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基于车载近景摄影测量的高速铁路轨道几何状态检测
| 论文题名： | 基于车载近景摄影测量的高速铁路轨道几何状态检测 |
| 关键词： | 高速铁路;轨道近景影像;数据采集系统;几何状态;边缘提取;参数检测 |
| 摘要： | 铁路轨道是支撑列车运行的重要基础设施，引导机车平稳安全运行。在长期的运营过程中，轨道可能受到车轮挤压、路基沉降等因素影响，导致出现几何形变。为保障列车高速安全运行，必须加强对铁路轨道的检测和维护，保持轨道结构具备良好的几何状态。 本论文研究了车载近景摄影测量检测高速铁路轨道静态几何状态的理论和方法，研发了轨道近景影像数据采集系统，获取连续轨道影像，利用图像匹配算法提取轨道影像的同名点，基于自检校光束法区域网平差解算影像外方位元素，通过提取轨道内边缘计算其三维坐标，从而计算轨道静态几何状态参数。 针对轨道近景影像灰度相似性高、数据量庞大的特点，采用ORB算法与最近邻算法提取影像同名点，并进行误匹配剔除与抽稀处理。实验表明，基于ORB算法提取轨道影像同名点具有较高的准确性和空间分布均匀性，且基本达到实时处理的要求。 顾及轨道近景影像受数码相机内方位元素和物镜畸变的系统性影响，采用了自检校光束法区域网平差解算影像的内、外方位元素和畸变参数。实验表明，轨道影像自检校光束法平差的检核点沿轨向的均方根误差为0.7mm，垂轨向均方根误差为1.6ram，高程的均方根误差为1.3mm，满足轨道检测的高精度要求。 由于轨道影像中钢轨的色调单一、灰度差异不显著，采用自适应阈值的Canny算子与多项式图像匹配模型提取钢轨内边缘的同名点，计算其在轨道控制网中的三维坐标。实验结果表明，基于多项式匹配模型的检核点垂轨向坐标的均方根误差为1.6个像素，沿轨向坐标的均方根误差为1.3个像素，匹配的同名点达到了较高的精度。 利用轨道内边缘点的三维坐标拟合轨道的空间线形，计算出轨道的静态几何状态参数，在铁路线路直线段的轨距、水平和轨道中线坐标的计算数据表明，基于车载近景摄影测量的轨道静态几何状态检测达到了较高的精度，表明车载近景摄影测量有望成为检测高速铁路轨道静态几何状态的一项新技术。 |
| 作者： | 佘毅 |
| 专业： | 地图制图学与地理信息工程 |
| 导师： | 陈强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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