钢轨磨耗测量中的光平面标定

针对高速铁路钢轨磨耗测量中如何得到光平面和摄像机之间的映射关系问题,提出一种基于标定板的光平面参数标定法。该方法采用2个CCD摄像机和2个扇形激光光源构成钢轨轮廓获取系统,分别布置在左右钢轨内侧。与以往的磨耗测量系统比较,该方法使用的设备较少,降低了检测成本,也减少了图像处理、分析等工作。通过定标,可直接得到光平面系数,进而推导出与摄像机的几何关系。试验结果表明,该方法获得的光平面精度较高,从而保证了光平面与摄像机之间映射关系的精度,满足磨耗测量的要求。     

基于机器视觉的轨距检测系统设计

一种基于机器视觉的轨距检测系统是通过硬件触发和软件多线程并行处理流程实现4台摄像机的同步图像采集处理、视觉计算、结果记录和通信。设计和推导了检测系统定标方法和轨距点获取的定标方法。试验测量结果表明:该检测系统适用于轨距参数的精确测量,精度可到达0.2 mm,重复性好,可有效地实现轨距参数的高精度动态测量。     

基于机器视觉的轨距检测方法研究

提出了一种基于机器视觉的轨距检测方法,该方法采用4个CCD摄像机和2个红色扇形光源构成检测系统。对检测系统进行了定标分析,采用提取分量的方式对图像的目标区域和背景区域进行分割,利用图像差影法去除噪声,应用自适应迭代阈值法对图像进行二值化处理,并通过膨胀和细化算法得到轨道的截面轮廓线。试验结果表明,该方法能有效地实现轨距参数的高精度动态测量,精度可达到0.07mm。     

“背对式”双目视觉系统定标方法研究

在基于机器视觉的轨距检测系统中,应用"背对式"双目视觉系统实现非接触轨距测量。针对多像机间无公共视场,提出了"背对式"双目视觉系统定标方法。在标定靶建立棋盘格转换矩阵,结合摄像机坐标系转换矩阵,得到"背对式"双目系统中摄像机之间的相对位置关系。用标定结果进行轨距测量,测量示值误差小于0.2mm,证明了标定方法的正确性。     

隧道净空全断面测量中多视觉传感器全局标定方法

隧道净空全断面视觉检测系统空间测量尺度大、视觉传感器分布广、不同视觉传感器无公共视角。采用合适方法对其进行高精度全局标定,是实现隧道净空全断面高精度测量的关键。本文将二维平面靶标与一维靶标相结合,对视觉测量系统进行全局标定:采用二维平面靶标对单个摄像机内部参数进行离线标定;借助一维靶标上距离已知的共线特征点作为约束条件,求解相邻摄像机外部参数,通过相邻摄像机外部参数两两换算,逐个求取单个摄像机坐标系与全局坐标系外部参数,同理求得激光平面方程系数。综合所有摄像机内外部参数、激光平面方程系数,建立隧道净空全断面视觉测量模型。对研制的隧道净空全断面动态测量系统进行标定和动态测量试验,结果表明该标定方法切实可行。     

线结构光视觉系统标定方法研究

在采用传统的线结构光平面标定方法时，一般采取有限个点，个别误差点的存在会导致标定过程失败。为了解决这一问题，提出线结构光视觉系统标定方法。这种方法利用多视觉下靶标图像获取摄像机内部参数和畸变系数，采用直线拟合方法扩展点的数量，并用随机采样一致性算法筛选出有效点，这些点用于计算光平面参数。开展线结构光视觉系统标定方法验证试验。试验结果表明，标定精度可达到0.317 1 mm；与传统标定方法相比，线结构光视觉系统标定方法能够增加特征点的数量，提高光平面的计算准确度，具有较好的鲁棒性和较高的标定精度。     

轮对参数在线自动检测方法与系统的研究

介绍了一种针对运行列车基于激光三角法原理的轮对参数在线自动检测系统,论述了其测量原理和工作方法。该方法是将线激光器和摄像机分布在钢轨的内外两侧,线激光器投射到车轮的踏面上,外时钟同步触发摄像机,获取车轮截面轮廓图像,采用基于平面靶标的方法实现CCD摄像机的标定,通过坐标变换,求解算出轮对的各个参数。实测表明,该系统可完成运行列车轮对参数的自动测量。     

一种新的轨距动态检测方法研究

提出一种基于激光摄像检测的轨距计算新算法,该算法将按照轨距定义寻找轨顶踏面下16 mm内2股钢轨工作边之间的最小距离作为轨距测量值。考虑摄像机镜头畸变影响,建立2个激光摄像式传感器之间空间姿态关系的非线性标定模型,并给出一种标定方案。为了能快速定位轮廓特征点,提出钢轨轮廓特征曲线的概念,并给出特征曲线的一种定义方式,利用特征曲线能快速寻找轮廓特征点。与传统检测方法相比,新算法只用了2个激光摄像式传感器,不需要其他辅助传感器来对车体振动进行修正。最后通过实际地铁线路设置障碍试验,验证了该检测方法具有一定的抗干扰能力、稳定性高、结构简单、在线计算实时性强和检测精度高等特点。     

钢轨廓形测量系统平面靶标标定方法研究

采用基于激光线结构光的平面靶标几何标定方法设计钢轨廓形测量试验。摄像机分别拍摄多个不同位置的平面标定靶,并在激光器打开和关闭状态下获取2幅靶标图像,基于2幅图像中激光线与靶标虚拟线之间的交点,确定激光平面的位置,获得激光器与摄像机之间的矩阵关系。将平面靶标标定结果与钉柱法标定结果进行试验比对,结果表明,平面靶标标定方法测量精度高,标定体制作简单,具有良好的实用性,为钢轨廓形测量研究提供了试验基础。     

基于线结构光的轮对踏面测量方法研究

及时、高精度地测量列车轮对表面参数对铁路安全运输非常重要。尽管激光扫描测量法具有测量精度高和不易于磨损的优点,但目前国内外采用该方法测量车轮踏面时,实际测量精度和效果均不理想。提出一种基于激光线扫描测量法的轮对表面参数测量方法。系统基于三角测量原理,利用2个面阵CCD(Charge-coupled device)摄像机,获取来自被照射部分车轮表面的“散射”光图像。通过图像识别、特征提取、数据处理等方法,快速获取轮对踏面的参数。实验研究表明,该列车轮对踏面参数测量方法具有检测速度快、精度高的特点。