一種鋼軌磨耗雷射視覺圖像快速處理方法
2023-07-10 06:21:06 1
專利名稱：：一種鋼軌磨耗雷射視覺圖像快速處理方法
技術領域：
：本發明涉及一種鋼軌磨耗雷射視覺圖像快速處理方法。
背景技術：
：鐵路的狀況與安全性密切相關，特別是對於高速列車更加重要。鋼軌的定期檢測對於合理計劃和保持低的維護成本是非常重要。在鋼軌磨損和變形早期進行測量有助於制定更好的維護時間表。近年來，隨著我國鐵路大提速、客貨運量和行車密度的大幅度增長，鋼軌磨耗日益嚴重。為了滿足鐵路運輸的高速發展，快速、高精度地測量鋼軌磨耗值是國內外鐵道部門一直在深入研究的一個重要課題。根據檢測方式的不同，現有鋼軌磨耗測量裝置大致可以分為接觸式和非接觸式測量裝置。其中接觸式測量裝置的測量精度高，但操作複雜，測量效率低，不適合在線測量。非接觸式測量裝置適合動態測量。目前具有代表性的產品有美國ImageMap公司的Laserail3000軌道測量系統和綜合檢測車、義大利的Roger2000綜合檢測車、日本East-i綜合檢測車等。但現有檢測方式存在設備成本高、結構複雜、計算結果繁雜等問題。公開號為CN101144714A、發明名稱為"一種鋼軌磨耗綜合參數車載動態測量裝置及方法"的中國專利申請中，公開了一種光柵結構光視覺傳感器測量鋼軌垂直磨耗、側邊磨耗及波浪磨耗的裝置及方法。該發明所述裝置及方法，在無需提高圖像釆集硬體性能的情況下，即可提高採集密度，從而滿足波浪磨耗在線動態測量要求。但該方法需要提取軌頭和軌腰處全部光條中心，因此計算速度較慢，同時由於軌腰處部分光條在測量中會受固定鋼軌的螺栓的遮擋，因此這些光平面無法測量鋼軌磨耗值。因此找到一種可以解決多光條鋼軌磨耗測量中存在的速度慢，光平面容易受到遮擋等問題的鋼軌磨耗測量方法是非常迫切和必要的。
發明內容有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種鋼軌磨耗雷射視覺圖像快速處理方法，能快捷地確定出鋼軌的磨耗值。為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的一種鋼軌磨耗雷射視覺圖像快速處理方法，包括光柵結構光視覺傳感器投射兩個以上相互平行且垂直於鋼軌軸向的光平面，在光柵結構光視覺傳感器的圖像中任意選取一個光平面投射到鋼軌軌腰及軌頭的光條的圖像，提取鋼軌軌腰處光條中心點的圖像坐標，根據光柵結構光視覺傳感器的數學模型計算所選取的光條中心點在光平面坐標系下的坐標數據，並擬合得到軌腰的大圓及小圓的圓心坐標；計算所選取的光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣；在標準鋼軌截面輪廓坐標系下確定鋼軌的垂直磨耗及水平磨耗的約東點，使鋼軌的垂直磨耗值及水平磨耗值均在約束點之間的連線上；根據所選取的光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣，以及所選取的光平面坐標系與光柵結構光視覺傳感器的圖像坐標系之間的單應矩陣，確定垂直磨耗及水平磨耗的約東點在圖像坐標系下的坐標；在所選取的鋼軌軌腰及軌頭的光條所在的圖像平面中，分別確定垂直磨耗約束點之間線段及水平磨耗約東點之間線段與軌頭光條的交點，所述交點分別為垂直磨耗點及水平磨耗點，確定垂直磨耗點及水平磨耗點的圖像坐標；以及將垂直磨耗點及水平磨耗點的圖像坐標逆變換到標準鋼軌截面輪廓坐標系下，確定鋼軌垂直磨耗點及水平磨耗點在標準鋼軌截面輪廓坐標系下的坐標，鋼軌垂直磨耗點及水平磨耗點與標準鋼軌輪廓之間的垂直距離及水平距離，即為所測鋼軌的磨耗值。優選地，在光柵結構光視覺傳感器的圖像中，其餘光平面所投射處的鋼軌的磨耗值的確定包括選取其餘光平面中的一個，利用前述光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣，以及當前所選取的光平面坐標系與光柵結構光視覺傳感器的圖像坐標系之間的單應矩陣，確定垂直磨耗及水平磨耗的約東點在圖像坐標系下的坐標；分別確定垂直磨耗約束點之間線段及水平磨耗約束點之間線段與當前所選取鋼軌軌頭光條的交點，所述交點分別為垂直磨耗點及水平磨耗點，確定垂直磨耗點及水平磨耗點的圖像坐標；以及將垂直磨耗點及水平磨耗點的圖像坐標逆變換到標準鋼軌截面輪廓坐標系下，確定鋼軌垂直磨耗點及水平磨耗點在標準鋼軌截面輪廓坐標系下的坐標，鋼軌垂直磨耗點及水平磨耗點與標準鋼軌輪廓之間的垂直距離及水平距離，即為當前所測鋼軌的磨耗值。優選地，每個光平面所在的光平面坐標系與光柵結構光視覺傳感器的圖像坐標系之間的轉換矩陣通過標定的方式事先確定的；光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣通過以下方式確定將光柵結構光視覺傳感器的圖像中所確定的軌腰處光條中心點的圖像坐標的大圓及小圓的圓心坐標轉換到光平面所在的光平面坐標系中，確定出標準鋼軌的軌腰的大圓及小圓的圓心在標準鋼軌截面輪廓坐標系下的坐標，利用鋼軌的軌腰的大圓及小圓的圓心分別在光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系中的坐標，計算出光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣。優選地，在所選取的鋼軌軌腰及軌頭的光條所在的圖像平面中，確定垂直磨耗約東點及水平磨耗約東點之間的線段與軌頭光條的交點，具體為在所述垂直磨耗約束點及水平磨耗約束點之間的線段上查找出灰度最大的像素點，以灰度最大的像素點為中心，選取3x3像素點區域，提取所選取鋼軌軌頭光條的中心點，經過圖像畸變校正後選取距所選取鋼軌軌頭光條的中心點最近的兩點，經過該兩點的直線與所述垂直磨耗約東點及水平磨耗約東點之間的線段的交點就稱為垂直磨耗約東點及水平磨耗約束點之間的線段與軌頭光條的交點。本發明僅需確定出光柵結構光視覺傳感器的圖像中某一個光平面所測鋼軌軌腰處光條中心的圖像坐標即可，無需計算軌頭和其餘光平面軌腰處的相關數據(除磨耗點外)，通過鋼軌軌腰大圓及小圓分別在光平面坐標系和標準鋼軌截面輪廓坐標系下的坐標，計算出光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣，將磨耗約東點在標準鋼軌截面輪廓坐標系中的坐標轉換到光柵結構光視覺傳感器的圖像中，從而確定出磨耗點在光柵結構光視覺傳感器的圖像坐標系中的坐標點，將磨耗點的坐標轉換到標準鋼軌截面輪廓坐標系中，即可確定出磨耗點與標準鋼軌截面輪廓之間的間距，該間距即為磨耗值。由於各光平面是平行且垂直於鋼軌的，同時在視覺傳感器標定時，保證了各光平面坐標系原點的連線垂直於光平面，並平行於鋼軌軸線方向，因此各個光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣均相同，在計算光柵結構光視覺傳感器的圖像中其餘鋼軌圖像中的磨耗點時，直接將磨耗約東點在標準鋼軌截面輪廓坐標系中的坐標轉換到光柵結構光視覺傳感器的圖像中即可確定出，因此，所需的計算量將會大大減少，特別是在所取的光平面較多的檢測系統中，本發明確定磨耗值的效率更高，同時因為本專利方法利用了光平面的平行性，只需要一個光平面所測的軌腰光條中心點數據，就可以實現多個光平面的磨耗值計算，因此本專利方法還解決了由於光柵雷射器中部分光平面被遮擋所引起的部分光平面無法測量鋼軌磨耗值的問題。圖l為本發明鋼軌磨耗值快速確定方法的流程圖；圖2為標準鋼軌截面輪廓的大圓及小圓所處位置的示意圖；圖3為視覺傳感器所拍攝的光平面在鋼軌上形成的光條的示意圖；圖4為標準鋼軌截面輪廓坐標系中磨耗約束點及磨耗點的位置示意圖；圖5為標準鋼軌截面輪廓坐標系、光平面坐標系及視覺傳感器圖像坐標系之間的轉換關係示意圖。具體實施例方式以下對本發明作進一步詳細描述。圖1為本發明鋼軌磨耗值快速確定方法的流程圖，如圖1所示，本發明鋼軌磨耗值快速確定方法包括以下步驟步驟101:在光柵結構光視覺傳感器投射的多個光平面中任意選取一個光平面A，採用周富強等在文章"結構光光條提取的混合圖像處理方法[J]，光電子'雷射，2008，19(11):1534-1537"中提到的光條提取方法提取軌腰光條中心點的圖像坐標。根據周富強等在文章"線結構光視覺傳感器的現場標定方法[J]，機械工程學報，2004，40(6):169-173"中提到的標定方法實現標定，也就是求解光平面A的光平面坐標系與視覺傳感器圖像坐標系的單應矩陣H^。對於光柵雷射器所投射的每個光平面所在的光平面坐標系，與視覺傳感器圖像坐標系的單應矩陣分別進行標定。其中確定各光平面坐標系原點的主要過程是，首先計算攝像機光軸所在直線於光平面A的交點，將該交點作為該光平面A坐標系的坐標原點，經過該原點計算垂直於光平面A的直線，確定該直線與各光平面的交點，將這些交點設定為所在光平面坐標系的坐標原點。由於各光平面平行且垂直於鋼軌，這樣就保證了各光平面坐標繫到標準鋼軌截面輪廓坐標系的轉換矩陣相同。根據已經確定的好^，計算軌腰中心點在光平面A坐標系下坐標。在提取的鋼軌軌腰光條中心點中，分別分布於鋼軌軌腰的大圓及小圓上。鋼軌軌腰的大圓及小圓上所提取的中心點越多，所確定的大圓及小圓的圓心的坐標的精度越高。其中，光柵結構光視覺傳感器為專用於測量鋼軌磨耗值的系統，包括有光柵雷射器和攝像機，其中，光柵雷射器用於以垂直於鋼軌軸向的方向投射兩個以上相互平行的光平面，而攝像機則以與光平面設定的角度且位於一定的距離拍攝光平面投射到鋼軌上的光條，通過計算機中系統軟體的圖像處理模塊完成光條上中心點圖像坐標的提取；所拍攝的光條如圖3所示，圖中光條為光柵雷射器投射到鋼軌上所形成的光條圖像。由於光柵結構光視覺傳感器為現有技術,其結構及其中的圖像處理方式都大致相同，本發明不再贅述其結構細節及其是如何進行圖像處理的。步驟102:計算鋼軌軌腰大圓和小圓圓心在光平面A坐標系下坐標。根據鋼軌軌腰截面的幾何特徵，將所提取的軌腰中心點的數據分割為軌腰大圓數據和軌腰小圓數據。圖2為標準鋼軌截面輪廓的大圓及小圓所處位置的示意圖，如圖2所示，鋼軌的截面圖中，軌腰是由相切的大圓及小圓的部分圓弧構成，由於該結構為鋼軌軌腰標準中所要求的設計結構，具體細節可參見鋼軌設計標準中的相關規定，這裡僅示意性地給出其結構。釆用半徑約東的方法分別擬合軌腰大圓和軌腰小圓，確定圓心坐標，其中大圓和小圓半徑根據軌型不同而相應計算求取。軌腰的相關設計標準可參考"《鐵路用熱軋鋼軌》國家標準(GB2585-2007)"中的相關規定。步驟103:計算標準鋼軌截面輪廓坐標繫到光平面A的光平面坐標系的轉換矩陣i;"根據公開號為CN1776364A，發明名稱為"鋼軌磨耗雷射視覺動態測量裝置".的中國專利申請中提到的基準對齊方法，計算光平面A的光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣。步驟104:確定鋼軌水平和垂直磨耗約束點。根據鋼軌磨耗定義，在標準鋼軌截面輪廓坐標系下確定兩個鋼軌水平磨耗約東點和兩個垂直磨耗約束點。圖4為標準鋼軌截面輪廓坐標系中磨耗約東點及磨耗點的位置示意圖，如圖4所示，標準鋼軌截面輪廓坐標系ObXb;^b的^^軸垂直於標準鋼軌截面。標號1和2分別為垂直磨耗和水平磨耗的約東點。標號3和4分別為鋼軌的水平磨耗點和垂直磨耗點。標號5為經過基準對齊後的軌腰上所提取的光條中心點，標號6為軌頭測量輪廓，標號7為標準鋼軌截面輪廓。"鐵道線路維修規則"規定，水平磨耗位於標準斷面距離鋼軌頂面往下Wmm處，垂直磨耗位於鋼軌頂面寬1/3處。根據垂直磨耗的定義確定垂直磨耗約束點的y坐標位於鋼軌頂面寬1/3處，也就是垂直磨耗定義的位置，x坐標可根據實際的鋼軌頂面寬度情況而確定，原則是所選取的兩個磨耗約束點能保證實際的垂直磨耗點在兩個磨耗約東點所確定的線段之間，磨耗約東點的選取可依據經驗確定。同理水平磨耗約東點也是依據前述垂直磨耗約束點的方式確定的，這裡不再贅述。步驟105:確定鋼軌水平和垂直磨耗約束點在視覺傳感器圖像坐標系下的圖像坐標Am。在本發明中，將光柵結構光視覺傳感器中攝像機的圖像坐標系定義為視覺傳感器圖像坐標系。設鋼軌磨耗約束點在標準鋼軌截面輪廓坐標系下坐標為屍b二Ob，;vi),在視覺傳感器圖像坐標系下的圖像坐標為/^=0^,:^,1)。可通過下式計算鋼軌磨耗約東點在圖像坐標系下的圖像坐標式中H，為光平面A的光平面坐標系與視覺傳感器圖像坐標系的單應矩陣，A為比例係數。根據公式i^^A^,in7b,^b，可以分別得到垂直磨耗兩個約束點，以及水平磨耗兩個約東點在視覺傳感器圖像坐標系下的圖像坐標。簡單說明一下前述各坐標系之間的轉換關係，圖5為標準鋼軌截面輪廓坐標系、光平面坐標系及視覺傳感器圖像坐標系之間的轉換關係示意圖，如圖5所示，光平面坐標繫到視覺傳感器圖像坐標系的單應矩陣好，是通過前述標定方式確定的，其中，每個光條所在的圖像坐標系與光平面坐標系之間的單應矩陣均標定確定。標準鋼軌截面輪廓坐標系與光平面坐標系的轉換矩陣7^通過前述步驟103的方式計算得到。相應的，光平面坐標繫到標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣即為r"，即為7^的轉置，視覺傳感器圖像坐標繫到光平面坐標系之間的單應矩陣醜—、,，醜—、b為Hs,im的轉置。步驟106:確定鋼軌水平和垂直磨耗點在視覺傳感器圖像坐標系下的圖像坐標Am。以垂直磨耗點的計算為例介紹磨耗點圖像坐標的計算過程。需要說明的是，垂直磨耗約東點所成的線段與光平面A所成光條的圖像的交點，即為垂直磨耗點。具體為在視覺傳感器圖像坐標系下，首先在兩個垂直磨耗約東點所成的線段上搜索圖像上的灰度最大的像素點，選取以最大像素點為中心確定3x3的像素區域，根據周富強等在文章"結構光光條提取的混合圖像處理方法[J]，光電子'雷射，2008，19(11):1534-1537"中提到的光條提取方法提取該3x3區域的光條中心點，將所提光條中心點坐標進行畸變校正後選取離線段最近的兩個光條中心點，將該兩點的連線與線段的交點定義為垂直磨耗點在圖像坐標系下的坐標。同理，水平磨耗點在視覺傳感器圖像坐標系下的坐標也可以相應獲得。步驟107:通過鋼軌磨耗點的圖像坐標》im和^，im以及T^，求解磨耗點在標準鋼軌截面輪廓坐標系下的坐標A。具體變換關係如下式中A為比例係數。根據公式AA=7^好丄》，計算垂直磨耗點在標準鋼軌截面輪廓坐標系下的坐標。同理根據以上方法也可以確定水平磨耗點在標準鋼軌截面輪廓坐標系下的坐標。步驟108:計算鋼軌垂直磨耗值和水平磨耗值。通過將步驟107中計算得到的磨耗點在標準鋼軌截面輪廓坐標系下的坐標與標準鋼軌截面輪廓中磨耗點定義位置的坐標進行比較，計算鋼軌磨耗值，這其中包括垂直磨耗值和水平磨耗值。如圖l所示，本發明鋼軌磨耗值快速確定方法還包括以下步驟步驟109:計算其餘光平面所測鋼軌垂直磨耗值和水平磨耗值。由於光柵雷射器在安裝過程中保證其發射的光條是平行且垂直鋼軌的，並根據步驟101中的標定過程完成視覺傳感器標定，因此可以保證所有的光平面的7;,5相同，重複步驟105-107就可以分別求出不同光平面所測的鋼軌磨耗值，只是在公式A^^好s,Jb,s屍b、/^=^H丄An中將A，,m換成相應光平面所在光平面坐標系與視覺傳感器圖像坐標系的單應矩陣即可。由於本發明中，確定多光平面所測鋼軌磨耗點時僅根據一個光平面所測軌腰處的光條中心點計算出軌腰的大圓及小圓的圓心坐標即可，不必全部處理多光平面所有光條圖像，因此，所處理的數據量大大減少。確定出光平面A坐標系與視覺傳感器圖像坐標系的單應矩陣後，在確定其餘光平面所測鋼軌磨耗值時，直接利用之前所確定的光平面A坐標系與視覺傳感器圖像坐標系的單應矩陣即可，因而大大節約了計算工作量，提升了鋼軌磨耗值的確定效率，同時該方法也解決了由於螺栓遮擋造成部分光平面無法測量鋼軌磨耗的問題。本發明所確定的鋼軌磨耗值同樣能保證精度。以下通過具體的示例進一步說明本發明的技術方案。試驗釆用一臺CCD攝像機和三個光柵雷射器及相應的圖像釆集系統構成鋼軌磨耗測量儀。其中攝像機選用MINTRON高靈敏度CCD攝像機，圖像大小為768像素x576像素，配用ANENIR12mmCCTV鏡頭。光柵雷射器為5mw線雷射器。所測鋼軌為43軌型。將圖3中最左邊的光條平面定為光平面A，剩餘兩個從左至右依次為光平面B和C。第一步提取光平面A軌腰處光條中心點的圖像坐標。第二步確定光平面A軌腰處光條中心點在光平面坐標系下坐標。通過擬合確定大、小圓圓心在光平面坐標系下坐標，表1給出了大小圓圓心坐標分別在標準鋼軌輪廓坐標系和光平面坐標系下的圓心坐標。大圓圓心坐標小圓圓心坐標光平面坐標系x(mm)269.553-40.612y(mm)-185.828-62.822標準鋼軌輪廓坐標系x(mm)357.27323.402y(mm)62.57135.01212第三步計算標準鋼軌輪廓坐標繫到光平面坐標系的轉換矩陣。根據大小圓圓心在光平面坐標系和標準鋼軌輪廓坐標系下的坐標，確定標準鋼軌輪廓坐標繫到光平面坐標系的轉換矩陣rbs。b，s0.8790490.477488-80.148359-0.4774880.878637-54.399825001第四步確定鋼軌磨耗點約束點在圖像中的坐標。首先確定鋼軌磨耗約東點在標準鋼軌輪廓坐標系下坐標，如表2所示tableseeoriginaldocumentpage13表2再計算鋼軌磨耗點約東點在視覺傳感器圖像坐標系下的坐標，如表3所示tableseeoriginaldocumentpage13表3第五步定位磨耗點在圖像中坐標。如表4所示tableseeoriginaldocumentpage13表4第六步根據以上方法確定其餘兩個光平面B、C所測鋼軌磨耗點的圖像坐標。計算鋼軌磨耗點在標準鋼軌輪廓坐標下坐標根據2;,5和//，通過公式=C好丄》m計算出鋼軌磨耗點在標準鋼軌輪廓坐標下坐標，所有結果如表5所示tableseeoriginaldocumentpage14表第七步計算鋼軌磨耗值。通過與標準鋼軌截面輪廓在磨耗點處的尺寸進行比較確定鋼軌的水平和垂直磨耗值，具體數值如表6所示tableseeoriginaldocumentpage14以上場景，整個鋼軌磨耗值的計算時間為1.4ms。本領域技術人員應當理解，上述示例僅為示例性說明，第六步中，光平面B、C所對應光條的鋼軌磨耗值可在確定出光平面A所對應光條的鋼軌磨耗值後再進行計算。以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。權利要求1、一種鋼軌磨耗雷射視覺圖像快速處理方法，其特徵在於，包括光柵結構光視覺傳感器投射兩個以上相互平行且垂直於鋼軌軸向的光平面，在光柵結構光視覺傳感器的圖像中任意選取一個光平面投射到鋼軌軌腰及軌頭的光條的圖像，提取鋼軌軌腰處光條中心點的圖像坐標，根據光柵結構光視覺傳感器的數學模型，計算所選取的光條中心點在光平面坐標系下的坐標數據並擬合得到軌腰的大圓及小圓的圓心坐標；計算所選取的光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣；在標準鋼軌截面輪廓坐標系下確定鋼軌的垂直磨耗及水平磨耗的約束點，使鋼軌的垂直磨耗值及水平磨耗值均在約束點之間的線段上；根據所選取的光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣，以及所選取的光平面坐標系與光柵結構光視覺傳感器的圖像坐標系之間的單應矩陣，確定垂直磨耗及水平磨耗的約束點在圖像坐標系下的坐標；在所選取的鋼軌軌腰及軌頭的光條所在的圖像平面中，分別確定垂直磨耗約束點及水平磨耗約束點之間的線段與軌頭光條的交點，所述交點分別為垂直磨耗點及水平磨耗點，確定垂直磨耗點及水平磨耗點的圖像坐標；以及將垂直磨耗點及水平磨耗點的圖像坐標逆變換到標準鋼軌截面輪廓坐標系下，確定鋼軌垂直磨耗點及水平磨耗點在標準鋼軌截面輪廓坐標系下的坐標，鋼軌垂直磨耗點及水平磨耗點與標準鋼軌輪廓之間的垂直距離及水平距離，即為所測鋼軌的磨耗值。2、根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，在光柵結構光視覺傳感器的圖像中，其餘光平面所投射處鋼軌磨耗值的確定包括選取其餘光平面中的一個，利用前述光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣，以及當前所選取的光平面坐標系與光柵結構光視覺傳感器的圖像坐標系之間的單應矩陣，確定垂直磨耗及水平磨耗的約東點在圖像坐標系下的坐標；分別確定垂直磨耗約束點之間線段及水平磨耗約束點之間線段與當前所選取鋼軌軌頭光條的交點，所述交點分別為垂直磨耗點及水平磨耗點，確定垂直磨耗點及水平磨耗點的圖像坐標；以及將垂直磨耗點及水平磨耗點的圖像坐標逆變換到標準鋼軌截面輪廓坐標系下，確定鋼軌垂直磨耗點及水平磨耗點在標準鋼軌截面輪廓坐標系下的坐標，鋼軌垂直磨耗點及水平磨耗點與標準鋼軌輪廓之間的垂直距離及水平距離，即為當前所測鋼軌的磨耗值。3、根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，每個光平面所在的光平面坐標系與光柵結構光視覺傳感器的圖像坐標系之間的轉換矩陣通過標定的方式事先確定的；光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣通過以下方式確定將光柵結構光視覺傳感器的圖像中所確定的軌腰處光條中心點的圖像坐標的大圓及小圓的圓心坐標轉換到光平面所在的光平面坐標系中，確定出標準鋼軌的軌腰的大圓及小圓的圓心在標準鋼軌截面輪廓坐標系下的坐標，利用鋼軌的軌腰的大圓及小圓的圓心分別在光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系中的坐標，計算出光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣。4、根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，在所選取的鋼軌軌腰及軌頭的光條所在的圖像平面中，確定垂直磨耗約束點及水平磨耗約束點之間的線段與軌頭光條的交點，具體為分別在所述垂直磨耗約東點之間線段及水平磨耗約東點之間線段上查找出灰度最大的像素點，以灰度最大的像素點為中心，選取3x3像素點區域，提取所選取鋼軌軌頭光條的中心點，經過圖像畸變校正後選取距所選取鋼軌軌頭光條的中心點最近的兩點，經過該兩點的直線與所述垂直磨耗約束點之間線段及水平磨耗約東點之間線段的交點就稱為垂直磨耗約束點之間線段及水平磨耗約束點之間線段與軌頭光條的交點。全文摘要本發明公開了一種鋼軌磨耗雷射視覺圖像快速處理方法，包括投射兩個以上相互平行且垂直於鋼軌軸向的光平面，選取一個光平面投射到鋼軌軌腰及軌頭的光條的圖像，計算軌腰處光條中心在光平面坐標系下坐標，並計算軌腰的大圓及小圓在光平面坐標系下的圓心坐標；計算所選取的光平面坐標系與標準鋼軌截面輪廓坐標系之間的轉換矩陣；在視覺傳感器圖像平面中，分別確定垂直磨耗約束點及水平磨耗約束點之間的線段與軌頭光條的交點；將垂直磨耗點及水平磨耗點的圖像坐標逆變換到標準鋼軌截面輪廓坐標系下，確定鋼軌垂直磨耗點及水平磨耗點在標準鋼軌截面輪廓坐標系下的坐標，鋼軌垂直磨耗點及水平磨耗點與標準鋼軌輪廓之間的垂直距離及水平距離，即為所測鋼軌的磨耗值。本發明鋼軌磨耗值的檢測效率大大提高。文檔編號G01B11/24GK101576375SQ20091008434公開日2009年11月11日申請日期2009年5月21日優先權日2009年5月21日發明者震劉,孫軍華,張廣軍,王偉華,魏振忠申請人:北京航空航天大學