[發明專利]基于三維點云的接觸網測量及分析方法

在審

• 申請號: 202210157059.6
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114511635A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 周建波;曾琦凌;馬斌斌;許可;謝圣彬
• 申請（專利權）人: 成都翰瑞威自動化測控設備有限責任公司
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T19/00;G06T5/20
• 代理公司: 成都精點專利代理事務所(普通合伙) 51338
• 代理人: 王記明

本發明涉及空間數據分析技術領域，涉及基于三維點云的接觸網測量及分析方法，其包括以下步驟：步驟1.輸入測量數據；步驟2.位姿變化與里程對齊；步驟3.隧道壁檢測與去除；步驟4.3D顯示導航、拾取以及人工測量；步驟5.接觸線檢測算法；步驟6.界限確定；步驟7.重復上述步驟1?步驟6，本發明可以高效識別各種線索，采用濾波算法對線索處理，實現高精度測量；線索識別基礎上，基于裝配關系識別相關部件，提升定位點、定位器、支柱識別率，降低誤識別率。

技術領域

本發明涉及空間數據分析技術領域，涉及基于三維點云的接觸網測量及分析方法。

背景技術

高鐵接觸線及支撐結構，組成了接觸網，在不同路段如隧道、站場，及區域地理特征差異，都會有結構差異，具有多樣化、復雜性，接觸網內部不同部件相互會有影響；接觸網及行車安全同時會受鐵路沿線環境影響，如樹木生長，邊坡變動。

現有技術可以基于激光測距與對接觸線單點靜態測量，人工測量接觸網的各類關鍵點幾何位置，再手工計算點與點之間的幾何關系，如距離，斜率，總體效率低下；或者基于激光雷達、雙目可見光進行動態推行式測量，實時計算接觸網中接觸線位置，以及定位點，定位坡度等。

但由于實時過程中利用的信息有限，更復雜的接觸網部件之間的幾何關系，接觸網與周邊環境關系及分析，是沒辦法高精度支持的；而接觸網及周邊環境歷史變化狀況，是沒法支撐的。

發明內容

本發明的目的在于提供基于三維點云的接觸網測量及分析方法，解決現有技術無法針對較復雜的接觸網幾何關系以及周圍環境進行分析的問題。

本發明的目的通過以下述技術方案來實現，包括以下步驟：步驟1.輸入測量數據，測量設備在軌道上行進，采集接觸網及周邊環境的數據；步驟2.位姿變化與里程對齊，結合步驟1的測量數據，繼而進行分析系統讀取輸入數據，依據預設標準對數據進行校準、位姿變換，連同里程計形成點云坐標(x,y,z)，進而分析點的密集程度及連續分布狀況，得出隧道段；步驟3.隧道壁檢測與去除，采用隧道針對性重建算法，形成隧道壁，判斷點與隧道壁距離關系，去除隧道壁上大量的點，實現隧道區間點云數量級規模的減少；步驟4.3D顯示導航、拾取以及人工測量，基于OPENGL呈現處理后的3D點云場景及相應三維模型；步驟5.接觸線檢測算法，在相應的3D點云場景以及相應的三維模型中通過識別算法，識別場景中的接觸線，通過濾波算法提升線索精度，進而生成檢測報表以及點云計算信息結構化文件組；步驟6.界限確定，在點云數據中依據多邊形輪廓、各點的內外關系以及基于目標點的連續性，計算落在各類輪廓內的點區域，確定區域界限；步驟7.重復上述步驟1-步驟6，直至測量及分析作業結束。

需要說明的是，現有技術中，一般因為鐵路接觸網的幾何形狀較為復雜，容易形成空間疊狀結構，所以通常會通過人工進行測量，但是人工測量的結果并不準確，很容易導致測量結果出現誤差，進而傳輸到機器或者系統中的數據為不精確數據，造成后期數據對比的困難，本發明的發明人在考慮到這個問題后，在日常工作的時候，基于此問題，發明人想到如果有一個可以自動進行復雜疊狀空間接觸網檢測的裝置或者方法，就可以較好的克服這個問題，基于此，發明人結合現有鐵路接觸網，進行了精度分析、測量手段缺陷對比，整合出來了本發明的分析方法，本發明的方法結合了點云數據，加入了包括但不限于識別、裝配以及濾波等算法，進行了復雜接觸網的多角度分析，可以較為全面且準確的分析疊狀空間的接觸網以及其周邊環境信息。

所述步驟1具體為：以當前設備的坐標為基準，形成角度以及距離的極坐標的激光點云數據，同時延伸形成鐵路傾角以及軌距信息，繼而里程計記錄推行距離，同步時間戳，形成數據包。

需要說明的是，現有技術中，通常考慮到接觸網的復雜疊狀，人工測量時通常無法對極坐標以及鐵路傾角進行測量，原因是上述兩個參數屬于細微測定參數，單憑人工測定無法進行，雖然本領域技術人員會考慮進行針對性的測定，但是因為測定具有跨領域的結合，因此通常會選擇測定接觸網其余參數進行替代，雖然也可以完成測定，但是精度很低且測定不全面。