一种铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量方法，数码相机A1和A2同时采集轨道影像，分别得到左轨道影像和右轨道影像；在像控点标志F上架设棱镜D，全站仪C量测得到像控点标志中心坐标；将采集的左、右轨道影像分别进行处理，提取轨道影像特征点并匹配，沿轨向方向分别对左、右轨道影像做连续像对相对定向和模型连接，将像控点坐标带入完成绝对定向，得到轨道点地面三维坐标，联合左、右轨道影像数据进行自检校光束法区域网平差，得到精确的轨道点地面三维坐标，从而计算出轨道外形尺寸及其几何平顺性参数。本发明方法可获得轨道任意长短波的平顺性检测，可实现高精度、高效率的轨道几何状态测量。
【专利说明】一种铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量方法
【技术领域】
[0001]本发明专利属于高速铁路轨道几何平顺性测量，具体是运用近景摄影测量技术对轨道几何平顺性进行检测的领域。
【背景技术】
[0002]随着我国高速铁路的大规模建设，陆续投入运营的铁路数量日益增多，高速铁路正逐渐作为一种快捷舒服、运载量大、低碳环保的运输方式，成为我国交通运输的重要支柱。然而，高速列车在长期运行过程中，由于轮轨动力反复作用以及工后沉降等诸多因素影响，轨道线形易发生几何变形。为保障列车高速、安全、平稳运行，必须加强对铁路轨道几何状态的精确检测，尤其是面临我国高速铁路数量巨大的特殊性和轨道检测的高精度技术要求，对轨道几何状态测量技术提出了严峻挑战。
[0003]目前最常用的轨道检测设备是基于全站仪和轨检小车的检测系统，这种测量技术检测精度较高，已为我国高速铁路初期建设的轨道精调提供了重要的技术支撑。然而，该系统是基于手推式的轨道逐点接触测量，外业劳动强度大，移动测量可行性不强，在检测点的分布密度、测量效率等方面都有待进一步改善，并且受到高额成本的进口全站仪设备限制。考虑到我国高速铁路轨道检测数量巨大，因此亟待探索一种能够实现高效率、高精度的轨道检测技术，改进和补充当前全站仪和轨检小车这种单一检测系统的不足。
[0004]发明专利内容
[0005]鉴于现有技术的以上缺点，本发明专利的目的是提供一种具有闻精度、闻效率的轨道几何平顺性检测方法，并使之具有相对低成本的优点。
[0006]本发明专利的目的是通过如下的手段实现的。
[0007]使用两台数码相机AJPA2、铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量装置B、全站仪C和棱镜D实现轨道几何平顺性的检测。在铁路轨道E上布设像控点标志F，在像控点标志F上架设棱镜D，全站仪C量测得到像控点标志中心坐标；将铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量装置B放置在铁路轨道上，数码相机A1和A2稳定安放在装置B上，相机主光轴与轨道面近似垂直，在装置B移动的过程中，数码相机A1和A2同时采集轨道影像，分别得到左轨道影像和右轨道影像；将获取的轨道影像进行处理，提取轨道影像特征点并匹配，沿轨向方向分别对左、右轨道影像做连续像对相对定向和模型连接，将像控点坐标带入完成绝对定向，得到轨道点地面三维坐标，联合左右轨道数据进行自检校光束法区域网平差，得到精确的轨道点地面三维坐标，从而获得轨道外形尺寸及其几何平顺性参数。
[0008]采用本发明的方法，在对一段轨道进行检测时，在轨道上布设像控点标志F，像控点标志F分别布设在轨道的开始部位、中间部位和结束部位，在像控点标志F上架设棱镜D，全站仪C量测得到像控点标志中心坐标，像控点布设数量较少，操作简单，可快速获得像控点坐标。在获取轨道影像时，数码相机A1和A2稳定安放在铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量装置B上，相机主光轴与轨道面近似垂直。数码相机A1和A2在装置B移动的同时采集轨道影像，可快速获取轨道目标大量的几何信息，可获得大面积连续的长轨道影像。轨道影像的处理采用基于近景摄影测量的空间解析几何模型和数字图像处理技术，计算轨道表面连续的三维坐标，可得到轨道任意长短波的平顺性检测。本发明的方法具有操作简单、采集效率高、测量精度高，并可获取任意长短波轨道几何平顺性的特点与优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明一种铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量方法的位置关系图。
[0010]图2为本发明使用的铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量装置的外观图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明专利作进一步说明。
[0012]由图1可看到本发明方法所使用设备的位置关系，测量时，ApA2为数码相机，B为铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量装置，C为全站仪，D为棱镜，E为铁路轨道，F为像控点标志。测量过程:在铁路轨道E上布设像控点标志F，在像控点标志F上架设棱镜D，全站仪C量测得到像控点标志中心坐标，将铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量装置B放置在铁路轨道上，数码相机ApA2稳定安放在装置B上，在装置B移动的过程中，数码相机A1和A2同时采集轨道影像，分别得到左轨道影像和右轨道影像。计算结果:轨道点地面三维坐标和轨道几何平顺性参数。
[0013]结合图2可看到，铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量装置B的结构:相机承载平台100上对称设置有用于固定两台相机的联接结构，具有相同的尺寸，两台相机位于同一水平面上，平台100通过锁紧螺丝与连接支架200相连；计算机承载架300固定在连接支架200上；可放置计算机的平板310联接在计算机承载架300上，计算机放置在平板310上；所述的连接支架200通过螺丝锁紧相连在底座500，底座500为具有四个滚轮510的可移动平台。
【权利要求】
1.一种铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量方法，其特征在于，使用两台数码相机A1和A2、铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量装置B、全站仪C和棱镜D检测轨道几何平顺性的方法；在铁路轨道E上布设像控点标志F，在像控点标志F上架设棱镜D，全站仪C量测得到像控点标志中心坐标；铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量装置B放置在铁路轨道上，数码相机A1和A2稳定安放在装置B上，相机主光轴与轨道面近似垂直；在铁路轨道平顺性检测的车载近景摄影测量装置B移动的过程中，数码相机A1和A2同时采集轨道影像，分别得到左轨道影像和右轨道影像；将采集的轨道影像进行处理，提取轨道影像特征点并匹配，沿轨向方向分别对左、右轨道影像做连续像对相对定向和模型连接，将像控点坐标带入完成绝对定向，得到轨道点地面三维坐标，联合左、右轨道数据进行自检校光束法区域网平差，得到精确的轨道点地面三维坐标，从而获得轨道外形尺寸及其几何平顺性参数。
【文档编号】B61D15/08GK103552570SQ201310544461
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】陈强, 刘丽瑶, 刘成龙, 佘毅, 杨莹辉, 郭良浩, 王鹏 申请人:西南交通大学