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基于机器视觉的无砟轨道三维精测系统关键技术研究
| 论文题名： | 基于机器视觉的无砟轨道三维精测系统关键技术研究 |
| 关键词： | 轨道三维检测;机器视觉;图像处理;无砟轨道;工程测绘 |
| 摘要： | 我国高速铁路的普遍开花,对线路的养护和维修工作提出了更高的要求。目前,虽然有便携式轨道检测仪作为轨道平顺度的评判标准,但检查内容只有轨道相对不平顺,并不包括线路的绝对坐标信息,因此无法进行平面坐标和高程的精确测量,不能直接指导铺轨作业。现有的轨检技术已不能满足高速无砟轨道施工测量以及建成后验收测量的需要。在此形势下,提出了研制便携式无砟轨道三维检测系统的课题。 论文结合无砟轨道精调的工艺要求,在检测仪GJY-T-4的基础上进行改进,增加了轨道三维坐标测量功能。相对于国外使用全站仪作为轨道绝对坐标的测量传感装置的方法,论文创新性的提出采用光测技术,结合机器视觉和数字图像处理技术取代全站仪,实现轨道三维坐标的快速,精确测量。 该三维精测系统由一对架设在GJY-T-4检测量上的高精度CCD,图像采集卡,一台PC构成。通过拍摄线路边的CPIII点,处理同一时刻从不同位置采集到图像对,结合CPIII和已测轨道参数,解算出线路中线绝对坐标。 论文核心: (1)摄像机标定算法 将靶标设定为一个辅助平面,建立辅助平面坐标系进行两步标定。相对于传统标定法,该方法同时考虑径向畸变和切向畸变,提高了目标点定位精度。两步均用最小二乘法快速求解线性方程,简便快速。 (2)特征的提取和立体匹配算法 将金字塔算法应用于基于归一化互相关的模板匹配算法中,保障计算精度的同时大大缩短了计算时间,跟踪效果好。 (3)三维重建算法定位轨道坐标 集合GJY-T-4测量数据、CPIII坐标、图像处理结果、摄像机标定结果,推算出一套轨道三维坐标定位算法。该算法设计精巧,计算量小,几乎不占用CPU时间,能满足实时测量的要求。 基于光测的轨道三维精测系统,取代了基于全站仪的三维精测方案,大大降低了设备的制造和使用成本。且具有高精度,速度快,在线分析,功能完善等特点。研究成果可用于无砟轨道建设的各阶段,有广泛的应用价值。 |
| 作者： | 刘姣姣 |
| 专业： | 交通设备与信息工程 |
| 导师： | 傅勤毅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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