[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于雙目視覺(jué)的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911157530.6
• 申請(qǐng)日: 2019-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110820447A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程曦;陳磊;鐘小軍;廖水華;李成建;王杰;王五豐;朱淑娟;孫榮康;閻首宏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢縱橫天地空間信息技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E01B35/00
• 分類(lèi)號(hào): E01B35/00
• 代理公司: 武漢謙源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42251
• 代理人: 王力

1.一種基于雙目視覺(jué)的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng),其特征在于，包括兩個(gè)高速攝像機(jī)、傳感采集組件、小車(chē)和工控機(jī)；

兩個(gè)所述高速攝像機(jī)固定在小車(chē)上并隨著小車(chē)一同沿著軌道運(yùn)動(dòng)，用于同步對(duì)軌道進(jìn)行拍攝并生成照片對(duì)；

所述傳感采集組件設(shè)置在小車(chē)上，并用于采集小車(chē)的初始位姿信息；

工控機(jī)，設(shè)置于小車(chē)上，用于對(duì)所述照片對(duì)進(jìn)行圖像處理，并確定小車(chē)中心點(diǎn)的位姿變換信息，還用于根據(jù)小車(chē)中心點(diǎn)的位姿變換信息和小車(chē)的初始位姿信息確定小車(chē)的實(shí)時(shí)位姿信息，以確定軌道的幾何狀態(tài)信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙目視覺(jué)的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng),其特征在于，所述傳感采集組件包括用于采集小車(chē)的初始位置信息的位置傳感器和用于采集小車(chē)初始角度信息的角度傳感器，其中，所述初始位姿信息包括小車(chē)的初始位置信息和初始角度信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙目視覺(jué)的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng),其特征在于，所述工控機(jī)對(duì)所述照片對(duì)進(jìn)行圖像處理，并確定小車(chē)中心點(diǎn)的位姿變換信息的具體實(shí)現(xiàn)為：

所述工控機(jī)對(duì)所述照片對(duì)進(jìn)行識(shí)別處理，從每張照片中獲取多個(gè)特征點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)的亞像素坐標(biāo)；

采用特征點(diǎn)匹配算法對(duì)所述特征點(diǎn)進(jìn)行匹配和三維坐標(biāo)解算，得到至少三對(duì)配的特征點(diǎn)及其三維坐標(biāo)；

根據(jù)所述特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)建立七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，并根據(jù)所述七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型中的位移因子和旋轉(zhuǎn)因子確定小車(chē)中心點(diǎn)的位姿變換信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙目視覺(jué)的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng),其特征在于，還包括里程計(jì)，用于在小車(chē)沿著軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)獲取小車(chē)的實(shí)時(shí)里程；

所述工控機(jī)在采用特征點(diǎn)匹配算法對(duì)所述特征點(diǎn)進(jìn)行匹配時(shí)，根據(jù)所述小車(chē)的實(shí)時(shí)里程在所述照片對(duì)中確定下一次特征點(diǎn)匹配時(shí)對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)所在位置范圍，并在對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)所在位置范圍進(jìn)行匹配。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于雙目視覺(jué)的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng),其特征在于，所述傳感采集組件還用于在小車(chē)沿著軌道運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中獲取小車(chē)的瞬時(shí)位姿信息；

所述工控機(jī)還用于根據(jù)同一時(shí)刻所述小車(chē)的瞬時(shí)位姿信息對(duì)所述小車(chē)的實(shí)時(shí)位姿信息進(jìn)行校正處理。

6.一種權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述基于雙目視覺(jué)的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的車(chē)輛方法，其特征在于，包括如下步驟：

固定在小車(chē)上的兩個(gè)高速攝像機(jī)沿著軌道運(yùn)動(dòng)并同步拍攝軌道，以生成照片對(duì)；

設(shè)置在小車(chē)上的所述傳感采集組件采集小車(chē)的初始位姿信息；

設(shè)置在小車(chē)上的工控機(jī)對(duì)所述照片對(duì)進(jìn)行圖像處理，并確定小車(chē)中心點(diǎn)的位姿變換信息，還用于根據(jù)小車(chē)中心點(diǎn)的位姿變換信息和小車(chē)的初始位姿信息確定小車(chē)的實(shí)時(shí)位姿信息，以確定軌道的幾何狀態(tài)信息。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于雙目視覺(jué)的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于，所述初始位姿信息包括小車(chē)的初始位置信息和初始角度信息。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于雙目視覺(jué)的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于，所述工控機(jī)對(duì)所述照片對(duì)進(jìn)行圖像處理，并確定小車(chē)中心點(diǎn)的位姿變換信息具體包括如下步驟：

所述工控機(jī)對(duì)所述照片對(duì)進(jìn)行識(shí)別處理，從每張照片中獲取多個(gè)特征點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)的亞像素坐標(biāo)；

采用特征點(diǎn)匹配算法對(duì)所述特征點(diǎn)進(jìn)行匹配和三維坐標(biāo)解算，得到至少三對(duì)配的特征點(diǎn)及其三維坐標(biāo)；

根據(jù)所述特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)建立七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，并根據(jù)所述七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型中的位移因子和旋轉(zhuǎn)因子確定小車(chē)中心點(diǎn)的位姿變換信息。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于雙目視覺(jué)的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于，還包括如下步驟：

設(shè)置在小車(chē)上的里程計(jì)在小車(chē)沿著軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)獲取小車(chē)的實(shí)時(shí)里程；

所述工控機(jī)在采用特征點(diǎn)匹配算法對(duì)所述特征點(diǎn)進(jìn)行匹配時(shí)，根據(jù)所述小車(chē)的實(shí)時(shí)里程在所述照片對(duì)中確定下一次特征點(diǎn)匹配時(shí)對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)所在位置范圍，并在對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)所在位置范圍進(jìn)行匹配。

10.根據(jù)權(quán)利要求6-10任一項(xiàng)所述的基于雙目視覺(jué)的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于，還包括入下步驟：

所述傳感采集組件還在小車(chē)沿著軌道運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中獲取小車(chē)的瞬時(shí)位姿信息；

所述工控機(jī)還用于根據(jù)同一時(shí)刻所述小車(chē)的瞬時(shí)位姿信息對(duì)所述小車(chē)的實(shí)時(shí)位姿信息進(jìn)行校正處理。