鐵路路基表面沉降相機(jī)鏈視覺(jué)測(cè)量方法研究.pdf

1、鐵路在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有舉足輕重的作用。而路基是鐵路線(xiàn)路結(jié)構(gòu)中重要組成部分。鐵路路基表面沉降監(jiān)測(cè)對(duì)于鐵路的安全運(yùn)營(yíng)有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。但傳統(tǒng)的以沉降板、人工觀測(cè)為主要手段的沉降檢測(cè)方法都不能滿(mǎn)足當(dāng)前重點(diǎn)檢測(cè)區(qū)段的連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)要求。而視覺(jué)測(cè)量以非接觸式、連續(xù)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)自然成為其首選檢測(cè)方法。
　　本文首先在分析了目前路基沉降變形檢測(cè)的現(xiàn)狀及視覺(jué)測(cè)量在相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以單目視覺(jué)測(cè)量空間物體位姿為理論依據(jù)，結(jié)合鐵路路基沉降變形

2、檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)條件，借助激光的準(zhǔn)直特性，將激光和單目視覺(jué)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到鐵路路基表面沉降檢測(cè)中，提出了鐵路路基表面沉降相機(jī)鏈視覺(jué)測(cè)量方法。通過(guò)建立鐵路路基表面沉降相機(jī)鏈視覺(jué)傳遞測(cè)量方法的檢測(cè)坐標(biāo)系來(lái)分析沉降變形與光斑像素坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，并利用仿真及實(shí)驗(yàn)分析了該方法的測(cè)量精度和多級(jí)傳遞站測(cè)量誤差的傳遞關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了傳遞站級(jí)數(shù)受測(cè)量精度約束及待測(cè)站測(cè)量精度不受傳遞站位姿變化影響，且沉降測(cè)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(dòng)態(tài)閾值差分背景法消除背景干擾的基礎(chǔ)上，借助灰度數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法檢測(cè)光斑邊緣并剔除鬼影。進(jìn)一步結(jié)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(chǔ)上，提出了基于重心的灰度分布曲線(xiàn)擬合法定位光斑亞像素質(zhì)心的方法，仿真分析了光斑不同特征參數(shù)對(duì)中心定位精度的影響，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩種中心定位算法的有效性。
　　然后，通過(guò)分析溫度對(duì)沉降變形視覺(jué)測(cè)量結(jié)果的影響，得到了簡(jiǎn)化的相機(jī)溫度漂移模型，并設(shè)計(jì)溫度變化實(shí)

4、驗(yàn)測(cè)量了溫度變化對(duì)相機(jī)參數(shù)的影響。還利用該簡(jiǎn)化模型通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)方法建立了相機(jī)參數(shù)溫度補(bǔ)償模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了溫度變化對(duì)沉降測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的影響。
　　另外，為突破在沉降變形相機(jī)鏈視覺(jué)傳遞測(cè)量受傳遞級(jí)數(shù)限制的情況下，提出了往返雙像機(jī)鏈沉降變形視覺(jué)傳遞測(cè)量方法，并進(jìn)一步擴(kuò)展成沉降變形傳遞相機(jī)網(wǎng)絡(luò)視覺(jué)測(cè)量方法。由于充分利用了往返雙像機(jī)鏈及相機(jī)網(wǎng)絡(luò)中自身固有的閉合回路結(jié)構(gòu)形式，從而利用閉合平差方法能明顯提高沉降變形測(cè)量數(shù)據(jù)的精度和健壯