[发明专利]一种基于时空校准的3D激光钢轨廓型检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于时空校准的3D激光钢轨廓型检测方法，其特征在于，包括：

使用3D激光扫描仪采集钢轨廓型图像数据；

对采集的钢轨廓型图像数据进行时空校准，获得修正后的钢轨廓型数据；

将修正后的钢轨廓型数据与标准钢轨廓型数据代入训练好的廓型检测模型中，获得廓型伤损得分；

根据廓型伤损得分判断钢轨伤损情况。

2.根据权利要求1所述的3D激光钢轨廓型检测方法，所述3D激光扫描仪包括激光轮廓仪和多视觉摄像头，其特征在于，所述3D激光扫描仪使用前对轮廓仪进行标定，所述标定的方法包括：

建立世界坐标系和相机坐标系，

根据不同点在世界坐标系与相机坐标系的坐标进行训练得到世界坐标系中任意一点与相机坐标系中对应坐标的对应关系；

将世界坐标系代入所述对应关系中，得到相机坐标系中的三维坐标到二维像素坐标系中的二维坐标的计算公式。

3.根据权利要求1所述的3D激光钢轨廓型检测方法，其特征在于，所述对采集的钢轨廓型图像数据进行时空校准的方法，包括：

计算3D激光扫描仪采集的钢轨廓型图像数据与标准廓型数据之间的差值向量，获得起点对齐的修正后廓型数据；

以起点为中心对修正后廓型数据进行旋转，获得旋转后廓型数据；

计算旋转后廓型数据与标准廓型数据的相似度得分；

统计不同旋转角度下的相似度得分，取相似度得分最高的旋转角度作为廓型数据的空间旋转角，并将旋转所述空间旋转角的廓型数据作为修正后的钢轨廓型数据。

4.根据权利要求3所述的3D激光钢轨廓型检测方法，其特征在于：

所述3D激光扫描仪采集的钢轨廓型图像数据为{w1₁，...，w1_n}，标准廓形数据为{w₁，...，w_n}，以w1₁＝(x1₁，y1₁)、w₁＝(x₁，y₁)表示廓形数据的坐标，计算差值向量d＝w₁-w1₁，令w2_i＝d+w1₁＝(x2₁，y2₁)得到修正后起点对齐的廓型数据{w2₁，...，w2_n}；以起点为中心对廓形数据进行旋转，得到旋转后的廓型数据

则所述计算旋转后廓型数据与标准廓型数据相似度得分的公式为

其中，n为设定的廓形数据个数；θ为旋转的度数；x2_i为廓形数据的横坐标；y2_i为廓形数据的纵坐标。

5.根据权利要求1所述的3D激光钢轨廓型检测方法，其特征在于：所述廓型检测模型的训练方法包括先收集伤损廓形数据与标准廓形数据进行差值计算得到伤损特征，之后对标注伤损特征的廓形数据进行训练得到的廓形伤损检测模型。

6.根据权利要求1所述的3D激光钢轨廓型检测方法，其特征在于：

将修正后的钢轨廓型数据与标准钢轨廓型数据代入训练好的廓型检测模型中得到检测廓形的垂直磨损特征t₁与侧面磨损特征s₁，将伤损特征带入公式计算得到廓形伤损得分；

所述公式为g_s＝c₁t₁+c₂s₁，其中，c₁为历史数据训练得到的第一修正常数，c2为历史数据训练得到的第二修正常数。