專利名稱：基于機器視覺的軌距測定方法
技術領域：
本發明涉及軌道安全領域，具體涉及到一種基于機器視覺的軌距測定方法。
背景技術：
軌距不平順會導致車輪掉道或卡軌，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側圓弧以內也應當避免。短距離內軌距變化劇烈，表明存在嚴重的方向不平順，當然也會影響列車安全，因此軌距參數是軌道監測中必不可少的監測項目。長期以來，對軌距等不平順參數的監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的研究，特別是日本、德國等發達國家在80年代前后開始利用計算機視覺測量技術進行鋼軌監測，但是受制于計算機硬件和計算機圖像處理 技術的限制，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進行測量，其主要缺點是由于現場震動的原因，伺服機構容易損壞。隨著計算機圖像處理技術的發展，由線光源、圖像采集系統和數據處理系統幾部分構成的自動監測系統已經被研制出來，如何利用機器視覺技術達到提高軌道監測精度，是業內共同研究的方向。
發明內容
針對上述缺陷，本發明的目的是提供一種基于機器視覺的軌距測量方法，以解決現有技術的軌距測量方法測得的數據不精確的技術問題。為實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案一種基于機器視覺的軌距測定方法，包括步驟I、設置兩組雙目式背對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；步驟3、測算全部CXD攝像機間的幾何關系；步驟4、選取CXD攝像機拍攝的對應點位置；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，位于鋼軌內側安裝扇形光源，使得扇形光源照射在鋼軌上。依照本發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部參數，
權利要求
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； 步驟3、測算全部CXD攝像機間的幾何關系； 步驟4、選取CXD攝像機拍攝的對應點位置； 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，位于鋼軌內側安裝扇形光源，使得扇形光源照射在鋼軌上。
4.如權利要求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部參數，
5.如權利要求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攝像機間的幾何關系包括將兩個攝相機得到的坐標系統統一到同一個世界坐標系中。用兩個攝像機同時觀察周圍環境，利用式Mel = [RT]Me2表不兩個坐標系的變換關系； 用[RJ1]與[R2t2]分別表示每個攝像機的外部參數，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；步驟3、測算全部CCD攝像機間的幾何關系；步驟4、選取CCD攝像機拍攝的對應點位置；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，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 優先權日2011年7月15日
發明者安小雪, 朱文發, 李立明, 柴曉冬, 羅永建, 許曉偉, 鄭樹彬 申請人:上海工程技術大學