CN110427363B - 基于关系型数据库的铁路信号设备图像信息转换存储方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于关系型数据库的铁路信号设备图像信息转换存储方法，首先整理铁路信号设备原始图像文件，保证所有开发系统的通用性；采用Butterworth低通滤波器进行图像增强，降低高频成分幅度，减弱无用噪声；转换信号设备原始图像为TIFF格式；分别创建设备表、部件表、零件表；建立表关系。本发明对图像数字化后，便于在程序中存储、调用和处理；能批量存储图像信息，提高程序对数据写入、读出的自动化程度和效率；数字化图像后的数据结构简单、清晰、规整，存储和调用方便、快捷。
Description
技术领域
本发明属于铁路设备信息化管理的技术领域，具体涉及一种基于关系型数据库的铁路信号设备图像信息转换存储方法。
背景技术
高速铁路的发展，对铁路应急指挥、电务故障管理、机车信号故障信息管理、检修基地管理等信息管理系统提出了更高的要求，但因信号设备的信息管理系统，大多"各自为政"，整体性不强，多限于局部应用，在信息共享、智能化程度、自动化水平上尚有较大差距。其主要表现：一是缺乏整体规划，不能互联互通；各应用系统在各单位的应用存在技术不规范、标准不统一、地区发展不平衡等现象。二是资源共享水平低；各应用系统分散独立，形成了诸多信息孤岛，不能发挥资源共享优势；三是功能范围不全面，电务管理中的调度管理、班组管理等日常性管理内容不够全面。这些方方面面的问题，与电务管理信息化、自动化要求差距还很大，已经不能适应新形势下电务管理信息化的要求，很难做到信号设备故障的快速、准确处理。
铁路信号设备图像的信息化管理，能使信号设备与设施可视、可见，并快速、准确地展现给每个参与维修的管理和现场处理人员，现场再现与实时图像相结合，设备设施半实物仿真与图像照片相结合，真实反应现场信息，反应所有设施设备的工作状态，使应急指挥工作低消耗，处理方法灵活、有效，以较低的成本实现设备的高质量、安全运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于关系型数据库的铁路信号设备图像信息转换存储方法，满足目前高速铁路维修维护、应急指挥的需求。
本发明所采用的技术方案为：
基于关系型数据库的铁路信号设备图像信息转换存储方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：整理铁路信号设备原始图像文件，按照铁路IFD行业标准中铁路信号系统的分类和编码，创建数据库时运用这些编码，以保证所有开发系统的通用性；
步骤二：采用Butterworth低通滤波器进行图像增强，降低高频成分幅度，减弱无用噪声；
步骤三：转换信号设备原始图像为TIFF格式，文件内容包括：文件头、参数指针表与参数域、参数数据表和图像数据四个部分的完整图像基础信息；
步骤四：分别创建设备表、部件表、零件表；
步骤五：建立表关系，根据铁路信号设备IFD编码规则，设备、部件、零件三者关系为1对1和1对多两种表关系，关系的确立通过两种方式匹配关系：（1）主键中的IFD编码与其他表的外部键中的IFD编码的前9位相同而确定匹配关系；（2）通过索引表确定表的表的匹配关系，索引表的字符串为IFD编码的前9位，并且索引表的字符串视程序设计者的习惯按升序或降序排列。
步骤二中，截断频率为d0的低通滤波器的转移函数为：
步骤三中，适用的图像类型有：索引图像，包含包括图像矩阵与颜色图数组、二进制图像、RGB图像、灰度图像。
本发明具有以下优点：
（1）对图像数字化后，便于在程序中存储、调用和处理。
（2）数字化的图像为二进制和字符型数据，很方便存储到SQL server中，其中Image数据类型的最大长度可以达到2GB。
（3）所采用的方法和数据类型方便存储页面存放数字化的图像的数据，能简化程序结构。
（4）能批量存储图像信息，提高程序对数据写入、读出的自动化程度和效率。
（5）数字化图像后的数据结构简单、清晰、规整，存储和调用方便、快捷。
附图说明
图1为本发明的验证程序运行结果。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
铁路信号设备种类繁多，每个生产厂商都有自己的型号、外形，但所用的内部安装部件和零件有铁路行业的标准，对设备、部件、零件的图像数据，无论是.jpg、.bmp、.gif等各种格式可通过图像处理软件转换TTIF格式，SQL Server中采用的Image类型字段是存储图像的整数阵列数据，SQLServer不对它进行编译，而是由程序完成解释，数据接口简单、明了。同时，该图像对应的设备在铁路信号系统中的分类和编码，保存到符合铁路IFD标准《铁路工程信息模型分类和编码标准(1.0版)》的数据表中，且不是作为数据记录存储在数据记录页中，而是存储在符合IFD标准的一组专用页中,数据表的对应字段中仅是一个十六进制的指针，该指针指向存放该设备、部件或零件的记录的页面。又因Image类型的字段内容在SQL Server中不能使用INSERT和UPDATA等语句进行插入和更新，所以需编写专门的过程来处理图像的数据字段。这样提高了程序对海量的图像数据处理能力和计算能力。
本发明涉及一种基于关系型数据库的铁路信号设备图像信息转换存储方法，由以下步骤实现：
步骤一：整理铁路信号设备原始图像文件,按照铁路IFD行业标准中铁路信号系统的分类和编码，创建数据库时运用这些编码，以保证所有开发系统的通用性。
例如，信号系统的转辙机设备，对应的铁路信号设备IFD编码为54-20 20 90 2030。
步骤二：图像增强，是对图像进行加工，加工后视觉效果更好、更好用的图像。方法是采用Butterworth低通滤波器，图像的能量大部分集中在幅度谱的低频和中频度，而图像的边缘和噪声对应于高频部分。因此能降低高频成分幅度，就能减弱无用的噪声。其截断频率为d0的低通滤波器的转移函数为：
应用时程序可参照以下实现Butterworth低通滤波器的代码：
步骤三：转换信号设备原始图像为TIFF格式，文件内容包括：文件头，参数指针表与参数域，参数数据表和图像数据四个部分的完整图像基础信息。能处理1，4，8，24位非压缩图像和1，4，8，24位packbit压缩图像，一位CCITT压缩图像等，适合大型开发系统的存储和调用。
适用的图像类型有：索引图像，包含包括图像矩阵与颜色图数组、二进制图像、RGB图像、灰度图像。
采用现有的数字化图像软件，将格式转换后的图像采样、量化。采样是将空域上连续的图像变换成离散采样点集合，是对空间的离散化，经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位是像素。量化就是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散化后，用数值表示出来，是对亮度大小的离散化。之后，数字图像是用整数阵列的形式来描述，采用Image数据类型存储到数据库中。
步骤四：分别创建设备表、部件表、零件表：
1、Eid：数据类型varchar，设备识别号
2、Ename：设备名称，数据类型varchar，铁路信号设备包括建筑器材、轨道电路、信号灯、转辙设备、驼峰设备、电源设备、计算机和网络、列车运行控制、调度设备、机车设备、应答器、微机监测
3、EqCode：数据类型varchar，铁路信号设备IFD编码，编码规则参照《铁路工程信息模型分类和编码标准(1.0版)》
4、EqType：数据类型varchar，设备型号
5、ECId：数据类型varchar，设备类，描述设备用途与功能
6、Alias：数据类型varchar，设备别名，现场习惯称呼
7、Position：数据类型text，记录设备安装地点（铁路名称-所属铁路局-所属电务段-所属车站或站段）
8、EqModel：数据类型varchar，设备三维模型的物理位置代码
9、EImage：数据类型varchar，设备原始图像的物理位置代码
10、DataImage：数据类型Image，数字图像的整数阵列，存取方法由程序人员自我定义。
下表含盖了数字化图像存储的必要字段，设备、部件、零件的属性字段、工程字段和维修字段有程序者自由扩充，部件表和零件表的形式相同于设备表，列名可以自定义。
步骤五：建立表关系。根据铁路信号设备IFD编码规则，设备、部件、零件三者关系为1对1和1对多两种表关系，关系的确立通过两种方式匹配关系：（1）主键中的IFD编码与其他表的外部键中的IFD编码的前9位相同而确定匹配关系；（2）通过索引表确定表的表的匹配关系，索引表的字符串为IFD编码的前9位，并且索引表的字符串视程序设计者的习惯按升序或降序排列。
图1是对此方法的验证程序运行结果，信号机是信号设备，通过一对多的表关系调用了组成这个信号设备全部部件和零件，这些部件和零件可组装，也可拆解。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (1)
1.基于关系型数据库的铁路信号设备图像信息转换存储方法，其特征在于：由以下步骤实现：
步骤一：整理铁路信号设备原始图像文件，按照铁路 IFD 行业标准中铁路信号系统的分类和 编码创建数据库；
步骤二：采用 Butterworth 低通滤波器进行图像增强，降低高频成分幅度，减弱无用噪声； 步骤三：转换信号设备原始图像为 TIFF 格式，文件内容包括：文件头、参数指针表与参数 域、参数数据表和图像数据四个部分的完整图像基础信息；
步骤四：分别创建设备表、部件表、零件表；
步骤五：根据铁路信号设备 IFD 编码规则，建立表关系，所述表关系的确立通过两种方式匹配：（1）主键中的 IFD 编码与其他表的外部键中的IFD 编码的前 9 位相同而确定匹配关系；（2）通过索引表确定表的匹配关系，索引表的字符串为 IFD 编码的前 9 位，并且索引表的字符串视程序设计者的习惯按升序或降序排列。
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