基于結(jié)構(gòu)光視覺(jué)的鋼軌輪廓高速測(cè)量系統(tǒng)研究.pdf

1、對(duì)鋼軌狀態(tài)進(jìn)行定期檢測(cè)，是科學(xué)地進(jìn)行線路養(yǎng)護(hù)和保證鐵路行車安全的必要手段。傳統(tǒng)的機(jī)械接觸式測(cè)量方式測(cè)量速度慢、工作強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性高、可靠性差，已不能滿足高速度、高密度行車的需要。激光無(wú)接觸檢測(cè)技術(shù)具有測(cè)量范圍大、精度高、速度快、柔性好等優(yōu)點(diǎn)，已成為軌檢技術(shù)發(fā)展的主流，但國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的此類軌檢設(shè)備存在的速度和精度不夠高的問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)了一種鋼軌輪廓高速檢測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行了相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。
　　實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌輪廓的高速度、高密度采樣，是高速

2、、可靠獲取鋼軌狀態(tài)信息的前提。本文設(shè)計(jì)了一種基于多傳感器并行采樣的鋼軌輪廓圖像高速采集系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)的可行性進(jìn)行了論證，給出了根據(jù)檢測(cè)速度、采樣間隔以及攝像機(jī)本身性能確定所需傳感器個(gè)數(shù)的方法。針對(duì)高速檢測(cè)時(shí)所產(chǎn)生巨大數(shù)據(jù)量所帶來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的鋼軌輪廓圖像感興趣區(qū)域(ROI)提取算法，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:該算法能夠?qū)崿F(xiàn)圖像ROI的實(shí)時(shí)提取，有效減小通信的數(shù)據(jù)量。
　　在理論分析的

3、基礎(chǔ)上，建立了測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。采用二維平面靶標(biāo)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定，確定了系統(tǒng)模型中的未知參數(shù)?；阡撥壿喞獔D像自身特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種亞像素光條中心提取算法。為減輕軌檢車振動(dòng)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的不利影響，建立了振動(dòng)對(duì)測(cè)量影響的數(shù)學(xué)模型，提出了一種基于輪廓曲線特征點(diǎn)和最近點(diǎn)迭代算法(ICP)的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)方法。該方法通過(guò)識(shí)別動(dòng)態(tài)輪廓曲線的特征點(diǎn)，完成數(shù)據(jù)初步校準(zhǔn)，然后利用ICP算法確定初步校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間的變換矩陣，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)最終校準(zhǔn)。最后