[发明专利]一种机车轮对磨耗参数检测的摄像机标定装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种机车轮对磨耗参数检测的摄像机标定装置及使用方法，本发明通过调整摄像机固定台来调整摄像机的位置和角度参数，从而保证摄像机以一个特定的空间位置拍摄标定板，并采用数字图像处理对采集到的标定板图像进行分析处理，该装置综合应用了数字图像采集、处理技术，并采用摄像机标定算法得到摄像机参数。本发明解决了摄像机在轨道边进行摄像机标定的问题，标定板与摄像机在标定过程中没有接触，相互影响小，标定装置易于维护；标定装置可调，并能够实时在线图像采集和处理分析。

技术领域

本发明涉及一种摄像机标定装置，特别用于机车轮对检测的在线检测装置及使用方法。

背景技术

轮对是机车与铁轨直接接触的重要部件，机车在行驶过程中，轮对轮缘和踏面部位不断与铁轨发生摩擦，会使这两个部位不断磨损，导致机车运行不平稳，甚至引发安全事故。因此，及时检测轮对轮缘，踏面的磨损情况，对于机车的行车安全是十分必要的措施。在轮对磨耗检测方面，我国由于起步较晚，大多停留在人工检测，主要靠卡尺的测量记录数据，人工测量数据量大，效率低并且在检测中不可避免的带入人工测量误差，导致结果的不可靠和不稳定。本发明采用的是基于摄像机图像采集技术的非接触检测方法，通过分析摄像机拍摄机车在特定时刻运行到特定位置的轮对图像，得到轮对的轮缘、踏面的磨耗参数信息，这就要求保证摄像机在固定的位置，以固定的角度对轮对以一定的物距进行拍摄，而且轮对检测对精度要求很高，因此轮对磨耗检测中摄像机标定起着至关重要的作用。

目前国内外用到的摄像机标定装置为针对其相对的摄像机标定方法的标定装置，用于实验室的摄像机标定试验，并不适用于在轨道边进行摄像机标定。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种机车轮对磨耗参数检测的摄像机标定装置及使用方法。

本发明一种机车轮对磨耗参数检测的摄像机标定装置，包括摄像机标定实验箱、摄像机固定台、CCD摄像机、标定板、标定板固定架、轨道、计算机和接近开关；

所述的摄像机标定实验箱为四周封闭的箱体，底部固定于地面上，顶部设有通过接近开关触发打开的箱盖，CCD摄像机通过箱体顶部透光区域采集图像；摄像机固定台固定于箱体内，CCD摄像机固定于摄像机固定台上，摄像机固定台为一可调节高度，仰角和偏角的装置，同时可调节在实验箱内的位置；CCD摄像机通过通讯接口与计算机连接；标定板固定架固定于铁轨上，标定板垂直固定于标定板固定架上。

一种机车轮对磨耗参数检测的摄像机标定装置的使用方法，具体包括如下：标定板垂直固定于标定板固定架上，按照设定的参数将摄像机标定实验箱固定于地面上；在工作中标定箱盖接收到由接近开关传递给计算机的开启信号并打开。摄像机接收计算机传递过来的信号，开始对标定板进行图像采集，在视频采集界面上标记摄像机标定算法得到的理论特征点，调整摄像机固定台在实验箱内的位置和空间角度，使摄像机采集到的标定板图像上的实际特征点和视频采集界面上标记的理论特征点重合，保存摄像机采集到的标定板图像；固定摄像机固定台；对保存的标定板图像进行数字图像处理，得到标定板上标定点的实际图像坐标值，再通过计算机中摄像机标定算法处理得到摄像机的仰角、偏角和物距参数；最后保存并显示此参数。

其中在视频采集界面上标记摄像机标定算法得到的理论特征点，具体包括以下步骤：

①空间点坐标与视场平面坐标的转换；

根据摄像机标定模型，已知条件为标定板中心距CCD中心的垂直高度、标定板所在的平面与CCD中心之间的水平距离、CCD与轨道之间的水平距离，以及标定板各标定点之间的距离；

由已知条件得到CCD中心距标定板中心的物距U，空间角度在水平面上的分量，即偏角∠α，在垂直平面上的分量，即仰角∠β；