[发明专利]基于动态模板的钢轨磨耗测量方法

权利要求书

1.一种基于动态模板的钢轨磨耗测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在两根钢轨内侧上方分别安装CCD摄像机和扇形激光光源；

2）标定每个CCD摄像机及光平面参数；

3）根据钢轨轮廓空间计算模型获取图像中钢轨轮廓每个像素点的空间坐标；

4）提取轨腰及轨头下端特征点坐标；

5）基于特征点生成钢轨轮廓标准模板；

6）对比钢轨测量轮廓和标准模板得到磨耗值。

2.如权利要求1所述的钢轨磨耗测量方法，其特征在于，步骤1）中每侧钢轨各设置一个CCD摄像机和一个扇形激光光源，均位于钢轨内侧上方，且扇形激光光源发出的光平面与钢轨的纵向垂直。

3.如权利要求1所述的钢轨磨耗测量方法，其特征在于，步骤2）中标定每个CCD摄像机参数的具体过程如下，

将摄像机固定在一个平面上，拍摄三张以上位于不同位置的棋盘格标定板图像，通过标定板上的点与图像点进行匹配，计算出它们之间的映射矩阵：

zcuv1=fx0u000fyv000010RT0T1xwywzw1=m11m12m13m14m21m22m23m24m31m32m33m34xwywzw1,]]>

并通过该矩阵解出摄像机参数；其中z_c为棋盘格上某交点在摄像机坐标系中的分量，f_x，f_y，u₀，v₀为摄像机的内部参数；R为一个具有正交性的旋转矩阵，T为一个平移矩阵，它们是摄像机的外部参数；x_w，y_w，z_w，1为空间第i个点的坐标；(u，v，1)为第i个点的图像坐标；m_ij为投影矩阵M的第i行j列元素；分解消去z_c得到关于m_ij的线性方程：

xwm11+ywm12+zwm13+m14-uxw-uywm32-uzwm33=um34xwm21+ywm22+zwm23+m24-vxw-vywm32-vzwm32=vm34,]]>

定标块上有n个已知点，得到2n个关于M矩阵元素的线性方程矩阵：

xw1yw1zw11000-u1xw1-u1yw1-u1zw10000xw1yw1zw1-v1xw1-v1yw1-v1zw1..................xwnywnzwn1000-unxwn-unywn-unzwn0000xwnywnzwn-vnxwn-vnywn-vnzwn×m11m12m13m14m21m22m23m24m31m32m33=u1m34v1m34..................unm34vnm34,]]>

指定m₃₄＝1，得到关于M矩阵其他元素的2n个线性方程，未知元素的个数为11个，记为11维向量m，简写成：Km＝U，K为左边2n×11矩阵；m为未知的11维向量；U为右边的2n维向量；K、U为已知向量；用最小二乘法求出当2n>11时上述线性方程的解为：

m＝K^TK^-1K^TU，

m向量与m₃₄＝1构成了所求解得M矩阵；由空间6个以上已知点与它们的图像点坐标，求出M矩阵；

求出M矩阵后，由关系分解算出摄像机的全部内外参数。