[发明专利]一种相对沉降数据精确检测方法

说明书

本发明公开了一种相对沉降数据精确检测方法将单目视觉和监测靶面特征点相结合，根据靶面二维特征点之间已知的几何约束关系建立摄像机的透视投影模型；将靶标与图像采集设备相对位姿约束关系的求解转化为基于特征点位姿解算的PnP问题，运用线性算法对PnP求解，再通过非线性算法得到位姿优化解。本发明提供的一种相对沉降数据精确检测方法针对位姿偏转角度较小的情况，对图像获取设备和靶面的相对偏转进行了修正，通过靶面位姿解算得到偏转角，从而得到靶面与图像获取设备之间的相对偏移情况，实现对光斑中心定位结果的修正，提高了无砟轨道路基表面沉降监测精度。本发明作用效果显著，适于广泛推广。

技术领域

本发明涉及沉降监测技术领域，特别涉及，一种相对沉降数据精确检测方法。

背景技术

无砟轨道是我国高速铁路主要的道床形式，也是保证高速铁路平稳运行的关键基础。由于长期运营和环境影响，路基易发生沉降形变，为了保证列车安全平稳运行需要采取有效措施精确控制无砟轨道沉降变形问题。

现有的监测方法存在测量效率低、易受环境影响、测量误差大、人工成本高以及无法实现远程自动连续监测的缺点。利用激光位移传感器测量路基沉降的方法，其稳定性及监测精度还有待提高。对激光光斑中心定位技术进行研究，现场需要对靶标和相机进行自标定。通过建立单目视觉与相机之间的位姿测量模型，综合分析相机参数、靶面、图像等误差因素，使用要求和环境有一定的局限性。其他的一些解决方法设备占用空间体积较大，无法安装在路基沉降监测系统中。

基于上述问题，设计一种解决现有技术所存在的图像式无砟轨道路基表面沉降监測系统中，列车运营过程中受振动等因素影响，靶面和相机的相对偏转会影响光斑中心定位结果的精度的问题的方法。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种相对沉降数据精确检测方法，以解决现在技术所存在的图像式无砟轨道路基表面沉降监測系统中，列车运营过程中受振动等因素影响，靶面和相机的相对偏转会影响光斑中心定位结果的精度的问题。

本发明提供了一种相对沉降数据精确检测方法，具体步骤包括：

步骤1、采集激光光斑图像，得到变化前和变化后的光斑图像；

步骤2、设置多个特征点，根据特征点信息将光斑信息与特征点信息进行匹配；

步骤3、基于单目视觉和特征点之间的约束关系，建立特征点的透视投影模型；

步骤4、根据透视投影模型，基于PnP问题解算特征点位姿，得到光斑中心的修正系数；

步骤5、通过光斑中心定位方法得到光斑的中心位置，基于光斑中心的修正系数对光斑的中心位置数据进行修正；

步骤6、对变化前图像和变化后图像的光斑中心做差分运算，得出路基的垂直沉降量。

优选地，所述步骤2中设置的特征点的数量为5，各特征点分别标记为 p₁、p₂、p₃、p₄、p₅。

优选地，所述步骤2具体步骤包括：

步骤2.1、提取光斑图像的特征光斑，对特征光斑进行最小二乘法直线拟合，拟合得到的直线为p₂→p₄特征点所在的直线f；