[发明专利]一种利用三维激光点云自动提取既有线轨顶高程方法

权利要求书

1.一种利用三维激光点云自动提取既有线轨顶高程方法，包括以下步骤：

1)、从原始扫描激光点云中分割轨道三维激光点云：根据三维激光扫描系统的轨迹数据，确定轨道概略中心线，以此中心线按照轨道间距生成缓冲区，去除高于轨道轨面和左、右轨两旁的大量三维激光点云数据，使得轨道提取范围更为精确；

2)、根据轨道三维激光点云计算左、右轨中心线，该计算过程在三维点云空间中进行，对左、右轨三维激光点云分段统计每一段钢轨三维激光点云的高程最大值，以分段高程极大值筛选出左、右轨轨面上下一定范围内的三维激光点云，根据轨面三维激光点云提取单根钢轨两边轨面边缘线，将分段提取的钢轨两边轨面边缘线连接成单根钢轨两边边缘线，根据单根钢轨两边边缘线分别求其平均值计算左、右轨中心线；

3)、对左、右轨中心线进行里程编码，根据导入铁路里程桩号信息及对应的坐标，将里程桩号垂直投影至左、右轨中心线，垂足所在中心线处里程即为对应桩号里程，根据中心线里程建立左、右轨里程编码系统；

4)、抽取左、右轨轨顶面元三维激光点云，设定左、右轨顶高程提取点的里程号，根据里程号查询里程编码系统，计算对应轨顶高程提取点的三维坐标，以轨顶高程提取点的三维坐标从轨面三维激光点云中按照设定的大小抽取轨顶面元三维激光点云；

5)、对轨顶面元三维激光点云进行轨顶高程平差计算，计算轨顶面元三维激光点云高程平均值和方差，以此对高程异常点、噪点进行剔除，计算剔除高程异常点和噪点后的轨顶面元三维激光点云的高程平均值，即为对应轨顶高程值。

2.根据权利要求1所述的一种利用三维激光点云自动提取既有线轨顶高程方法，其特征是：所述的步骤1)中，将轨道区域三维激光点云转换到高程投影空间，该过程使用到的特征指标有：

①投影采样间隔，对投影采样间隔d取三维激光点云平均间隔GSD的3倍作为高程投影转换中投影采样间隔；

②投影影像灰度范围，对投影影像灰度范围[a,b]取[0,255]。

3.根据权利要求1所述的一种利用三维激光点云自动提取既有线轨顶高程方法，其特征是：所述的步骤1)中，将钢轨直线转换到三维点云空间，结合钢轨几何尺寸信息进行缓冲分析，抽取出左、右轨的三维激光点云，该过程使用到的特征指标有：

①钢轨轨面宽度，钢轨轨面宽度取大于国标规定的钢轨轨面宽度，实际取9～10cm；

②钢轨高度，钢轨高度取大于国标规定的钢轨轨面高度，实际取20～25cm。

4.根据权利要求1所述的一种利用三维激光点云自动提取既有线轨顶高程方法，其特征是：所述的步骤2)中，根据轨道三维激光点云计算左、右轨中心线，对左、右轨三维激光点云进行分段，采用的点云分段间隔根据轨面高程提取间隔确定，取四分之一的轨面高程提取间隔且不超过2m；进一步统计每一段钢轨三维激光点云的高程最大值，以分段高程极大值H_max筛选出左、右轨轨面上下一定范围内的三维激光点云，上下范围为[H_max+3cm,H_max-3cm]。

5.根据权利要求1所述的利用三维激光点云自动提取既有线轨顶高程方法，其特征是：所述的步骤4)中，按照设定的面元大小以正方形或圆形抽取轨面三维点云数据，正方形中心或圆心为里程号对应的三维坐标，正方形边长取5cm，圆半径取2.5cm。

6.根据权利要求1所述的利用三维激光点云自动提取既有线轨顶高程方法，其特征是：所述的步骤5中)，确定高程异常点或噪点采用的判断依据为中粗差探测系数，取值为1～2倍，且剔除高程异常点和噪点后的高程方差小于5mm。