本申請屬于智能檢測與三維重建，具體涉及目標三維重建系統(tǒng)及構(gòu)建運動目標三維輪廓的方法。

背景技術：

1、隨著鐵路貨運運輸?shù)牟粩嗵崴?，貨運列車的安全性和維護效率問題日益凸顯其重要性，這不僅關乎貨物的安全送達，更關系到鐵路運輸?shù)恼w效率與可靠性，傳統(tǒng)貨運檢測依賴單一線陣相機的二維成像技術，需人工目視分析，此類方案存在以下缺陷：（1）可見光成像易受光照條件（如低光、強光）干擾，導致圖像信噪比降低；（2）二維投影丟失深度信息，無法量化目標三維形變，從而影響分析結(jié)果的準確性和完整性。且線陣相機的成像模式是2d平面模式，只能捕捉到待測物體在二維平面上的投影信息，待測目標在三維空間上的深度和高度等空間尺度信息在2d成像中被完全丟失，導致無法在空間尺度上進行量化分析。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本申請?zhí)峁┝四繕巳S重建系統(tǒng)及構(gòu)建運動目標三維輪廓的方法，能夠?qū)Υ郎y目標進行三維重建及分析量化。

2、本申請采用的一個技術方案是：提供一種目標三維重建系統(tǒng)，該目標三維重建系統(tǒng)包括：龍門架，龍門架的橫梁、左右立柱和龍門架的橫梁和左右立柱所形成的兩個夾角處均設置有激光雷達和線陣相機；其中，龍門架下方設置有目標的運行軌道；運行軌道兩側(cè)部署有多個車輪傳感器；至少一個微波雷達，微波雷達部署在龍門架的橫梁上；控制模塊，連接每一激光雷達、微波雷達、每一線陣相機和每一車輪傳感器，控制模塊被配置為：在目標運行在運行軌道的過程中，對每一激光雷達和每一線陣相機采集的數(shù)據(jù)進行預處理，獲取目標的三維坐標數(shù)據(jù)；根據(jù)三維坐標數(shù)據(jù)和目標的移動速度計算目標三維方向上的移動量；根據(jù)目標三維方向上的移動量、微波雷達和每一激光雷達采集的數(shù)據(jù)重建目標的三維輪廓。

3、在一實施例中，控制模塊還被配置為：對每一激光雷達和每一線陣相機采集的數(shù)據(jù)進行時間同步；根據(jù)每一激光雷達在預設掃描周期內(nèi)的加速度和角速度獲取每一激光雷達的姿態(tài)信息，并根據(jù)姿態(tài)信息對每一激光雷達采集的數(shù)據(jù)進行預處理，獲取目標的三維坐標數(shù)據(jù)；其中，姿態(tài)信息包括激光雷達在預設掃描周期內(nèi)的位移信息和旋轉(zhuǎn)信息；其中，加速度和角速度由激光雷達上的慣性測量單元采集得到。

4、在一實施例中，控制模塊還被配置為：對每一激光雷達在單次掃描周期內(nèi)的加速度和角速度分別進行積分，獲取姿態(tài)信息；并基于積分結(jié)果構(gòu)建第一變換矩陣，對第一變換矩陣內(nèi)的每一點進行補償以對每一激光雷達采集的數(shù)據(jù)進行運動畸變校正處理。

5、在一實施例中，控制模塊還被配置為：確定參考坐標系，計算每一激光雷達、微波雷達、每一線陣相機和每一車輪傳感器相對于參考坐標系的標定參數(shù)；其中，標定參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量；根據(jù)標定參數(shù)將每一激光雷達、微波雷達、每一線陣相機和每一車輪傳感器采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到參考坐標系中；對每一激光雷達在兩次掃描周期內(nèi)的加速度和角速度分別進行積分，獲取姿態(tài)信息，并根據(jù)積分結(jié)果構(gòu)建第二變換矩陣，獲取激光雷達的姿態(tài)軌跡。

6、在一實施例中，控制模塊還被配置為：將每一激光雷達采集的數(shù)據(jù)與預設地圖進行匹配；根據(jù)匹配結(jié)果構(gòu)建第三變換矩陣，并根據(jù)第三變換矩陣和每一激光雷達在兩次掃描周期內(nèi)的加速度和角速度對激光雷達的姿態(tài)軌跡進行更新；根據(jù)更新結(jié)果獲取每一激光雷達對應的里程計，以獲取目標的里程計，獲取目標的三維坐標數(shù)據(jù)。

7、在一實施例中，控制模塊還被配置為：基于目標的里程計獲取目標的第一移動速度；根據(jù)三維坐標數(shù)據(jù)和第一移動速度計算目標三維方向上的移動量。

8、在一實施例中，控制模塊還被配置為：基于車輪傳感器采集的數(shù)據(jù)獲取第二移動速度；基于微波雷達采集的數(shù)據(jù)獲取第三移動速度；對第一移動速度、第二移動速度和第三移動速度進行融合，獲取目標的第四移動速度；根據(jù)三維坐標數(shù)據(jù)和第四移動速度計算目標三維方向上的移動量。

9、在一實施例中，控制模塊還被配置為：獲取狀態(tài)預測方程，根據(jù)狀態(tài)預測方程對第一移動速度、第二移動速度和第三移動速度進行融合；根據(jù)融合結(jié)果獲取目標的里程計，基于目標的里程計獲取第四移動速度。

10、本申請還提供一種構(gòu)建運動目標三維輪廓的方法，目標運行在運行軌道的過程中經(jīng)過龍門架，龍門架的橫梁、左右立柱和龍門架的橫梁和左右立柱所形成的兩個夾角處均設置有激光雷達和線陣相機；其中，龍門架下方設置有目標的運行軌道；運行軌道兩側(cè)部署有多個車輪傳感器；在龍門架的橫梁上部署有至少一個微波雷達；每一激光雷達、微波雷達、每一線陣相機和每一車輪傳感器分別連接控制模塊，該方法包括：對每一激光雷達和每一線陣相機采集的數(shù)據(jù)進行預處理，獲取目標的三維坐標數(shù)據(jù)；根據(jù)三維坐標數(shù)據(jù)和目標的移動速度計算目標三維方向上的移動量；根據(jù)目標三維方向上的移動量、微波雷達和每一激光雷達采集的數(shù)據(jù)重建目標的三維輪廓。

11、本申請采用的一個技術方案是：提供一種目標三維重建系統(tǒng)，該目標三維重建系統(tǒng)包括：龍門架，龍門架的橫梁、左右立柱和龍門架的橫梁和左右立柱所形成的兩個夾角處均設置有激光雷達和線陣相機；其中，龍門架下方設置有目標的運行軌道；運行軌道兩側(cè)部署有多個車輪傳感器；至少一個微波雷達，微波雷達部署在龍門架的橫梁上；控制模塊，連接每一激光雷達、微波雷達、每一線陣相機和每一車輪傳感器，控制模塊被配置為：在目標運行在運行軌道的過程中，對每一激光雷達和每一線陣相機采集的數(shù)據(jù)進行預處理，獲取目標的三維坐標數(shù)據(jù)；根據(jù)三維坐標數(shù)據(jù)和目標的移動速度計算目標三維方向上的移動量；根據(jù)目標三維方向上的移動量、微波雷達和每一激光雷達采集的數(shù)據(jù)重建目標的三維輪廓。在上述方式中，多個傳感器采集的數(shù)據(jù)融合微波雷達、車輪傳感器、激光雷達進行獨立測速或融合測速的結(jié)果能夠?qū)π旭偟哪繕诉M行高精度的三維輪廓重建及深入分析，提高重建目標的三維輪廓的準確性和可靠性。通過融合多傳感器（包括微波雷達、車輪傳感器和激光雷達）的獨立測速或協(xié)同測速結(jié)果，本方案能夠?qū)壍肋\行的目標實現(xiàn)高精度三維輪廓重建及動態(tài)分析，顯著提升重建輪廓的準確性與系統(tǒng)可靠性。

技術特征：

1.一種目標三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述目標三維重建系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目標三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還被配置為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的目標三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還被配置為：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的目標三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還被配置為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的目標三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還被配置為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的目標三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還被配置為：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的目標三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還被配置為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的目標三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還被配置為：

9.一種構(gòu)建目標三維輪廓的方法，其特征在于，所述目標運行在運行軌道的過程中經(jīng)過龍門架，所述龍門架的橫梁、左右立柱和所述龍門架的橫梁和左右立柱所形成的兩個夾角處均設置有激光雷達和線陣相機；其中，所述龍門架下方設置有所述目標的運行軌道；所述運行軌道兩側(cè)部署有多個車輪傳感器；在所述龍門架的橫梁上部署有至少一個微波雷達；每一所述激光雷達、所述微波雷達、每一所述線陣相機和每一所述車輪傳感器分別連接控制模塊，所述方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的構(gòu)建目標三維輪廓的方法，其特征在于，所述對每一所述激光雷達和每一所述線陣相機采集的數(shù)據(jù)進行預處理，獲取所述目標的三維坐標數(shù)據(jù)，包括：

技術總結(jié)
本申請公開了目標三維重建系統(tǒng)及構(gòu)建運動目標三維輪廓的方法，該目標三維重建系統(tǒng)包括：龍門架、激光雷達、線陣相機、微波雷達、車輪傳感器和控制模塊；其中，龍門架下方設置有目標的運行軌道；控制模塊被配置為：在目標運行在運行軌道的過程中，對每一激光雷達和每一線陣相機采集的數(shù)據(jù)進行預處理，獲取目標的三維坐標數(shù)據(jù)；根據(jù)三維坐標數(shù)據(jù)和目標的移動速度計算目標三維方向上的移動量；根據(jù)目標三維方向上的移動量、微波雷達和每一激光雷達采集的數(shù)據(jù)重建目標的三維輪廓。在上述方式中，通過融合多傳感器的獨立測速或協(xié)同測速結(jié)果，本方案能夠?qū)壍肋\行的目標實現(xiàn)高精度三維輪廓重建及動態(tài)分析，顯著提升重建輪廓的準確性與系統(tǒng)可靠性。

技術研發(fā)人員：許東耀,陳濤,何賢英
受保護的技術使用者：寧波傲視智繪光電科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15