專利名稱：基于機器視覺的軌距測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道安全領(lǐng)域，具體涉及到一種基于機器視覺的軌距測定方法。
背景技術(shù)：
軌距不平順會導(dǎo)致車輪掉道或卡軌，及時軌距尚未擴大到會使車輪掉道的程度，由于斜度較大的車輪踏面將使鋼軌遭受額外增加的水平推力，因此如果車輪踏面的大坡度段進入軌頂內(nèi)側(cè)圓弧以內(nèi)也應(yīng)當避免。短距離內(nèi)軌距變化劇烈，表明存在嚴重的方向不平順，當然也會影響列車安全，因此軌距參數(shù)是軌道監(jiān)測中必不可少的監(jiān)測項目。長期以來，對軌距等不平順參數(shù)的監(jiān)測都采用手工測量的方法。然而國際上在70年代末開始對鋼軌軌距的自動測量系統(tǒng)的研究，特別是日本、德國等發(fā)達國家在80年代前后開始利用計算機視覺測量技術(shù)進行鋼軌監(jiān)測，但是受制于計算機硬件和計算機圖像處理 技術(shù)的限制，并沒有很好解決這類問題。我國在90年代開始這個項目的研究，其中第四代軌檢車采用了光電傳感和伺服機構(gòu)進行測量，其主要缺點是由于現(xiàn)場震動的原因，伺服機構(gòu)容易損壞。隨著計算機圖像處理技術(shù)的發(fā)展，由線光源、圖像采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)幾部分構(gòu)成的自動監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)被研制出來，如何利用機器視覺技術(shù)達到提高軌道監(jiān)測精度，是業(yè)內(nèi)共同研究的方向。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于機器視覺的軌距測量方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的軌距測量方法測得的數(shù)據(jù)不精確的技術(shù)問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案一種基于機器視覺的軌距測定方法，包括步驟I、設(shè)置兩組雙目式背對CXD攝像機在軌距測量車支架上，位于鋼軌上方；步驟2、測算每個CXD攝像機的參數(shù)；步驟3、測算全部CXD攝像機間的幾何關(guān)系；步驟4、選取CXD攝像機拍攝的對應(yīng)點位置；步驟5、選取軌距測量點位置；步驟6、將軌距測量點位置映射到世界坐標；步驟7、在世界坐標中計算軌距測量點的間距即軌距。依照本發(fā)明較佳實施例所述的軌距測定方法，所述每組CXD攝像機各包括兩個具有公共視場的CCD攝像機。依照本發(fā)明較佳實施例所述的軌距測定方法，在所述步驟I中還包括在支架上，位于鋼軌內(nèi)側(cè)安裝扇形光源，使得扇形光源照射在鋼軌上。依照本發(fā)明較佳實施例所述的軌距測定方法，在所述步驟2中測算每個CCD攝像機的參數(shù)包括
將模板固定在一個平面上，攝像機在不同方位上拍攝兩個以上的模板圖像，通過模板上的點與圖像點進行匹配，計算出圖像和模板之間的映射矩陣，并通過該矩陣可線性解出攝像機內(nèi)部參數(shù)，
權(quán)利要求
1.一種基于機器視覺的軌距測定方法，其特征在于，包括 步驟I、設(shè)置兩組雙目式背對CXD攝像機在軌距測量車支架上，位于鋼軌上方； 步驟2、測算每個CCD攝像機的參數(shù)； 步驟3、測算全部CXD攝像機間的幾何關(guān)系； 步驟4、選取CXD攝像機拍攝的對應(yīng)點位置； 步驟5、選取軌距測量點位置； 步驟6、將軌距測量點位置映射到世界坐標； 步驟7、在世界坐標中計算軌距測量點的間距即軌距。
2.如權(quán)利要求I所述的軌距測定方法，其特征在于，所述每組CCD攝像機各包括兩個具有公共視場的CCD攝像機。
3.如權(quán)利要求I所述的軌矩測定方法，其特征在于，在所述步驟I中還包括在支架上，位于鋼軌內(nèi)側(cè)安裝扇形光源，使得扇形光源照射在鋼軌上。
4.如權(quán)利要求I所述的軌距測定方法，其特征在于，在所述步驟2中測算每個CCD攝像機的參數(shù)包括 將模板固定在ー個平面上，攝像機在不同方位上拍攝兩個以上的模板圖像，通過模板上的點與圖像點進行匹配，計算出圖像和模板之間的映射矩陣，并通過該矩陣可線性解出攝像機內(nèi)部參數(shù)，
5.如權(quán)利要求I所述的軌距測定方法，其特征在于，在所述步驟2中測算全部CXD攝像機間的幾何關(guān)系包括將兩個攝相機得到的坐標系統(tǒng)統(tǒng)一到同一個世界坐標系中。用兩個攝像機同時觀察周圍環(huán)境，利用式Mel = [RT]Me2表不兩個坐標系的變換關(guān)系； 用[RJ1]與[R2t2]分別表示每個攝像機的外部參數(shù)，用[RJ1]表示Cl攝像機與世界坐標之間的相對位置，[R2t2]表示C2攝像機與世界坐標之間的相對位置； 用
6.如權(quán)利要求I所述的軌距測定方法，其特征在于，在所述步驟6還包括 用pi與p2表示同一點P的對應(yīng)點匹配點； 用Ml與M2表示已定標的Cl與C2攝像機各自的投影矩陣分別為
7.如權(quán)利要求I所述的軌距測定方法，其特征在于，所述步驟7還包括利用立體視覺實現(xiàn)點三維重建；用Ρχ> Pr表示軌距測量匹配點，點P1Uwl, ywl，Zwl)位于世界坐標系Xwl中，點Pr(xw2，yw2，zw2)位于世界坐標系Xw2中； 世界坐標系Xwl的坐標原點選在標定板上，通過式
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于機器視覺的軌距測定方法，該方法包括步驟1、設(shè)置兩組雙目式背對CCD攝像機在支架上，位于鋼軌上方；步驟2、測算每個CCD攝像機的參數(shù)；步驟3、測算全部CCD攝像機間的幾何關(guān)系；步驟4、選取CCD攝像機拍攝的對應(yīng)點位置；步驟5、選取軌距測量點位置；步驟6、將軌距測量點位置映射到世界坐標；步驟7、在世界坐標中計算軌距測量點的間距即軌距。本發(fā)明提供的軌距測量方法，利用兩組背對式的雙目視覺成像系統(tǒng)，配合世界坐標中的坐標，計算兩個鐵軌之間的間距，可以提高精度和準確性。
文檔編號G01B11/14GK102679896SQ201110362029
公開日2012年9月19日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者安小雪, 朱文發(fā), 李立明, 柴曉冬, 羅永建, 許曉偉, 鄭樹彬 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)