[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

说明书

本发明公开了一种基于时空校准的3D激光钢轨廓型检测方法及系统。所述的3D激光钢轨廓型检测方法，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。所述的3D激光钢轨廓型检测方法使用3D激光扫描仪采集钢轨廓型图像数据，将采集的钢轨图像数据进行时空校准，之后进行运算获得廓型伤损得分，依据廓型伤损得分判断钢轨伤损情况。整个过程不需要人工判断廓形是否存在缺陷，具有精准度高、检测效率高的优点。

技术领域

本发明涉及轨道交通检测技术领域，具体涉及一种基于时空校准的3D激光钢轨廓型检测方法及系统。

背景技术

随着社会发展，铁路路网干线向着高速、重载铁路方向发展，铁路运输的全面提速以及高速重载铁路运输的快速发展导致钢轨的服役寿命严重降低，对轨道运行安全的维护要求也不断提高，钢轨廓形的变化是影响轨道安全运行的因素之一。

钢轨廓形在自然磨耗的状态下会发生明显的改变，目前的钢轨廓形检测依靠人工手持测量仪对钢轨进行检测，通过人工判断廓形是否存在缺陷并手动对缺陷区域进行标记。这种传统办法检测效率低，精准度不高，受探伤人员的主观影响大，与检测人员对廓形缺陷的定义、类别划分和检测经验、知识密切相关，检测人员长时间的判伤检测工作容易精神分散，造出对缺陷误判漏判。同时廓形伤损数据仅靠人工记录，无法形成多周期多维度的数据分析，不利于后期的数据溯源和多源的信息融合。

因此，亟需提供一种钢轨廓形的检测方法，克服人工检测时精准度低、检测效率低的问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于时空校准的3D激光钢轨廓型检测方法及系统。

依据本发明的一个方面，提供了一种基于时空校准的3D激光钢轨廓型检测方法，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。

可选的，所述3D激光扫描仪包括激光轮廓仪和多视觉摄像头，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。

可选的，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。