基于单目视觉的轨道固定桩基准点测量方法

摘要：

为了提高铁路线路固定桩基准点绝对坐标测量的效率,提出了一种新的测量方法;建立了无合作目标的单点测量模型,采用单目相机采集激光靶标图像,利用光饱和点重心法提取激光光斑中心;研究了平面直线成像规律,构造了基于正交直线的单应性矩阵求解方法,并对图像进行透视畸变校正;根据校正后的图像与靶标的几何相似关系,计算了激光光斑与靶标的横、纵向偏差;在室内环境下,进行了靶标图片拍摄的正交试验,计算与比较了横、纵向偏差.试验结果表明:在激光光斑和靶标固定的条件下,保持相机与靶标的距离不变,改变相机角度拍摄图片,经过透视变换校正后,横、纵向偏差与期望偏差分别为0.082、0.254 mm;相机拍摄角度固定,改变相机与靶标距离拍摄图片,经过透视变换校正后,横、纵向偏差与期望偏差分别为0.126、0.014 mm;在相机的角度、相机与靶标的距离都改变的情况下,拍摄的图片经过透视变换校正后,横、纵向偏差与期望偏差分别为0.329、0.064 mm;可见3组试验的横、纵向偏差与期望偏差的误差均小于0.5 mm;系统的水平距离测量误差范围为±1.52 mm,高程测量误差范围为±0.67 mm,根据轨道检查仪性能指标,线路水平距离误差范围为±3.0 mm,高程误差范围为±2.5 mm,因此,本文的测量方法精度满足轨道测量要求.水平距离测量误差完全由激光测距仪和倾角传感器决定,而高程测量误差是由激光测距仪、倾角传感器与激光点和靶心的偏移量共同决定的.

关键词：铁道工程、轨道测量、靶标识别、直线检测、Harris角点检测、Hough变换、透视变换

所属期刊栏目：18

分类号：U216.3(铁路线路工程)

资助基金：国家自然科学基金项目51605495,61271356,51575541;中国铁路总公司科技研究开发计划课题2017G002-E

在线出版日期：2018-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：129-138