的時間確定車窗的玻璃窗體上沿上方的目標的實時位置以作為實時目標位置輸出；

使用設置在車窗的玻璃窗體和搖臂末端滑塊之間的壓力傳感設備，在車窗的玻璃窗體上升過程中，當檢測到的壓力大于等于預設壓力閾值時，發出壓力過緊信號，當檢測到的壓力小于所述預設壓力閾值時，發出壓力正常信號；

使用分別與所述車體抖動檢測設備、所述超聲波檢測設備以及所述壓力傳感設備連接的檢測切換設備，在接收到所述車體顛簸信號時，采用超聲波檢測設備作為目標檢測設備，在接收到所述車體正常信號時，采用壓力傳感設備作為目標檢測設備。

接著，繼續對本發明的雙模式車窗控制切換方法的具體步驟進行進一步的說明。

在所述雙模式車窗控制切換方法中：

所述檢測切換設備在采用所述超聲波檢測設備作為目標檢測設備時，當所述超聲波檢測設備輸出的實時目標位置位于防夾區間時，發出防夾預警信號；所述檢測切換設備在采用所述壓力傳感設備作為目標檢測設備時，當接收到所述壓力過緊信號時，發出防夾預警信號。

在所述雙模式車窗控制切換方法中，還包括：

使用設置在車窗的窗框底部內的防夾反應設備，與所述分析判斷設備連接，用于在接收到防夾報警信號時，向直流電機設備發送快速下降信號；

使用直流電機設備，與所述防夾反應設備連接，用于控制車窗的玻璃窗體的上升或下降，并在接收到所述快速下降信號時，將車窗的玻璃窗體快速下降到防夾區域之下；其中，在所述直流電機設備的控制下，車窗的玻璃窗體快速下降的速度是車窗的玻璃窗體正常下降的速度的兩倍；

使用高清錄像設備，設置在車窗的窗框頂部內，用于面向車窗的玻璃窗體進行高清視頻流的采集，其中，高清視頻流由多幀圖像組成；

使用初始建模設備，與所述高清錄像設備連接，對高清視頻流的第一幀圖像進行5像素×5像素濾波模板的中值濾波，獲取中值濾波圖像，并將中值濾波圖像作為初始化的背景圖像輸出；

使用背景更新設備，每接收到高清視頻流的新的一幀圖像，對新的一幀圖像中的每一個像素作為目標像素進行如下處理：將目標像素的像素值與背景圖像中對應位置像素的像素值進行匹配，匹配成功，則將該目標像素作為背景點，匹配失敗，則將該目標像素作為非背景點，統計高清視頻流歷次圖像中，該目標像素對應位置的像素點被確定為背景點的概率，當概率大于等于預設概率閾值時，采用歷次圖像中該目標像素對應位置處最新被確定為背景點的像素值更新背景圖像中該目標像素對應位置處的像素值；所述背景更新設備在對新的一幀圖像中的最后一個像素執行完上述處理后，輸出更新后的背景圖像；

使用前景分割設備，與所述背景更新設備連接，用于將高清視頻流的新的一幀圖像減去所述背景更新設備基于高清視頻流的新的一幀圖像更新后的背景圖像，以獲得前景圖像輸出；

使用二值化處理設備，與所述前景分割設備連接，用于接收所述前景圖像，對所述前景圖像執行二值化處理以獲得二值化圖像；

使用人體檢測設備，與所述二值化處理設備連接，用于接收所述二值化圖像，對所述二值化圖像中的目標進行基于預設手形運動軌跡的識別，以確定所述二值化圖像中的手形目標，并輸出與手形目標對應的、從所述二值化圖像處分割出來的手形子圖像；

使用分析判斷設備，分別與所述檢測切換設備、所述人體檢測設備和所述防夾反應設備連接，用于在接收到所述防夾預警信號且接收到所述手形子圖像時，發出防夾報警信號。

在所述雙模式車窗控制切換方法中，還包括：

使用數據存儲設備，存儲所述預設抖動幅度閾值、所述預設壓力閾值、所述預設概率閾值以及所述預設手形運動軌跡。

在所述雙模式車窗控制切換方法中：

所述壓力傳感設備包括壓力傳感片和微控制器，所述壓力傳感片用于將檢測到的壓力轉換為電壓值，所述微控制器與所述壓力傳感片連接，用于在轉換的電壓值大于等于預設電壓閾值時，發出壓力過緊信號，在在轉換的電壓值小于預設電壓閾值時，發出壓力正常信號。

另外，中值濾波對脈沖噪聲有良好的濾除作用，特別是在濾除噪聲的同時，能夠保護信號的邊緣，使之不被模糊。這些優良特性是線性濾波方法所不具有的。此外，中值濾波的算法比較簡單，也易于用硬件實現。所以，中值濾波方法一經提出后，便在數字信號處理領得到重要的應用。

中值濾波是基于排序統計理論的一種能有效抑制噪聲的非線性信號處理技術，中值濾波的基本原理是把數字圖像或數字序列中一點的值用該點的一個鄰域中各點值的中值代替，讓周圍的像素值接近的真實值，從而消除孤立的噪聲點。方法是用某種結構的二維滑動模板，將板內像素按照像素值的大小進行排序，生成單調上升(或下降)的為二維數據序列。二維中值濾波輸出為g(x,y)＝med{f(x-k,y-l),(k,l∈w)}，其中，f(x,y)，g(x,y)分別為原始圖像和處理后圖像。w為二維模板，通常為3*3，5*5區域，也可以是不同的的形狀，如線狀，圓形，十字形，圓環形等。

采用本發明的雙模式車窗控制切換系統及方法，針對現有技術中高鐵車窗控制困難的技術問題，通過在現有的高鐵車窗控制系統中，增加車體抖動檢測設備、超聲波檢測設備、壓力傳感設備、檢測切換設備以及多個有針對性的、高精度的圖像處理設備以實現對夾手狀況的檢測，從而進行車窗控制的快速切換，解決了高鐵車窗控制困難的技術問題。

可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。