一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)和檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于鐵路軌道檢測【技術領域】，特別涉及一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)和檢測方法。該多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)包括：CPIII控制樁和軌道車；每個CPIII控制樁固定有一個CPIII標識物；軌道車的任一車輪的轉軸上設置有編碼器，軌道車的下方中央處固定有慣性導航儀，上方中央處固定有相機支架；相機支架上四個線陣相機；軌道車上還固定有觸發(fā)控制器和計算機；計算機內設置有圖像采集卡和第一數據采集卡，編碼器的輸出端分別電連接觸發(fā)控制器和第一數據采集卡；觸發(fā)控制器的輸出端電連接每個線陣相機，每個線陣相機的輸出端電連接圖像采集卡；慣性導航儀的輸出端通過串口電連接計算機。
【專利說明】一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)和檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鐵路軌道檢測【技術領域】，特別涉及一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)和檢測方法。
【背景技術】
[0002]鐵路高速化是當今世界鐵路運輸發(fā)展的必然趨勢，這就對列車在高速運行時的平穩(wěn)性和安全性提出了更高的要求。鐵路的軌道參數在列車長時間運行和外界環(huán)境的作用下會不可避免的發(fā)生變化，軌道會發(fā)生變形、沉降，從而留下安全隱患。為了保證列車的行駛安全，必須加強對軌道的檢測，及時掌握軌道狀態(tài)，正確并科學的指導軌道的養(yǎng)護維修。因此，確保軌道保持優(yōu)良狀態(tài)已經成為鐵路養(yǎng)護維修中一項重要的基礎工作。
[0003]現階段通常使用全站儀配合軌道小車進行軌道參數測量，但是該種檢測方法存在勞動強度大、效率低、可靠性差和檢測數據精度低等問題，已經不能滿足現代快速鐵路養(yǎng)護維修的標準和要求。為了控制軌道的鋪設線形，高速鐵路在鋪設時通常會設置CPIII (軌道控制網)。CPIII —般會成對出現在無砟軌道兩側，且CPIII棱鏡中心點的經緯度數據和高程數據在軌道建成初期時，已經經過測量并存入數據庫，因此可以通過測量CPIII棱鏡中心點的位置，計算得到軌道的中心線，并與建成初期時軌道的中心線進行比對，從而得到軌道的變形和沉降等情況，實現對軌道狀況的自動化快速檢測和故障定位。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)和檢測方法。
[0005]為實現上述技術目的，本發(fā)明采用如下技術方案予以實現。
[0006]技術方案一:
[0007]一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)包括:在軌道兩側設置的多個CPIII控制樁、以及用于沿軌道勻速行駛的軌道車；
[0008]每個CPIII控制樁固定有一個CPIII標識物，每個CPIII標識物為正方形標識板，每個CPIII標識物的一面有標識圖形，所述每個CPIII標識物上具有標識圖形的一面朝向軌道；所述軌道車的任一車輪的轉軸上設置有用于測量軌道車行駛里程的編碼器，所述軌道車的上部為一平板，所述軌道車的平板下方中央處固定有慣性導航儀，所述軌道車的平板的上方中央處固定有長方體形狀的相機支架；所述相機支架的右側從上到下依次固定有第一線陣相機以及第二線陣相機，所述相機支架的左側從上到下依次固定有第三線陣相機以及第四線陣相機，每個線陣相機的鏡頭朝向對應的CPIII控制樁；所述第一線陣相機和第二線陣相機的連線記為線陣相機第一連線，所述第三線陣相機和第四線陣相機的連線記為線陣相機第二連線，當所述軌道車下方的兩根鋼軌處于同一高度時，所述線陣相機第一連線的中點和線陣相機第二連線的中點處于同一高度；所述軌道車上還固定有觸發(fā)控制器和計算機；
[0009]所述計算機內設置有圖像采集卡和第一數據采集卡，所述編碼器具有兩個輸出端，其中一個輸出端電連接觸發(fā)控制器的輸入端，另一個輸出端電連接計算機內的第一數據采集卡；所述觸發(fā)控制器的輸出端電連接每個線陣相機的觸發(fā)端，每個線陣相機的輸出端電連接計算機內的圖像采集卡；所述慣性導航儀的輸出端通過串口電連接計算機。
[0010]本技術方案的特點和進一步改進在于:
[0011]所述相機支架的右側還固定有第一激光照明器，所述第一激光照明器的高度小于第一線陣相機的高度，并大于第二線陣相機的高度；所述相機支架的左側還固定有第二激光照明器，所述第二激光照明器的高度小于第三線陣相機的高度，并大于第四線陣相機的高度；每個激光照明器朝向對應的CPIII控制樁。
[0012]每個CPIII標識物的標識圖形為:白色背景上的四個黑色實心圓，所述四個黑色實心圓為第一黑色實心圓、第二黑色實心圓、第三黑色實心圓和第四黑色實心圓，所述第一黑色實心圓和第四黑色實心圓關于對應CPIII標識物的中心點對稱，所述第二黑色實心圓和第三黑色實心圓關于對應CPIII標識物的中心點對稱；第一黑色實心圓的圓心和第二黑色實心圓的圓心之間的連線記為第一圓心連線，第一黑色實心圓的圓心和第三黑色實心圓的圓心之間的連線記為第二圓心連線，所述第一圓心連線與所述第二圓心連線垂直，并且所述第一圓心連線的長度與所述第二圓心連線的長度相等；
[0013]所述第四黑色實心圓的圓心和第二黑色實心圓的圓心之間的連線記為第三圓心連線，第四黑色實心圓的圓心和第三黑色實心圓的圓心之間的連線記為第四圓心連線，第一圓心連線至第四圓心連線組合形成正方形；第一圓心連線至第四圓心連線組合形成的正方形的中心點與對應CPIII標識物的中心點相重合。
[0014]所述每個CPIII標識物的中心點與檢測CPIII控制點的絕對坐標值時對應CPIII棱鏡的中心相重合。
[0015]技術方案二:
[0016]一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測方法，基于上述多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)，包括以下步驟:
[0017]步驟1，建立二維直角坐標系xoy，所述二維直角坐標系的X軸為:線陣相機第一連線的中點和線陣相機第二連線的中點的連線所在直線；所述二維直角坐標系的X軸正方向朝向右方；所述二維直角坐標系的y軸為:相機支架的中軸垂線，所述二維直角坐標系的y軸正方向朝向上方；在二維直角坐標系中，得出每個線陣相機的光心坐標；
[0018]步驟2，軌道車開始沿高鐵軌道勻速行駛，在軌道車行駛的過程中，慣性導航儀實時采集軌道車的航向角、軌道車的側傾角和軌道車的俯仰角；慣性導航儀將實時采集的軌道車的航向角、軌道車的側傾角和軌道車的俯仰角通過串口發(fā)送至計算機內；
[0019]在軌道車行駛的過程中，編碼器將行駛里程以脈沖信號的形式分別發(fā)送至計算機內的第一數據采集卡和觸發(fā)控制器，第一數據采集卡對脈沖信號進行計數，得出對應時刻軌道車的已行駛里程；觸發(fā)控制器每收到設定數目的脈沖信號，便生成一個觸發(fā)信號，并將生成的觸發(fā)信號分別發(fā)送至第一線陣相機至第四線陣相機；每個線陣相機每收到一個觸發(fā)脈沖信號，就進行一次拍攝，每個線陣相機將采集的圖像數據發(fā)送至計算機內的圖像采集卡;
[0020]步驟3，計算機存儲對應時刻軌道車的已行駛里程、軌道車的航向角、軌道車的側傾角和軌道車的俯仰角以及采集的圖像數據，然后在存儲的圖像數據中，識別出帶有CPIII標識物的圖像數據；
[0021]步驟4，計算機根據識別出的帶有CPIII標識物的圖像數據、以及二維直角坐標系中每個相機的光心坐標，得出二維直角坐標系中對應的CPIII標識物的中心點的坐標；
[0022]步驟5，計算機根據對應時刻軌道車的已行駛里程，從CPIII數據庫中獲取對應CPIII標識物的中心點的經緯度和高程數據；根據獲取的對應CPIII標識物的中心點的經緯度和高程數據，得出對應CPIII標識物的中心點在大地坐標系中的坐標；
[0023]在計算機中，根據對應CPIII標識物的中心點在大地坐標系中的坐標、對應時刻軌道車的航向角、對應時刻軌道車的側傾角、對應時刻軌道車的航向角、以及二維直角坐標系中對應的CPIII標識物的中心點的坐標，得出對應CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標；
[0024]步驟6，在計算機中，根據步驟I至步驟5，得出軌道車行駛路線左側每個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標和/或軌道車行駛路線右側每個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標；
[0025]步驟7，在計算機中，根據二維直角坐標系原點與高鐵軌道表面的高度距離、以及軌道車行駛路線左側或右側每個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標，得出高鐵軌道中心線上多點在大地坐標系中的坐標；根據得出的高鐵軌道中心線上多點在大地坐標系中的坐標，采用三次曲線平滑差值方法在大地坐標系中畫出高鐵軌道中心線。
[0026]本技術方案的特點和進一步改進在于:
[0027]在步驟2之前，第一激光照明器和第二激光照明器開始工作，每個激光照明器持續(xù)發(fā)出激光。
[0028]在步驟3中，計算機存儲圖像數據后，對存儲的圖像數據依次進行灰度值變換、均值濾波、直方圖均衡化處理；然后針對依次經灰度值變換、均值濾波、直方圖均衡化處理的圖像數據，通過模板匹配的方式識別出帶有CPIII標識物的圖像數據。
[0029]在步驟I中，第一線陣相機的光心坐標表示為(xsl，ysl)，第二線陣相機的光心坐標表示為(xs2，ys2)，第三線陣相機的光心坐標表示為(xs3，ys3)，第四線陣相機的光心坐標表示為(xs4，ys4)；
[0030]所述步驟4具體包括以下子步驟
[0031](4.1)在識別出的帶有CPIII標識物的圖像數據中，對于在高鐵軌道左側的任一個帶有CPIII標識物的圖像數據，在計算機中采用圖像識別的方法得出對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離、以及對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離；其中，對應CPIII標識物上第一黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離為A1，對應CPIII標識物上第二黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離為λ 2，對應CPIII標識物上第三黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離為A3，對應CPIII標識物上第四黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離為A4 ;對應CPIII標識物上第一黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離為A5，對應CPIII標識物上第二黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離為A6，對應CPIII標識物上第三黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離為A7，對應CPIII標識物上第四黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離為A8 ；
[0032](4.2)根據第一線陣相機的焦距、第一線陣相機的光軸與所述二維直角坐標系的y軸之間的夾角Q1、所述二維直角坐標系中第一線陣相機的光心坐標(Xsl，ysl)、以及對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離，得出對應CPIII標識物上第一黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標On1, Ii1)、對應CPIII標識物上第二黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m2，n2)、對應CPIII標識物上第三黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m3，n3)、以及對應CPIII標識物上第四黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m4，n4)；
[0033]根據第二線陣相機的焦距f2、第二線陣相機的光軸與所述二維直角坐標系的y軸之間的夾角α2、所述二維直角坐標系中第二線陣相機的光心坐標(Xs2，ys2)、以及對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離，得出對應CPIII標識物上第一黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m5，n5)、對應CPIII標識物上第二黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m6，n6)、對應CPIII標識物上第三黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m7，n7)、以及對應CPIII標識物上第四黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m8，n8);
[0034](4.3)根據所述二維直角坐標系中第一線陣相機的光心坐標(xsl，ysl)、所述二維直角坐標系中第二線陣相機的光心坐標(Xs2，ys2)、對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標、對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標、第一線陣相機的焦距、第二線陣相機的焦距f2、第一線陣相機的光軸與所述二維直角坐標系的y軸之間的夾角Ci1、第二線陣相機的光軸與所述二維直角坐標系的y軸之間的夾角Ci2、對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離、以及對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離，得出對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在所述二維直角坐標系的坐標；
[0035](4.4)根據對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在所述二維直角坐標系的坐標，計算對應CPIII標識物的中心點在所述二維直角坐標系的坐標。
[0036]在步驟6中，所述軌道車行駛路線左側第i個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標為(Xi, Ii, Zi), i取自然數；
[0037]在步驟7中，高鐵軌道中心線上與左側第i個CPIII標識物對應的點在大地坐標系中的坐標為(Xi, yi； Z1-H)。
[0038]本發(fā)明的有益效果為=CPIII標識物、慣性導航儀以及里程儀等數據相融合，實現了對高鐵軌道工況信息的自動檢測和故障定位，極大的縮短了檢測工時，顯著提高了工作效率和檢測精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)的安裝結構示意圖；
[0040]圖2為本發(fā)明的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)的電路連接示意圖；
[0041]圖3為每個CPIII標識物的標識圖形；
[0042]圖4為本發(fā)明的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測方法的流程圖；
[0043]圖5為本發(fā)明采用雙目立體視覺測量的原理圖。
【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
[0045]參照圖1，為本發(fā)明的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)的安裝結構示意圖。參照圖2，為本發(fā)明的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)的電路連接示意圖。該多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)包括在軌道兩側設置的多個CPIII控制樁，每個CPIII控制樁上設置有用于進行CPIII測量的CPIII棱鏡。每個CPIII控制樁固定有一個CPIII標識物12，每個CPIII標識物12為一個30mm*30mm的正方形標識板，每個CPIII標識物12的一面有標識圖形，每個CPIII標識物12上具有標識圖形的一面朝向軌道；CPIII標識物中心通過螺釘固定于對應的CPIII控制樁上，所述每個CPIII標識物12的中心點與檢測CPIII控制點的絕對坐標值時對應CPIII棱鏡的中心相重合。
[0046]參照圖3，為每個CPIII標識物的標識圖形。每個CPIII標識物12的標識圖形的邊框為用黑色填充，中心為白色背景上的四個黑色實心圓，在其邊框的左上角有一個黑色三角形。四個黑色實心圓為第一黑色實心圓A、第二黑色實心圓B、第三黑色實心圓C和第四黑色實心圓D，所述第一黑色實心圓A和第四黑色實心圓D關于對應CPIII標識物的中心點對稱，所述第二黑色實心圓B和第三黑色實心圓C關于對應CPIII標識物的中心點對稱；第一黑色實心圓A的圓心和第二黑色實心圓B的圓心之間的連線記為第一圓心連線，第一黑色A實心圓的圓心和第三黑色實心圓C的圓心之間的連線記為第二圓心連線，所述第一圓心連線與所述第二圓心連線垂直，并且所述第一圓心連線的長度與所述第二圓心連線的長度相等；第四黑色實心圓D的圓心和第二黑色實心圓B的圓心之間的連線記為第三圓心連線，第四黑色實心圓D的圓心和第三黑色實心圓C的圓心之間的連線記為第四圓心連線，第一圓心連線至第四圓心連線組合形成正方形；第一圓心連線至第四圓心連線組合形成的正方形的中心點與對應CPIII標識物的中心點相重合。
[0047]本發(fā)明實施例中，該多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)還包括軌道車11，軌道車11安裝有電動動力裝置，能夠按照設定速度沿軌道勻速行駛。軌道車11的下部為四個車輪，其前輪輪距、后輪輪距與高鐵列車的輪距相等。軌道車11的上部為一長方形的平板，當所述軌道車11下方的兩根鋼軌處于同一高度時，該平板與水平面平行。軌道車11的任一車輪的轉軸上設置有編碼器1，編碼器工作時，向外發(fā)送脈沖信號，通過統(tǒng)計脈沖信號的個數，即可以得出軌道車已行駛里程。本發(fā)明實施例中，編碼器可以根據需要選擇類型，例如，編碼器為增量式編碼器。
[0048]本發(fā)明實施例中，軌道車11的平板下方中央處固定有慣性導航儀(慣性導航系統(tǒng))3，慣性導航儀用于測量軌道車的航向角、俯仰角和側傾角。軌道車11的平板的上方中央處固定有長方體形狀的相機支架10。相機支架10的右側從上到下依次固定有第一線陣相機4、第一激光照明器8、以及第二線陣相機5，相機支架10的左側從上到下依次固定有第三線陣相機6、第二激光照明器9、以及第四線陣相機7。每個線陣相機的鏡頭朝向對應的CPIII控制樁，每個激光照明器朝向對應的CPIII控制樁。本發(fā)明實施例中，每個線陣相機為高精度工業(yè)線陣相機，具有觸發(fā)端和信號輸出端，在收到外界觸發(fā)信號時進行圖像拍攝。每個線陣相機鏡頭都帶有濾光片，以防止外界陽光干擾。其中第一線陣相機4和第二線陣相機5用于采集高鐵軌道右側的圖像數據，第三線陣相機6和第四線陣相機7用于采集高鐵軌道左側的圖像數據。每個激光照明器為低噪聲線激光照明器，每個激光照明器上電后持續(xù)發(fā)出808nm波長的激光。其中，第一激光照明器8為第一線陣相機4和第二線陣相機5提供照明，第二激光照明器9為第三線陣相機6和第四線陣相機7提供照明。
[0049]本發(fā)明實施例中，第一線陣相機4和第二線陣相機5的連線記為線陣相機第一連線，第三線陣相機6和第四線陣相機7的連線記為線陣相機第二連線，當所述軌道車11下方的兩根鋼軌處于同一高度時，線陣相機第一連線的中點和線陣相機第二連線的中點處于同一高度。特別地，當所述軌道車11下方的兩根鋼軌處于同一高度時，第一線陣相機4和第三線陣相機6處于同一高度，第二線陣相機5和第四線陣相機7處于同一高度,第一激光照明器8和第二激光照明器9處于同一高度，并且第一激光照明器8的高度與線陣相機第一連線的中點的高度相同，第二激光照明器9的高度與線陣相機第二連線的中點的高度相同。
[0050]本發(fā)明實施例中，還設置有觸發(fā)控制器2和計算機13，計算機13為工控機，其內部設置有圖像采集卡和第一數據采集卡。編碼器I具有兩個輸出端，其中一個輸出端電連接觸發(fā)控制器2的輸入端，另一個輸出端電連接計算機13內的第一數據采集卡。第一數據采集卡為PCI2394板卡(該板卡直接插入計算機的PCI插槽中即可正常使用)。通過編碼器和第一數據采集卡的配合，即可得出軌道車的已行駛里程。
[0051]編碼器將脈沖信號發(fā)送至觸發(fā)控制器2。觸發(fā)控制器2的輸出端電連接每個線陣相機的觸發(fā)端，觸發(fā)控制器用于接收計數脈沖信號，用于每收到設定數目的脈沖信號，便生成一個觸發(fā)信號，用于將生成的觸發(fā)信號分別發(fā)送至第一線陣相機至第四線陣相機，每個線陣相機用于在收到來自觸發(fā)控制器的觸發(fā)信號(例如為脈沖信號)時，進行一次拍攝，得到對應的圖像數據。本發(fā)明實施例中，觸發(fā)控制器為單片機。
[0052]每個線陣相機的輸出端電連接計算機13內的圖像采集卡，通過圖像采集卡和每個線陣相機的配合使用，計算機即可得出每個線陣相機所拍攝的圖像數據。慣性導航儀3的輸出端通過串口電連接計算機13，基于慣性導航儀的數據，計算機即可實時得出軌道車的航向角、俯仰角和側傾角。本發(fā)明實施例中，計算機用于對接收的數據進行處理，從而得出軌道的中心線。
[0053]本發(fā)明實施例中，基于上述一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)，還提出了一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測方法。參照圖4，為本發(fā)明的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測方法的流程圖。該多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測方法包括以下步驟:
[0054]步驟1，參照圖1，建立二維直角坐標系xoy，二維直角坐標系的x軸為:線陣相機第一連線的中點和線陣相機第二連線的中點的連線所在直線；所述二維直角坐標系的X軸正方向朝向右方；所述二維直角坐標系的I軸為:相機支架的中軸垂線，相機支架關于相機支架的中軸垂線左右對稱。二維直角坐標系的y軸正方向朝向上方；Χ軸和y軸的交點為二維直角坐標系的原點。在二維直角坐標系中，得出每個相機的光心坐標，第一線陣相機的光心坐標表示為(xsl，ysl)，第二線陣相機的光心坐標表示為(xs2，ys2)，第三線陣相機的光心坐標表示為(xs3，ys3)，第四線陣相機的光心坐標表示為(xs4，ys4)。
[0055]步驟2，對本發(fā)明的多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)進行供電，第一激光照明器和第二激光照明器開始工作，每個激光照明器持續(xù)發(fā)出激光，為對應的線陣相機提供照明。
[0056]軌道車開始沿高鐵軌道勻速行駛，在軌道車行駛的過程中，慣性導航儀實時采集軌道車的航向角和軌道車的側傾角；慣性導航儀將實時采集的軌道車的航向角和軌道車的側傾角通過串口發(fā)送至計算機。
[0057]在軌道車行駛的過程中，編碼器將行駛里程以脈沖信號的形式分別發(fā)送至計算機內的第一數據采集卡和觸發(fā)控制器，第一數據采集卡對脈沖信號進行計數，得出對應時刻軌道車的已行駛里程。
[0058]在軌道車行駛的過程中，編碼器將脈沖信號分別發(fā)送至計算機內的第一數據采集卡和觸發(fā)控制器，第一數據采集卡對計數脈沖信號進行計數，得出對應時刻軌道車的已行駛里程；觸發(fā)控制器每收到設定數目的脈沖信號，便生成一個3.3V的觸發(fā)信號(觸發(fā)控制器收到設定數目的脈沖信號的時間為軌道車向前移動0.1mm的時間)，并將生成的觸發(fā)信號分別發(fā)送至第一線陣相機至第四線陣相機。每個線陣相機每收到一個觸發(fā)脈沖信號，就進行一次拍攝，每個線陣相機將采集的圖像數據發(fā)送至計算機內的圖像采集卡。
[0059]步驟3，計算機存儲對應時刻軌道車的已行駛里程、軌道車的航向角、軌道車的側傾角、軌道車的俯仰角以及采集的圖像數據，然后在存儲的圖像數據中，識別出帶有CPIII標識物的圖像數據。
[0060]優(yōu)選地，在步驟3中，計算機存儲圖像數據后，對存儲的圖像數據依次進行灰度值變換、均值濾波、直方圖均衡化處理；然后針對依次經灰度值變換、均值濾波、直方圖均衡化處理的圖像數據，通過模板匹配的方式識別出帶有CPIII標識物的圖像數據并進行存儲。
[0061]步驟4，計算機根據識別出的帶有CPIII標識物的圖像數據、以及二維直角坐標系中每個相機的光心坐標,得出二維直角坐標系中對應的CPIII標識物的中心點的坐標。
[0062]其具體子步驟為:
[0063](4.1)參照圖5，為本發(fā)明采用雙目立體視覺測量的原理圖。在識別出的帶有CPIII標識物的圖像數據中，對于在高鐵軌道左側的任一個帶有CPIII標識物的圖像數據，在計算機中采用圖像識別的方法得出對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離、以及對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離；其中，對應CPIII標識物上第一黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離為A1，對應CPIII標識物上第二黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離為A2，對應CPIII標識物上第三黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離為A3，對應CPIII標識物上第四黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離為A4 ;對應CPIII標識物上第一黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離為Λ 5，對應CPIII標識物上第二黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離為八6，對應CPIII標識物上第三黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離為A7，對應CPIII標識物上第四黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離為八8。
[0064](4.2)根據第一線陣相機的焦距、第一線陣相機的光軸與所述二維直角坐標系的y軸之間的夾角Q1、所述二維直角坐標系中第一線陣相機的光心坐標(Xsl，ysl)、以及對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離，得出對應CPIII標識物上第一黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標On1, Ii1)、對應CPIII標識物上第二黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m2，n2)、對應CPIII標識物上第三黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m3，n3)、以及對應CPIII標識物上第四黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m4, n4);對應的計算公式如下:
(W1 ,?j) = (Xil — f' Sina1 -A1 Cosa1, Vil — f' Cosa1 + A1 Sina1)
(τη? ,n2)~ Cxil - f, sin a, - A2 cos at ,V1- f\cos a, +Δ, Sina1)
[0065]< '''"
(/;?；,/7；; = Cxil - /, sin a, - Λ, cos a,, V1, - /, cos a, +A.sina,)
(/;z4,/74) = (xa - /-sin a, -A4 co^c/, i , - f\ cosa, +A4 Sinai)
[0066]根據第二線陣相機的焦距f2、第二線陣相機的光軸與所述二維直角坐標系的y軸之間的夾角a 2、所述二維直角坐標系中第二線陣相機的光心坐標(Xs2，ys2)、以及對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離，得出對應CPIII標識物上第一黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m5，n5)、對應CPIII標識物上第二黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m6，n6)、對應CPIII標識物上第三黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m7，n7)、以及對應CPIII標識物上第四黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m8，n8)；對應的計算公式如下:
^ina1 - As cosa2'r、2 十 /2 Cosa2 - A5 sin
("U) = (x、，- /:, sin a, —ΔΛ cosa” y、，+ f\ cos <2, -Δ,、sin a,)
[0067]^λ ^ ^——— --
(H) 二 (x。一 /，sin α? — Δ- ζο%α?,\\? + /，cos^.-Δ? %\ηα?)
(//zs./?x) = (.V1 - sin a, -As cosa.,cos6?.-AsSin^1)
[0068](4.3)根據所述二維直角坐標系中第一線陣相機的光心坐標(xsl，ysl)、所述二維直角坐標系中第二線陣相機的光心坐標(Xs2，ys2)、對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標、對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標、第一線陣相機的焦距、第二線陣相機的焦距f2、第一線陣相機的光軸與所述二維直角坐標系的y軸之間的夾角Ci1、第二線陣相機的光軸與所述二維直角坐標系的y軸之間的夾角Ci2、對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離、以及對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離，得出對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在所述二維直角坐標系的坐標。其中，對應CPIII標識物上第一黑色實心圓A的圓心在所述二維直角坐標系的坐標
(xai，yai)的計算公式為:
[0069]
\ _ G,G2(y?
Λα? —
Ci 丨-O2.._(0>sl-G2^2)-(Xsl-Xi2)
■Λ^
G1-G2
G1 = (m丨—-Tvi) / (η.— _yvl) = (-/丨.sin αχ -Δ, cos) / (- /丨.cos<2, + Δ, sin G1)
G2 = (m- — Xv2) / (ι% —兄.1) = sin α? — Δ, cos“2) / {- f2 cos a-, + Δ.sin )
[0070]對應CPIII標識物上其余三個黑色實心圓的圓心在所述二維直角坐標系的坐標計算方法與對應CPIII標識物上第一黑色實心圓A的圓心在所述二維直角坐標系的坐標的計算方法類似，在此不再重復。
[0071]本發(fā)明實施例中，對應CPIII標識物上第二黑色實心圓B的圓心在所述二維直角坐標系的坐標為(Xa2，ya2)，對應CPIII標識物上第三黑色實心圓C的圓心在所述二維直角坐標系的坐標為(xa3，ya3)，對應CPIII標識物上第四黑色實心圓D的圓心在所述二維直角坐標系的坐標為(xa4，ya4)。
[0072](4.4)根據對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在所述二維直角坐標系的坐標，計算對應CPIII標識物的標識圖形中第一圓心連線至第四圓心連線組合形成的正方形的中心點在所述二維直角坐標系的坐標(Xa，ya)對應的計算公式為:
[0073](xa，ya) = ((xal+xa2+xa3+xa4) /4，(yal+ya2+ya3+ya4) /4)
[0074]由于第一圓心連線至第四圓心連線組合形成的正方形的中心點與對應CPIII標識物的中心點相重合，所以對應CPIII標識物的中心點在所述二維直角坐標系的坐標為(xa，ya)。并且由于每個CPIII標識物的中心點與檢測CPIII控制點的絕對坐標值時對應CPIII棱鏡的中心相重合，所以對應CPIII棱鏡的中心在所述二維直角坐標系的坐標為(xa，ya)。
[0075]步驟5，計算機中預先存儲有軌道車出發(fā)點的CPIII標識物的中心點的經緯度和高程數據。在計算機中，根據對應時刻軌道車的已行駛里程、以及預先存儲的有軌道車出發(fā)點的CPIII標識物的中心點的經緯度和高程數據，從CPIII數據庫中獲取對應CPIII標識物的中心點的經緯度和高程數據；根據獲取的對應CPIII標識物的中心點的經緯度和高程數據，得出對應CPIII標識物的中心點在大地坐標系中的坐標(Xtl, y0, Z0)。
[0076]在計算機中，根據對應CPIII標識物的中心點在大地坐標系中的坐標、對應時刻軌道車的航向角、對應時刻軌道車的側傾角、以及二維直角坐標系中對應的CPIII標識物的中心點的坐標，得出對應CPIII標識物處二維直角坐標系(當線陣相機采集到對應CPIII標識物時的二維直角坐標系)原點在大地坐標系中的坐標(X，y，z);對應的計算公式為:
[0077]
(x, y, z)=
< (x0 +/.cos(ai*ctan-θ).cos<2j^ +1.cos(ai'Ctan-1l- -<9).sin<2,z() + /.sin(aictan -1 -Θ))
XXX
aa
[0078]步驟6，在計算機中，根據步驟I至步驟5，得出軌道車行駛路線左側每個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標。同理根據步驟I至步驟5，也可以得出軌道車行駛路線右側每個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標，其獲得方法與得出軌道車行駛路線左側每個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標的方法類似，在此不再重復。軌道車行駛路線左側第i個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標為(Xi，Yi, Zi)，i為自然數。
[0079]步驟7，在計算機中，根據二維直角坐標系原點與高鐵軌道表面的高度距離、以及軌道車行駛路線左側或右側每個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標，得出高鐵軌道中心線上多點在大地坐標系中的坐標；高鐵軌道中心線上與左側第i個CPIII標識物對應的點在大地坐標系中的坐標為(Xi，yi，Z1-H)。根據得出的高鐵軌道中心線上多點在大地坐標系中的坐標，采用三次曲線平滑差值方法，將軌道中心線上各點在大地坐標系中的坐標進行依次差值運算，得到高鐵軌道的中心線。
[0080]在得到高鐵軌道的中心線之后，將利用本發(fā)明所獲取的高鐵軌道的中心線與以往的軌道中心線進行比較，根據比對結果，實現高鐵軌道的工況檢測和故障定位。
[0081]顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:在軌道兩側設置的多個CPIII控制樁、以及用于沿軌道勻速行駛的軌道車(11)； 每個CPIII控制樁固定有一個CPIII標識物(12)，每個CPIII標識物(12)為正方形標識板，每個CPIII標識物(12)的一面有標識圖形，所述每個CPIII標識物(12)上具有標識圖形的一面朝向軌道；所述軌道車(11)的任一車輪的轉軸上設置有用于測量軌道車行駛里程的編碼器(I)，所述軌道車(11)的上部為一平板，所述軌道車(11)的平板下方中央處固定有慣性導航儀(3)，所述軌道車(11)的平板的上方中央處固定有長方體形狀的相機支架(10);所述相機支架(10)的右側從上到下依次固定有第一線陣相機(4)以及第二線陣相機(5)，所述相機支架(10)的左側從上到下依次固定有第三線陣相機￠)以及第四線陣相機(7)，每個線陣相機的鏡頭朝向對應的CPIII控制樁；所述第一線陣相機(4)和第二線陣相機(5)的連線記為線陣相機第一連線，所述第三線陣相機(6)和第四線陣相機(7)的連線記為線陣相機第二連線，當所述軌道車(11)下方的兩根鋼軌處于同一高度時，所述線陣相機第一連線的中點和線陣相機第二連線的中點處于同一高度；所述軌道車上還固定有觸發(fā)控制器(2)和計算機(13)； 所述計算機(13)內設置有圖像采集卡和第一數據采集卡，所述編碼器(I)具有兩個輸出端，其中一個輸出端電連接觸發(fā)控制器(2)的輸入端，另一個輸出端電連接計算機(13)內的第一數據采集卡；所述觸發(fā)控制器(2)的輸出端電連接每個線陣相機的觸發(fā)端，每個線陣相機的輸出端電連接計算機(13)內的圖像采集卡；所述慣性導航儀(3)的輸出端通過串口電連接計算機(13)。
2.如權利要求1所述的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述相機支架(10)的右側還固定有第一激光照明器(8)，所述第一激光照明器(8)的高度小于第一線陣相機(4)的高度，并大于第二線陣相機(5)的高度；所述相機支架(10)的左側還固定有第二激光照明器(9)，所述第二激光照明器(9)的高度小于第三線陣相機(6)的高度，并大于第四線陣相機(7)的高度；每個激光照明器朝向對應的CPIII控制樁。
3.如權利要求1所述的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)，其特征在于，每個CPIII標識物(12)的標識圖形為:白色背景上的四個黑色實心圓，所述四個黑色實心圓為第一黑色實心圓、第二黑色實心圓、第三黑色實心圓和第四黑色實心圓，所述第一黑色實心圓和第四黑色實心圓關于對應CPIII標識物的中心點對稱，所述第二黑色實心圓和第三黑色實心圓關于對應CPIII標識物的中心點對稱；第一黑色實心圓的圓心和第二黑色實心圓的圓心之間的連線記為第一圓心連線，第一黑色實心圓的圓心和第三黑色實心圓的圓心之間的連線記為第二圓心連線，所述第一圓心連線與所述第二圓心連線垂直，并且所述第一圓心連線的長度與所述第二圓心連線的長度相等； 所述第四黑色實心圓的圓心和第二黑色實心圓的圓心之間的連線記為第三圓心連線，第四黑色實心圓的圓心和第三黑色實心圓的圓心之間的連線記為第四圓心連線，第一圓心連線至第四圓心連線組合形成正方形；第一圓心連線至第四圓心連線組合形成的正方形的中心點與對應CPIII標識物的中心點相重合。
4.如權利要求1所述的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述每個CPIII標識物(12)的中心點與檢測CPIII控制點的絕對坐標值時對應CPIII棱鏡的中心相重合。
5.—種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測方法,基于上述權利要求1所述的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，建立二維直角坐標系xoy，所述二維直角坐標系的X軸為:線陣相機第一連線的中點和線陣相機第二連線的中點的連線所在直線；所述二維直角坐標系的X軸正方向朝向右方；所述二維直角坐標系的y軸為:相機支架的中軸垂線，所述二維直角坐標系的y軸正方向朝向上方；在二維直角坐標系中，得出每個線陣相機的光心坐標； 步驟2，軌道車開始沿高鐵軌道勻速行駛，在軌道車行駛的過程中，慣性導航儀實時采集軌道車的航向角、軌道車的側傾角和軌道車的俯仰角；慣性導航儀將實時采集的軌道車的航向角、軌道車的側傾角和軌道車的俯仰角通過串口發(fā)送至計算機； 在軌道車行駛的過程中，編碼器將行駛里程以脈沖信號的形式分別發(fā)送至計算機內的第一數據采集卡和觸發(fā)控制器，第一數據采集卡對脈沖信號進行計數，得出對應時刻軌道車的已行駛里程；觸發(fā)控制器每收到設定數目的脈沖信號，便生成一個觸發(fā)信號，并將生成的觸發(fā)信號分別發(fā)送至第一線陣相機至第四線陣相機；每個線陣相機每收到一個觸發(fā)脈沖信號，就進行一次拍攝，每個線陣相機將采集的圖像數據發(fā)送至計算機內的圖像采集卡；步驟3，計算機存儲對應時刻軌道車的已行駛里程、軌道車的航向角、軌道車的側傾角、軌道車的俯仰角以及采集的圖像數據，然后在存儲的圖像數據中，識別出帶有CPIII標識物的圖像數據； 步驟4，計算機根據識別出的帶有CPIII標識物的圖像數據、以及二維直角坐標系中每個相機的光心坐標，得出二維直角坐標系中對應的CPIII標識物的中心點的坐標； 步驟5，計算機根據對應時刻軌道車的已行駛里程，從CPIII數據庫中獲取對應CPIII標識物的中心點的經緯度和高程數據；根據獲取的對應CPIII標識物的中心點的經緯度和高程數據,得出對應CPIII標識物的中心點在大地坐標系中的坐標； 在計算機中，根據對應CPIII標識物的中心點在大地坐標系中的坐標、對應時刻軌道車的航向角、對應時刻軌道車的側傾角、對應時刻軌道車的俯仰角以及二維直角坐標系中對應的CPIII標識物的中心點的坐標，得出對應CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標； 步驟6，在計算機中，根據步驟I至步驟5，得出軌道車行駛路線左側每個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標和/或軌道車行駛路線右側每個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標； 步驟7，在計算機中，根據二維直角坐標系原點與高鐵軌道表面的高度距離、以及軌道車行駛路線左側或右側每個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標，得出高鐵軌道中心線上多點在大地坐標系中的坐標；根據得出的高鐵軌道中心線上多點在大地坐標系中的坐標，采用三次曲線平滑差值方法在大地坐標系中畫出高鐵軌道中心線。
6.如權利要求5所述的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測方法，其特征在于，所述相機支架(10)的右側還固定有第一激光照明器(8)，所述第一激光照明器(8)的高度小于第一線陣相機(4)的高度，并大于第二線陣相機(5)的高度；所述相機支架(10)的左側還固定有第二激光照明器(9)，所述第二激光照明器(9)的高度小于第三線陣相機(6)的高度，并大于第四線陣相機(7)的高度；每個激光照明器朝向對應的CPIII控制樁； 在步驟2之前，第一激光照明器和第二激光照明器開始工作，每個激光照明器持續(xù)發(fā)出激光。
7.如權利要求5所述的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測方法，其特征在于，在步驟3中，計算機存儲圖像數據后，對存儲的圖像數據依次進行灰度值變換、均值濾波、直方圖均衡化處理；然后針對依次經灰度值變換、均值濾波、直方圖均衡化處理的圖像數據，通過模板匹配的方式識別出帶有CPIII標識物的圖像數據。
8.如權利要求5所述的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測方法，其特征在于，每個CPIII標識物(12)的標識圖形為:白色背景上的四個黑色實心圓，所述四個黑色實心圓為第一黑色實心圓、第二黑色實心圓、第三黑色實心圓和第四黑色實心圓，所述第一黑色實心圓和第四黑色實心圓關于對應CPIII標識物的中心點對稱，所述第二黑色實心圓和第三黑色實心圓關于對應CPIII標識物的中心點對稱；第一黑色實心圓的圓心和第二黑色實心圓的圓心之間的連線記為第一圓心連線，第一黑色實心圓的圓心和第三黑色實心圓的圓心之間的連線記為第二圓心連線，所述第一圓心連線與所述第二圓心連線垂直，并且所述第一圓心連線的長度與所述第二圓心連線的長度相等； 所述第四黑色實心圓的圓心和第二黑色實心圓的圓心之間的連線記為第三圓心連線，第四黑色實心圓的圓心和第三黑色實心圓的圓心之間的連線記為第四圓心連線，第一圓心連線至第四圓心連線組合形成正方形；第一圓心連線至第四圓心連線組合形成的正方形的中心點與對應CPIII標識物的中心點相重合； 所述每個CPIII標識物(12)的中心點與檢測CPIII控制點的絕對坐標值時對應CPIII棱鏡的中心相重合； 在步驟I中，第一線陣相機的光心坐標表示為(Xsl，ysl)，第二線陣相機的光心坐標表示為(xs2，ys2)，第三線陣相機的光心坐標表示為(xs3，ys3)，第四線陣相機的光心坐標表示為(xs4，yS4); 所述步驟4具體包括以下子步驟 (4.1)在識別出的帶有CPIII標識物的圖像數據中，對于在高鐵軌道左側的任一個帶有CPIII標識物的圖像數據，在計算機中采用圖像識別的方法得出對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離、以及對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離；其中，對應CPIII標識物上第一黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離為A1，對應CPIII標識物上第二黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離為λ 2，對應CPIII標識物上第三黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離為A3，對應CPIII標識物上第四黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離為A4 ;對應CPIII標識物上第一黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離為A5，對應CPIII標識物上第二黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離為A6，對應CPIII標識物上第三黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離為A7，對應CPIII標識物上第四黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離為A8 ； (4.2)根據第一線陣相機的焦距、第一線陣相機的光軸與所述二維直角坐標系的y軸之間的夾角Q1、所述二維直角坐標系中第一線陣相機的光心坐標(Xsl，ysl)、以及對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離，得出對應CPIII標識物上第一黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標Ovn1)、對應CPIII標識物上第二黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m2，n2)、對應CPIII標識物上第三黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m3，n3)、以及對應CPIII標識物上第四黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m4，n4); 根據第二線陣相機的焦距f2、第二線陣相機的光軸與所述二維直角坐標系的I軸之間的夾角α2、所述二維直角坐標系中第二線陣相機的光心坐標(Xs2，ys2)、以及對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離，得出對應CPIII標識物上第一黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m5，n5)、對應CPIII標識物上第二黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m6，n6)、對應CPIII標識物上第三黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m7，n7)、以及對應CPIII標識物上第四黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標(m8，n8)；(4.3)根據所述二維直角坐標系中第一線陣相機的光心坐標(xsl，ysl)、所述二維直角坐標系中第二線陣相機的光心坐標(xs2，ys2)、對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標、對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點在所述二維直角坐標系的坐標、第一線陣相機的焦距、第二線陣相機的焦距f2、第一線陣相機的光軸與所述二維直角坐標系的y軸之間的夾角O1、第二線陣相機的光軸與所述二維直角坐標系的y軸之間的夾角CI2、對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第一線陣相機的成像點偏離第一線陣相機光心的距離、以及對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在第二線陣相機的成像點偏離第二線陣相機光心的距離，得出對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在所述二維直角坐標系的坐標； (4.4)根據對應CPIII標識物上每個黑色實心圓的圓心在所述二維直角坐標系的坐標，計算對應CPIII標識物的中心點在所述二維直角坐標系的坐標。
9.如權利要求5所述的一種多傳感器融合的高鐵軌道中心線檢測方法，其特征在于，在步驟6中，所述軌道車行駛路線左側第i個CPIII標識物處二維直角坐標系原點在大地坐標系中的坐標為Ui，Yi，Zi)，i取自然數； 在步驟7中，高鐵軌道中心線上與左側第i個CPIII標識物對應的點在大地坐標系中的坐標為(Xi, Yi, Z1-H)。
【文檔編號】B61K9/00GK104260751SQ201410509912
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權日:2014年9月28日
【發(fā)明者】敬石開, 韓毅, 孟欣佳, 張賽威, 劉海洋, 趙運德 申請人:北京理工大學