鐵路路基表面沉降相機鏈視覺測量方法研究.pdf

1、鐵路在經(jīng)濟社會發(fā)展中具有舉足輕重的作用。而路基是鐵路線路結構中重要組成部分。鐵路路基表面沉降監(jiān)測對于鐵路的安全運營有著極其重要的現(xiàn)實意義。但傳統(tǒng)的以沉降板、人工觀測為主要手段的沉降檢測方法都不能滿足當前重點檢測區(qū)段的連續(xù)自動檢測要求。而視覺測量以非接觸式、連續(xù)檢測等優(yōu)點自然成為其首選檢測方法。
　　本文首先在分析了目前路基沉降變形檢測的現(xiàn)狀及視覺測量在相關領域應用的基礎上，以單目視覺測量空間物體位姿為理論依據(jù)，結合鐵路路基沉降變形

2、檢測的現(xiàn)場條件，借助激光的準直特性，將激光和單目視覺測量技術應用到鐵路路基表面沉降檢測中，提出了鐵路路基表面沉降相機鏈視覺測量方法。通過建立鐵路路基表面沉降相機鏈視覺傳遞測量方法的檢測坐標系來分析沉降變形與光斑像素坐標之間的轉換，并利用仿真及實驗分析了該方法的測量精度和多級傳遞站測量誤差的傳遞關系，發(fā)現(xiàn)了傳遞站級數(shù)受測量精度約束及待測站測量精度不受傳遞站位姿變化影響，且沉降測量精度受光斑中心定位精度影響。
　　為此在深入分析光斑圖

3、像特征，在利用動態(tài)閾值差分背景法消除背景干擾的基礎上，借助灰度數(shù)學形態(tài)學方法檢測光斑邊緣并剔除鬼影。進一步結合激光光斑的灰度高斯分布特性，在分析高斯曲面擬合法定位光斑的亞像素形心的基礎上，提出了基于重心的灰度分布曲線擬合法定位光斑亞像素質心的方法，仿真分析了光斑不同特征參數(shù)對中心定位精度的影響，并實驗驗證了兩種中心定位算法的有效性。
　　然后，通過分析溫度對沉降變形視覺測量結果的影響，得到了簡化的相機溫度漂移模型，并設計溫度變化實

4、驗測量了溫度變化對相機參數(shù)的影響。還利用該簡化模型通過系統(tǒng)辨識方法建立了相機參數(shù)溫度補償模型，并通過實驗分析了溫度變化對沉降測量系統(tǒng)測量精度的影響。
　　另外，為突破在沉降變形相機鏈視覺傳遞測量受傳遞級數(shù)限制的情況下，提出了往返雙像機鏈沉降變形視覺傳遞測量方法，并進一步擴展成沉降變形傳遞相機網(wǎng)絡視覺測量方法。由于充分利用了往返雙像機鏈及相機網(wǎng)絡中自身固有的閉合回路結構形式，從而利用閉合平差方法能明顯提高沉降變形測量數(shù)據(jù)的精度和健壯