轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法及装置、介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法及装置、介质，其中的方法包括如下步骤：步骤一、确定轮轨接触姿态测量所能涵盖的布局空间；步骤二、根据候选双目视觉模型池，确定出所述布局空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数；在所述步骤二中，所述候选双目视觉模型池是按照如下步骤建立的：步骤S10：确定测量所能涵盖的布局空间中的相关因子，并对所述相关因子进行离散化处理；步骤S20：根据所述结构光投影仪和所述相机的物理参数，建立候选双目视觉模型；步骤S30：基于所述候选双目视觉模型，在所述布局空间的可行区域建立候选双目视觉模型池。基于本发明专利技术的方法能够用最少数量的双目相机系统实现对轮轨接触姿态的高精度测量。轨接触姿态的高精度测量。轨接触姿态的高精度测量。

【技术实现步骤摘要】
轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法及装置、介质


[0001]本专利技术涉及视觉传感器的网络布局
，具体涉及一种轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法及装置、控制装置、计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]铁路在我国的建设规模以及建造水平在全世界范围内都属于领先地位，其中，高速铁路的运营里程达3.79万公里，里程数稳居世界第一。伴随着列车的持续运行，列车的车轮和列车运行的铁轨不可避免地会受到磨损，这在一定程度上会影响高速铁路的行车安全。目前已有的可行的方案是：使用结构光投影仪和相机组成的双目视觉系统对轮(车轮)轨(铁轨)接触区域进行全表面范围的实时监测，从而通过动态获取轮轨接触姿态的方式来研究、确定轮轨的冲击、受力和磨损等情况。
[0003]不过，采用双目视觉系统对轮轨接触区域进行全表面的检测过程中，存在这样的问题：受如轮轨遮挡、目标观测区域结构复杂、双目视觉系统部署位置受限等客观存在的约束，导致双目视觉系统的测量精度受到影响。
[0004]相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]技术问题
[0006]本专利技术旨在至少一部分或者一定程度地解决前述的技术问题，即：至少一部分或者一定程度地解决由于受如轮轨遮挡、目标观测区域结构复杂、双目视觉系统部署位置受限(如受转向架结构的限制)等客观存在的约束导致双目视觉系统的测量精度受到影响的技术问题。
[0007]技术手段
[0008]鉴于此，本专利技术提供了一种轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，所述轮轨接触姿态测量采用的检测部件包括结构光投影仪和相机，所述布局控制方法包括如下步骤：
[0009]步骤一、确定轮轨接触姿态测量所能涵盖的布局空间；
[0010]步骤二、根据候选双目视觉模型池，确定出所述布局空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数；
[0011]在所述步骤二中，所述候选双目视觉模型池是按照如下步骤建立的：
[0012]步骤S10：确定测量所能涵盖的布局空间中的相关因子，并对所述相关因子进行离散化处理；
[0013]其中，所述相关因子包括布局空间的大小、包含于布局空间中的物体、与布局空间相关的环境约束和布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间；
[0014]步骤S20：根据所述结构光投影仪和所述相机的物理参数，建立候选双目视觉模型；
[0015]步骤S30：基于所述候选双目视觉模型，在所述布局空间的可行区域建立候选双目
视觉模型池。
[0016]对于上述检测布局控制方法，在一种可能的实施方式中，所述步骤S10包括：
[0017]采用采样频率f对大小为m*n*k的局部空间进行离散化处理，离散化后的所述布局空间的大小表示为S
x
×
S
y
×
S
z
，
[0018]其中，m、n、k分别为布局空间在其所处的三维坐标系中沿X、Y、Z轴方向的尺寸；采样频率表示在布局空间内每隔尺寸f取一个采样点，基于采样频率对局部空间中的点沿X、Y、Z轴进行采样，S
x
、S
y
、S
z
分别表示在X、Y、Z轴方向上的采样点的点数，(x，y，z)表示布局空间中的任意一点，
[0019]基于此，对所述包含于布局空间中的物体、所述与布局空间相关的环境约束和所述布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间的离散化处理包括：
[0020]1)：采用所述采样频率f对包含于布局空间中的物体进行离散化处理，表示为一个S
x
×
S
y
×
S
z
大小的0
‑
1矩阵matrix
env
，
[0021]其中，若某一物体在所述布局空间中的任意一点(x，y，z)占有空间，则matrix
env
(x，y，z)＝1，反之则为0；
[0022]2)：采用所述采样频率f定义所述与布局空间相关的环境约束，表示为一个S
x
×
S
y
×
S
z
大小的0
‑
1矩阵matrix
forbidden
，
[0023]其中，若所述布局空间中的任意一点(x，y，z)禁止放置所述相机和/或所述结构光投影仪，则matrix
forbidden
(x，y，z)＝1，反之则为0；
[0024]3)：采用所述采样频率f定义所述布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间，表示为一个S
x
×
S
y
×
S
z
大小的0
‑
1矩阵matrix
target
，
[0025]其中，若所述目标测量空间包括所述布局空间中的任意一点(x，y，z)，则matrix
target
(x，y，z)＝1，反之则为0。
[0026]对于上述检测布局控制方法，在一种可能的实施方式中，所述物理参数包括前景深、后景深、水平视场角和垂直视场角。
[0027]对于上述检测布局控制方法，在一种可能的实施方式中，所述步骤S20包括：
[0028]根据所述采样频率f对所述结构光投影仪和所述相机的所述前景深、所述后景深、所述水平视场角和所述垂直视场角进行离散化处理，结果分别表示为near
dist
，far
dist
，FoV1，FoV2；
[0029]将所述结构光投影仪和所述相机视作一个质点，质点在所述布局空间中的位置为(x0，y0，z0)，质点的光轴朝向与x轴和y轴之间形成的角度分别为质点能够覆盖到的视野表示为一个S
x
×
S
y
×
S
z
大小的0
‑
1矩阵matrix
single
，
[0030]其中，若所述结构光投影仪或所述相机的视野能够覆盖到所述布局空间中一点(x，y，z)，则matrix
single
(x，y，z)＝1，反之则为0；
[0031]基于所述near
dist
，far
dist
，FoV1，FoV2和所述matrix
single
，建立质点的双目视觉模型。
[0032]对于上述检测布局控制方法，在一种可能的实施方式中，所述步骤S30包括：
[0033]步骤S301：所述结构光投影仪和所述相机在所述布局空间中的位置为(x1，y1，z1)和(x2，y2，z2)，
[0034]所述结构光投影仪和所述相机的光轴朝向与x轴和y轴之间形成的角度分别为
和
[0035]所述结构光投影仪和所述相机能够覆盖到的视野分别表示为一个S<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，其特征在于，所述轮轨接触姿态测量采用的检测部件包括结构光投影仪和相机，所述布局控制方法包括如下步骤：步骤一、确定轮轨接触姿态测量所能涵盖的布局空间；步骤二、根据候选双目视觉模型池，确定出所述布局空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数；在所述步骤二中，所述候选双目视觉模型池是按照如下步骤建立的：步骤S10：确定测量所能涵盖的布局空间中的相关因子，并对所述相关因子进行离散化处理；其中，所述相关因子包括布局空间的大小、包含于布局空间中的物体、与布局空间相关的环境约束和布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间；步骤S20：根据所述结构光投影仪和所述相机的物理参数，建立候选双目视觉模型；步骤S30：基于所述候选双目视觉模型，在所述布局空间的可行区域建立候选双目视觉模型池。2.根据权利要求1所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，其特征在于，所述步骤S10包括：采用采样频率f对大小为m*n*k的局部空间进行离散化处理，离散化后的所述布局空间的大小表示为S
x
×
S
y
×
S
z
，其中，m、n、k分别为布局空间在其所处的三维坐标系中沿X、Y、Z轴方向的尺寸；采样频率表示在布局空间内每隔尺寸f取一个采样点，基于采样频率对局部空间中的点沿X、Y、Z轴进行采样，S
x
、S
y
、S
z
分别表示在X、Y、Z轴方向上的采样点的点数，(x，y，z)表示布局空间中的任意一点，基于此，对所述包含于布局空间中的物体、所述与布局空间相关的环境约束和所述布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间的离散化处理包括：1)：采用所述采样频率f对包含于布局空间中的物体进行离散化处理，表示为一个S
x
×
S
y
×
S
z
大小的0
‑
1矩阵matrix
env
，其中，若某一物体在所述布局空间中的任意一点(x，y，z)占有空间，则matrix
env
(x，y，z)＝1，反之则为0；2)：采用所述采样频率f定义所述与布局空间相关的环境约束，表示为一个S
x
×
S
y
×
S
z
大小的0
‑
1矩阵matrix
forbidden
，其中，若所述布局空间中的任意一点(x，y，z)禁止放置所述相机和/或所述结构光投影仪，则matrix
forbidden
(x，y，z)＝1，反之则为0；3)：采用所述采样频率f定义所述布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间，表示为一个S
x
×
S
y
×
S
z
大小的0
‑
1矩阵matrix
target
，其中，若所述目标测量空间包括所述布局空间中的任意一点(x，y，z)，则matrix
target
(x，y，z)＝1，反之则为0。3.根据权利要求2所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，其特征在于，所述物理参数包括前景深、后景深、水平视场角和垂直视场角。4.根据权利要求3所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，其特征在于，所述步骤S20包括：
根据所述采样频率f对所述结构光投影仪和所述相机的所述前景深、所述后景深、所述水平视场角和所述垂直视场角进行离散化处理，结果分别表示为near
dist
，far
dist
，FoV1，FoV2；将所述结构光投影仪和所述相机视作一个质点，质点在所述布局空间中的位置为(x0，y0，z0)，质点的光轴朝向与x轴和y轴之间形成的角度分别为质点能够覆盖到的视野表示为一个S
x
×
S
y
×
S
z
大小的0
‑
1矩阵matrtx
single
，其中，若所述结构光投影仪或所述相机的视野能够覆盖到所述布局空间中一点(x，y，z)，则matrix
single
(x，y，z)＝1，反之则为0；基于所述near
dist
，far
dist
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华，尹辉，许宏丽，张英俊，计万鹏，夏龙飞，卜一凡，纪广亚，赵原野，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：