CN110615016B - 钢轨廓形及磨耗检测系统的标定方法及检定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢轨廓形及磨耗检测系统的标定方法及检定方法，该标定方法包括：在棋盘格板置放于承载平台上时，将提取的棋盘格板图像的亚像素角点的世界坐标与图像坐标进行关联标定，确定各相机的标定参数；取下棋盘格板将标定板置放于承载平台上时，根据各相机的标定参数将提取到的标定板的激光光条图像中激光光条中心的亚像素坐标转换为世界坐标后，与预设标准世界坐标对齐确定两相机的拼接关系参数。本发明利用棋盘格板及标定板分别实现对单侧相机及两相机拼接关系的标定，能够提高标定精度。

Description

钢轨廓形及磨耗检测系统的标定方法及检定方法

技术领域

本发明涉及铁路基础设施检测技术领域，尤其涉及钢轨廓形及磨耗检测系统的标定方法及检定方法。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

钢轨是铁路轨道的重要组成部分，直接承受列车载荷并引导车轮运行。钢轨状态是否完好，直接关系列车是否按规定的速度安全、平稳和不间断的运行。在列车运行中钢轨必然要发生磨耗，特别是小半径曲线外股侧磨尤为严重。钢轨磨损的程度，影响钢轨的使用寿命，是制定线路大、中、小维修工作计划的基本参数。因此，精确测量钢轨全断面廓形、钢轨磨耗量、轨底坡等参数，高效和准确的预测钢轨磨耗趋势是十分必要的。

钢轨廓形及磨耗检测系统是基于激光摄像结构光测量和图像处理的钢轨外形测量系统，由图像采集模块、图像处理数据分析模块和处理结果展示模块等(波形及数据编辑功能)组成，具有对上述参数进行高精度检测的能力。为达到高精度测量的要求，图像采集模块标定方法的精度和准确性至关重要。目前针对该系统通常使用针板靶标标定方法，但是一方面由于针板靶标靶面与线激光投射面共面调节误差大，物空间光点坐标值与实际坐标值存在偏差；另一方面，针板靶标钢针直径过小，制作工艺困难，钢针阵列位置与理想位置存在偏差，线激光投射时部分钢针可能会出现重影，导致像平面光点阵列光点坐标值与实际坐标值存在偏差，即像素点偏移，使得标定精度有限。

因此，现有针对钢轨廓形及磨耗检测系统的标定存在标定精度较差的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种钢轨廓形及磨耗检测系统的标定方法，用以提高对钢轨廓形及磨耗检测系统的标定精度，钢轨廓形及磨耗检测系统包括轨廓梁、两相机及两激光器；轨廓梁具有一安装面，安装面上凹设有两个第一容置部，两相机分别能拆装地定位安装于两第一容置部中，两相机以一垂直于安装面的纵向基准平面对称设置；安装面上还凹设有两个第二容置部，两激光器分别能拆装地定位安装于两第二容置部中，两激光器以纵向基准平面对称设置，两激光器发出的激光能相交于纵向基准平面中；用于标定钢轨廓形及磨耗检测系统的标定检定装置包括：

承载平台及标定件，标定件包括棋盘格板及标定板，承载平台能与轨廓梁拆装地连接；标定时安装面呈竖直设置，且承载平台的纵向中心线平行于安装面且位于纵向基准平面中，两相机的镜头均朝向承载平台；在标定过程中标定件置放于承载平台上，且两激光器发出的激光线与标定件的定位槽共线；

钢轨廓形及磨耗检测系统的标定方法，包括：

将棋盘格板置放于承载平台上，提取通过相机采集的棋盘格板图像的亚像素角点；在标定过程中两激光器发出的激光线与棋盘格板的定位槽共线；

将棋盘格板图像亚像素角点的世界坐标与棋盘格板图像的图像坐标进行关联标定，确定各相机的标定参数；

取下棋盘格板将标定板置放于承载平台上，提取通过相机采集的标定板的激光光条图像中激光光条中心的亚像素坐标；在标定过程中两激光器发出的激光线与标定板的定位槽共线；

根据各相机的标定参数，将激光光条中心的亚像素坐标转换为世界坐标；

通过将激光光条中心的世界坐标与预设标准世界坐标对齐，确定两相机的拼接关系参数。

本发明实施例还提供一种基于上述标定方法的检定方法，用以实现对钢轨廓形及磨耗检测系统检测精度的检定，标定检定装置还包括检定件，在检定时将标定件从承载平台上取下将检定件置放于承载平台上，检定方法包括：

提取通过相机采集的检定件的激光图像中激光光条中心的亚像素坐标；在检定过程中两激光器发出的激光线与检定件的定位槽共线；

根据激光图像中激光光条中心的亚像素坐标，各相机的标定参数及两相机的拼接参数，确定检定件的实测廓型数据；

将检定件的实测廓型数据与标准廓型数据进行匹配比对，确定廓形检测精度及磨耗检测精度。

本发明实施例中，标定时两激光器发出的激光线与棋盘格板或标定板的定位槽共线；通过提取相机采集的棋盘格板图像的亚像素角点，将其世界坐标与图像坐标进行关联标定，确定各个相机的标定参数，实现对单侧相机的标定；进而以各个相机的标定参数为基础，将提取到的相机采集的激光光条图像中激光光条中心的亚像素坐标转换为世界坐标后，与预设标准世界坐标对齐确定两相机的拼接关系参数，实现对两相机拼接关系的标定。因此，本发明实施例利用棋盘格板及标定板，分别实现对单侧相机的标定及两相机拼接关系的标定，能够提高对钢轨廓形及磨耗检测系统的标定精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例提供的钢轨廓形及磨耗检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的标定检定装置的立体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的标定检定装置的侧视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的标定检定装置中棋盘格板的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的标定检定装置中标定板的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的标定方法的实现流程图；

图7为本发明实施例提供的提取激光光条中心亚像素坐标的实现流程图；

图8为本发明实施例提供的检定方法的实现流程图；

图9为本发明实施例提供的标定检定装置中标准轨试块的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的采用标准轨试块确定廓形检测精度的实现流程图；

图11为本发明实施例提供的标定检定装置中磨耗轨试块的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的采用磨耗轨试块确定磨耗检测精度的实现流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1示出了本发明实施例提供的钢轨廓形及磨耗检测系统的结构示意，图2示出了本发明实施例提供的标定检定装置的立体结构示意，图3示出了本发明实施例提供的标定检定装置的侧视结构示意，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1至图3所示，钢轨廓形及磨耗检测系统包括轨廓梁1、两相机2及两激光器3；轨廓梁1具有一安装面11，安装面11上凹设有两个第一容置部111，两相机2分别能拆装地定位安装于两第一容置部111中，两相机2以一垂直于安装面11的纵向基准平面对称设置；安装面11上还凹设有两个第二容置部112，两激光器3分别能拆装地定位安装于两第二容置部112中，两激光器3以纵向基准平面对称设置，两激光器3发出的激光能相交于纵向基准平面中。

其中，用于标定钢轨廓形及磨耗检测系统的标定检定装置4包括承载平台41及标定件42，标定件42包括棋盘格板421及标定板422，承载平台41能与轨廓梁1拆装地连接；标定时安装面11呈竖直设置，且承载平台41的纵向中心线平行于安装面11且位于纵向基准平面中，两相机2的镜头均朝向承载平台41；在标定过程中标定件42置放于承载平台41上，且两激光器3发出的激光线与标定件42的定位槽共线。

其中，钢轨廓形及磨耗检测系统作为相机2的安装基础，两相机2分别拆装地定位安装于两第一容置部111中。同时，两相机2以一垂直于安装面11的纵向基准平面对称设置，即两相机2对称地设于一垂直于安装面11的纵向基准平面的两侧，且两相机2的镜头的中心点之间的连线呈水平设置，使相机2能从同一高度对称的位置进行拍摄，便于后期对两相机2的拼接关系进行准确的拼接标定，从而保证标定精度。另外，在将标定件42置放于承载平台41上以后，需要调节标定件42的姿态，标定件42的中心应当与承载平台41的中心于竖直方向上重合，且两激光器3发出的激光线与标定件42的定位槽共线，从而保证标定精度。

图4示出了本发明实施例提供的标定检定装置中棋盘格板的结构示意，图5示出了本发明实施例提供的标定检定装置中标定板的结构示意，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图4所示，棋盘格板421为具有预定厚度且上表面上形成棋盘格的板体。通过相机2对棋盘格板421进行拍照，采集棋盘格板图像，进而实现对单侧相机2的标定。

如图5所示，标定板422为具有预定厚度的矩形板体。通过相机2采集标准块的激光光条图像，根据各单侧相机2的标定参数，将激光光条图像中激光光条中心的亚像素坐标转换为世界坐标，并与预设标准世界坐标对齐确定两相机2的拼接关系参数，以实现对两相机2拼接关系的标定。

图6示出了本发明实施例提供的标定方法的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图6所示，钢轨廓形及磨耗检测系统的标定方法包括，包括：

步骤601，将棋盘格板421置放于承载平台41上，提取通过相机2采集的棋盘格板图像的亚像素角点；在标定过程中两激光器3发出的激光线与棋盘格板421的定位槽共线；

步骤602，将棋盘格板图像亚像素角点的世界坐标与棋盘格板图像的图像坐标进行关联标定，确定各相机2的标定参数；

步骤603，取下棋盘格板421将标定板422置放于承载平台41上，提取通过相机2采集的标定板422的激光光条图像中激光光条中心的亚像素坐标；在标定过程中两激光器3发出的激光线与标定板422的定位槽共线；

步骤604，根据各相机2的标定参数，将激光光条中心的亚像素坐标转换为世界坐标；

步骤605，通过将激光光条中心的世界坐标与预设标准世界坐标对齐，确定两相机2的拼接关系参数。

一、单侧相机标定(步骤601至步骤602)

在进行标定时先对单侧相机2进行标定。此时，首先将棋盘格板421置放于承载平台41上，棋盘格板421的两侧分别设有定位槽，调节棋盘格板421的姿态以使两激光器3发出的激光线与棋盘格板421的定位槽共线。

然后，调节激光器3景深使轨头位置激光线最细，调节相机2曝光时间、镜头焦距、光源位置等相机参数，通过相机2采集棋盘格板图像，采集的棋盘格板图像应保证清晰，且棋盘格板421中黑白连接角点不能被遮挡。

在获取到棋盘格板图像后，提取棋盘格板图像中的亚像素角点。在本发明的一实施例中，可以通过Canny算子提取棋盘格板图像的边缘，通过Hough算法提取边缘中的直线，利用直线交叉点过滤提取出棋盘格板图像中的全部亚像素角点。

对于相机标定来说，主要涉及到三个坐标系：世界坐标系、图像坐标系及相机坐标系。其中，我们在环境中选择一个基准坐标系来描述相机2的位置，并通过该基准坐标系描述环境中任何物体的位置，该基准坐标系即称为世界坐标系。图像坐标系一般是以相机光轴与图像平面的角点(一般为图像中心)为原点，以图像所在的平面建立的坐标系。相机坐标系是指以相机光心为原点，相机光轴与图像平面垂直构建的坐标系。三者之间存在特定的变换关系。对相机2进行标定，就是要确定相机2的内外部参数。相机内部参数是指只与相机内部结构有关的参数，相机外部参数完全是由相机相对于世界坐标系的方位决定的。

在提取出棋盘格板图像的亚像素角点后，将棋盘格板图像亚像素角点的世界坐标与棋盘格板图像的图像坐标进行关联标定，即可确定各个单侧相机的标定参数，实现对各个单侧相机2的标定。

二、两相机拼接关系标定(步骤603至步骤605)

在对单侧相机2进行标定后，还需要对两相机2的拼接关系进行标定。此时，将棋盘格板421从承载平台41上取下，将标定板422置放于承载平台41上。其中，标定板422是形状和尺寸已知的精密标准块(参见图5)。标定板422的两侧分别设有定位槽，调节标定板422的姿态以使两激光器3发出的激光线与标定板422的定位槽共线。

然后，通过相机2采集标定板422的激光光条图像，进而提取激光光条图像中激光光条中心的亚像素坐标，根据已经标定的单侧相机2的标定参数，将激光光条中心的亚像素坐标转换为世界坐标，然后将激光光条中心的世界坐标与预设标准世界坐标对齐，以确定两相机2的拼接关系参数，实现对两相机2拼接关系的标定。

在本发明实施例中，通过提取相机2采集的棋盘格板图像的亚像素角点，将亚像素角点的世界坐标与棋盘格板图像的图像坐标进行关联标定，确定各相机2的标定参数以实现对各相机2的标定；然后以各个相机2的标定参数为基础，将提取到的相机2采集的激光光条图像中激光光条中心的亚像素坐标转换为世界坐标后，与预设标准世界坐标对齐确定两相机2的拼接关系参数，实现对两相机2拼接关系的标定。因此，本发明实施例利用棋盘格板421及标定板422，分别实现对单侧相机2的标定及两相机2拼接关系的标定，能够提高对钢轨廓形及磨耗检测系统的标定精度。

图7示出了本发明实施例提供的步骤603中提取激光光条中心亚像素坐标的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图7所示，提取激光光条中心亚像素坐标，包括：

步骤701，按照激光光条的灰度和梯度方向特征，基于深度学习网络将激光光条划分为多个区段；

步骤702，基于梯度直方图统计确定每个区段的法线方向；每个区段对应一个法线方向；

步骤703，确定每个区段法线方向的最大光强点，以该最大光强点为中心沿法线方向按照灰度重心法提取激光光条中心的亚像素坐标。

基于深度学习网络实现钢轨轮廓光条图像的精细分割，按照光条的灰度和梯度方向特征将光条划分为多个区段，每个区段单独提取光条中心。这一操作去除了背景噪声以及不均匀的漫反射和镜面反射对光条提取造成的干扰，提高了算法的稳健性。

基于梯度直方图统计确定各分割子区域的法线主方向，各个子区域对应一个法线主方向，避免了复杂的模板匹配和耗时的梯度计算，提高了算法的时效性。

对各个分割的子区域构造相应的方向模板以求得法线方向的最大光强点，以该点为中心沿法线方向按照灰度重心法提取光条中心的亚像素坐标，保证了算法的提取精度。

在本发明实施例中，基于深度学习网络将激光光条划分为多个区段，基于梯度直方图统计确定每个区段的法线方向，进而确定每个区段法线方向的最大光强点，以该最大光强点为中心沿法线方向按照灰度重心法提取激光光条中心的亚像素坐标，可以保证激光光条中心的提取精度。

在本发明的一实施例中，如图1至图3所示，标定检定装置4还包括底座43和调节机构44，底座43能与轨廓梁1能拆装地相接，调节机构44能拆装地设于底座43上，且承载平台41能拆装地安装于调节机构44上，调节机构44能实现承载平台41沿一纵向轴线进行升降、沿一呈水平设置的第一轴线进行摆动并沿一呈水平设置的第二轴线进行摆动，第一轴线位于纵向基准平面内，第二轴线与第一轴线相互垂直，且第一轴线与第二轴线的交点位于纵向轴线上。

底座43与轨廓梁1能拆装地相接，调节机构44能拆装地设于底座43上，且承载平台41能拆装地安装于调节机构44上，调节机构44能实现承载平台41沿一纵向轴线进行升降、沿一呈水平设置的第一轴线进行摆动并沿一呈水平设置的第二轴线进行摆动，其中，第一轴线位于纵向基准平面内，第二轴线与第一轴线相互垂直，且第一轴线与第二轴线的(空间相交产生的)交点位于纵向轴线上，通过调节机构44能从多个方向对承载平台41进行调节，以使位于承载平台41上的各标定件42能与两激光器3发出的激光严格共面，从而保证检测精度。

在本发明的一实施例中，如图1至图3所示，底座43上还设有把手431，以便于标定检定装置4的拿取移动。

在本发明的一实施例中，如图1至图3所示，调节机构44包括由下至上顺次相接的升降台441、第一旋转台442及第二旋转台443，升降台441与底座43相接，承载平台41设于第二旋转台上，升降台441能带动第一旋转台442、第二旋转台443及承载平台41进行升降，第一旋转台442能带动第二旋转台443及承载平台41沿第一轴线进行旋转摆动，第二旋转台443能带动承载平台41沿第二轴线进行旋转摆动。如此实现承载平台41及其上设置的标定件42的位置灵活的调整，需要说明的是，上述调整机构的具体结构仅为本发明的较佳实施例，除此之外还可以选择其他能实现承载平台41及其上标定件42调整的结构，本发明并不以此为限。

在本发明的一实施例中，如图1至图3所示，标定检定装置4还包括照明组件45，照明组件45包括：灯具451及支撑调节件452，支撑调节件452的下端设于底座43上，灯具451连接于支撑调节件452的上端并位于承载平台41的上方。灯具451用以照亮各标定件42以方便两相机2清晰成像。作为优选，灯具451的纵向中心线应当与承载平台41的纵向中心线重合，以保证灯具451发出的光线能均匀照射在标定件42上。

图8示出了本发明实施例提供的标定方法的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明实施例中，标定检定装置4还用于对钢轨廓形及磨耗检测系统进行检定，标定检定装置4还包括检定件，在检定时将标定件42从承载平台41上取下将检定件置放于承载平台41上，在检定过程中两激光器3发出的激光线与检定件的定位槽共线。

如图8所示，基于上述实施例所述的标定方法的检定方法，包括：

步骤801，提取通过相机2采集的检定件的激光图像中激光光条中心的亚像素坐标；在检定过程中两激光器3发出的激光线与检定件的定位槽共线；

步骤802，根据激光图像中激光光条中心的亚像素坐标，各相机2的标定参数及两相机2的拼接参数，确定检定件的实测廓型数据；

步骤803，将检定件的实测廓型数据与标准廓型数据进行匹配比对，确定廓形及磨耗检测精度。

一、通过标准轨试块对廓形检测精度进行检定

图9示出了本发明实施例提供的标定检定装置中标准轨试块的结构示意，在本发明实施例中，检定件包括标准轨试块461，标准廓型数据包括标准轨廓型数据，标准轨廓型数据为预先设定的理想廓形数据。

其中，标准轨试块461为表面无损的钢轨模拟试块，通过标准轨试块461可以确定钢轨廓形及磨耗检测系统的廓形检测精度。

图10示出了本发明实施例提供的采用标准轨试块确定廓形检测精度的实现流程，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图10所示，采用标准轨试块461确定廓形检测精度，包括：

步骤1001，提取通过相机2采集的标准轨试块461的激光图像中激光光条中心的亚像素坐标；在检定过程中两激光器3发出的激光线与标准轨试块461的定位槽共线；

步骤1002，根据激光图像中激光光条中心的亚像素坐标，各相机2的标定参数及两相机2的拼接参数，确定标准轨试块461的实测廓型数据；

步骤1003，将标准轨试块461的实测廓型数据与标准轨廓型数据进行匹配比对，确定廓形检测精度。

在利用标准轨试块461确定廓形检测精度时，将标准轨试块461置放于承载平台41上，标准轨试块461的两侧分别设有定位槽，调节标准轨试块461的姿态以使两激光器3发出的激光线与标准轨试块461的定位槽共线。

然后，通过相机2采集标准轨试块461的激光光条图像，进而提取标准轨试块461激光光条图像中激光光条中心的亚像素坐标，根据已经标定的单侧相机2的标定参数及两相机2的拼接关系参数，确定标准轨试块461的实测廓型数据，最后将标准轨试块461的实测廓型数据与标准轨廓型数据进行匹配比对，确定廓形检测精度。

在本发明实施例中，提取通过相机2采集的标准轨试块461的激光图像中激光光条中心的亚像素坐标，根据激光图像中激光光条中心的亚像素坐标，各相机2的标定参数及两相机2的拼接参数，确定标准轨试块461的实测廓型数据，最后将标准轨试块461的实测廓型数据与标准轨廓型数据进行匹配比对，确定廓形检测精度，实现对钢轨廓形及磨耗检测系统检测精度的检定，提高检定精度。

二、通过磨耗轨试块对磨耗检测精度进行检定

图11示出了本发明实施例提供的磨耗轨试块的结构示意，在本发明实施例中，检定件包括磨耗轨试块462，磨耗轨试块462的边缘处凹设形成有模拟缺陷4621，标准廓型数据包括标准磨耗轨廓型数据，标准磨耗轨廓型数据为预先设定的理论上的理想磨耗廓型数据，通过磨耗轨试块462可以确定钢轨廓形及磨耗检测系统的磨耗检测精度。

图12示出了本发明实施例提供的采用磨耗轨试块确定磨耗检测精度的实现流程，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图12所示，采用磨耗轨试块462确定磨耗检测精度，包括：

步骤1201，提取通过相机2采集的磨耗轨试块462的激光图像中激光光条中心的亚像素坐标；在检定过程中两激光器3发出的激光线与磨耗轨试块462的定位槽共线；

步骤1202，根据激光图像中激光光条中心的亚像素坐标，各相机2的标定参数及两相机2的拼接参数，确定磨耗轨试块462的实测廓型数据；

步骤1203，将磨耗轨试块462的实测廓型数据与标准磨耗轨廓型数据进行匹配比对，确定磨耗检测精度。

在利用磨耗轨试块确定磨耗检测精度时，将磨耗轨试块462置放于承载平台41上，磨耗轨试块462的两侧分别设有定位槽，调节磨耗轨试块462的姿态以使两激光器3发出的激光线与磨耗轨试块462的定位槽共线。

然后，通过相机2采集磨耗轨试块462的激光光条图像，进而提取磨耗轨试块462激光光条图像中激光光条中心的亚像素坐标，根据已经标定的单侧相机2的标定参数及两相机2的拼接关系参数，确定磨耗轨试块462的实测廓型数据，最后将磨耗轨试块462的实测廓型数据与标准磨耗轨廓型数据进行匹配比对，确定磨耗检测精度。

在本发明实施例中，提取通过相机2采集的磨耗轨试块462的激光图像中激光光条中心的亚像素坐标，根据激光图像中激光光条中心的亚像素坐标，各相机2的标定参数及两相机2的拼接参数，确定磨耗轨试块462的实测廓型数据，最后将磨耗轨试块462的实测廓型数据与标准磨耗轨廓型数据进行匹配比对，确定磨耗检测精度，实现对钢轨磨耗及磨耗检测系统检测精度的检定，提高检定精度。

综上所述，本发明实施例中，通过提取相机2采集的棋盘格板图像的亚像素角点，将亚像素角点的世界坐标与棋盘格板图像的图像坐标进行关联标定，确定各相机2的标定参数以实现对各相机2的标定；然后以各个相机2的标定参数为基础，将提取到的相机2采集的激光光条图像中激光光条中心的亚像素坐标转换为世界坐标后，与预设标准世界坐标对齐确定两相机2的拼接关系参数，实现对两相机2拼接关系的标定。因此，本发明实施例利用棋盘格板及标定板422，分别实现对单侧相机2的标定及两相机2拼接关系的标定，能够提高对钢轨廓形及磨耗检测系统的标定精度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢轨廓形及磨耗检测系统的标定方法，其特征在于，钢轨廓形及磨耗检测系统包括轨廓梁、两相机及两激光器；轨廓梁具有一安装面，安装面上凹设有两个第一容置部，两相机分别能拆装地定位安装于两第一容置部中，两相机以一垂直于安装面的纵向基准平面对称设置；安装面上还凹设有两个第二容置部，两激光器分别能拆装地定位安装于两第二容置部中，两激光器以纵向基准平面对称设置，两激光器发出的激光能相交于纵向基准平面中；用于标定钢轨廓形及磨耗检测系统的标定检定装置包括：

承载平台及标定件，标定件包括棋盘格板及标定板，承载平台能与轨廓梁拆装地连接；标定时安装面呈竖直设置，且承载平台的纵向中心线平行于安装面且位于纵向基准平面中，两相机的镜头均朝向承载平台；在标定过程中标定件置放于承载平台上，且两激光器发出的激光线与标定件的定位槽共线；

钢轨廓形及磨耗检测系统的标定方法，包括：

将棋盘格板置放于承载平台上，提取通过相机采集的棋盘格板图像的亚像素角点；在标定过程中两激光器发出的激光线与棋盘格板的定位槽共线；

将棋盘格板图像亚像素角点的世界坐标与棋盘格板图像的图像坐标进行关联标定，确定各相机的标定参数；

取下棋盘格板将标定板置放于承载平台上，提取通过相机采集的标定板的激光光条图像中激光光条中心的亚像素坐标；在标定过程中两激光器发出的激光线与标定板的定位槽共线；

根据各相机的标定参数，将激光光条中心的亚像素坐标转换为世界坐标；

通过将激光光条中心的世界坐标与预设标准世界坐标对齐，确定两相机的拼接关系参数。

2.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，通过如下步骤提取激光光条图像中激光光条中心的亚像素坐标：

按照激光光条的灰度和梯度方向特征，基于深度学习网络将激光光条划分为多个区段；

基于梯度直方图统计确定每个区段的法线方向；每个区段对应一个法线方向；

确定每个区段法线方向的最大光强点，以该最大光强点为中心沿法线方向按照灰度重心法提取激光光条中心的亚像素坐标。

3.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，棋盘格板为具有预定厚度且上表面上形成棋盘格的板体，标定板为具有预定厚度的矩形板体。

4.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，标定检定装置还包括底座和调节机构，底座能与轨廓梁能拆装地相接，调节机构能拆装地设于底座上，且承载平台能拆装地安装于调节机构上，调节机构能实现承载平台沿一纵向轴线进行升降、沿一呈水平设置的第一轴线进行摆动并沿一呈水平设置的第二轴线进行摆动，第一轴线位于纵向基准平面内，第二轴线与第一轴线相互垂直，且第一轴线与第二轴线的交点位于纵向轴线上。

5.如权利要求4所述的标定方法，其特征在于，底座上设有把手。

6.如权利要求4所述的标定方法，其特征在于，调节机构包括由下至上顺次相接的升降台、第一旋转台及第二旋转台，升降台与底座相接，承载平台设于第二旋转台上，升降台能带动第一旋转台、第二旋转台及承载平台进行升降，第一旋转台能带动第二旋转台及承载平台沿第一轴线进行旋转摆动，第二旋转台能带动承载平台沿第二轴线进行旋转摆动。

7.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，标定检定装置还包括照明组件，照明组件包括：

灯具及支撑调节件，支撑调节件的下端设于底座上，灯具连接于支撑调节件的上端并位于承载平台的上方。

8.一种基于如权利要求1至7任一项所述标定方法的检定方法，其特征在于，标定检定装置还用于对钢轨廓形及磨耗检测系统进行检定，标定检定装置还包括检定件，在检定时将标定件从承载平台上取下将检定件置放于承载平台上，检定方法包括：

提取通过相机采集的检定件的激光图像中激光光条中心的亚像素坐标；在检定过程中两激光器发出的激光线与检定件的定位槽共线；

根据激光图像中激光光条中心的亚像素坐标，各相机的标定参数及两相机的拼接参数，确定检定件的实测廓型数据；

将检定件的实测廓型数据与标准廓型数据进行匹配比对，确定廓形检测精度及磨耗检测精度。

9.如权利要求8所述的检定方法，其特征在于，检定件包括标准轨试块，标准廓型数据包括标准轨廓型数据，采用标准轨试块通过如下步骤确定廓形检测精度：

提取通过相机采集的标准轨试块的激光图像中激光光条中心的亚像素坐标；在检定过程中两激光器发出的激光线与标准轨试块的定位槽共线；

根据激光图像中激光光条中心的亚像素坐标，各相机的标定参数及两相机的拼接参数，确定标准轨试块的实测廓型数据；

将标准轨试块的实测廓型数据与标准轨廓型数据进行匹配比对，确定廓形检测精度。

10.如权利要求9所述的检定方法，其特征在于，检定件包括磨耗轨试块，磨耗轨试块的边缘处凹设形成有模拟缺陷，标准廓型数据包括标准磨耗轨廓型数据，采用磨耗轨试块通过如下步骤确定磨耗检测精度：

提取通过相机采集的磨耗轨试块的激光图像中激光光条中心的亚像素坐标；在检定过程中两激光器发出的激光线与磨耗轨试块的定位槽共线；

根据激光图像中激光光条中心的亚像素坐标，各相机的标定参数及两相机的拼接参数，确定磨耗轨试块的实测廓型数据；

将磨耗轨试块的实测廓型数据与标准磨耗轨廓型数据进行匹配比对，确定磨耗检测精度。

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