[发明专利]基于单目视觉3D重建技术的铁路货车超限检测方法

权利要求书

1.基于单目视觉3D重建技术的铁路货车超限检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤（1）：搭载单目相机的无人机，通过单目相机对铁路货车即目标货运列车进行摄像，获取铁路货车即目标货运列车的视频；

步骤（2）：需将步骤（1）中通过单目相机摄像得到的视频，通过无线传输装置进行传输；

步骤（3）：视频存储装置接收从无线传输装置传输过来的视频并进行存储；

步骤（4）：再通过计算机对视频存储装置中的视频进行解帧处理，将视频解帧为连续序列图像；

步骤（5）：计算机根据步骤（2）得到的连续序列图像生成场景点云图；

步骤（6）：将生成的场景点云图进行处理；

步骤（7）：计算机进行超限检测判断；

步骤（8）：在计算机中进行图形运算，得出超限检测判断结果。

2.根据权利要求1所述的基于单目视觉3D重建技术的铁路货车超限检测方法，其特征在于，所述步骤（5）中，计算机根据步骤（2）得到的连续序列图像生成场景点云图，具体包括如下步骤：

步骤（5-1）、视觉里程计：利用由视频解帧而来的连续序列图像帧构建视觉里程计，构成视觉里程计的过程中存在相机位姿及场景位置参数；

步骤（5-2）、回环检测：利用回环检测功能进一步减少相机位姿和场景位置的参数误差；即对于相机位姿和场景位置的参数误差，利用回环检测进行减少；

步骤（5-3）、非线性优化：对相机位姿及场景位置等参数进行非线性优化，提高解算精度；

步骤（5-4）、生成场景点云图：利用（5-3）获得的非线性优化后的相机位姿参数和场景位置参数生成场景点云图。

3.根据权利要求1或2所述的基于单目视觉3D重建技术的铁路货车超限检测方法，其特征在于，所述步骤（6）中，将生成的场景点云图进行处理，具体包括如下步骤：

步骤（6-1）、分割场景得到目标货运列车：根据获得的场景点云图，对场景点云进行分割处理，获取目标货运列车所在位置的点云；

步骤（6-2）、对场景点云滤波降噪处理：对分割后的目标货运列车点云进行滤波降噪处理，减少目标货运列车点云中非目标部分噪点；

步骤（6-3）、提取轨道平面：对降噪处理后得到的目标货运列车点云，利用平面分割算法在目标货运列车点云中提取轨道平面；

步骤（6-4）、建立以轨道平面为基准的新坐标系：以轨道平面为基准面建立新坐标系；

步骤（6-5）、目标货运列车转化到新坐标系中：通过转换矩阵将步骤（6-2）降噪处理后的目标货运列车点云坐标转换为新坐标系坐标；

步骤（6-6）、获取目标货运列车点云切片：在新坐标系中，将目标货运列车点云沿X轴方向均匀分成10000份，获取点云切片。

4.根据权利要求1或2所述的基于单目视觉3D重建技术的铁路货车超限检测方法，其特征在于，所述步骤（7）中，计算机进行超限检测判断，具体包括如下步骤：

步骤（7-1）、目标货运列车投影生成横截面图形：将点云切片中的点云沿新坐标系的X轴方向进行投影，在YZ面上生成点云二维图形，生成点云二维图形的即可认定为目标货运列车横截面图形；

步骤（7-2）、获取货运列车标准界限图形：向计算机输入货运列车类型的界限条件信息，计算机根据输入的货运列车类型的界限条件信息，生成货运列车标准界限图形。

5.根据权利要求1或2所述的基于单目视觉3D重建技术的铁路货车超限检测方法，其特征在于，所述步骤（8）中，在计算机图形运算过程中，将目标货运列车横截面图形与货运列车标准界限图形匹配到同一个二维坐标系中进行比较；货运列车标准界限图形包括第一级超限图形和第二级超限图形；

当目标货运列车横截面图形不能被货运列车标准界限图形的第二级超限图形完全包括在内，表明该货运列车二级超限；

当目标货运列车横截面图形货运列车标准界限图形的第二级超限图形完全包括在内，但不能被货运列车标准界限图形的第一级超限图形完全包括在内时，表明该货运列车一级超限；

当目标货运列车横截面图形被货运列车标准界限图形的第一级超限图形完全包括在内时，表明该货运列车未超限。