中低速磁浮F轨轨缝检测方法技术

本发明专利技术公开了一种中低速磁浮F轨轨缝检测方法，根据摄像机标定和光条中心特征点提取，可得到光条中心特征点在对应世界坐标系下的坐标，即相应光条照射处目标物体的世界坐标，依据得到的世界坐标可计算出相应轨缝几何参数。通过本发明专利技术，可以对中低速磁浮F轨轨缝进行检测，检测精度高，对国内的磁浮F轨缝检测具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
中低速磁浮F轨轨缝检测方法
本专利技术涉及一种中低速磁浮F轨轨缝检测方法。
技术介绍
我国中低速磁浮线路的建设和检测还处于初级阶段，中低速磁浮F型轨由于其特殊的截面形式，其轨缝参数也更为复杂。在传统技术中，未见有成熟的检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种中低速磁浮F轨轨缝检测方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：中低速磁浮F轨轨缝检测方法，根据摄像机标定和光条中心特征点提取，可得到光条中心特征点在对应世界坐标系下的坐标，即相应光条照射处目标物体的世界坐标，依据得到的世界坐标可计算出相应轨缝几何参数。作为优选方式，水平轨缝检测的光条中心对应的世界坐标系OW1XW1YW1，将提取的轨缝特征点C、D图像坐标带入摄像机标定模型得到其世界坐标系下坐标为C(xC-W,yC-W)和D(xD-W,yD-W)，则水平轨缝计算如式(1)所示，其中l为水平轨缝偏差值；l＝|xC-W-xD-W|(1)垂向轨缝和端面轨缝检测的光条中心对应世界坐标系OW2XW2YW2，将提取的轨缝特征点A、B图像坐标带入摄像机标定模型得到其世界坐标系下坐标为A(xA-W,yA-W)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.中低速磁浮F轨轨缝检测方法，其特征在于：根据摄像机标定和光条中心特征点提取，可得到光条中心特征点在对应世界坐标系下的坐标，即相应光条照射处目标物体的世界坐标，依据得到的世界坐标可计算出相应轨缝几何参数。

【技术特征摘要】
1.中低速磁浮F轨轨缝检测方法，其特征在于：根据摄像机标定和光条中心特征点提取，可得到光条中心特征点在对应世界坐标系下的坐标，即相应光条照射处目标物体的世界坐标，依据得到的世界坐标可计算出相应轨缝几何参数。2.根据权利要求1所述的中低速磁浮F轨轨缝检测方法，其特征在于：水平轨缝检测的光条中心对应的世界坐标系OW1XW1YW1，将提取的轨缝特征点C、D图像坐标带入摄像机标定模型得到其世界坐标系下坐标为C(xC-W,yC-W)和D(xD-W,yD-W)，则水平轨缝计算如式(1)所示，其中l为水平轨缝偏差值；l＝|xC-W-xD-W|(1)垂向轨缝和端面轨缝检测的光条中心对应世界坐标系OW2XW2YW2，将提取的轨缝特征点A、B图像坐标带入摄像机标定模型得到其世界坐标系下坐标为A(xA-W,yA-W)和B(xB-W,yB-W)，则垂向轨缝和端面轨缝计算如式(2)、(3)所示，其中h为垂向轨缝偏差值，s为端面轨缝；h＝|xA-W-xB-W|(2)s＝|yA-W-yB-W|(3)。3.根据权利要求1所述的中低速磁浮F轨轨缝检测方法，其特征在于：检测方法还设计以下几个环节的处理：传感器布置；光条中心直线拟合；轨缝特征分析；中低速磁浮轨缝光条图像特征点提取。4.根据权利要求3所述的中低速磁浮F轨轨缝检测方法，其特征在于，传感器布置：中低速磁浮F轨轨缝检测通过4个激光摄像式传感器实现，水平轨缝检测传感器L1和R1位于F轨外磁极侧面，激光平面水平照射外磁极侧面，形成一条沿轨行方向的激光光条，摄像机拍摄该光条经过F轨轨缝调制后的光条图像，用以检测水平轨缝；垂向轨缝和端面轨缝的检测通过位于F轨悬浮间隙检测面正下方的激光摄像式传感器L2和R2完成，激光平面垂直向上照射悬浮间隙检测面，形成一条沿轨行方向的光条，摄像机拍摄该光条经轨缝调制后的光条图像，用以检测垂向和端面轨缝；轨缝检测所使用的传感器距离检测目标200mm，车体振动对检测结果的影响可忽略不计；传感器摄像机采集频率为200帧/秒，激光光条有效长度为200mm，轨缝设计端面宽度一般为20mm，检测系统能够适应在30km/h的检测速度，不会发生漏检现象。5.根据权利要求3所述的中低速磁浮F轨轨缝检测方法，其特征在于，光条中心直线拟合：拟合直线采用的方法是最小二乘法，最小二乘法拟合光条中心直线即求取直线方程f(u)＝ku+b，使得参与拟合的光条中心点坐标(ui,vi)(i＝1,2,…n)中的vi与拟合直线上的估计值f(u)之间的偏差平方和最小，即取最小值时，所得直线方程为最佳经验公式；据此有关于未知数k和b的线性方程组表示成矩阵形式为解得即然而在提取光条中心时由于杂散光干扰等因素可能会出现离散点，故可对参与拟合的光条中心点进行多次直线拟合，每次得到拟合直线方程后对光条中心点进行筛选，若光条中心点到拟合直线距离大于预先设置的阀值，则认为该点为离散点，在下一次直线拟合时排除掉该点；通常对参与拟合的光条中心点进行两次最小二乘直线拟合即可满足要求。6.根据权利要求3所述的中低速磁浮F轨轨缝检测方法，其特征在于，轨缝特征分析：中低速磁浮F轨轨缝检测分为垂向轨缝检测、端面轨缝检测和水平轨缝检测；垂向轨缝检测和端面轨缝检测的激光摄像式传感器结构光平面垂直投射在F型轨悬浮间隙检测面上，形成一条沿轨行方向的结构光条，在轨缝处光条断开成两部分，结构光平面水平投射在F型轨外磁极侧面上，同样形成一条沿轨行方向的结构光条并在轨缝处断开，结构光投射部位的轨缝两侧F型轨具有倒角结构；根据F型轨轨缝的几何特征及其摄像机采集的轨缝光条图像特征，可将F型轨轨缝特征点抽象为4中形式。7.根据权利要求3所述的中低速磁浮F轨轨缝检测方法，其特征在于，中低速磁浮轨缝光条图像特征点提取：根据对不同视角下采集的中低速磁浮轨缝图像特征点的分析，轨缝光条图像特征点呈现为4种情况，分别为：1、F轨磁浮间隙检测面光条与F轨断面光条交点；2、F轨磁浮间隙检测面光条末端；3、F轨外侧面轨缝处倒角光条与F轨断面光条交点；4、F轨外侧面轨缝倒角光条末端。针对4种轨缝特征点提出一种特征点提取办法，针对不同的情况采用阈值分段直线拟合法或偏差阀值法；(1)阈值分段直线拟合阀值分段直线拟合法轨缝特征点提取步骤如下：步骤一：根据轨缝处光条端点在图像中的位置按照比例定位两段水平光条区域，按照光条中心直线拟合选取...

【专利技术属性】
技术研发人员：于龙，张冬凯，冯凯，高雄杰，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51