[发明专利]一种基于轨顶面种子点自动追踪的轨道中心线提取方法

说明书

本发明公开了一种基于轨顶面种子点自动追踪的轨道中心线提取方法，包括以下步骤：S1、采集轨道点云数据，并对其中的噪声点进行去除；S2、在去除噪声点的轨道点云数据中选取初始种子点；S3、根据初始种子点确定追踪方向；S4、根据追踪方向提取左右轨顶面中线点；S5、根据左右轨顶面中线点构建空间索引，提取轨道中心线。本发明可直接利用不依赖于点云坐标外的其他点云属性信息来提取钢轨及轨道中心线，适用于绝大部分铁路场景下的钢轨及轨道中心线提取，具有较强的通用性。

技术领域

本发明属于铁路点云提取技术领域，具体涉及一种基于轨顶面种子点自动追踪的轨道中心线提取方法的设计。

背景技术

轨道中心线又称铁路线路中心线，其定义为：在铁路路基横断面上，距外轨半个轨距的铅垂线与路肩水平线的交点沿线路纵向的连线，其空间位置用线路平面和纵断面表示。从平面上看，在直线地段，它就是两股钢轨或路基顶面的中心线；在曲线地段，路基在中线外侧加宽，而轨距在中线内侧由内轨内移实现加宽，都不对称于中心线。从纵断面上看，其高程为路肩高程。在铁路勘测设计以及铁路测设和施工中，线路及有关建筑物的位置都由它控制。

轨道中心线提取是铁路运营维护和线路改造前的重要任务，是路基断面、地质钻孔、桥涵隧道工点和各专业调查等后续工作开展的基础。因此，铁路轨道的几何状态直接影响列车的安全平稳运营。铁路线路经过长期的运营，轨道的几何形位会发生改变，轨道中心线提取工作对铁路安全运营产生重要影响。目前，轨道中心线提取主要有两种方法。第一种是采用全站仪+水准仪进行人工直接测量；人工直接测量时，利用带强制对中结构的轨道中心线尺，人工操作将棱镜准确定位在轨道中心线上，一次人工照准和测量即可获得轨道中心线坐标，且不受轨距、超高、方位角、坡度等因素的影响。第二种是采用轨道测量仪进行自动观测；计算机遥控高精度全站仪实测出轨道测量仪上棱镜点的三维坐标，并与轨道测量仪同步测量的姿态参数（轨距、超高、方位角、坡度等）进行信息融合，实时计算出对应点处的轨道中心线点实测坐标、设计坐标及轨道中心线横、竖向偏差。轨道测量仪为小车结构，可沿轨道推行，根据需要进行连续测量或定点测量，其操作简单快捷，并可通过计算机来完成复杂的数据处理，自动化程度和测量效率均显著地高于人工观测方法，是目前高速铁路轨道中心线测量的主要方法。

上述两种方法，第一种方法定点测量，每点测量时都必须按一定的顺序进行繁琐的人工操作。因此，该方法只适用于对轨道中心线少量点进行人工抽查。第二种方法为间接测量轨道中心线的方法，参与坐标换算的信息既包括棱镜点坐标，还包括轨距等测量项目的测量值，同时还需根据轨道设计资料估计轨道的方位角、坡度等，其误差环节较多，信息融合后的误差叠加现象明显。而考虑以轨顶面种子点自动追踪的轨道中心线提取的方法，不仅可使得作业效率大大提高，而且可以形成连续作业，实现了中线自动、连续、高精度的提取。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有轨道中心线提取方法存在的上述问题，提出了一种基于轨顶面种子点自动追踪的轨道中心线提取方法，考虑以轨顶面种子点自动追踪来实现轨道中心线提取的方法，不仅能使得作业效率大大提高，而且可以形成连续作业，实现了轨道中心线自动、连续、高精度的提取。

本发明的技术方案为：一种基于轨顶面种子点自动追踪的轨道中心线提取方法，包括以下步骤：

S1、采集轨道点云数据，并对其中的噪声点进行去除。

S2、在去除噪声点的轨道点云数据中选取初始种子点。

S3、根据初始种子点确定追踪方向。

S4、根据追踪方向提取左右轨顶面中线点。

S5、根据左右轨顶面中线点构建空间索引，提取轨道中心线。

本发明的有益效果是：本发明可直接利用不依赖于点云坐标外的其他点云属性信息来提取钢轨及轨道中心线，适用于绝大部分铁路场景下的钢轨及轨道中心线提取，具有较强的通用性。