CN112683195B

CN112683195B - 钢轨纵向标定方法及装置

Info

Publication number: CN112683195B
Application number: CN202011417861.1A
Authority: CN
Inventors: 方玥; 王乐; 王胜春; 王昊; 黎国清; 任盛伟; 王凡
Original assignee: China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS; Infrastructure Inspection Institute of CARS; Beijing IMAP Technology Co Ltd
Current assignee: China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS; Infrastructure Inspection Institute of CARS; Beijing IMAP Technology Co Ltd
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2040-12-07
Also published as: CN112683195A

Abstract

本发明公开了一种钢轨纵向标定方法及装置，其中该方法包括：获取多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像；平面靶标上设置有多个均匀分布的标记点；根据多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像，确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数；钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数用于与设置于钢轨左右两侧激光器的激光平面在世界坐标系下的平面参数一起确定钢轨纵向与激光平面的垂直度，垂直度用于确定钢轨轮廓测量结果。本发明可以获得钢轨纵向在世界坐标系中的方向参数，结合激光平面的标定结果，可用于评估钢轨纵向与激光平面的垂直度，从而保证系统标定时两侧激光平面与钢轨纵向绝对垂直，提高标定结果精度，进而可以提高钢轨轮廓测量精度。

Description

钢轨纵向标定方法及装置

技术领域

本发明涉及钢轨检测技术领域，尤其涉及钢轨纵向标定方法及装置。

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。

钢轨检测在铁道领域中占有重要地位，保持钢轨良好状态，才能更好的保证列车高速运行的舒适性和安全性。钢轨轮廓检测是轨道检测的重点和难点，为了保证钢轨轮廓检测的准确性，通常需要用标定方法对钢轨轮廓测量系统进行标定，并要保证系统标定时激光平面与钢轨纵向垂直。现有的钢轨轮廓测量系统标定方法是通过获取相机内外参数和激光平面参数，进行标定处理，该标定方法不准确，使得钢轨轮廓测量系统在标定时存在一定的系统误差，进而导致钢轨轮廓测量结果不准确。

发明内容

本发明实施例提供一种钢轨纵向标定方法，用以提高钢轨轮廓测量系统标定结果的精度，该方法包括：

获取多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像；所述平面靶标上设置有多个均匀分布的标记点；

根据多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像，确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数；所述钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数用于与设置于钢轨左右两侧激光器的激光平面在世界坐标系下的平面参数一起确定钢轨纵向与激光平面的垂直度，所述垂直度用于确定钢轨轮廓测量结果。

本发明实施例还提供一种钢轨纵向标定装置，用以提高钢轨轮廓测量系统标定结果的精度，该装置包括：

图像获取单元，用于获取多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像；所述平面靶标上设置有多个均匀分布的标记点；

纵向标定单元，用于根据多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像，确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数；所述钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数用于与设置于钢轨左右两侧激光器的激光平面在世界坐标系下的平面参数一起确定钢轨纵向与激光平面的垂直度，所述垂直度用于确定钢轨轮廓测量结果。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述钢轨纵向标定方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述钢轨纵向标定方法的计算机程序。

本发明实施例中，钢轨纵向标定方案，与现有技术中钢轨标定结果不准确的技术方案相比，通过：获取多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像；所述平面靶标上设置有多个均匀分布的标记点；根据多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像，确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数；所述钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数用于与设置于钢轨左右两侧激光器的激光平面在世界坐标系下的平面参数一起确定钢轨纵向与激光平面的垂直度，所述垂直度用于确定钢轨轮廓测量结果，本发明可以获得钢轨纵向在世界坐标系中的方向参数，结合激光平面的标定结果，可用于评估钢轨纵向与激光平面的垂直度，从而保证系统标定时两侧激光平面与钢轨纵向绝对垂直，提高轮廓测量系统标定结果精度，进而可以提高钢轨轮廓测量精度。

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为本发明实施例中线结构光钢轨轮廓测量原理图；

图2为本发明实施例中激光平面与钢轨纵向示意图；

图3为本发明实施例中平面靶标及靶标坐标系示意图；

图4为本发明实施例中钢轨纵向标定原理示意图；

图5a-图5b为本发明实施例中平面靶标在钢轨表面的运动路线示意图，其中：图5a为沿钢轨纵向平移和绕钢轨纵向旋转示意图，图5b为绕靶标坐标系Z轴旋转示意图；

图6为本发明实施例中9种典型的平面靶标位姿示意图；

图7为本发明实施例中确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数流程图；

图8为本发明实施例中不同姿态下的平面靶标图像示意图；

图9为本发明实施例中多个靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标对应的单位向量分布示意图；

图10为本发明实施例中棋盘格标定板(平面靶标)示意图；

图11为本发明实施例中钢轨纵向标定方法的流程示意图；

图12为本发明实施例中钢轨纵向标定装置的结构示意图。

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。

线结构光轮廓测量技术基于三角测量原理，可以实时获取被测物的轮廓信息，具有高速、高精度和非接触的特点，是钢轨廓形动态检测的主流方式。图1是线结构光钢轨轮廓测量原理图，在钢轨左右两侧各有一套由相机、镜头和线激光器组成的激光摄像组件，两套组件的激光平面共面安装，分别用于获取钢轨左右半断面轮廓数据，由标定参数将半断面轮廓进行拼接，从而得到钢轨全断面轮廓。配合扫描运动，即可实现对整个钢轨的轮廓测量。

发明人发现钢轨轮廓测量领域的一个技术问题：为了保证钢轨轮廓测量结果的准确度，应当获取垂直钢轨纵向的钢轨横断面轮廓数据，因此，在轮廓测量装置安装时，钢轨两侧激光摄像组件的激光平面应与钢轨纵向(延伸方向)垂直，如图2所示。现有的钢轨轮廓测量系统标定方法仅获取了相机内外参数和激光平面参数，并没有获取钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数，也就无法评估组件安装后两侧激光平面是否垂直钢轨纵向，造成钢轨轮廓测量系统存在一定的系统误差。这种不垂直引起的系统误差在基于钢轨轮廓测量结果的轨道几何检测系统标定时会更加严重。

由于发明人发现了上述技术问题，提出了一种基于平面靶标的钢轨纵向标定方法，获取钢轨纵向在世界坐标系中的方向参数，结合激光平面的标定结果，可用于评估钢轨纵向与激光平面的垂直度，从而保证钢轨轮廓测量系统标定时两侧激光平面与钢轨纵向绝对垂直，提高钢轨轮廓测量精度。下面对该钢轨纵向标定方案进行详细介绍。

图11为本发明实施例中钢轨纵向标定方法的流程示意图，如图11所示，该方法包括如下步骤：

步骤101：获取多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像；所述平面靶标上设置有多个均匀分布的标记点；

步骤102：根据多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像，确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数；所述钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数用于与设置于钢轨左右两侧激光器的激光平面在世界坐标系下的平面参数一起确定钢轨纵向与激光平面的垂直度，所述垂直度用于确定钢轨轮廓测量结果。

现有的钢轨轮廓测量系统标定方法主要用于标定相机内外参数和激光平面参数，即标定钢轨左右侧相机的内部参数，左右侧相机坐标系与世界坐标系的齐次变换矩阵以及左右侧激光平面在世界坐标系下的平面参数。本发明实施例在现有的钢轨轮廓测量系统标定结果的基础上增加了钢轨纵向标定模块(可以是下面实施例所述的纵向标定单元)，用于获取钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数，进而结合激光平面参数评估系统标定时两侧激光平面是否垂直钢轨纵向。

在一个实施例中，根据多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像，确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数，可以包括：

确定每一幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像对应靶标坐标系与相机坐标系的齐次变换矩阵；

根据每一靶标坐标系与相机坐标系的齐次变换矩阵，确定每一靶标坐标系与世界坐标系的齐次变换矩阵；需要指出的是，世界坐标系的选取并不是固定的，可以任意选取其中一个靶标坐标系作为世界坐标系，也可以直接选取激光平面坐标系作为世界坐标系。

根据每一靶标坐标系与世界坐标系的齐次变换矩阵，将每一靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标变换到世界坐标系下；

根据变换到世界坐标系下的每一靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标，确定每一靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标对应的单位向量；

根据多个靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标对应的单位向量，拟合平面，并计算拟合平面的法线，得到钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数。

具体实施时，上述确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数的实施方式进一步提高了钢轨标定的精确度，进而提高了钢轨轮廓测量精度。

在一个实施例中，平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像的幅数可以大于或等于10幅进一步提高了钢轨标定的精确度，进而提高了钢轨轮廓测量精度。

具体实施时，平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像的幅数大于或等于10幅。

在一个实施例中，获取多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像，可以包括：

在保证平面靶标与钢轨表面贴紧的情况下，获取平面靶标沿钢轨纵向平移、绕钢轨纵向旋转或绕自身靶标坐标系的Z轴旋转，共计三大类不同姿态下的图像，其中，在保证相机能够获取完整靶标图像的情况下，平移量和旋转量可以是任意的。

具体实施时，上述获取多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像的实施方式进一步提高了钢轨标定的精确度，进而提高了钢轨轮廓测量精度。

下面再举一例子进行说明，以便于理解本发明如何实施。

图3是本发明实施中采用的平面靶标，靶标平面内有7×7个等间距排列的黑色圆点，以最中间的黑色圆点的圆心为坐标原点，靶标平面为XOY平面，Z轴指向靶标的背面，建立靶标三维坐标系tcs(target coordinate system的简称)。记相机坐标系与世界坐标系的齐次变换矩阵为

其中ccs是相机坐标系camera coordinate system的简称，wcs是世界坐标系word coordinate system的简称，记世界坐标系内的点任意一点P的坐标为P_wcs，其在相机坐标系内的坐标为P_ccs，则P_wcs和P_ccs满足下式(1)。

图4是钢轨纵向标定流程图，主要分为5步。

第1步，基于传统钢轨轮廓测量系统标定方法(如：平面靶标法)标定钢轨左右侧相机的内部参数，左右侧相机坐标系与世界坐标系的齐次变换矩阵以及左右侧激光平面在世界坐标系下的平面参数。

第2步，关闭激光器，将平面靶标贴紧钢轨表面，用任意一侧相机采集平面靶标图像。

第3步，调整平面靶标姿态，但仍保持平面靶标与钢轨表面贴紧，用同一个相机采集平面靶标图像。图5a-图5b给出了平面靶标在钢轨表面的运动路线示意图，可参考图5a-图5b调整平面靶标姿态。平面靶标可以沿钢轨纵向平移、绕钢轨纵向旋转以及绕自身靶标坐标系的Z轴旋转，但都要保证平面靶标与钢轨表面贴紧。图6给出了9种典型的平面靶标位姿示意图。

第4步，重复第3步，采集n幅不同姿态下的平面靶标图像，n≥10。

第5步，由不同姿态下的平面靶标图像计算钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数。

在以上5步中，第1步基于传统的钢轨轮廓测量系统标定方法实现，第2-4步属于本发明钢轨纵向标定方法的图像采集过程(即上述步骤101)。下面详细阐述最后一步(即上述步骤102，确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数的步骤)，如何由不同姿态下的平面靶标图像计算钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数，完成钢轨纵向标定。

图7是钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数的计算流程图，主要分为以下5步。

第1步，基于平面靶标标定原理计算第i个靶标坐标系与相机坐标系的齐次变换矩阵

其中n是不同姿态下靶标图像的个数，任意指定其中一个靶标坐标系作为世界坐标系，这一步可参考张正友基于平面靶标的相机标定方法。

第2步，通过式(2)计算靶标坐标系与世界坐标系的齐次变换矩阵

第3步，通过式(3)将第i个靶标坐标系的原点ⁱP_tcs＝(0,0,0)^T和Z轴单位向量的坐标ⁱQ_tcs＝(0,0,1)^T变换到世界坐标系下：

其中，ⁱP_wcs和ⁱQ_wcs分别表示靶标坐标系下的点ⁱP_tcs＝(0,0,0)^T和点ⁱQ_tcs＝(0,0,1)^T在世界坐标系下的坐标。

第4步，通过式(4)计算向量ⁱP_wcs ⁱQ_wcs的单位向量ⁱV，i＝1，2，3...n。

第5步，对单位向量ⁱV，i＝1，2，3...n拟合平面，并计算拟合平面的法线n，则向量n就是钢轨纵向在世界坐标系下的方向向量。记ⁱV＝(x_i,y_i,z_i)，i＝1，2，3...n，构造矩阵。

其中，

令S＝M^T·M，显然S有三个特征值，则最小特征值对应的特征向量即为拟合平面的法线n，从而得到钢轨纵向在世界坐标系下的方向向量V_rail＝n。

本发明实施例提供的钢轨纵向标定方法的优点是：采用平面靶标标定钢轨纵向。利用平面靶标贴紧钢轨表面时，靶标坐标系的Z轴与钢轨纵向垂直的特点，通过不同姿态下的靶标坐标系的Z轴拟合平面，由拟合平面的法线得到钢轨纵向的方向向量。

为了便于理解以上优点，下面再以推理方式验证本发明的优点。

当平面靶标贴紧钢轨表面时(即靶标平面与钢轨表面相切)，靶标坐标系的XOY平面与钢轨纵向平行，Z轴与钢轨纵向垂直，即满足式(6)

Z_tcs·V_rail＝0； (6)

其中，Z_tcs表示靶标坐标系Z轴的单位轴向量，V_rail表示钢轨纵向的方向向量。利用这一特点，将平面靶标在钢轨表面移动，并始终保持其与钢轨表面贴紧的状态，如图5a-图5b和图6所示。采用任意一侧相机拍摄钢轨表面的平面靶标，可以得到一组不同姿态下的平面靶标图像，如图8所示。由于靶标移动过程中始终保证其与钢轨表面贴紧，因此，这组平面靶标的靶标坐标系的Z轴也始终满足与钢轨纵向垂直的条件，即满足式(7)。

ⁱZ_tcs·V_rail＝0，i＝1，2，3...n； (7)

其中，ⁱZ_tcs表示第i个平面靶标坐标系Z轴的单位轴向量。

基于平面靶标标定原理可以得到第i个靶标坐标系与相机坐标系的齐次变换矩阵

和

通过式(2)可以得到第i个靶标坐标系与世界坐标系的齐次变换矩阵

在此基础上，可以通过式(3)将第i个靶标坐标系的原点ⁱP_tcs＝(0,0,0)^T和Z轴单位向量的坐标ⁱQ_tcs＝(0,0,1)^T变换到世界坐标系下，得到ⁱP_wcs和ⁱQ_wcs，则向量ⁱP_wcs ⁱQ_wcs仍与钢轨纵向垂直，即满足下式(8)

ⁱP_wcs ⁱQ_wcs·V_rail＝0，i＝1，2，3...n； (8)

且向量ⁱP_wcs ⁱQ_wcs位于与钢轨纵向垂直的同一平面内，记向量ⁱP_wcs ⁱQ_wcs的单位向量为ⁱV，i＝1，2，3...n，则ⁱV也位于与钢轨纵向垂直的同一平面内，如图9所示。因此，对单位向量ⁱV的坐标点进行平面拟合，拟合平面的法线就是钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数。

另外，本发明实施例中平面靶标可以选择圆形点阵，也可以选择棋盘格，如图10所示。

为了便于理解以上实施例，再介绍本发明实施例涉及的技术名词进行介绍：

任意建立一个世界坐标系后，当平面靶标移动时，靶标坐标系也跟着移动，靶标坐标系相对于世界坐标系的位姿也在变化，因此，拍摄n幅靶标图像，就可以得到n个靶标坐标系。齐次变换矩阵

描述了靶标坐标系与世界坐标系的变换关系，或者说靶标坐标系相对于世界坐标系的位姿。

可写成：

其中，t表示靶标坐标系原点到世界坐标系原点的平移向量，R表示靶标坐标系到世界坐标系的旋转矩阵。

本发明实施例中还提供了一种钢轨纵向标定装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与钢轨纵向标定方法相似，因此该装置的实施可以参见钢轨纵向标定方法的实施，重复之处不再赘述。

图12为本发明实施例中钢轨纵向标定装置的结构示意图，如图12所示，该装置包括：

图像获取单元01，用于获取多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像；所述平面靶标上设置有多个均匀分布的标记点；

纵向标定单元02，用于根据多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像，确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数；所述钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数用于与设置于钢轨左右两侧激光器的激光平面在世界坐标系下的平面参数一起确定钢轨纵向与激光平面的垂直度，所述垂直度用于确定钢轨轮廓测量结果。

在一个实施例中，所述纵向标定单元具体用于：

根据每一靶标坐标系与相机坐标系的齐次变换矩阵，确定每一靶标坐标系与世界坐标系的齐次变换矩阵；

在一个实施例中，平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像的幅数大于或等于10幅。

在一个实施例中，所述图像获取单元具体用于：

在保证平面靶标与钢轨表面贴紧的情况下，获取平面靶标沿钢轨纵向平移、绕钢轨纵向旋转或绕自身靶标坐标系的Z轴旋转不同姿态下的图像。

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

1.一种钢轨纵向标定方法，其特征在于，包括：

根据多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像，确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数；

根据所述钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数与设置于钢轨左右两侧激光器的激光平面在世界坐标系下的平面参数一起确定钢轨纵向与激光平面的垂直度，以保证钢轨轮廓测量系统标定时两侧激光平面与钢轨纵向绝对垂直；

根据所述垂直度完成钢轨纵向标定，标定后的钢轨轮廓测量系统用于确定钢轨轮廓测量结果；

根据多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像，确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数，包括：确定每一幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像对应靶标坐标系与相机坐标系的齐次变换矩阵；根据每一靶标坐标系与相机坐标系的齐次变换矩阵，确定每一靶标坐标系与世界坐标系的齐次变换矩阵；根据每一靶标坐标系与世界坐标系的齐次变换矩阵，将每一靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标变换到世界坐标系下；根据变换到世界坐标系下的每一靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标，确定每一靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标对应的单位向量；根据多个靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标对应的单位向量，拟合平面，并计算拟合平面的法线，得到钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数。

2.如权利要求1所述的钢轨纵向标定方法，其特征在于，平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像的幅数大于或等于10幅。

3.如权利要求1所述的钢轨纵向标定方法，其特征在于，获取多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像，包括：

4.一种钢轨纵向标定装置，其特征在于，包括：

纵向标定单元，用于根据多幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像，确定钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数；根据所述钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数与设置于钢轨左右两侧激光器的激光平面在世界坐标系下的平面参数一起确定钢轨纵向与激光平面的垂直度，以保证钢轨轮廓测量系统标定时两侧激光平面与钢轨纵向绝对垂直；根据所述垂直度完成钢轨纵向标定，标定后的钢轨轮廓测量系统用于确定钢轨轮廓测量结果；

所述纵向标定单元具体用于：确定每一幅平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像对应靶标坐标系与相机坐标系的齐次变换矩阵；根据每一靶标坐标系与相机坐标系的齐次变换矩阵，确定每一靶标坐标系与世界坐标系的齐次变换矩阵；根据每一靶标坐标系与世界坐标系的齐次变换矩阵，将每一靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标变换到世界坐标系下；根据变换到世界坐标系下的每一靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标，确定每一靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标对应的单位向量；根据多个靶标坐标系的原点和Z轴单位向量的坐标对应的单位向量，拟合平面，并计算拟合平面的法线，得到钢轨纵向在世界坐标系下的方向参数。

5.如权利要求4所述的钢轨纵向标定装置，其特征在于，平面靶标贴紧钢轨表面时不同姿态下的图像的幅数大于或等于10幅。

6.如权利要求4所述的钢轨纵向标定装置，其特征在于，所述图像获取单元具体用于：

7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至3任一所述方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至3任一所述方法的计算机程序。