[發明專利]基于三維激光掃描技術的既有鐵路道岔岔心提取方法

有效

• 申請號: 201910628304.5
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110490918B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張云鵬;樊松勃;郭軍強;花書軍;李明
• 申請（專利權）人: 中鐵第六勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G06T7/521
• 分類號: G06T7/521;G06T7/66;G01B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開基于三維激光掃描技術的既有鐵路道岔岔心提取方法，步驟：對原始數據進行測站拼接、粗差剔除；數據重采樣；基于軌面高程對原始點云數據進行濾波；對濾波后的點云數據進行Hough變換，檢測直線；對于同屬于一條直線的點云數據利用最小二乘法進行擬合，計算直線斜率ksubgt;1/subgt;和截距bsubgt;1/subgt;；重新篩選隸屬于同一條直線的點集；并進行第二次最小二乘擬合，精確計算直線的斜率ksubgt;2/subgt;和截距bsubgt;2/subgt;，最終可提取出4條直線，屬于同1組鐵軌的2條直線平行，共2組平行直線；分別計算不平行的2條直線的交點，4個交點的坐標平均值即為岔心坐標。本發明可達到提高既有鐵路道岔測量的精度，同時避免測量人員上線作業的巨大安全隱患的有益效果。

技術領域

本發明屬于鐵路技術領域，特別涉及基于三維激光掃描技術的既有鐵路道岔岔心提取方法。

背景技術

目前，鐵路道岔岔心測量仍采用人工測量方式，通過現場丈量，標定出岔心位置，然后用全站儀或者GPS-RTK測出其坐標。

在我國鐵路建設中，使用最普遍的就是普通單開道岔，又稱單開道岔，結構如圖1所示。確定岔心時，首先確定道岔型號，進而可以確定該型號的前端長a，在實地找到道岔前端基本軌軌縫，由兩軌縫連線的中心沿線路中線量取a值，即可定出道岔中心的位置。

從上述測量過程中可以看出，現有道岔岔心測量方法受人工作業誤差影響較大，岔心測量精度難以保障。同時由于既有鐵路上有火車運行，在既有鐵路上測量作業存在極大的安全隱患。

發明內容

本發明針對目前常規道岔岔心測量方法存在的問題，提供基于三維激光掃描技術的既有鐵路道岔岔心提取方法，可達到提高既有鐵路道岔測量的精度，同時避免測量人員上線作業的巨大安全隱患的有益效果。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：基于三維激光掃描技術的既有鐵路道岔岔心提取方法，包括以下步驟：

(1)數據預處理，對原始數據進行測站拼接、粗差剔除；

(2)數據重采樣，使原始點云數據密度均勻；

(3)基于軌面高程對原始點云數據進行濾波，保留有效數據，減少點云數量；

(4)對濾波后的點云數據進行Hough變換，檢測直線；

(5)對于同屬于一條直線的點云數據利用最小二乘法進行擬合，計算直線斜率k₁和截距b₁；

(6)根據點到直線的距離，重新篩選隸屬于同一條直線的點集；

(7)對重新篩選出的點集進行第二次最小二乘擬合，精確計算直線的斜率k₂和截距b₂，最終可提取出4條直線，屬于同1組鐵軌的2條直線平行，共2組平行直線；

(8)分別計算不平行的2條直線的交點，共計算出4個交點，4個交點的坐標平均值即為岔心坐標。

作為優選，步驟(1)中，站間拼接：由于掃描儀一站的掃描范圍有限，無法一次性將整個研究區域囊括進來，而需要對研究區域進行分站掃描，所以，對于掃描后的原始數據需要有一個拼接整合的過程，以便將掃描得到的點云數據納入到統一的坐標系當中；

粗差剔除：對于肉眼能夠識別的比較明顯且容易刪除的粗差點云，要先進行人工剔除，以免對后面的數據采樣及相關處理造成干擾，同時也可以減少數據量，提高后續操作的時間和空間效率，方便處理；

應用三維激光掃描儀自帶據數據處理軟件對原始點云數進行上述處理以后，就可以將數據導出，保存為大地坐標X，Y，Z的格式并作為后續數據處理工作的原始數據。