專利名稱：一種長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的攝像測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵道工程的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量及數(shù)字圖像處理技術(shù)，進(jìn)一步是指檢測(cè)長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
軌道幾何參數(shù)的測(cè)量對(duì)改進(jìn)軌道部件設(shè)計(jì)、探索軌道整體特性、確定軌道合理結(jié)構(gòu)、改善軌道及機(jī)車車輛相互作用和影響，以及延長(zhǎng)軌道部件和機(jī)車車輛使用壽命等都有重要的指導(dǎo)作用。
軌道的幾何參數(shù)主要包括以下四項(xiàng)(1)軌距兩股鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)頂面下16mm處兩作用邊的距離；(2)超高同一軌道斷面兩軌項(xiàng)之高差；控制超高誤差的目的是使兩股鋼軌受力均勻，并保證車輛平穩(wěn)行駛；(3)縱偏也稱前后高低，即鋼軌頂面縱向起伏變化量；控制縱偏誤差對(duì)降低輪軌間的動(dòng)力作用，減小對(duì)軌道的破壞十分重要；(4)正矢鋼軌內(nèi)側(cè)面軌距點(diǎn)沿軌向水平位置變化量；控制正矢誤差，對(duì)行車的安全和平穩(wěn)具有特別重要的意義。在無縫線路地段，若軌道方向不良，到了高溫季節(jié)，還可能會(huì)引起脹軌跑道，嚴(yán)重威脅行車安全。
如圖1所示，A1和B1為左鋼軌的2個(gè)軌頭點(diǎn)，對(duì)應(yīng)右鋼軌的軌頭點(diǎn)分別為A2和B2，則|B1B2|為軌距。B1和B2與地平面的交點(diǎn)分別為T1和T2。則|B1T1|和|B2T2|分別為左鋼軌的縱偏、右鋼軌的縱偏，|B1T1-B2T2|為超高。A3、B3、C3分別為軌道中心線上的軌距點(diǎn)，由B3向A3C3作垂線，垂足為K，則|B3K|為正矢。
在鐵路養(yǎng)護(hù)維修中，通常由搗固車檢測(cè)裝置測(cè)量出軌道的幾何參數(shù)，然后進(jìn)行搗固夯實(shí)以及起、撥道作業(yè)，矯正軌道形狀。對(duì)新修鐵路的驗(yàn)收也需要測(cè)量出軌道的幾何參數(shù)。長(zhǎng)期以來，長(zhǎng)直地段軌道幾何參數(shù)的檢測(cè)通常采用激光矯直裝置，通過鎖定在軌道上的激光發(fā)射小車直接瞄準(zhǔn)線路檢測(cè)車上的激光接收器，激光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)擴(kuò)束準(zhǔn)直后，再經(jīng)柱面鏡擴(kuò)展成一個(gè)寬度約為20mm垂直扇面射出到達(dá)激光接收器，由激光接收器上接收到的光束位置合成出軌道幾何參數(shù)。對(duì)操作人員來說，調(diào)整激光束是一項(xiàng)要求很高的工作，一旦激光束脫離了靶面，則無法進(jìn)行測(cè)量。特別是隨著鐵路向高速、重載方向發(fā)展，線路驗(yàn)收、養(yǎng)護(hù)維修的作業(yè)量不斷增加，可供驗(yàn)收、養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)的時(shí)間卻越來越短，運(yùn)輸與檢測(cè)維修的矛盾日益突出。在這種情況下，傳統(tǒng)的基于激光矯直裝置的軌道幾何參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的精度和自動(dòng)化程度都不能滿足現(xiàn)代鐵路高速發(fā)展的要求。
近年來，以計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)為核心的信息技術(shù)得到飛速發(fā)展，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)制造工藝水平大幅度提高，這些科技進(jìn)步使得利用攝像測(cè)量方法實(shí)施軌道幾何參數(shù)的檢測(cè)成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的攝像測(cè)量方法，它可較好地滿足高速鐵路要求高精度、高可靠度、高自動(dòng)化程度檢測(cè)的需要，大大提高軌道幾何參數(shù)水平，可直接應(yīng)用于搗固車的線路幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，也可以此為核心設(shè)計(jì)出各種形式的軌道檢測(cè)車。
本發(fā)明的長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的攝像測(cè)量方法是在長(zhǎng)直軌道上的線路檢測(cè)車車頭固定設(shè)置合作標(biāo)志，在車體前方安裝攝像機(jī)，當(dāng)線路檢測(cè)車沿所述軌道方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，用攝像機(jī)拍攝隨該軌道起伏偏轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)的所述合作標(biāo)志在至少兩個(gè)不同時(shí)刻的圖像，通過圖像處理獲得所述軌道的幾何參數(shù)，所述幾何參數(shù)為軌距和超高、縱偏、正矢中的至少一項(xiàng)。
以下對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。
參見圖2，本發(fā)明的長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的攝像測(cè)量方法是在長(zhǎng)直軌道1上的線路檢測(cè)車2車頭固定設(shè)置合作標(biāo)志4，在所述線路檢測(cè)車2前方安裝攝像機(jī)3，當(dāng)線路檢測(cè)車2沿所述軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，用攝像機(jī)3拍攝隨該軌道起伏偏轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)的所述合作標(biāo)志4在至少兩個(gè)不同時(shí)刻的圖像，通過圖像處理獲得所述軌道的幾何參數(shù)，所述幾何參數(shù)為軌距和超高、縱偏、正矢中的至少一項(xiàng)。
如圖3至5所示，所述合作標(biāo)志4(圖2中畫出了6個(gè)標(biāo)志點(diǎn))可以是圓形標(biāo)志5，也可以是對(duì)角形標(biāo)志6或十字形標(biāo)志7，還可以是其它適宜形狀。如果用于夜間作業(yè)，合作標(biāo)志4可采用由LED發(fā)光光源制作的標(biāo)志。
本發(fā)明中，所述攝像機(jī)3可安裝在所述線路檢測(cè)車2前方的地面上，也可安裝在能沿所述軌道運(yùn)動(dòng)的測(cè)量小車上而便于移動(dòng)該攝像機(jī)。
考慮到實(shí)際拍攝距離可能變化很大，對(duì)長(zhǎng)直軌道的測(cè)量通常需要從幾十米變化到幾百米(如從30米變化到900米)，為了保持所述合作標(biāo)志4的標(biāo)志點(diǎn)在圖像上保持合適的放大倍數(shù)以充分利用視場(chǎng)，同時(shí)保持圖像清晰，攝像機(jī)3可采用電動(dòng)變倍鏡頭；當(dāng)線路檢測(cè)車2沿軌道方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，攝像機(jī)拍攝參考標(biāo)志點(diǎn)圖像，處理器實(shí)時(shí)檢測(cè)圖像中標(biāo)志點(diǎn)的位置變化，并根據(jù)標(biāo)志點(diǎn)位置變化，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)鏡頭，使得標(biāo)志點(diǎn)的圖像點(diǎn)始終在圖像上保持合理位置，以充分有效利用視場(chǎng)，并使得圖像聚焦清晰。然后，通過圖像處理，即處理器根據(jù)圖像點(diǎn)坐標(biāo)與事先獲得的目標(biāo)實(shí)際相對(duì)位置等先驗(yàn)知識(shí)可實(shí)時(shí)計(jì)算出軌道軌距、超高、縱偏和正矢等軌道幾何參數(shù)。
如圖6所示，所述軌距的測(cè)量方法可以是，在線路檢測(cè)車2與左、右鐵軌接觸的2個(gè)部位分別安裝2個(gè)合作標(biāo)志4，用來感應(yīng)軌距的變化；具體實(shí)施時(shí)，既可使一側(cè)標(biāo)志固連于所述線路檢測(cè)車，僅使另一側(cè)標(biāo)志隨軌道抖動(dòng)，也可使兩側(cè)標(biāo)志同時(shí)隨軌道抖動(dòng)。
合作標(biāo)志4的標(biāo)志點(diǎn)數(shù)量不同，可能合成的軌道參數(shù)也不相同。一般來講，有2個(gè)或2個(gè)以上參考標(biāo)志點(diǎn)即可以合成出超高、縱偏、正矢。如果有5個(gè)或5個(gè)以上參考標(biāo)志點(diǎn)，則可直接獲得線路檢測(cè)車除軌向外的位置，即線路檢測(cè)車的上下起伏、左右偏移，以及3個(gè)姿態(tài)角，即方向角、俯仰角和側(cè)傾角，從而合成出超高、縱偏、正矢等軌道幾何參數(shù)，以及其它幾何信息。
下面說明可采用的軌道幾何參數(shù)的合成方案。
(1)采用2-4個(gè)標(biāo)志點(diǎn)時(shí)的軌道幾何參數(shù)合成如圖7所示，合作標(biāo)志4記為P，以4個(gè)標(biāo)志點(diǎn)為例，其中O為圖像中心，XOY為圖像坐標(biāo)系，如果在初始時(shí)刻t0，獲得的圖像點(diǎn)為p1、p2、p3、p4，而p1p2和p3p4的交點(diǎn)為q；通常開始測(cè)量前，調(diào)整攝像機(jī)3水平并正對(duì)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行拍攝，則p1p2平行于圖像傳感器水平方向，p3p4平行于圖像傳感器垂直方向。事實(shí)上，如果在起始時(shí)刻，沒有嚴(yán)格調(diào)整攝像機(jī)位置，即存在一個(gè)小的初始方向角和俯仰角，只要保持?jǐn)z像機(jī)在測(cè)量過程中固定，并不會(huì)影響最終測(cè)量結(jié)果。
如果t1時(shí)刻獲得的圖像點(diǎn)為p1′、p2′、p3′、p4′，而p1′p2′和p3′p4′的交點(diǎn)為q′；通過已有數(shù)字圖像處理技術(shù)，可以檢測(cè)出q′相對(duì)q的橫向位移Δx和縱向位移Δy，以及p1′p2′與p1p2的夾角ψ。根據(jù)|p1′p2′|和事先測(cè)量得到的標(biāo)志點(diǎn)P1與P2距離還能求出該時(shí)刻攝像機(jī)的放大倍數(shù)K＝p1p2||/|P1P2|。如果軌距為L(zhǎng)，可得到如下合成軌道幾何參數(shù)正矢＝Δx；左軌縱偏＝Δy+Lsinψ/2；右軌縱偏＝Δy-Lsinψ/2；超高＝Lsinψ。
(2)采用5個(gè)或5個(gè)以上標(biāo)志點(diǎn)時(shí)的軌道幾何參數(shù)合成如圖8所示，合作標(biāo)志4記為P，以采用圖2所示6個(gè)標(biāo)志點(diǎn)為例，對(duì)這6個(gè)標(biāo)志點(diǎn)的要求是不在同一個(gè)平面內(nèi)；假定P1、P2、P3、P4在同一平面內(nèi)，P5、P6不在該平面內(nèi)。其中4個(gè)共面點(diǎn)可通過上節(jié)算法處理。而通過跟蹤P5、P6可得到線路檢測(cè)車的方向角ω，俯仰角。
不失一般性，假定初始時(shí)刻t0時(shí)的線路檢測(cè)車2坐標(biāo)系為參考坐標(biāo)系。在時(shí)刻t1，線路檢測(cè)車2相對(duì)參考系的運(yùn)動(dòng)量可以分解為1個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣R和1個(gè)平移向量T，R為3×3階矩陣，表征線路檢測(cè)車2相對(duì)參考坐標(biāo)系的姿態(tài)，其元素為歐拉角方向角ω，俯仰角和側(cè)傾角ψ的函數(shù)，T為3×1階矢量(tx，ty，tz)，稱為平移向量，表征線路檢測(cè)車相對(duì)參考坐標(biāo)系的位置。
如果t0和t1時(shí)刻對(duì)應(yīng)的圖像點(diǎn)的規(guī)一化坐標(biāo)分別為p＝(x，y，1)T和p′＝(x′，y′，1)T，根據(jù)極線幾何關(guān)系可得pi′T(t×Rpi)=0]]>從上式并不能獲得平移向量T的大小，因?yàn)閠乘以任意不為零的數(shù)不影響等式的成立。因此上式共有6-1＝5個(gè)未知數(shù)。對(duì)每個(gè)標(biāo)志點(diǎn)來說，在t0時(shí)刻和t1時(shí)刻分別獲得的圖像點(diǎn)稱為匹配點(diǎn)，如果獲得5組以上匹配點(diǎn)，則可求解上式。也就是說，如果具有5個(gè)以上標(biāo)志點(diǎn)，設(shè)軌距為L(zhǎng)，則可解出線路檢測(cè)車的位置(除了軌向距離以外)和姿態(tài)，從而合成出軌道幾何參數(shù)超高、縱偏和正矢正矢＝Δx；左軌縱偏＝Δy+Lsinψ/2；右軌縱偏＝Δy-Lsinψ/2；超高＝Lsinψ(其中L為軌距)。
通過采用各種已有的相關(guān)數(shù)字圖像處理技術(shù)，可以高精度地檢測(cè)并定位圖像點(diǎn)位置，例如，亞像素圖像定位技術(shù)就是一種先進(jìn)的圖像處理方法之一，運(yùn)用它使圖像中目標(biāo)定位精度高于圖像的物理分辨率。本發(fā)明可選用如下常用的亞像素定位技術(shù)1、使用自適應(yīng)模板相關(guān)濾波法基本思想是制作參數(shù)可以調(diào)整的模板，對(duì)每個(gè)粗定位點(diǎn)，首先確定應(yīng)選模板的參數(shù)，選擇最合適的模板，用所選模板對(duì)粗定位點(diǎn)及其鄰域點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，用所得相關(guān)系數(shù)擬合曲面，確定最大相關(guān)位置。
2、自適應(yīng)閾值重心法對(duì)于有些目標(biāo)，可以通過多種圖像處理的方法提取具有一定面積的目標(biāo)區(qū)域，并考慮到目標(biāo)的灰度分布特征，采用灰度重心法，在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)以灰度為權(quán)值求出目標(biāo)區(qū)域的灰度重心作為目標(biāo)位置，同時(shí)采用帶自適應(yīng)閾值的高斯分布模板對(duì)特征目標(biāo)進(jìn)行跟蹤定位。
3、灰度圖擬合法對(duì)于有些目標(biāo)，還可直接根據(jù)目標(biāo)圖像的特征，選用合適的解析曲面，對(duì)灰度圖進(jìn)行曲面擬合，再求出解析曲面的極值位置，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的亞像素精度定位。
4、根據(jù)灰度特征進(jìn)行指定區(qū)域或全場(chǎng)的自動(dòng)識(shí)別如圖5所示，對(duì)角形標(biāo)志圖像具有一定的特征，如對(duì)角區(qū)域同為亮或暗而平均灰度差異小，鄰角區(qū)域一亮一暗而平均灰度差異大，4個(gè)角域各自的平均灰度與整個(gè)區(qū)域的平均灰度有較大差異，中心區(qū)的平均灰度與整個(gè)區(qū)域的平均灰度相近，同一角域內(nèi)象素間灰度差異小，標(biāo)志外緣有橢圓或近似橢圓存在，有兩條相交于中心的階躍邊緣存在。充分利用這些特征，可以可靠地實(shí)現(xiàn)高精度的識(shí)別與定位。
大氣抖動(dòng)的修正由于攝像機(jī)3距離目標(biāo)最長(zhǎng)距離可達(dá)到幾百米以上，因此需要考慮大氣抖動(dòng)對(duì)成像的影響。此時(shí)可以通過加裝已有的自適應(yīng)光學(xué)設(shè)備，或用軟件算法形式進(jìn)行適當(dāng)修正。
攝像機(jī)的選擇與安裝數(shù)字?jǐn)z像機(jī)速度快、存儲(chǔ)方便，易于實(shí)現(xiàn)后處理的數(shù)字化、自動(dòng)化，因此采用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)比模擬攝像機(jī)更合適。由于在線路檢測(cè)車作業(yè)時(shí)的環(huán)境中，塵土和噪聲污染大，并有劇烈振動(dòng)存在。為保證攝像機(jī)的正常工作狀態(tài)，正確獲得參考標(biāo)志物圖像，需要加固安裝攝像機(jī)，并對(duì)攝像機(jī)鏡頭加裝防塵裝置。
處理器的選擇在軌道幾何參數(shù)的檢測(cè)中，可以采用PC計(jì)算機(jī)或DSP處理器，作為圖像存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理設(shè)備。由于DSP處理器速度快、操作簡(jiǎn)便，因此更適合用在實(shí)際裝置中。在攝像機(jī)選定，可以根據(jù)攝像機(jī)的接口方案設(shè)計(jì)DSP處理器。
由以上可知，本發(fā)明為一種長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的攝像測(cè)量方法，它的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)有(1)與已有技術(shù)的激光矯直不同，本發(fā)明方法不需要將攝像機(jī)嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)參考標(biāo)志，只要使參考標(biāo)志處于攝像機(jī)視場(chǎng)范圍內(nèi)即可；因此，在實(shí)際使用中，由于避免了激光矯直裝置中對(duì)調(diào)整激光束的復(fù)雜環(huán)節(jié)，測(cè)量裝置的可操作性更好；(2)系統(tǒng)數(shù)字化程度高。該裝置采用以攝像機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)(或DSP處理器)為核心的硬件設(shè)備，對(duì)硬件依賴程度低，數(shù)字化程度和自動(dòng)化程度高，可以方便地采用計(jì)算機(jī)對(duì)攝像機(jī)獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、復(fù)制、傳輸和自動(dòng)化處理。
本發(fā)明方法有效地滿足了高速鐵路要求高精度、高可靠度、高自動(dòng)化程度檢測(cè)的需要，大大提高了軌道幾何參數(shù)水平，可直接應(yīng)用于搗固車的線路幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，也可以此為核心設(shè)計(jì)出各種形式的軌道檢測(cè)車。


圖1為表示直線軌道幾何參數(shù)定義的示意圖；圖2為攝像測(cè)量方法的原理示意圖；圖3為合作標(biāo)志為圓形標(biāo)志的樣式示意圖；圖4為合作標(biāo)志為十字形標(biāo)志的樣式示意圖；圖5為合作標(biāo)志為對(duì)角形標(biāo)志的樣式示意圖；圖6為測(cè)量軌距的合作標(biāo)志；圖7為軌道幾何參數(shù)方案圖示(4個(gè)參考標(biāo)志點(diǎn)情形)；圖8為軌道幾何參數(shù)方案圖示(6個(gè)參考標(biāo)志點(diǎn)情形)。
在圖中
1-長(zhǎng)直軌道，2-線路檢測(cè)車，3-攝像機(jī)，4-合作標(biāo)志，5-圓形標(biāo)志， 6-對(duì)角形標(biāo)志，7-十字形標(biāo)志，XOY-圖像物理坐標(biāo)系；p1、p2、p3、p4-參考時(shí)刻的合作標(biāo)志點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖像點(diǎn)；p1′、p2′、p3′、p4′-實(shí)時(shí)測(cè)量時(shí)刻合作標(biāo)志點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖像點(diǎn)；ω-不同時(shí)刻標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度；OXYZ-參考坐標(biāo)系； P1～P6-合作標(biāo)志的標(biāo)志點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
如圖2所示，本發(fā)明方法為，在長(zhǎng)直軌道1上的線路檢測(cè)車2車頭固定設(shè)置合作標(biāo)志4，在所述線路檢測(cè)車2前方安裝攝像機(jī)3，當(dāng)線路檢測(cè)車2沿所述軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，用攝像機(jī)3拍攝隨該軌道起伏偏轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)的所述合作標(biāo)志4不同時(shí)刻板的圖像，通過圖像處理獲得所述軌道的幾何參數(shù)，所述幾何參數(shù)為軌距和超高、縱偏、正矢。
所述合作標(biāo)志4為六個(gè)圓形標(biāo)志5；夜間作業(yè)時(shí)，采用由LED發(fā)光光源制作的合作標(biāo)志；所述攝像機(jī)3選用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，將其安裝在所述線路檢測(cè)車2前方的地面上；為了使參考標(biāo)志物由遠(yuǎn)及近運(yùn)動(dòng)時(shí)均能獲得較清晰圖像，采用三可變或二可變之變倍鏡頭，使攝像機(jī)的焦距、光圈、聚焦可以隨視距變化而變化；為克服大氣抖動(dòng)對(duì)成像的影響，加裝自適應(yīng)光學(xué)設(shè)備；為在塵土和噪聲污染大、有劇烈振動(dòng)存在的作業(yè)環(huán)境中保證攝像機(jī)的正常工作狀態(tài)、正確獲得參考標(biāo)志物圖像，對(duì)攝像機(jī)3進(jìn)行加固安裝，攝像機(jī)鏡頭加裝防塵裝置。
采用PC計(jì)算機(jī)或DSP處理器，作為圖像處理(圖像存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理)設(shè)備。由于DSP處理器速度快、操作簡(jiǎn)便，因此更適合用在實(shí)際裝置中，還可根據(jù)攝像機(jī)的接口方案確定DSP處理器。
采用亞像素圖像定位技術(shù)，高精度檢測(cè)并定位圖像中的標(biāo)志點(diǎn)位置，并可根據(jù)視場(chǎng)內(nèi)參考標(biāo)志的先驗(yàn)知識(shí)，如線段長(zhǎng)度、區(qū)域面積等，實(shí)時(shí)標(biāo)定出圖像的比例系數(shù)，用于最終軌道幾何參數(shù)的計(jì)算。所得軌道幾何參數(shù)是軌距為L(zhǎng)，正矢＝Δx；左軌縱偏＝Δy+Lsinψ/2；右軌縱偏＝Δy-Lsinψ/2；超高＝Lsinψ；其中Δx和Δy分別為合作標(biāo)志點(diǎn)的橫向位移與縱向位移，ψ為線路檢測(cè)車2的側(cè)傾角。
權(quán)利要求
1.一種長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的攝像測(cè)量方法，其特征是，該方法為在長(zhǎng)直軌道(1)上的線路檢測(cè)車(2)車頭固定設(shè)置合作標(biāo)志(4)，在所述線路檢測(cè)車(2)前方安裝攝像機(jī)(3)，當(dāng)線路檢測(cè)車(2)沿所述軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，用攝像機(jī)(3)拍攝隨該軌道起伏偏轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)的所述合作標(biāo)志(4)在至少兩個(gè)不同時(shí)刻的圖像，通過圖像處理獲得所述軌道的幾何參數(shù)，所述幾何參數(shù)為軌距和超高、縱偏、正矢中的至少一項(xiàng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的攝像測(cè)量方法，其特征是，所述合作標(biāo)志(4)為是圓形標(biāo)志(5)或?qū)切螛?biāo)志(6)、十字形標(biāo)志(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的攝像測(cè)量方法，其特征是，所述攝像機(jī)(3)安裝在所述線路檢測(cè)車(2)前方的地面上，或安裝在可沿所述軌道運(yùn)動(dòng)的測(cè)量小車上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的攝像測(cè)量方法，其特征是，所述圖像處理中，采用亞像素圖像定位技術(shù)，高精度檢測(cè)并定位圖像中的標(biāo)志點(diǎn)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的攝像測(cè)量方法，其特征是，采用PC計(jì)算機(jī)或DSP處理器進(jìn)行所述圖像處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的攝像測(cè)量方法，其特征是，合成的所述軌道幾何參數(shù)表達(dá)為正矢＝Δx；左軌縱偏＝Δy+Lsinψ/2；右軌縱偏＝Δy-Lsinψ/2；超高＝Lsinψ；其中，軌距為L(zhǎng)，Δx和Δy分別為合作標(biāo)志點(diǎn)的橫向位移與縱向位移，ψ為線路檢測(cè)車(2)的側(cè)傾角。
全文摘要
一種長(zhǎng)直軌道幾何參數(shù)的攝像測(cè)量方法，屬于鐵道工程的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量及數(shù)字圖像處理技術(shù)，該方法為在長(zhǎng)直軌道上的線路檢測(cè)車車頭固定設(shè)置合作標(biāo)志，在所述線路檢測(cè)車前方安裝攝像機(jī)，當(dāng)線路檢測(cè)車沿所述軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，用攝像機(jī)拍攝隨該軌道起伏偏轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)的所述合作標(biāo)志在至少兩個(gè)不同時(shí)刻的圖像，通過圖像處理獲得所述軌道的幾何參數(shù)，所述幾何參數(shù)為軌距和超高、縱偏、正矢中的至少一項(xiàng)。本發(fā)明方法有效地滿足了高速鐵路要求高精度、高可靠度、高自動(dòng)化程度檢測(cè)的需要，大大提高了軌道幾何參數(shù)水平，可直接應(yīng)用于搗固車的線路幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，也可以此為核心設(shè)計(jì)出各種形式的軌道檢測(cè)車。
文檔編號(hào)G01B21/20GK101021417SQ20071003459
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者于起峰, 邱志強(qiáng), 梁永輝, 伏思華 申請(qǐng)人:于起峰, 邱志強(qiáng), 梁永輝, 伏思華