CN113446946A - 轨道几何检测数据的动态补偿方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道几何检测数据的动态补偿方法及装置，该方法包括：获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量；根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据。本发明实现了对检测车辆经过时钢轨所受轮载作用的定量计算，可对轨道几何检测数据进行动态补偿，提升了轨道几何检测系统的检测精度，降低了轨道几何动态检测和静态检测数据的差异。

Description

轨道几何检测数据的动态补偿方法及装置

技术领域

本发明涉及高速铁路工程技术领域，尤其涉及轨道几何检测数据的动态补偿方法及装置。

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。

目前，轨道几何状态参数检测通常依靠轨道几何检测系统进行动态检测。动态检测法是利用安装在检测车上的车载式检测设备，在运行情况下对轨道状态进行有载检测，这种方法占用天窗时间少，检测效率高，可以较高程度的通过数据还原铁路运营时的情况，已经成为我国铁路轨道几何状态检测的主要方式。

但现阶段，应用动态测量法所得到的轨道几何状态动态检测数据，会因为受检测车辆轮载作用的影响，导致所得到的轨道几何动态检测数据，相比于真实数据产生较大的误差，降低轨道几何检测系统的动态检测精度，而针对上述问题，目前并不存在一种解决方案。

发明内容

本发明实施例提供一种轨道几何检测数据的动态补偿方法，用以对轨道几何检测数据进行动态补偿，提升轨道几何检测系统的检测精度，该方法包括：

获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；所述廓形图像为线结构光照射下的图像；

将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量；

根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据。

本发明实施例还提供一种轨道几何检测数据的动态补偿装置，用以对轨道几何检测数据进行动态补偿，提升轨道几何检测系统的检测精度，该装置包括：

图像获得模块，用于获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；所述廓形图像为线结构光照射下的图像；

图像处理模块，用于将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量；

数据处理模块，用于根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据。

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轨道几何检测数据的动态补偿方法。

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轨道几何检测数据的动态补偿方法的计算机程序。

本发明实施例中，获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；所述廓形图像为线结构光照射下的图像；将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量；根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据，从而通过计算轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，实现了对检测车辆经过时钢轨所受轮载作用的定量计算，进而可依据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，避免了现有技术下无法避免轮载作用影响而使轨道几何检测系统的检测精度降低的问题，提升了轨道几何检测系统的检测精度，降低了轨道几何动态检测和静态检测数据的差异。

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为本发明实施例中提供的一种轨道几何检测数据的动态补偿方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种轨道几何检测数据的动态补偿方法的具体示例图；

图3为本发明实施例中提供的一种轨道几何检测数据的动态补偿装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中提供的一种轨道几何检测数据的动态补偿装置的具体示例图；

图5为本发明实施例中提供的一种轨道几何检测数据的动态补偿装置的具体示例图；

图6为本发明实施例中提供的一种轨道几何检测数据的动态补偿装置的示例图；

图7为本发明实施例中提供的一种轨道几何检测数据的动态补偿装置的安装结构示意图；

图8为本发明实施例中提供的一种轨道几何检测数据的动态补偿装置的安装结构示意图；

图9为本发明实施例中提供的一种轨道几何检测数据的动态补偿装置的工作流程图；

图10为本发明实施例中用于轨道几何检测数据的动态补偿的计算机设备示意图。

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。

轨道交通基础设施检测是指导养护维修、保障运营安全的重要手段。随着基础设施各类检测设备的运用不断增加，检测设备的准确性、检测数据的一致性要求不断提高；同时，由于各类检测手段、检测装备的差异，检测结果的一致性存在较大差异，极大的影响了检测系统量值传递、溯源工作的实施。轨道几何状态参数检测分为动态检测法和静态检测法。动态检测法是利用安装在检测车上的车载式检测设备，在运行情况下对轨道状态进行有载检测，这种方法占用天窗时间少，检测效率高，可以较高程度的通过数据还原铁路运营时的情况，已经成为我国铁路轨道几何检测的主要方式。静态检测法则是利用轨道检查仪等设备对线路在无轮载作用状态下进行的精细检测，虽然具有较高的检测精度，但检测速度较慢。

就目前而言，国内虽然在轨道动态检测精度上得到了很大提升，但由于动、静态检测采用的测量方法不同，动态测量法在轮载作用下得到轨道几何数据，而静态测量法在无轮载作用下得到轨道几何数据，轮载作用会造成动静态检测结果差异，降低检测结果的可靠性和有效性，对检测系统溯源和进一步的数据挖掘工作带来极大困扰。因此为提高轨道几何检测能力，分析轮载作用对轨道几何测量结果的影响，补偿轨道动静态检测数据差异是极其必要的。

为了解决上述现有轨道检测技术中，受轮载作用，导致轨道几何动、静态检测结果存在较大差异的问题，本发明实施例提供了一种轨道几何检测数据的动态补偿方法，用以对轨道几何检测数据进行动态补偿，提升轨道几何检测系统的检测精度，如图1所示，该方法可以包括：

步骤101：获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；所述廓形图像为线结构光照射下的图像；

步骤102：将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量；

步骤103：根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据。

本发明实施例中，获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；所述廓形图像为线结构光照射下的图像；将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量；根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据，从而通过计算轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，实现了对检测车辆经过时钢轨所受轮载作用的定量计算，进而可依据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，避免了现有技术下无法避免轮载作用影响而使轨道几何检测系统的检测精度降低的问题，提升了轨道几何检测系统的检测精度，降低了轨道几何动态检测和静态检测数据的差异。

具体实施时，首先获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；上述廓形图像为线结构光照射下的图像。

实施例中，线结构光可通过激光器发出，而光条图像可为钢轨在激光器发出线结构光的照射下的图像；轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像，可通过光速相机进行拍摄所得。

实施例中，上述轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像，可按如下方式得到：

在同步单元的控制下，通过高速相机同时采集轨道两侧钢轨被调制后的光条图像。

实施例中，获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像，可以包括：

获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像的轨廓二维坐标；所述轨廓二维坐标为高速相机坐标系下的x轴方向数据和y轴方向数据，其中x轴方向数据为检测物体与高速相机激光线的水平距离，y轴方向数据为检测物体与高速相机激光线的垂向距离。其中，上述检测物体可为钢轨。

在上述实施例中，通过获取轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像，有助于在后续步骤中进行光条中心提取处理和坐标变化处理。

具体实施时，在获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像后，将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量。

实施例中，将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，如图2所示，可以包括：

步骤201：对轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行光条中心提取处理和坐标变化处理，得到检测车辆经过前的钢轨廓形图像的空间物理坐标和检测车辆经过时的钢轨廓形图像的空间物理坐标；

步骤202：基于轨道廓形匹配算法，将检测车辆经过前的钢轨廓形图像的空间物理坐标和检测车辆经过时的钢轨廓形图像的空间物理坐标进行匹配分析，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量。

在一个实施例中，对轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行光条中心提取处理和坐标变化处理，得到轨道轨颚廓形的空间物理坐标，还可以包括：

将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像的相机廓形的轨廓二维坐标，偏移到标准模板位置，得到轨道轨颚廓形的空间物理坐标。其中，标准模板位置为预设置的廓形坐标轴的标准值，可根据实际使用需求灵活设置。在一个实施例中，标准模板位置通过对轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像进行坐标变化处理而得到。

在一个实施例中，进行匹配分析的方法可以包括：ICP配准算法。其中，ICP配准算法是基于数据配准法，利用最近点搜索法，从而解决基于自由形态曲面的一种配准算法。

实施例中，采用ICP配准算法计算钢轨的位移量，ICP配准算法是一种点云匹配算法，用于计算两组点云的旋转加平移。

下面对ICP配准算法进行简单介绍。第一次迭代时我们找到点云的初始位置记为点Q并寻找两组点云中的对应点云对。既然要计算两组点云的旋转加平移，我们自然要根据对应点云对来计算旋转矩阵A和平移矩阵B。在得到旋转矩阵A和平移矩阵B后，计算初始点云Q经过刚体变换后得到的新点云Q’。进而可以计算点云Q’与点云X对应点的欧式距离之和。如果满足距离和小于给定阈值就结束迭代，否则继续迭代直到满足条件为止。

在上述实施例中，轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量，可用于表征：轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的横向位移量和垂向位移量；轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的倾斜量，可用于表征：轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的倾斜角度变化。

实施例中，光条中心提取处理可包括光条中心提取处理，坐标变化处理可包括坐标变换处理。

实施例中，在对轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像，进行光条中心提取处理和坐标变化处理前，还可包括：

对轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像，进行预处理。

在上述实施例中，通过对轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像，进行预处理，可以使轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像规整化，有助于在后续步骤中进行光条中心提取处理和坐标变化处理。

具体实施时，通过对轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行光条中心提取处理和坐标变化处理，可有助于在后续步骤中对轨道几何检测数据进行动态补偿。

在上述实施例中，对采集到的原始钢轨廓形图像，通过预处理、光条中心提取和坐标变换等环节，可处理得到轨颚廓形的空间物理坐标，之后利用廓形匹配算法，将该轨颚廓形与标准廓形匹配，得到左、右钢轨的位移量和倾斜量。

具体实施时，在将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量后，根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据。

实施例中，根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测系统检测出的轨道几何检测数据，进行动态补偿，可得到补偿后的轨道几何检测数据。

在上述实施例中，实现了对轨道几何动态测量的补偿，以及解决了轨道几何检测设备受轮载作用影响的测量精度下降问题，有利于提高轨道几何动态检测精度。

具体实施时，本发明实施例提供的一种轨道几何检测数据的动态补偿方法，还可以包括：发出调节上述结构光相对于轨道两侧钢轨的入射角度的指令。

在上述实施例中，工作人员可通过调节上述结构光相对于轨道两侧钢轨的入射角度的指令，对结构光相对于轨道两侧钢轨的入射角度进行调节，可准确获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，以及获得在检测车辆经过时的钢轨廓形图像，提升了采集钢轨廓形图像的准确度。

具体实施时，本发明实施例提供了一种轨道几何检测数据的动态补偿方法，还可以包括：对轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量进行波形显示。

在一个实施例中，还可以包括：将轨道轨颚廓形的空间物理坐标和预获取的标准轨道廓形进行匹配分析后，将计算得出的轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量进行波形显示，以及图像显示标准轨道廓形与实际测量钢轨廓形。

实施例中，通过对轨道两侧钢轨的位移量和倾斜量进行波形显示，可有助于工作人对线结构光所照射角度进行调整，有助于对结构光相对于轨道两侧钢轨的入射角度进行调整。

本发明实施例中，获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；所述廓形图像为线结构光照射下的图像；将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量；根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据，从而通过计算轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，实现了对检测车辆经过时钢轨所受轮载作用的定量计算，进而可依据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，避免了现有技术下无法避免轮载作用影响而使轨道几何检测系统的检测精度降低的问题，提升了轨道几何检测系统的检测精度，降低了轨道几何动态检测和静态检测数据的差异。

本发明实施例中还提供了一种轨道几何检测数据的动态补偿装置，如下面的实施例上述。由于该装置解决问题的原理与轨道几何检测数据的动态补偿方法相似，因此该装置的实施可以参见轨道几何检测数据的动态补偿方法的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例还提供一种轨道几何检测数据的动态补偿装置，用以对轨道几何状态动态检测系统进行动态校准，提升轨道几何状态动态检测系统的检测精度，如图3所示，该装置可以包括：

图像获得模块01，用于获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；上述廓形图像为线结构光照射下的图像；

图像处理模块02，用于将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量；

数据处理模块03，用于根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据。

在一个实施例中，图像处理模块，具体用于：

对轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行光条中心提取处理和坐标变化处理，得到检测车辆经过前的钢轨廓形图像的空间物理坐标和检测车辆经过时的钢轨廓形图像的空间物理坐标；

基于轨道廓形匹配算法，将检测车辆经过前的钢轨廓形图像的空间物理坐标和检测车辆经过时的钢轨廓形图像的空间物理坐标进行匹配分析，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量。

在一个实施例中，本发明实施例提供的一种轨道几何检测数据的动态补偿装置，如图4所示，还可以包括：指令发送模块04，用于：

发出调节上述结构光相对于轨道两侧钢轨的入射角度的指令

在一个实施例中，本发明实施例提供的一种轨道几何检测数据的动态补偿装置，如图5所示，还可以包括：波形显示模块05，用于：

对轨道两侧钢轨的位移量和倾斜量进行波形显示。

下面给出一个具体实施例，来说明本发明的装置的具体应用，该实施例中的轨道几何检测数据的动态补偿装置，如图6所示，包括：

图像采集模块，即上述的图像获得模块；

图像处理与数据分析模块，即上述的图像处理模块

结果传输与展示模块，即上述的数据处理模块和波形显示模块。

下面结合图6至图9，对上述实施例进行具体解释：

该实施例中的轨道几何检测数据的动态补偿装置，可依据系统加装模块安装在轨道两侧。

该系统加装模块，可包括地面固件、固定螺栓、调节螺栓、采集设备保护壳(如图7所示)，地面固件可与钢轨路基刚性连接，将轨道几何检测数据的动态补偿装置固定在轨道两侧，固定螺栓将图像采集模块固定在采集设备保护壳内，调节螺栓安装在保护壳上，可用于调节激光的入射角度，采集设备保护壳，可保护上述采集模块不受列车运行过程中石子等杂物的飞溅冲击，调节螺栓安装在保护壳上，旋拧所述调节螺栓可调节图像采集模块的入射角度。

实施例中，图像采集模块，可用于获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；上述廓形图像为线结构光照射下的图像。

如图6所示，该图像采集模块可安装于系统加装模块内；在一个实施例中，该图像采集模块可包括高速相机和激光器两部分，该激光器可发出线结构光，并在同步单元的控制下，通过高速相机，可同时采集左、右钢轨被调制后的光条图像及车辆经过时钢轨的图像变化。

实施例中，图像处理与数据分析模块，可用于将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量。

如图6所示，将图像采集模块采集到的原始光条图像通过预处理、光条中心提取和坐标变换等环节，处理得到轨颚廓形的空间物理坐标，之后利用廓形匹配算法，将该轨颚廓形与标准廓形匹配，得到左、右钢轨的位移量和倾斜量。

上述图像处理与数据分析模块可借助，可用于图像处理与数据分析的计算机，实现将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像(标准廓形)，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量的作用。

实施例中，结果传输与展示模块，可用于根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据。

如图6所示，该结果传输与展示模块，可包括数据传输(即图6中的无线传输)、数据编辑(如图6所示)、波形显示(如图6所示)三个子模块；

其中，波形显示子模块，可将车辆经过时左、右钢轨位移和倾斜量通过波形显示；

数据传输子模块，可将得到的左、右钢轨位移量和倾斜量信息，通过无线传输的方式，发送到地面接收设备；

数据编辑子模块，可计算依据数据传输子模块传递的左、右钢轨位移和倾斜量的数据，计算检测车辆上轨道几何检测系统，经过上述图像采集模块位置时钢轨的动静态差异。

该实施例中的轨道几何检测数据的动态补偿装置，还可包括：系统工作状态监测模块，可安装在系统加装模块内部，与上述图像采集模块刚性连接，可用于监测和补偿车辆经过造成的图像采集模块振动。

由图6、图7所示可知，该实施例中的轨道几何检测数据的动态补偿装置，可通过地面固件1与钢轨路基刚性连接，进而可将轨道几何检测数据的动态补偿装置固定在轨道两侧，该固定螺栓3将图像采集模块，可固定在采集设备保护壳2内，并可通过调节螺栓4，调节激光的入射角度，将线结构光中心投射到钢轨轨颚中心区域，使结构光能覆盖轨颚及部分车轮；

该实施例中的轨道几何检测数据的动态补偿装置，可借助高速相机，同时采集左、右钢轨被调制后的光条图像及车辆经过时钢轨的图像变化；

该实施例中的图像处理与数据分析模块，可将图像采集模块采集到的原始光条图像通过预处理、光条中心提取和坐标变换等环节，处理得到轨颚廓形的空间物理坐标，之后利用廓形匹配算法，将该轨颚廓形与标准廓形匹配，得到左、右钢轨的位移量和倾斜量；

该实施例中的系统工作状态监测模块，可用于实时监测和补偿车辆经过造成的图像采集模块的振动，确保该图像采集模块，可获得准确的钢轨几何形位变化(即轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量)；

该实施例中的数据编辑子模块，可依据上述传输子模块传递的数据，分析左、右钢轨的几何形位变化，计算检测车辆上经过上述图像采集模块时钢轨的动静态差异，实现轨道几何动、静态测量差异监测；

上述轨道几何检测系统动态测量补偿装置，可解决了目前轨道几何动静态差异监测的难题，有利于提高轨道几何动态检测结果的准确性。

具体实施时，在使用上述该实施例中的轨道几何检测数据的动态补偿装置时，可借助系统加装模块，将该实施例中的轨道几何检测数据的动态补偿装置，刚性固定在钢轨两侧；

例如，如图8所示，系统加装模块的地面固件，可以设计通过膨胀螺栓安装在铁路轨道5两侧，为了确保旋拧上述调节螺栓，线结构光中心能投射到钢轨轨颚中心，图像采集模块顶部需低于钢轨顶面，使检测车辆经过时，光线能同时监测车轮6位置及车辆轮载作用造成的钢轨几何形位变化。

具体的，上述地面固件、固定螺栓、调节螺栓的形状不做具体要求限制，可以是任意便于安装使用的形状，只要可以实现将图像采集模块刚性固定在钢轨两侧，使激光器发出的线结构光中心投射到钢轨轨颚中心区域即可。

在一个实施例中，为了同时获取左、右钢轨轮载作用下的几何形位变化，图像采集模块可借助高速相机，在同步单元的控制下，同时采集左、右钢轨被调制后的光条图像变化。

在一个实施例中，系统工作状态监测模块，可安装在系统加装模块的内部，与该图像采集模块刚性连接，可用于监测和补偿车辆经过造成的图像采集模块振动。

在一个实施例中，上述图像处理与数据分析模块，可将图像采集模块采集到的原始光条图像，通过预处理、光条中心提取和坐标变换等环节，处理得到轨颚廓形的空间物理坐标，之后可利用廓形匹配算法，将该轨颚廓形与标准廓形匹配，得到车辆经过时，轮载作用造成的左、右钢轨的位移和倾斜量，上述图像处理与数据分析流程如图9所示。

在一个实施例中，上述结果传输与展示模块的波形显示子模块，可将车辆经过时车轮位置的左、右钢轨的几何形位变化，通过波形显示；通过上述数据传输子模块，可将得到的左、右钢轨位移和倾斜量信息，通过无线传输的方式，发送到地面接收设备；上述数据编辑子模块，可计算依据数据传输子模块传递的数据，计算检测车辆上的轨道几何检测系统动态测量补偿装置，经过该图像采集模块时，钢轨的动静态差异，实现轨道几何动静态差异监测。

本发明实施例提供一种用于实现上述轨道几何检测数据的动态补偿方法中的全部或部分内容的计算机设备的实施例所述计算机设备具体包含有如下内容：

处理器(processor)、存储器(memory)、通信接口(Communications Interface)和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述通信接口用于实现相关设备之间的信息传输；该计算机设备可以是台式计算机、平板电脑及移动终端等，本实施例不限于此。在本实施例中，该计算机设备可以参照实施例用于实现轨道几何检测数据的动态补偿方法的实施例及用于实现轨道几何检测数据的动态补偿装置的实施例进行实施，其内容被合并于此，重复之处不再赘述。

图10为本申请实施例的计算机设备1000的系统构成的示意框图。如图10所示，该计算机设备1000可以包括中央处理器1001和存储器1002；存储器1002耦合到中央处理器1001。值得注意的是，该图10是示例性的；还可以使用其他类型的结构，来补充或代替该结构，以实现电信功能或其他功能。

一实施例中，轨道几何检测数据的动态补偿功能可以被集成到中央处理器1001中。其中，中央处理器1001可以被配置为进行如下控制：

获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；所述廓形图像为线结构光照射下的图像；

将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量；

根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据。

在另一个实施方式中，轨道几何检测数据的动态补偿装置可以与中央处理器1001分开配置，例如可以将轨道几何检测数据的动态补偿装置配置为与中央处理器1001连接的芯片，通过中央处理器的控制来实现轨道几何检测数据的动态补偿功能。

如图10所示，该计算机设备1000还可以包括：通信模块1003、输入单元1004、音频处理器1005、显示器1006、电源1007。值得注意的是，计算机设备1000也并不是必须要包括图10中所示的所有部件；此外，计算机设备1000还可以包括图10中没有示出的部件，可以参考现有技术。

如图10所示，中央处理器1001有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器1001接收输入并控制计算机设备1000的各个部件的操作。

其中，存储器1002，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器1001可执行该存储器1002存储的该程序，以实现信息存储或处理等。

输入单元1004向中央处理器1001提供输入。该输入单元1004例如为按键或触摸输入装置。电源1007用于向计算机设备1000提供电力。显示器1006用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为LCD显示器，但并不限于此。

该存储器1002可以是固态存储器，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、SIM卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为EPROM等。存储器1002还可以是某种其它类型的装置。存储器1002包括缓冲存储器1021(有时被称为缓冲器)。存储器1002可以包括应用/功能存储部1022，该应用/功能存储部1022用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器1001执行计算机设备1000的操作的流程。

存储器1002还可以包括数据存储部1023，该数据存储部1023用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由计算机设备使用的数据。存储器1002的驱动程序存储部1024可以包括计算机设备的用于通信功能和/或用于执行计算机设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。

通信模块1003即为经由天线1008发送和接收信号的发送机/接收机1003。通信模块(发送机/接收机)1003耦合到中央处理器1001，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。

基于不同的通信技术，在同一计算机设备中，可以设置有多个通信模块1003，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)1003还经由音频处理器1005耦合到扬声器1009和麦克风1010，以经由扬声器1009提供音频输出，并接收来自麦克风1010的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器1005可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器1005还耦合到中央处理器1001，从而使得可以通过麦克风1010能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器1009来播放本机上存储的声音。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有执行上述轨道几何检测数据的动态补偿方法的计算机程序。

本发明实施例中，获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；所述廓形图像为线结构光照射下的图像；将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量；根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据，从而通过计算轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，实现了对检测车辆经过时钢轨所受轮载作用的定量计算，进而可依据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，避免了现有技术下无法避免轮载作用影响而使轨道几何检测系统的检测精度降低的问题，提升了轨道几何检测系统的检测精度，降低了轨道几何动态检测和静态检测数据的差异。

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)

1.一种轨道几何检测数据的动态补偿方法，其特征在于，包括：

获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；所述廓形图像为线结构光照射下的图像；

将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量；

根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，包括：

对轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行光条中心提取处理和坐标变化处理，得到检测车辆经过前的钢轨廓形图像的空间物理坐标和检测车辆经过时的钢轨廓形图像的空间物理坐标；

基于轨道廓形匹配算法，将检测车辆经过前的钢轨廓形图像的空间物理坐标和检测车辆经过时的钢轨廓形图像的空间物理坐标进行匹配分析，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

发出调节所述结构光相对于轨道两侧钢轨的入射角度的指令。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

对轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量进行波形显示。

5.一种轨道几何检测数据的动态补偿装置，其特征在于，包括：

图像获得模块，用于获得轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像；所述廓形图像为线结构光照射下的图像；

图像处理模块，用于将轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行对比计算，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量；

数据处理模块，用于根据轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量，对轨道几何检测数据进行动态补偿，得到补偿后的轨道几何检测数据。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，图像处理模块，具体用于：

对轨道两侧钢轨在检测车辆经过前的钢轨廓形图像，和在检测车辆经过时的钢轨廓形图像进行光条中心提取处理和坐标变化处理，得到检测车辆经过前的钢轨廓形图像的空间物理坐标和检测车辆经过时的钢轨廓形图像的空间物理坐标；

基于轨道廓形匹配算法，将检测车辆经过前的钢轨廓形图像的空间物理坐标和检测车辆经过时的钢轨廓形图像的空间物理坐标进行匹配分析，得到轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：指令发送模块，用于：

发出调节所述结构光相对于轨道两侧钢轨的入射角度的指令。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：波形显示模块，用于：

对轨道两侧钢轨在检测车辆经过时的位移量和倾斜量进行波形显示。

9.一种计算机设备，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4任一所述方法。

10.一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4任一所述方法的计算机程序。

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