轨检车激光摄像式检测技术.ppt

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1、轨道检测中激光摄像式检测技术基于图像处理的轨道检测技术主要涉及：摄影测量学、图像处理学、计算机视觉。摄影测量学：通过分析摄影得到的光学图像而进行的各种几何参数和其它参数的测量。图像处理学：研究实现从一种图像到另一种图像转换的方法和技术。计算机视觉：使用摄像机获取图像，通过对图像的实时处理分析进行对目标测量、识别、跟踪或控制。轨道检测系统是应用摄影测量学的基本原理和图像处理学的技术方法进行轨道检测的计算机视觉系统。计算机视觉系统中图像处理技术方法的发展变化计算机视觉技术开始于60年代初（50年代时归入模式识别），许多重要进展是80年代在取得的。80年代是图像处理的硬件时代，软件只能做事后

2、处理。90年代后，软件承担了越来越多的图像处理任务。当Intel公司和其它公司一起推出PCI总线接口标准，以及Intel公司相继推出MMX和SSE技术后，软件方法成为了图像处理的主要手段。图像处理技术在轨道检测中的应用93年澳大利亚的交流：BenHeij先生，ElectrologicPty公司，RAILSCAN轨道测量系统。95年引进五套轨距轨向：E.H.REEVES&ASSOCIATES,INC.Laserail&LaserWheelSystemes.96年引进KLD的断面检测设备,KLDLabs,Inc.OpticalRailInspection&ANalysis(ORIAN)sy

3、stem.2000年综合车上引进RA的轨检系统,LaserailRailProfile&GaugeMeasurementSystemsImagemap,Laserail,Laserail3000,UGMSENSCO,LaserGageandRailProfileMeasurementSystemsMERMEC,RailProfilemeasuringsystem……摄影测量基本原理轨道检测中的图像处理方法轨道参数的提取摄影成像关系像点是物点和光心的连线与图像平面的交点。即像点、物点和光心共线。光心建立空间坐标系，用数学式描述成像关系全局坐标系摄像机坐标系图像坐标系图像像素坐标系图像物理

4、坐标系全局坐标系与摄像机坐标系变换关系T是全局坐标系原点在摄像机坐标系中的坐标R是正交变换矩阵，是三个角度的余弦组合6个外部参数：三个角度和三个原点值图像坐标系与摄像机坐标系变换关系图像物理坐标和图像像素坐标的转换关系摄像机的内部参数共线方程单摄像机应用：如果光心和像点已知，就可以确定光心和像点组成的唯一射线双摄像机应用：解联立方程可得空间物点的坐标多摄像机应用共线方程是一空间直线方程，是摄影测量学中最基本的表达式，它描述了全局坐标系与图像坐标系的关系，即用数学关系式表示了物点、光点和像点必须在同一直线上。轨道检测全局坐标系已知平面(光平面)方程坐标变换关系（最小二乘法）标定方程检测系

5、统构成图像采集图像处理参数提取高速数字摄像机图像数字化滤波处理CameraLink输出高速采集处理卡采集图像数据编程处理图像计算机主机编程处理图像参数提取，信息存贮数学形态学简介数学形态学诞生于1964年，现已经构成一种新型的图像处理方法和理论，并发展成为图像处理的一个主要领域。应用于图像增强、分割、恢复、边缘检测、纹理分析、可理分析、特征生成、骨架化、形状分析、压缩、成分分析及细化等诸多领域。基本思想是利用一个结构单元去探测一个图像，看是否能够将这一结构单元很好的填放在图像的内部，同时验证填放结构元素的方法是否正确。形态学基本概念平移腐蚀膨胀开运算闭运算击中击不中运算细化形态学腐蚀A

6、A被B腐蚀B形态学膨胀AA被B膨胀B形态学细化结构元素对：B=(E,F)，E、F是两个不相交的结构元素击中击不中运算差集：利用结构元素对B对集合S作击中击不中运算，再用S减去该运算的输出。细化：利用结构对序列B1~Bn对集合S迭代地产生击中击不中运算差集输出，最终得到细化的结果。图像处理主要过程轨道参数提取直接寻找轨距点寻找底角圆弧的圆心确定钢轨中垂线的偏转角计算磨耗值寻找底角圆弧圆心一组点由首位两点解出圆心其他点的隶属度判据计算中垂线的偏角Imagemap的方法在轨腰部分从左侧上部的点开始，以最短的距离在轨腰的右侧寻找对应的点形成点对，对整个轨腰的中间部分点对进行最小二乘拟合计算，得

7、到钢轨中心线。用曲线匹配方法找圆心，匹配质量因子判断准确程度RAILSCAN的方法用曲线匹配的方法寻找内侧和外侧的圆心两圆心连线的中垂线即为钢轨的中垂线