CN112857329B - 铁路既有线岔心测量方法、系统、存储介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种铁路既有线岔心测量方法、系统、存储介质及电子设备，基于该方法能够高效高精度完成铁路既有线岔心坐标测量，为后续铁路的运营维护提供基础数据，可达到提升既有铁路道岔测量精度，减少外业作业工作量，并能够有效提高铁路运营线道岔测量的安全性；采用基于高精度真正射影像进行轨道特征点提取的方式，有效减小了传统正射影像由于投影差造成轨道扭曲变形而引起的平差坐标误差大的问题。

Description

铁路既有线岔心测量方法、系统、存储介质及电子设备

技术领域

本发明涉及铁路工程勘测技术领域，具体涉及一种铁路既有线岔心测量方法、系统、存储介质与电子设备。

背景技术

道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，具有数量多、构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、养护投入大等特点，是轨道的薄弱环节之一。目前铁路线上使用最多最典型的道岔类型为单开道岔，单开道岔有主线和侧线，通过尖轨的动作实现道岔的开通，如图2所示。道岔中心是道岔所联系的两条线路中心线的交点，简称为岔心。在铁路设计时均以道岔中心点的坐标表示道岔位置，施工时根据道岔中心点安置道岔。

目前，铁路既有线道岔测量仍然采用作业现场人工测量的方式测量道岔中心的位置；在测量前，需要搜集站内有关道岔资料，在现场逐个核对道岔号数，并确定道岔的中心。现阶段，道岔号数的测定主要方式有步量法和丈量法；岔心测定的主要方式有直接丈量法、交点法。其中直接丈量法一般是用钢尺直接量出道岔中心位置，然后利用道岔表查出理论的辙叉尖端到岔心的距离b0，或者用轨距与道岔号数近似计算出b0；交点法一般采用经纬仪延长铁路主线和侧线的中心线得到交点，该交点即为道岔中心点。综上所述，无论是哪种方法，外业作业的工作量都比较大，并且岔心的位置测量精度受人工误差影像较大。另外，铁路运营线天窗时间有限，存在着安全性差、上线困难的难题，一直以来，大家都在寻找一种远距离、非接触方式解决岔心测量的问题。近年来，随着无人机技术的飞速发展，无人机航摄系统凭借其操控简单、使用灵活、性价比高的特点，在测绘行业和铁路行业的应用优势日渐凸显，应用范围也在不断拓宽，使得基于高分辨低空摄影测量的铁路既有线岔心测量成为了可能，但是目前仍没有出现成型的技术和方法。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决背景技术中存在的技术问题提供一种铁路既有线岔心测量方法、系统存储介质及电子设备，基于该方法能够高效高精度完成铁路既有线岔心坐标测量，为后续铁路的运营维护提供基础数据，可达到提升既有铁路道岔测量精度，减少外业作业工作量，并能够有效提高铁路运营线道岔测量的安全性。

本发明提供一种铁路既有线岔心测量方法，包括：

S1、获取多角度倾斜摄影测量数据；所述测量数据包括布设在铁路线位两侧的像控点的三维坐标和摄影影像；

S2、根据像控点三维坐标对摄影影像进行空中三角测量，利用空中三角测量结果，对获取的摄影影像进行逐像素密集匹配，基于影像密集匹配得到的影像密集点云，并对影像密集点云进行滤波处理，利用滤波处理后的影像密集点云通过构建三角网，建立高精度数字表面模型；

S3、利用建立的高精度数字表面模型和所述空中三角测量结果，对试验区影像进行真正射纠正，通过影像镶嵌、匀光匀色及分幅裁切得到真正射影像；

S4：在得到的高精度真正射影像上均匀量测主线和侧线的线路左右轨的轨顶特征点平面坐标，基于轨顶特征点平面坐标拟合主线和侧线线路左右轨轨顶直线，根据左右轨轨顶特征点及轨顶直线，采用两种不同方法，分别提取两条主线线路中心线和两条侧线线路中心线；

S5：根据提取的两条主线线路中心线和两条侧线线路中心线，分别进行主线线路中心线与侧线线路中心线的直线相交计算，根据得到的4个交点平面坐标求取平均值，得到均值坐标，所述均值坐标为道岔的岔心平面坐标。

优选的，在S1中所述摄影影像利用无人机按照预设精细化多角度倾斜摄影航线进行拍摄；所述预设精细化多角度倾斜摄影航线按照如下标准进行设置：

下视影像的航向重叠度大于80％；旁向重叠度大于70％；既有线上影像地面分辨率优于2厘米。

在上述任意一项实施例中优选的，在S4中，基于轨顶特征点平面坐标拟合主线和侧线线路左右轨轨顶直线时，包括以下步骤：

S401、量测得到的主线和侧线的线路左右轨的轨顶特征点平面坐标；滤除粗差点；

S402、采用最小二乘算法分别拟合主线和侧线的线路左右轨轨顶直线，计算公式如下：

其中，L_主左表示主线左轨轨顶直线，k_主左表示主线左轨轨顶直线斜率，b_主左表示主线左轨轨顶直线截距；L_主右表示主线右轨轨顶直线，k_主右表示主线右轨轨顶直线斜率，b_主右表示主线右轨轨顶直线截距；L_侧左表示侧线左轨轨顶直线，k_侧左表示侧线左轨轨顶直线斜率，b_侧左表示侧线左轨轨顶直线截距；L_侧右表示侧线右轨轨顶直线，k_侧右表示侧线右轨轨顶直线斜率，b_侧右表示侧线右轨轨顶直线截距。

在上述任意一项实施例中优选的，在S4中，在提取主线和侧线线路中心线时，采用的其中一种方法为:特征点拟合法；所述特征点拟合法包括：

利用两轨道的轨顶特征点，采用三角网内插求取中心点坐标的方式得到线路中心线特征点三维坐标；

利用得出的线路中心线特征点三维坐标最后采用最小二乘算法拟合线路中心线。

在上述任意一项实施例中优选的，在S4中，在提取主线和侧线线路中心线时，采用的另一种方法为:轨顶直线计算法；所述轨顶直线计算法包括

分别判断得到的主线线路的左轨顶直线和右轨顶直线的斜率是否相等以及侧线线路的左轨顶直线和右轨顶直线的斜率是否相等；若相等，则采用如下公式进行计算：

L_主2：y＝k_主2*x+(b_主左+b_主右)/2

L_侧2：y＝k_侧2*x+(b_侧左+b_侧右)/2

在上述任意一项实施例中优选的，所述轨顶直线计算法还包括

若主线和/或侧线线路的左轨顶直线和右轨顶直线的斜率不相等，将左右轨直线沿各自平面法线方向朝铁路中心线方向偏移一定距离；

分别求出偏移后的左右轨直线；

利用求得的偏移后的左右轨直线，分别计算主轨和侧轨的两轨顶偏移直线的交点平面坐标；

求取左右轨顶直线的斜率均值作为线路中心线斜率，根据得出的两轨顶偏移直线的交点平面坐标，得出线路中线方程。

在上述任意一项实施例中优选的,计算所述线路中心线方程式时，采用如下公式计算：

L_主2:y＝(k_主左+k_主右)/2*x+Y′_主-(k_主左+k_主右)/2*X′_主

L_侧2:y＝(k_侧左+k_侧右)/2*x+Y′_侧-(k_侧左+k_侧右)/2*X′_侧

其中：P′_主(X′_主,Y′_主)为主轨左右轨顶偏移直线的交点，P′_侧(X′_侧,Y′_侧)为侧轨左右轨顶偏移直线的交点。

本发明还提供一种铁路既有线岔心测量系统，包括

数据获取模块，用于获取多角度倾斜摄影测量数据；所述测量数据包括布设在铁路线位两侧的像控点的三维坐标和摄影影像；

高精度数字表面模型建立模块，用于根据像控点三维坐标对摄影影像进行空中三角测量，利用空中三角测量结果，对获取的摄影影像进行逐像素密集匹配，基于影像密集匹配得到的影像密集点云，并对影像密集点云进行滤波处理，利用滤波处理后的影像密集点云通过构建三角网，建立高精度数字表面模型；

真正射影像获取模块，用于利用建立的高精度数字表面模型和所述空中三角测量结果，对试验区影像进行真正射纠正，通过影像镶嵌、匀光匀色及分幅裁切得到真正射影像；

主线和/或侧线线路中心线提取模块，用于在得到的高精度真正射影像上均匀量测主线和/或侧线的线路左右轨的轨顶特征点平面坐标，基于轨顶特征点平面坐标拟合主线和/或侧线线路左右轨轨顶直线，根据左右轨轨顶特征点及轨顶直线，采用两种不同方法，分别提取两条主线线路中心线和/或两条侧线线路中心线；

岔心平面坐标计算模块，用于根据提取的两条主线线路中心线和两条侧线线路中心线，分别进行主线线路中心线与侧线线路中心线的直线相交计算，根据得到的4个交点平面坐标求取平均值，得到均值坐标，所述均值坐标为道岔的岔心平面坐标。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述所述的铁路既有线岔心测量方法。

本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于执行上述铁路既有线岔心测量方法。

本申请实施例提供的一种铁路既有线岔心测量方法、系统存储介质及电子设备，基于该方法至少具有如下有益效果：

1、能够高效高精度完成铁路既有线岔心坐标测量，为后续铁路的运营维护提供基础数据，可达到提升既有铁路道岔测量精度，减少外业作业工作量，并能够有效提高铁路运营线道岔测量的安全性。

2、本发明采用基于多角度倾斜摄影测量和铁路既有线线位两侧布设控制标的作业方式，有效解决了营业线天窗时间短、上线困难的问题，大幅提升了外业工作效率。

3、本发明采用基于高精度真正射影像进行轨道特征点提取的方式，有效减小了传统正射影像由于投影差造成轨道扭曲变形而引起的平差坐标误差大的问题。

4、本发明对采用两种不同的算法分别对主线和侧线线路中心线进行提取，减少了因为单一算法造成的中心线提取存在较大误差的隐患，提高了岔心量测的精度可靠性。

5、本发明在保证岔心量测精度的同时，有效减少了铁路既有线道岔外业测量工作量。

附图说明

图1所示为本申请一实施例提供的一种铁路既有线岔心测量方法的流程图。

图2所示为本申请背景技术中提到的铁路既有线单开道岔示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此外，在示例性实施例中，因为相同的参考标记表示具有相同结构的相同部件或相同方法的相同步骤，如果示例性地描述了一实施例，则在其他示例性实施例中仅描述与已描述实施例不同的结构或方法。

在整个说明书及权利要求书中，当一个部件描述为“连接”到另一部件，该一个部件可以“直接连接”到另一部件，或者通过第三部件“电连接”到另一部件。此外，除非明确地进行相反的描述，术语“包括”及其相应术语应仅理解为包括所述部件，而不应该理解为排除任何其他部件。

如图1所示，本发明的一个实施例中提出一种铁路既有线岔心测量方法：

S1、获取多角度倾斜摄影测量数据；所述测量数据包括布设在铁路线位两侧的像控点的三维坐标和摄影影像；

S2、根据像控点三维坐标对摄影影像进行空中三角测量，利用空中三角测量结果，对获取的摄影影像进行逐像素密集匹配，基于影像密集匹配得到的影像密集点云，并对影像密集点云进行滤波处理，利用滤波处理后的影像密集点云通过构建三角网，建立高精度数字表面模型；

S3、利用建立的高精度数字表面模型和所述空中三角测量结果，对试验区影像进行真正射纠正，通过影像镶嵌、匀光匀色及分幅裁切得到真正射影像；

S4：在得到的高精度真正射影像上均匀量测主线和侧线的线路左右轨的轨顶特征点平面坐标，基于轨顶特征点平面坐标拟合主线和侧线线路左右轨轨顶直线，根据左右轨轨顶特征点及轨顶直线，采用两种不同方法，分别提取两条主线线路中心线和两条侧线线路中心线；

S5：根据提取的两条主线线路中心线和两条侧线线路中心线，分别进行主线线路中心线与侧线线路中心线的直线相交计算，根据得到的4个交点平面坐标求取平均值，得到均值坐标，所述均值坐标为道岔的岔心平面坐标。

具体的，在S1中，获取测量数据时包括S1-1、在研究区按规则沿铁路线位两侧布设平面高程控制点标志并测量标志点的三维坐标，以及S1-2、在研究区按铁路走向进行多角度倾斜摄影航线敷设并利用无人机获取高分辨率数码影像。

其中，S1-1中测量标志点的三维坐标包括，在航飞工作开展之前，按照铁路线路走向和地形起伏特点，按一定规则在铁路线位两侧布设像控点标志，并在航飞结束之前完成像控点的平面坐标和高程测量。

S1-2中，在研究区按照铁路线路走向、像控点布设点位和地形起伏特点，进行精细化多角度倾斜摄影航线敷设，原则是让镜头朝向铁路路面，拍摄角度尽可能多样化，使得常规拍摄方式容易遮挡的区域获得尽量多的纹理；利用多旋翼无人机集成轻量化惯性导航系统(POS)，搭载倾斜相机，按预设航线进行航摄，保证下视影像的航向重叠度大于80％、旁向重叠度大于70％，既有线上影像地面分辨率(GSD)优于2厘米。

在S2中，根据像控点三维坐标对摄影影像进行空中三角测量，利用空中三角测量结果，对获取的摄影影像进行逐像素密集匹配，基于影像密集匹配得到的影像密集点云，并对影像密集点云进行滤波处理，利用滤波处理后的影像密集点云通过构建三角网，建立高精度数字表面模型；具体如下：

所述S2-1具体为对步骤S1-2获取的多角度倾斜摄影数据进行处理，利用步骤S1-1获取的像控点三维坐标辅助进行高精度多角度倾斜摄影空中三角测量，通过光束法平差获得精确的影像外方位元素。所述S2-2具体为利用步骤S2-1中的空中三角测量结果，结合相对应的高分辨率数码影像进行逐像素密集匹配，基于影像密集匹配得到的影像点云数据采用鲁棒性相对好的算法进行点云滤波处理，去除噪声点。所述S2-3具体为利用步骤S2-3得到的滤波后的影像密集点云通过构建三角网的形式建立高精度数字表面模型。

S3：高精度真正射影像制作：利用现有的成熟数字摄影测量处理软件(如Pix4d、Godwork及Inpho等)或者精度可靠的数字微分纠正算法，利用S2-3中建立的高精度数字表面模型和S2-1中得到空三加密成果对试验区影像进行真正射纠正，最后通过影像镶嵌、匀光匀色及分幅裁切完成真正射影像的制作。

S4：在得到的高精度真正射影像上均匀量测主线和侧线的线路左右轨的轨顶特征点平面坐标，基于轨顶特征点平面坐标拟合主线和侧线线路左右轨轨顶直线，根据左右轨轨顶特征点及轨顶直线，采用两种不同方法，分别提取两条主线线路中心线和两条侧线线路中心线。

具体为，S4-1在S3中得到高精度真正射影像上按5米左右的间距均匀精确地量测主线和侧线的线路左右轨轨顶特征点平面坐标，主线左轨特征点坐标记为P_主左1(X1,Y1)、P_主左2(X2,Y2)…P_主左i(Xi,Yi)…P_主左n(Xn,Yn),主线右轨特征点坐标记为P_主右1(X1,Y1)、P_主右2(X2,Y2)…P_主右i(Xi,Yi)…P_主右n(Xn,Yn),侧线左轨特征点坐标记为P_侧左1(X1,Y1)、P_侧左2(X2,Y2)…P_侧左i(Xi,Yi)…P_侧左n(Xn,Yn),侧线右轨特征点坐标记为P_侧右1(X1,Y1)、P_侧右2(X2,Y2)…P_侧右i(Xi,Yi)…P_侧右n(Xn,Yn)；

S4-2基于步骤S4-1中得到的轨顶特征点平面坐标，首先滤出粗差点，然后采用最小二乘算法分别拟合主线和侧线的线路左右轨轨顶直线；具体如下公式所示，其中：L_主左为主线左线直线、k_主左为主线左线直线斜率、θ_主左为主线左线直线角度；L_主右为主线右线直线、k_主右为主线右线直线斜率、θ_主右为主线右线直线角度；L_侧左为侧线左线直线、k_侧左为侧线左线直线斜率、θ_侧左为侧线左线直线角度；L_侧右为侧线右线直线、k_侧右为侧线右线直线斜率、θ_侧右为侧线右线直线角度。其中，直线角度θ_主左、θ_主右、θ_侧左和θ_侧右由x轴正方向起算，逆时针为正，即取值范围为

L_主左：y＝k_主左x+b_主左

L_主右：y＝k_主右x+b_主右

L_侧左：y＝k_侧左x+b_侧左

L_侧右：y＝k_侧右x+b_侧右

S4-3基于左右轨直线按两种不同的算法分别进行主线和侧线的线路中心线提取。

算法1：基于步骤S4-1中得到的轨顶特征点平面坐标，首先滤出粗差点，然后基于两轨道特征点构三角网内插求取中心点坐标的方式得到线路中心线特征点三维坐标；最后采用最小二乘算法拟合线路中心线，

具体公式如下,其中：L_主1为主线中心线直线、k_主1为主线中心线直线斜率、θ_主1为主线中心线直线角度；L_侧1为侧线中心线直线、k_侧1为侧线中心线直线斜率、θ_侧1为侧线中心线直线角度。

L_主1：y＝k_主1*x+b_主1

L_侧1：y＝k_侧1*x+b_侧1

算法2：基于步骤S4-2中主线和侧线的线路左右轨轨顶直线，进行主线和侧线的中心线求取。

1)当k_主左＝k_主右或k_侧左＝k_侧右时，说明左右轨直线平行，直接求取中心平行直线，公式如下：

L_主2：y＝k_主2*x+(b_主左+b_主右)/2

L_侧2：y＝k_侧2*x+(b_侧左+b_侧右)/2

其中：L_主2为主线中心线直线、k_主2＝k_主左＝k_主右为主线中心线直线斜率、θ_主2＝θ_主左＝θ_主右为主线中心线直线角度；L_侧2为侧线中心线直线、k_侧2＝k_侧左＝k_侧右为侧线中心线直线斜率、θ_侧2＝θ_侧左＝θ_侧右为侧线中心线直线角度。

2)当k_主左≠k_主右或k_侧左≠k_侧右时，说明左右轨直线不平行，先将左右轨直线沿各自平面法线方向朝铁路中心线方向偏移d＝0.7525米，分别求出偏移后的左右轨直线；其中，铁轨的宽度为0.07米，两条铁轨中心的距离为1.435米，因此铁路内轨中心与铁路中线的距离为d＝0.7525米(＝(两轨距)1.435/2+(轨面宽度)0.07/2)。如图2，图中：q---尖轨前基本轨缝中心至尖轨尖端的长度；a---尖轨前基本轨缝中心至岔心的长度；b---岔心至辙叉跟端轨缝中心的长度；L’---辙叉跟端轨缝中心至末根岔枕的距离；LQ---道岔全长；R---导曲线半径；α---辙叉角度。

具体公式如下：

L′_主左：y＝k_主左*x+b_主左-d/cosθ_主左

L′_主右：y＝k_主右*x+b_主右-d/cosθ_主右

L′_侧左：y＝k_侧左*x+b_侧左-d/cosθ_侧左

L′_侧右：y＝k_侧右*x+b_侧右-d/cosθ_侧右

然后分别计算主轨和侧轨的两轨顶偏移直线的交点平面坐标。具体计算方法如下：假设主轨左右轨顶偏移直线的交点为P′_主(X′_主,Y′_主)，侧轨左右轨顶偏移直线的交点为P′_侧(X′_侧,Y′_侧)，则有：

X′_主＝(b_主左-d/cosθ_主左-b_主右-d/cosθ_主右)/(k_主右-k_主左)

X′_侧＝(b_侧左-d/cosθ_侧左-b_侧右-d/cosθ_侧右)/(k_侧右-k_侧左)

则主轨的轨道中线过点P′_主(X′_主,Y′_主),斜率为(k_主右+k_主左)/2，侧轨的轨道中线过点P′_侧(X′_侧,Y′_侧),斜率为(k_侧右+k_侧左)/2。两轨道的中线方程分别为：

L_主2:y＝(k_主左+k_主右)/2*x+Y′_主-(k_主左+k_主右)/2*X′_主

L_侧2:y＝(k_侧左+k_侧右)/2*x+Y′_侧-(k_侧左+k_侧右)/2*X′_侧

S5：岔心平面坐标量测：利用S4中按不同算法得到的2条主线线路中心线L_主1和L_主2和2条侧线线路中心线L_侧1和L_侧2，采用2条主线线路中心线分别与2条侧线线路中心线进行直线相交计算，会得到4个交点的平面坐标，利用这4个交点平面坐标求取平均值，该平均值即是该道岔的岔心平面坐标。

本发明还提供一种铁路既有线岔心测量系统，用于实施上述方法包括

数据获取模块，用于获取多角度倾斜摄影测量数据；所述测量数据包括布设在铁路线位两侧的像控点的三维坐标和摄影影像；

高精度数字表面模型建立模块，用于根据像控点三维坐标对摄影影像进行空中三角测量，利用空中三角测量结果，对获取的摄影影像进行逐像素密集匹配，基于影像密集匹配得到的影像密集点云，并对影像密集点云进行滤波处理，利用滤波处理后的影像密集点云通过构建三角网，建立高精度数字表面模型；

真正射影像获取模块，用于利用建立的高精度数字表面模型和和所述空中三角测量结果，对试验区影像进行真正射纠正，通过影像镶嵌、匀光匀色及分幅裁切得到真正射影像；

主线和/或侧线线路中心线提取模块，用于在得到的高精度真正射影像上均匀量测主线和/或侧线的线路左右轨的轨顶特征点平面坐标，基于轨顶特征点平面坐标拟合主线和/或侧线线路左右轨轨顶直线，根据左右轨轨顶特征点及轨顶直线，采用两种不同方法，分别提取两条主线线路中心线和/或两条侧线线路中心线；

岔心平面坐标计算模块，用于根据提取的两条主线线路中心线和两条侧线线路中心线，分别进行主线线路中心线与侧线线路中心线的直线相交计算，根据得到的4个交点平面坐标求取平均值，得到均值坐标，所述均值坐标为道岔的岔心平面坐标。

本发明还提供一种可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述所述的铁路既有线岔心测量方法。

本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于执行上述铁路既有线岔心测量方法

除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种铁路既有线岔心测量方法，其特征在于，包括：

S1、获取多角度倾斜摄影测量数据；所述测量数据包括布设在铁路线位两侧的像控点的三维坐标和摄影影像；

S2、根据像控点三维坐标对摄影影像进行空中三角测量，利用空中三角测量结果，对获取的摄影影像进行逐像素密集匹配，基于影像密集匹配得到影像密集点云，并对影像密集点云进行滤波处理，利用滤波处理后的影像密集点云通过构建三角网，建立高精度数字表面模型；

S3、利用建立的高精度数字表面模型和所述空中三角测量结果，对试验区影像进行真正射纠正，通过影像镶嵌、匀光匀色及分幅裁切得到真正射影像；

S4、在得到的高精度真正射影像上均匀量测主线和侧线的线路左右轨的轨顶特征点平面坐标，基于轨顶特征点平面坐标拟合主线和侧线线路左右轨轨顶直线，根据左右轨轨顶特征点及轨顶直线，采用特征点拟合法或轨顶直线计算法两种不同方法，分别提取两条主线线路中心线和两条侧线线路中心线；

S5、根据提取的两条主线线路中心线和两条侧线线路中心线，分别进行主线线路中心线与侧线线路中心线的直线相交计算，根据得到的4个交点平面坐标求取平均值，得到均值坐标，所述均值坐标为道岔的岔心平面坐标。

2.根据权利要求1所述的铁路既有线岔心测量方法，其特征在于：在S1中所述摄影影像利用无人机按照预设精细化多角度倾斜摄影航线进行拍摄；所述预设精细化多角度倾斜摄影航线按照如下标准进行设置：

下视影像的航向重叠度大于80％；旁向重叠度大于70％；既有线上影像地面分辨率优于2厘米。

3.根据权利要求1所述的铁路既有线岔心测量方法，其特征在于：在S4中，基于轨顶特征点平面坐标拟合主线和侧线线路左右轨轨顶直线时，包括以下步骤：

S401、量测得到的主线和侧线的线路左右轨的轨顶特征点平面坐标；滤除粗差点；

S402、采用最小二乘算法分别拟合主线和侧线的线路左右轨轨顶直线，计算公式如下：

其中，L_主左表示主线左轨轨顶直线，k_主左表示主线左轨轨顶直线斜率，b_主左表示主线左轨轨顶直线截距；L_主右表示主线右轨轨顶直线，k_主右表示主线右轨轨顶直线斜率，b_主右表示主线右轨轨顶直线截距；L_侧左表示侧线左轨轨顶直线，k_侧左表示侧线左轨轨顶直线斜率，b_侧左表示侧线左轨轨顶直线截距；L_侧右表示侧线右轨轨顶直线，k_侧右表示侧线右轨轨顶直线斜率，b_侧右表示侧线右轨轨顶直线截距。

4.根据权利要求3所述的铁路既有线岔心测量方法，其特征在于：在S4中，在提取主线和侧线线路中心线时，采用的其中一种方法为:特征点拟合法；所述特征点拟合法包括：

利用两轨道的轨顶特征点，采用三角网内插求取中心点坐标的方式得到线路中心线特征点三维坐标；

利用得出的线路中心线特征点三维坐标最后采用最小二乘算法拟合线路中心线。

5.根据权利要求3所述的铁路既有线岔心测量方法，其特征在于：在S4中，在提取主线和侧线线路中心线时，采用的另一种方法为:轨顶直线计算法；所述轨顶直线计算法包括：

分别判断得到的主线线路的左轨顶直线和右轨顶直线的斜率是否相等以及侧线线路的左轨顶直线和右轨顶直线的斜率是否相等；若相等，则采用如下公式进行计算：

L_主2：y＝k_主2*x+(b_主左+b_主右)/2

L_侧2：y＝k_侧2*x+(b_侧左+b_侧右)/2

其中：L_主2为主线中心线直线、k_主2为主线中心线直线斜率、k_侧2为侧线中心线直线斜率；L_侧2为侧线中心线直线。

6.根据权利要求5所述的铁路既有线岔心测量方法，其特征在于：所述轨顶直线计算法还包括：

若主线和/或侧线线路的左轨顶直线和右轨顶直线的斜率不相等，将左右轨直线沿各自平面法线方向朝铁路中心线方向偏移一定距离；

分别求出偏移后的左右轨直线；

利用求得的偏移后的左右轨直线，分别计算主轨和侧轨的两轨顶偏移直线的交点平面坐标；

求取左右轨顶直线的斜率均值作为线路中心线斜率，根据得出的两轨顶偏移直线的交点平面坐标，得出线路中线方程。

7.根据权利要求6所述的铁路既有线岔心测量方法，其特征在于：计算所述线路中心线方程式时，采用如下公式计算：

L_主2:y＝(k_主左+k_主右)/2*x+Y′_主-(k_主左+k_主右)/2*X′_主

L_侧2:y＝(k_侧左+k_侧右)/2*x+Y′_侧-(k_侧左+k_侧右)/2*X′_侧

其中：P′_主(X′_主,Y′_主)为主轨左右轨顶偏移直线的交点，P′_侧(X′_侧,Y′_侧)为侧轨左右轨顶偏移直线的交点；L_主2为主线中心线直线、L_侧2为侧线中心线直线。

8.一种铁路既有线岔心测量系统，其特征在于：包括

数据获取模块，用于获取多角度倾斜摄影测量数据；所述测量数据包括布设在铁路线位两侧的像控点的三维坐标和摄影影像；

高精度数字表面模型建立模块，用于根据像控点三维坐标对摄影影像进行空中三角测量，利用空中三角测量结果，对获取的摄影影像进行逐像素密集匹配，基于影像密集匹配得到的影像密集点云，并对影像密集点云进行滤波处理，利用滤波处理后的影像密集点云通过构建三角网，建立高精度数字表面模型；

真正射影像获取模块，用于利用建立的高精度数字表面模型和所述空中三角测量结果，对试验区影像进行真正射纠正，通过影像镶嵌、匀光匀色及分幅裁切得到真正射影像；

主线和/或侧线线路中心线提取模块，用于在得到的高精度真正射影像上均匀量测主线和/或侧线的线路左右轨的轨顶特征点平面坐标，基于轨顶特征点平面坐标拟合主线和/或侧线线路左右轨轨顶直线，根据左右轨轨顶特征点及轨顶直线，采用特征点拟合法或轨顶直线计算法两种不同方法，分别提取两条主线线路中心线和/或两条侧线线路中心线；

岔心平面坐标计算模块，用于根据提取的两条主线线路中心线和两条侧线线路中心线，分别进行主线线路中心线与侧线线路中心线的直线相交计算，根据得到的4个交点平面坐标求取平均值，得到均值坐标，所述均值坐标为道岔的岔心平面坐标。

9.一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-7中任一所述的铁路既有线岔心测量方法。

10.一种电子设备，所述电子设备包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述处理器，用于执行上述权利要求1-7任一所述的铁路既有线岔心测量方法。

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