专利名称：基于机器视觉的轨距测定方法
技术领域：
本发明涉及轨道安全领域，具体涉及到一种基于机器视觉的轨距测定方法。
背景技术：
轨距不平顺会导致车轮掉道或卡轨，及时轨距尚未扩大到会使车轮掉道的程度，由于斜度较大的车轮踏面将使钢轨遭受额外增加的水平推力，因此如果车轮踏面的大坡度段进入轨顶内侧圆弧以内也应当避免。短距离内轨距变化剧烈，表明存在严重的方向不平顺，当然也会影响列车安全，因此轨距参数是轨道监测中必不可少的监测项目。长期以来，对轨距等不平顺参数的监测都采用手工测量的方法。然而国际上在70年代末开始对钢轨轨距的自动测量系统的研究，特别是日本、德国等发达国家在80年代前后开始利用计算机视觉测量技术进行钢轨监测，但是受制于计算机硬件和计算机图像处理 技术的限制，并没有很好解决这类问题。我国在90年代开始这个项目的研究，其中第四代轨检车采用了光电传感和伺服机构进行测量，其主要缺点是由于现场震动的原因，伺服机构容易损坏。随着计算机图像处理技术的发展，由线光源、图像采集系统和数据处理系统几部分构成的自动监测系统已经被研制出来，如何利用机器视觉技术达到提高轨道监测精度，是业内共同研究的方向。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种基于机器视觉的轨距测量方法，以解决现有技术的轨距测量方法测得的数据不精确的技术问题。为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案一种基于机器视觉的轨距测定方法，包括步骤I、设置两组双目式背对CXD摄像机在轨距测量车支架上，位于钢轨上方；步骤2、测算每个CXD摄像机的参数；步骤3、测算全部CXD摄像机间的几何关系；步骤4、选取CXD摄像机拍摄的对应点位置；步骤5、选取轨距测量点位置；步骤6、将轨距测量点位置映射到世界坐标；步骤7、在世界坐标中计算轨距测量点的间距即轨距。依照本发明较佳实施例所述的轨距测定方法，所述每组CXD摄像机各包括两个具有公共视场的CCD摄像机。依照本发明较佳实施例所述的轨距测定方法，在所述步骤I中还包括在支架上，位于钢轨内侧安装扇形光源，使得扇形光源照射在钢轨上。依照本发明较佳实施例所述的轨距测定方法，在所述步骤2中测算每个CCD摄像机的参数包括
将模板固定在一个平面上，摄像机在不同方位上拍摄两个以上的模板图像，通过模板上的点与图像点进行匹配，计算出图像和模板之间的映射矩阵，并通过该矩阵可线性解出摄像机内部参数，
权利要求
1.一种基于机器视觉的轨距測定方法，其特征在于，包括 步骤I、设置两组双目式背对CXD摄像机在轨距测量车支架上，位于钢轨上方； 步骤2、测算每个CCD摄像机的參数； 步骤3、测算全部CXD摄像机间的几何关系； 步骤4、选取CXD摄像机拍摄的对应点位置； 步骤5、选取轨距测量点位置； 步骤6、将轨距測量点位置映射到世界坐标； 步骤7、在世界坐标中计算轨距测量点的间距即轨距。
2.如权利要求I所述的轨距测定方法，其特征在于，所述每组CCD摄像机各包括两个具有公共视场的CCD摄像机。
3.如权利要求I所述的轨矩测定方法，其特征在于，在所述步骤I中还包括在支架上，位于钢轨内侧安装扇形光源，使得扇形光源照射在钢轨上。
4.如权利要求I所述的轨距测定方法，其特征在于，在所述步骤2中测算每个CCD摄像机的參数包括 将模板固定在ー个平面上，摄像机在不同方位上拍摄两个以上的模板图像，通过模板上的点与图像点进行匹配，计算出图像和模板之间的映射矩阵，并通过该矩阵可线性解出摄像机内部參数，
5.如权利要求I所述的轨距测定方法，其特征在于，在所述步骤2中测算全部CXD摄像机间的几何关系包括将两个摄相机得到的坐标系统统一到同一个世界坐标系中。用两个摄像机同时观察周围环境，利用式Mel = [RT]Me2表不两个坐标系的变换关系； 用[RJ1]与[R2t2]分別表示每个摄像机的外部参数，用[RJ1]表示Cl摄像机与世界坐标之间的相对位置，[R2t2]表示C2摄像机与世界坐标之间的相对位置； 用
6.如权利要求I所述的轨距测定方法，其特征在于，在所述步骤6还包括 用pi与p2表示同一点P的对应点匹配点； 用Ml与M2表示已定标的Cl与C2摄像机各自的投影矩阵分别为
7.如权利要求I所述的轨距测定方法，其特征在于，所述步骤7还包括利用立体视觉实现点三维重建；用Ρχ> Pr表示轨距测量匹配点，点P1Uwl, ywl，Zwl)位于世界坐标系Xwl中，点Pr(xw2，yw2，zw2)位于世界坐标系Xw2中； 世界坐标系Xwl的坐标原点选在标定板上，通过式
全文摘要
本发明提供一种基于机器视觉的轨距测定方法，该方法包括步骤1、设置两组双目式背对CCD摄像机在支架上，位于钢轨上方；步骤2、测算每个CCD摄像机的参数；步骤3、测算全部CCD摄像机间的几何关系；步骤4、选取CCD摄像机拍摄的对应点位置；步骤5、选取轨距测量点位置；步骤6、将轨距测量点位置映射到世界坐标；步骤7、在世界坐标中计算轨距测量点的间距即轨距。本发明提供的轨距测量方法，利用两组背对式的双目视觉成像系统，配合世界坐标中的坐标，计算两个铁轨之间的间距，可以提高精度和准确性。
文档编号G01B11/14GK102679896SQ201110362029
公开日2012年9月19日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年7月15日
发明者安小雪, 朱文发, 李立明, 柴晓冬, 罗永建, 许晓伟, 郑树彬 申请人:上海工程技术大学