[發明專利]一種利用三維激光點云自動提取既有線軌頂高程方法

有效

• 申請號: 201710802183.2
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107792115B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 周玉輝;梅熙;盧建康;楊鋒;胡慶武;周世明;林春峰;馮樹波;黃華平;陳海軍
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: B61K9/08
• 分類號: B61K9/08
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 王建國

1.一種利用三維激光點云自動提取既有線軌頂高程方法，包括以下步驟：

1)、從原始掃描激光點云中分割軌道三維激光點云：根據三維激光掃描系統的軌跡數據，確定軌道概略中心線，以此中心線按照軌道間距生成緩沖區，去除高于軌道軌面和左、右軌兩旁的大量三維激光點云數據，使得軌道提取范圍更為精確；

2)、根據軌道三維激光點云計算左、右軌中心線，該計算過程在三維點云空間中進行，對左、右軌三維激光點云分段統計每一段鋼軌三維激光點云的高程最大值，以分段高程極大值篩選出左、右軌軌面上下一定范圍內的三維激光點云，根據軌面三維激光點云提取單根鋼軌兩邊軌面邊緣線，將分段提取的鋼軌兩邊軌面邊緣線連接成單根鋼軌兩邊邊緣線，根據單根鋼軌兩邊邊緣線分別求其平均值計算左、右軌中心線；

3)、對左、右軌中心線進行里程編碼，根據導入鐵路里程樁號信息及對應的坐標，將里程樁號垂直投影至左、右軌中心線，垂足所在中心線處里程即為對應樁號里程，根據中心線里程建立左、右軌里程編碼系統；

4)、抽取左、右軌軌頂面元三維激光點云，設定左、右軌頂高程提取點的里程號，根據里程號查詢里程編碼系統，計算對應軌頂高程提取點的三維坐標，以軌頂高程提取點的三維坐標從軌面三維激光點云中按照設定的大小抽取軌頂面元三維激光點云；

5)、對軌頂面元三維激光點云進行軌頂高程平差計算，計算軌頂面元三維激光點云高程平均值和方差，以此對高程異常點、噪點進行剔除，計算剔除高程異常點和噪點后的軌頂面元三維激光點云的高程平均值，即為對應軌頂高程值。

2.根據權利要求1所述的一種利用三維激光點云自動提取既有線軌頂高程方法，其特征是：所述的步驟1)中，將軌道區域三維激光點云轉換到高程投影空間，該過程使用到的特征指標有：

①投影采樣間隔，對投影采樣間隔d取三維激光點云平均間隔GSD的3倍作為高程投影轉換中投影采樣間隔；

②投影影像灰度范圍，對投影影像灰度范圍[a,b]取[0,255]。

3.根據權利要求1所述的一種利用三維激光點云自動提取既有線軌頂高程方法，其特征是：所述的步驟1)中，將鋼軌直線轉換到三維點云空間，結合鋼軌幾何尺寸信息進行緩沖分析，抽取出左、右軌的三維激光點云，該過程使用到的特征指標有：

①鋼軌軌面寬度，鋼軌軌面寬度取大于國標規定的鋼軌軌面寬度，實際取9～10cm；

②鋼軌高度，鋼軌高度取大于國標規定的鋼軌軌面高度，實際取20～25cm。

4.根據權利要求1所述的一種利用三維激光點云自動提取既有線軌頂高程方法，其特征是：所述的步驟2)中，根據軌道三維激光點云計算左、右軌中心線，對左、右軌三維激光點云進行分段，采用的點云分段間隔根據軌面高程提取間隔確定，取四分之一的軌面高程提取間隔且不超過2m；進一步統計每一段鋼軌三維激光點云的高程最大值，以分段高程極大值H_max篩選出左、右軌軌面上下一定范圍內的三維激光點云，上下范圍為[H_max+3cm,H_max-3cm]。

5.根據權利要求1所述的利用三維激光點云自動提取既有線軌頂高程方法，其特征是：所述的步驟4)中，按照設定的面元大小以正方形或圓形抽取軌面三維點云數據，正方形中心或圓心為里程號對應的三維坐標，正方形邊長取5cm，圓半徑取2.5cm。

6.根據權利要求1所述的利用三維激光點云自動提取既有線軌頂高程方法，其特征是：所述的步驟5中)，確定高程異常點或噪點采用的判斷依據為中粗差探測系數，取值為1～2倍，且剔除高程異常點和噪點后的高程方差小于5mm。