[發(fā)明專利]一種動(dòng)態(tài)行車環(huán)境下的鋼軌輪廓自動(dòng)配準(zhǔn)方法及裝置

在審

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• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN108917591A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王昊;王勝春;趙鑫欣;戴鵬;杜馨瑜;王衛(wèi)東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司基礎(chǔ)設(shè)施檢測研究所;中國鐵路總公司;北京鐵科英邁技術(shù)有限公司;中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01B11/24;G06T7/00;G06T7/30
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤

1.一種動(dòng)態(tài)行車環(huán)境下的鋼軌輪廓自動(dòng)配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述方法包括：

采集鋼軌廓形光條圖像，提取所述廓形光條圖像中的光條中心線；

對所述光條中心線進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到多個(gè)空間輪廓點(diǎn)；

根據(jù)所述多個(gè)空間輪廓點(diǎn)計(jì)算得到最優(yōu)擬合階次值；

利用所述最優(yōu)擬合階次值對所述多個(gè)空間輪廓點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到輪廓擬合曲線；

對所述輪廓擬合曲線進(jìn)行劃分，得到多個(gè)區(qū)間；

計(jì)算所述輪廓擬合曲線上不同區(qū)間的曲率熵，得到所述曲率熵最大時(shí)對應(yīng)的目標(biāo)區(qū)間；所述目標(biāo)區(qū)間的起始點(diǎn)作為小圓起始點(diǎn)，所述目標(biāo)區(qū)間的區(qū)間寬度作為分割寬度；

根據(jù)所述小圓起始點(diǎn)與所述分割寬度在所述輪廓擬合曲線上確定小圓區(qū)域，并依據(jù)所述小圓區(qū)域確定小圓圓心；

將所述小圓圓心與標(biāo)準(zhǔn)圓心對齊，以使所述輪廓擬合曲線與標(biāo)準(zhǔn)廓形配準(zhǔn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述多個(gè)空間輪廓點(diǎn)計(jì)算得到最優(yōu)擬合階次值包括：

計(jì)算截?cái)鄽埐睿?/p>

依據(jù)所述截?cái)鄽埐畲_定截?cái)鄽埐罱y(tǒng)計(jì)直方圖，基于所述截?cái)鄽埐罱y(tǒng)計(jì)直方圖計(jì)算最優(yōu)擬合階次值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述輪廓擬合曲線進(jìn)行劃分，得到多個(gè)區(qū)間，包括：

確定N-1個(gè)寬度不同的窗；其中，N為輪廓擬合曲線上擬合離散點(diǎn)的個(gè)數(shù)；

將各個(gè)窗以每個(gè)擬合離散點(diǎn)為起始點(diǎn)進(jìn)行滑動(dòng)遍歷，得到多個(gè)區(qū)間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算所述輪廓擬合曲線上不同區(qū)間的曲率熵包括：

計(jì)算輪廓擬合曲線方程的曲率；

計(jì)算所述曲率的概率分布；

根據(jù)所述概率分布計(jì)算各區(qū)間的曲率熵。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述小圓起始點(diǎn)、所述分割寬度及所述小圓區(qū)域內(nèi)的實(shí)際離散點(diǎn)數(shù)對所述小圓起始點(diǎn)進(jìn)行矯正。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述依據(jù)所述小圓區(qū)域確定小圓圓心包括：

根據(jù)所述小圓區(qū)域的擬合離散點(diǎn)建立目標(biāo)函數(shù)：

根據(jù)最小二乘法求解所述目標(biāo)函數(shù)的最小值，所述最小值對應(yīng)的解為所述小圓圓心。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述小圓區(qū)域分為左小圓區(qū)域及右小圓區(qū)域，所述小圓圓心對應(yīng)的分為左小圓圓心與右小圓圓心；所述標(biāo)準(zhǔn)圓心分為左標(biāo)準(zhǔn)圓心及右標(biāo)準(zhǔn)圓心；將所述小圓圓心與標(biāo)準(zhǔn)圓心對齊，包括：

根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣及平移向量將左小圓圓心及右小圓圓心分別與所述標(biāo)準(zhǔn)圓心分為左標(biāo)準(zhǔn)圓心及右標(biāo)準(zhǔn)圓心對齊。

8.一種動(dòng)態(tài)行車環(huán)境下的鋼軌輪廓自動(dòng)配準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述裝置包括：

采集模塊，用于采集鋼軌廓形光條圖像，提取所述廓形光條圖像中的光條中心線；

坐標(biāo)變換模塊，用于對所述光條中心線進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到多個(gè)空間輪廓點(diǎn)；

最優(yōu)階次計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述多個(gè)空間輪廓點(diǎn)計(jì)算得到最優(yōu)擬合階次值；

曲線擬合模塊，用于利用所述最優(yōu)擬合階次值對所述多個(gè)空間輪廓點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到輪廓擬合曲線；

區(qū)間劃分模塊，用于對所述輪廓擬合曲線進(jìn)行劃分，得到多個(gè)區(qū)間；

分割模塊，用于計(jì)算所述輪廓擬合曲線上不同區(qū)間的曲率熵，得到所述曲率熵最大時(shí)對應(yīng)的目標(biāo)區(qū)間；所述目標(biāo)區(qū)間的起始點(diǎn)作為小圓起始點(diǎn)，所述目標(biāo)區(qū)間的區(qū)間寬度作為分割寬度；

圓心擬合模塊，用于根據(jù)所述小圓起始點(diǎn)與所述分割寬度在所述輪廓擬合曲線上確定小圓區(qū)域，并依據(jù)所述小圓區(qū)域確定小圓圓心；

配準(zhǔn)模塊，用于將所述小圓圓心與標(biāo)準(zhǔn)圓心對齊，以使所述輪廓擬合曲線與標(biāo)準(zhǔn)廓形配準(zhǔn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述根據(jù)所述多個(gè)空間輪廓點(diǎn)計(jì)算得到最優(yōu)擬合階次值包括：

計(jì)算截?cái)鄽埐睿?/p>

依據(jù)所述截?cái)鄽埐畲_定截?cái)鄽埐罱y(tǒng)計(jì)直方圖，基于所述截?cái)鄽埐罱y(tǒng)計(jì)直方圖計(jì)算最優(yōu)擬合階次值。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述對所述輪廓擬合曲線進(jìn)行劃分，得到多個(gè)區(qū)間，包括：

確定N-1個(gè)寬度不同的窗；其中，N為輪廓擬合曲線上擬合離散點(diǎn)的個(gè)數(shù)；

將各個(gè)窗以每個(gè)擬合離散點(diǎn)為起始點(diǎn)進(jìn)行滑動(dòng)遍歷，得到多個(gè)區(qū)間。