[發明專利]一種基于約束迭代最近點法的鋼軌輪廓魯棒性配準方法

有效

• 申請號: 202010711688.X
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111882592B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 李艷福;智英建;鐘曉蕓;蔣馥蔚;劉宏立;馬子驥
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T7/35;G06T7/64;G06T7/13;G06T7/12;G06T7/136
• 代理公司: 西安研創天下知識產權代理事務所(普通合伙) 61239
• 代理人: 楊鳳娟

1.一種基于約束迭代最近點法的鋼軌輪廓魯棒性配準方法，其特征在于，該配準方法包括以下步驟：

步驟S1：在正常輪廓曲線上統計得到相鄰點間距閾值T1后，首先對測量輪廓進行分裂，得到多個曲線碎片，然后根據正常輪廓數據點密集分布的特點，設定點數閾值T2，對曲線碎片一一進行檢驗，從而去除稀疏離群點；

步驟S2：設定段間距閾值T3，對相鄰間隔不超過T3的屬于同一區域的曲線碎片再次進行合并，然后對每個區域進行凹凸性檢驗，基于連續凹凸和點數最大原則提取輪廓核心區；

步驟S3：將所述的測量輪廓與標準輪廓進行粗配準，通過定位輪廓核心區軌顎點位置，計算軌側直線斜率，并與標準輪廓相應項進行比較，獲得旋轉矩陣和平移矢量，將測量輪廓轉移到離標準輪廓足夠近的初始位置上；

步驟S4：對測量輪廓軌腰重分割及局部無污染區提取，通過Ramer算法設定距離閾值T4，在測量輪廓軌腰曲線上從整體到局部依次找到所有距離值超出閾值T4的位置，從而將其全局性地重分割為n個碎片，由于局部無污染區通常位于軌腰上部，則分割出的第一個碎片為局部無污染區；

步驟S5：將原始測量輪廓與標準輪廓進行細配準，按照迭代最近點(ICP)算法，在測量輪廓和標準輪廓的軌腰局部無污染區上尋找多個匹配特征點對，分別為M＝{m_i,i＝1,2,L,n}和S＝{s_i,i＝1,2,L,n}，基于配準后匹配點間距離平方和最小原則計算最優的旋轉矩陣R₂和平移矢量T₂，其滿足實現輪廓細配準；

步驟S6：通過軌顎點垂向位置約束對步驟S5中通過迭代最近點法進行輪廓細配準的配準結果進行修正；

步驟S7：細配準后測量輪廓離群點自適應檢測去除，通過計算細配準后原始測量輪廓與標準輪廓軌頭區對應點的距離值，并進行升序排序，即P₁、P₂…P_i、P_i+1…P_n，然后計算相鄰兩個距離值之差的絕對值，即|P_i-P_i+1|,將|P_i-P_i+1|與設定閾值T5進行比較，若超過閾值T5，則距離值為P_i+1的對應點為原始輪廓上離群點與正常點的分界位置，該對應點之后的所有點均為離群點。

2.根據權利要求1所述的一種基于約束迭代最近點法的鋼軌輪廓魯棒性配準方法，其特征在于，在上述步驟S1中，T1＝2，T2＝10。

3.根據權利要求1所述的一種基于約束迭代最近點法的鋼軌輪廓魯棒性配準方法，其特征在于，在上述步驟S2中，T3設置為30。

4.根據權利要求1所述的一種基于約束迭代最近點法的鋼軌輪廓魯棒性配準方法，其特征在于，在上述步驟S3中，旋轉矩陣和平移矢量的具體計算過程為：

通過定位輪廓核心區軌顎點位置，即坐標為(x_m,y_m)，計算出軌側直線斜率k_m，并與標準輪廓的軌顎點坐標(x_s,y_s)及軌側直線斜率k_s進行比較，獲得測量輪廓粗配準時的旋轉角θ、旋轉矩陣R₁和平移矢量T₁分別為

5.根據權利要求1所述的一種基于約束迭代最近點法的鋼軌輪廓魯棒性配準方法，其特征在于，在上述步驟S4中，T4設置為5。

6.根據權利要求1所述的一種基于約束迭代最近點法的鋼軌輪廓魯棒性配準方法，其特征在于，在上述步驟S7中，T5設置為3。