一种建筑限界检测方法技术

本发明专利技术涉及铁路安全检测技术，具体涉及一种建筑限界检测方法，包括：使用张正友标定方法预标所述摄像头，获得摄像头参数；利用所述计算机的定位信息，调取站台的地理位置数据信息，确定当前位置车站及站台名称；在列车运行过程中，拍摄视频图像；根据投影结构光测量技术，进行解相位；利用解相位结果进行三维计算，生成三维点云；将三维点云中每个Z值与侵限标准进行比较，判断是否侵限；其中，如果侵限，进行侵限警报，并确定侵限量及侵限位置，如果没有侵限，结束检测。本发明专利技术解决了人工检测方式检测速度慢、受人为主观因素影响以及激光线扫描测量方法只能间断测量的问题，同时在进行站台、风雨棚限界检测时无需要求列车运行的窗口期。

A detection method of building gauge

【技术实现步骤摘要】
一种建筑限界检测方法
本专利技术涉及铁路安全检测技术，具体涉及一种建筑限界检测方法。
技术介绍
对铁路沿线各站台与风雨棚的限界状态进行高效准确地监测，对加强铁路运输安全、杜绝行车事故具有重要意义。每年，各铁路局要投入大量的人力、物力定期对铁路的风雨棚、站台的侵限状态进行监测。传统铁路侵限监测一般是利用铅垂线等手工测量方式，在人为选定可能侵限点后，选择相应铅垂线等手动测量工具，进行侵限监测。铅垂线等手工测量方式，具有速度过慢、人为主观因素影响较大等缺点。除了手工测量方式，当前已有基于激光线扫描测量法。该方法是一种基于三角测距原理的主动式测量技术，即将一激光线投射到三维物体上，通过CCD相机或位置明暗探测器接受返回的信息，即可解算出相应的三维坐标。当前的激光线扫描设备大多采用一定的间隔测量(即每隔一定的距离，测量一次结果)。应用于站台、风雨棚限界状态监测的激光测量技术速度为1.1m/s左右，且当前有很多为间断测量，因而无法连续完成侵限监测，极有可能漏过测量两点之间的侵限点。此外，上述两种当前已存在的技术在监测风雨棚、站台帽的侵限状态时，都需要为当前站台安排一定时间的列车运行窗口期。
技术实现思路
本专利技术提供一种建筑限界检测方法，解决了人工检测方式检测速度慢、受人为主观因素影响以及激光线扫描测量方法只能间断测量的问题。另外，本方法在进行站台、风雨棚限界检测时无需要求列车运行的窗口期。本专利技术的具体技术方案如下：一种建筑限界检测方法，采用一种实时检测装置，该装置包括计算机、摄像头以及投影仪，所述摄像头用于返回拍摄的图像，所述计算机用于计算测量的三维坐标信息，所述投影仪用于投射光栅图像，所述摄像头与计算机通过USB3.0数据线连接，所述投影仪与计算机通过HDMI连接线连接，其特征在于，包括：使用张正友标定方法预标所述摄像头，获得摄像头参数；对系统进行标定，获得摄像头与投影仪的外部位姿信息参数；利用所述计算机的定位信息，调取站台的地理位置数据信息，确定当前位置车站及站台名称；在列车运行过程中，拍摄视频图像；对视频图像分帧，对每一帧图像，根据投影结构光测量技术，进行解相位；利用解相位结果进行三维计算，生成三维点云；将三维点云中每个Z值与侵限标准进行比较，判断是否侵限；其中，如果侵限，进行侵限警报，并确定侵限量及侵限位置，如果没有侵限，结束检测。在上述技术方案的基础上，还可采用以下技术特征进行进一步限定：根据三维点云，实时展示三维图像。采用高速相机拍摄视频图像。所述解相位使用傅里叶轮廓技术。利用盖绍彦、达飞鹏提出相位-相机坐标系测量模型，计算每一帧的每个像素点在摄像头坐标系下的三维坐标，形成三维点云。通过视频里程计技术确定侵限位置。本专利技术具有以下有益效果：1)利用投影结构光测量技术测量风雨棚、站台帽到铁轨中心线，能够快速地检测站台、风雨棚上的侵限点，设备运行一次，即可完成站台、风雨棚的侵限数据的测量，与当前激光线扫描技术比，极大的节约了时间成本；2)使用高速相机采集到的视频流的每一帧，能够实时连续测量站台帽以及风雨棚限界数据，测量结果为面测量，因此不会出现激光线扫描等技术的间隔扫描存在的漏点问题，使得侵限检测更为全面，全面降低安全隐患，避免了漏检问题；3)使用视频里程计技术，能够快速定位检测到的侵限点所在的位置，方便工作人员快速定位侵限点，排除侵限隐患，提升工作人员效率；4)利用计算机定位信息，可以实时自动获取车站及站台名称，无需人工输入站台数据；5)由于投影结构光测量速度快，因此可以直接部署在低速运行的列车上，在进行站台、风雨棚限界状态检测时，不需要请求列车运行的窗口期附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对实施例或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见的是，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，还可根据这些附图获得其他附图。图1示出了本专利技术的一个具体实施方式的检测流程图；图2示出了结构光投影检测系统的结构示意图；图3示出了盖绍彦、达飞鹏提出的相位法三维轮廓测量系统模型的原理示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供一种站台、风雨棚限界检测方法，解决了现有铅锤线、激光检测技术等检测速度慢、无法连续检测以及需要列车运行窗口期等问题。为使得本专利技术的专利技术目的、特征、有点能够更加地显著和易懂，下面将结合本专利技术的实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，下面所描述的内容仅仅是本专利技术的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供一种站台、风雨棚限界检测方法，包括：步骤1：使用张正友标定方法预标所述摄像头，获得摄像头参数(包括焦距、光心和扭曲因子等)。同时确定摄像头和投影仪的位姿关系。“张正友标定”是指张正友教授1998年提出的单平面棋盘格的摄像机标定方法，介于传统标定法和自标定法之间，克服了传统标定法需要的高精度标定物的缺点，而仅需使用一个打印出来的棋盘格就可以。同时也相对于自标定而言，提高了精度，便于操作。因此张氏标定法被广泛应用于计算机视觉方面。步骤2：利用便携式计算机的定位信息，调取站台的地理位置数据信息，确定当前位置车站及站台名称。利用便携式计算机的定位信息，调取车站位置数据，从相应的位置数据获得当前车站以及站点的名称。通过该技术，可以不需要操作人员手动输入当前的站台数据，使得侵限监测的使用更为快捷。步骤3：在列车运行过程中，拍摄视频图像。高速相机具有成像速度快、FPS高等特点，对于高速运动的物体，拍摄的结果依然具有较为清晰的成像效果。高速相机，可以在每秒采集上千帧的基础上，仍具有良好的成像效果，且畸变较小，对于投影到高速移动的物体上的正弦光栅，依然有较好的正弦性。因此使用高速相机采集到的视频流的每一帧，进行三维数据的运算，大大增加了投影结构光对高速运动目标的测量效果。使用的高速相机为Flir(BFS-U3-32S4C-C)的工业相机，其FPS为118帧。步骤4：根据投影结构光测量技术，进行解相位。投影结构光法是全场测量法，测量速度快、精度高、测量系统结构简单、易于实现计算机控制。投影结构光法通过投影系统将一组按一定规律分布的结构光条纹图(如正弦条纹)投影到被测物体表面，被测物体的高度对投影条纹的振幅和相位进行了调制，利用成像系统采集的变形结构光条纹图，采用一定的算法将变形条纹图中的高度信息解调出来，从而得到物体的三维轮廓。当前已有使用投影结构光法在其他场景中测距，如瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息等。解相位一般来说包括两部分，解主值和周期。根据当前实现场景，解相位使用傅里叶轮廓术较为合适。傅里叶轮廓术的特点是通过将时域信号变换到频率域内做频域处理，对变形光栅的空间时域信号进行傅立叶变换，得到其相应的频域信号；在频域内对变形光栅的频谱进行滤波，将信号的直流分量和其它高频分量去掉，只剩下参考光栅所含的基频分量，再进行傅立叶逆变换，重新回到时域空间进行分析。解周期使用质量引导图即可。质量导引相位展开算法的关键步骤就是在相位质量图的指导下进行像素扩散本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建筑限界检测方法，采用一种实时检测装置，该装置包括计算机、摄像头以及投影仪，所述摄像头用于返回拍摄的图像，所述计算机用于计算测量的三维坐标信息，所述投影仪用于投射光栅图像，所述摄像头与计算机通过USB数据线连接，所述投影仪与计算机通过HDMI连接线连接，其特征在于，包括：使用张正友标定方法预标所述摄像头，获得摄像头参数，该参数包括相机内参和整个投影‑拍摄系统的外部参数；利用所述计算机的定位信息，调取站台的地理位置数据信息，确定当前位置车站及站台名称；在列车运行过程中，拍摄视频图像；根据投影结构光测量技术，进行解相位；利用解相位结果进行三维计算，生成三维点云；将三维点云中每个Z值与侵限标准进行比较，判断是否侵限；其中，如果侵限，进行侵限警报，并确定侵限量及侵限位置，如果没有侵限，结束检测。

【技术特征摘要】
1.一种建筑限界检测方法，采用一种实时检测装置，该装置包括计算机、摄像头以及投影仪，所述摄像头用于返回拍摄的图像，所述计算机用于计算测量的三维坐标信息，所述投影仪用于投射光栅图像，所述摄像头与计算机通过USB数据线连接，所述投影仪与计算机通过HDMI连接线连接，其特征在于，包括：使用张正友标定方法预标所述摄像头，获得摄像头参数，该参数包括相机内参和整个投影-拍摄系统的外部参数；利用所述计算机的定位信息，调取站台的地理位置数据信息，确定当前位置车站及站台名称；在列车运行过程中，拍摄视频图像；根据投影结构光测量技术，进行解相位；利用解相位结果进行三维计算，生成三维点云；将三维点云中每个Z值与侵限标准进...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯帅民，杨承国，侯学东，贾文刚，王璐，石宋玮，
申请(专利权)人：内蒙古能建数字信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15