TW201937045A - 軌道自動檢測裝置 - Google Patents

Abstract

一種軌道自動檢測裝置，係於一具有避震結構之軌道載具上設置環繞式檢測裝置、定位裝置及控制處理裝置，以提升軌道及其周遭環境瑕疵檢測之穩定度及準確度。前述軌道載具係設置一支架，該支架係向外延伸至軌道載具之前方外部或後方外部，並於支架之前端設置環繞式檢測裝置，前述環繞式檢測裝置係垂直設置於軌道載具之行進方向，並設置攝相機、特徵圖案投射裝置與雷射檢測器，以進行軌道及其周遭環境之3D重建。如此，透過不同時期之數據比對以尋找軌道及其周遭環境之瑕疵並發出警報，使檢測人員可快速進行瑕疵維修及障礙排除，確保軌道交通安全，並可降低軌道檢測所需花費的時間及成本。

Description

軌道自動檢測裝置

本發明係為一種軌道自動檢測裝置，尤指一種利用3D重建技術、瑕疵檢測技術及複合式定位技術，以進行大範圍軌道巡軌作業、瑕疵檢測及安全警示之檢測裝置。

按，目前常見的軌道運輸系統（例如火車、電車或捷運）皆具有大量運輸及安全可靠等優點，在軌道設備中，軌道是最重要的組成部件，其係直接承受列車載荷並引導車輪運行，因此加強對軌道及其週遭相關設備之磨耗及使用狀態的監測、警報及維修，對於提高軌道運輸系統的安全性與舒適性具有十分重要的意義。

當前，軌道工務日常養護維修作業中，對軌道的檢查週期為每季度一次，其檢測方式主要是以人工檢測為主，檢測項目包括軌道路線的淨空檢查(檢測路線是否有障礙物、是否有異物入侵淨空處)、鋼軌瑕疵檢查(檢測鋼軌的磨耗狀況)、扣件瑕疵檢查(檢測螺栓鎖定線是否錯位、彈性扣夾是否銹蝕或斷裂、基鈑是否銹蝕、鋼軌墊片是否脫落等)、道岔瑕疵檢查(檢測尖軌是否有變形及剝落、岔心是否有變形、流潰及破損、護軌螺栓鎖定線是否錯位)、軌枕瑕疵檢查(檢測軌枕是否有破損或裂縫、軌枕是否移位)、軌床瑕疵檢查(檢測混凝土軌床是否有異常)、第三軌瑕疵檢查(檢測第三軌的蓋版是否有缺損、支架是否有銹蝕磨耗)、道碴細部瑕疵檢查(檢測道碴是否不足或流失、道碴是否過多覆蓋軌枕、道碴是否噴泥)、或其它軌道週遭環境之瑕疵檢查(檢測隧道廣告看板預留封板是否損壞或掉落、隧道內電纜線架之U型槽鋼是否有鬆動或脫落、隧道聯通道門扇是否異常開啟或損壞、軌道層及隧道結構是否有滲漏水或積水、平面段圍籬是否破損或雜草藤類是否蔓生、軌旁設施是否異常)。

再者，人工檢測方法，主要係以目測法、尺規類工具量測與數位化儀器量測等方法為主；而軌道磨耗的檢測技術亦包括接觸卡具測量、渦流檢測、光學三角測量等技術。

然而，雖然人工檢測的優點是直觀和簡單，但是其檢測的結果往往取決於檢測工人的態度和儀器使用的方法與經驗，因此人工檢測存在著檢測效率低、時間花費較長、工作量大、檢測成本高、檢測精度不高、漏檢可能性高等諸多問題，且軌道檢查的時間皆在深夜進行，如此大規模長距離的反覆檢測，很難保證檢測員可無失誤或無偷懶的完成檢測作業，增加額外的人為疏失風險，如此對於掌握數百人身命安全的軌道交通而言，人工檢測的品質是令人堪憂的，且檢測的成果優劣亦屬變數，故人工檢測已不能滿足目前高速化與高精確化的發展需要。

為此，本案發明人，針對前述習知軌道及其週遭相關設備檢查所存在的問題及缺點，積多年測量相關領域技術之研發創作經驗，而發明本案。

本發明之目的，係提供一套高效率、高精度，且能自動進行軌道及其週遭相關設備檢測及警示的軌道自動檢測裝置，該軌道自動檢測裝置能自動採集線路的資料，通過對資料的處理、分析和智慧路線判斷，以紀錄路線所有位置之相關數據，並透過比對歷史數據，繪製趨勢圖等功能，供檢驗人員確實掌握軌道及其週遭相關設備在所有位置之變化狀況，以提升巡軌效率。再者，本發明係利用三維點雲技術，以進行軌道之3D重建，便於進行軌道及其週遭相關設備之細部瑕疵檢查(包括軌道路線的淨空檢查、鋼軌瑕疵檢查、扣件瑕疵檢查、道岔瑕疵檢查、軌枕瑕疵檢查、軌床瑕疵檢查、第三軌瑕疵檢查、道碴細部瑕疵檢查、或其它軌道週遭環境之瑕疵檢查)。再輔以GPS、Encoder編碼器與影像辨識之定位技術，以準確的掌握軌道的瑕疵狀態，以適時的針對發佈警示之有瑕疵的軌道設備進行維修及更換，確保軌道交通安全，並可降低軌道檢測所需花費的時間及成本。

為達前述目的，本發明之軌道自動檢測裝置，至少包含一動力軌道載具，該軌道載具於兩側分別設置第一移動裝置與第二移動裝置，並於第一移動裝置與第二移動裝置之間設置彈性緩衝裝置；前述軌道載具係設置一支架，該支架係向外延伸至軌道載具之前方外部或後方外部，並於支架之前端設置環繞式檢測裝置，前述環繞式檢測裝置係垂直設置於軌道載具之行進方向，使環繞式檢測裝置可掃描檢測軌道之斷面，進行大範圍的軌道檢測，前述環繞式檢測裝置係設置攝相機與特徵圖案投射裝置；前述軌道載具係設置一定位裝置，以進行軌道載具之定位並記錄各量測點的位置；前述軌道載具係設置控制處理裝置，該控制處理裝置係與軌道載具上之所有電子設備電性連接，以利用控制處理裝置進行各裝置及模組之運算、操控、警報、數據儲存及數據傳輸等作業，使軌道載具1上之所有電子設備皆可達到自動檢測之目的。

本發明之軌道自動檢測裝置，其中前述環繞式檢測裝置係設置一旋轉基座，該旋轉基座係設置一攝相機與一特徵圖案投射裝置，並得增設一雷射檢測器，利用旋轉基座之旋轉效果以達到環繞檢測之目的。

本發明之軌道自動檢測裝置，其中前述環繞式檢測裝置係設置一載台，並於載台上環繞設置複數攝相機與一特徵圖案投射裝置，並得增設複數雷射檢測器，利用載台上環繞設置之複數攝相機以達到環繞檢測之目的。

本發明之軌道自動檢測裝置，其中前述軌道載具係於第一移動裝置與第二移動裝置之至少一端部位置設置鋼軌檢測裝置，以輔助軌道自動檢測裝罝進行軌道鋼軌之細部瑕疵檢查。

本發明之軌道自動檢測裝置，其中前述定位裝置係由編碼器、GPS定位模組、影像測距定位模組之至少一定位模組所組成，使用者得依據環境條件來選擇適當的定位模組或複合式定位模組。

為了更進一步了解本發明，該最佳之軌道自動檢測裝置之實施方式如圖式１～１２所示，至少包含：

軌道載具1，係為一動力移動設備，並架設於軌道A之兩側鋼軌A1上方，前述軌道載具1於兩側分別設置第一移動裝置10與第二移動裝置11，該第一移動裝置10與第二移動裝置11係分別設置複數行走輪100、110與複數輔助輪101、111，該行走輪100、110係設置於軌道A之鋼軌A1上方，並得為一避震輪結構(例如獨立式避震輪結構、樞軸式避震輪結構、具有夾輪之避震輪結構，或得為一種具有彈性緩衝結構之避震輪結構，使軌道載具1之支架13可設置於該彈性緩衝結構上，達到環繞式檢測裝置14防震的效果)，以避免軌道之高低差變化造成軌道載具之晃動；前述輔助輪101、111係設置於軌道A之鋼軌A1內側，以利用輔助輪101、111輔助行走輪100、110穩固的在軌道A上行走，並防止行走輪100、110脫離軌道A鋼軌A1。前述輔助輪101、111得為包裹陶瓷之耐磨輪，以增加輔助輪的結構強度及耐用性。

前述第一移動裝置10與第二移動裝置11之間係設置彈性緩衝裝置12，以利用該彈性緩衝裝置12之彈性伸縮功能使第一移動裝置10與第二移動裝置11之輔助輪101、111得以穩固的抵頂軌道A鋼軌A1之內側，避免第一移動裝置10與第二移動裝置11之行走輪100、110因軌道A鋼軌A1之彎曲變形而產生晃動，影響設備安全與量測結果。前述彈性緩衝裝置12得於第一移動裝置10與第二移動裝置11之間設置伸縮桿120，並於伸縮桿120設置彈簧121，使彈性緩衝裝置12可達到彈性伸縮之功效。

前述軌道載具1係設置一支架13，該支架13係向外延伸至軌道載具1之前方外部或後方外部，並於支架13之前端設置環繞式檢測裝置14，前述環繞式檢測裝置14係垂直設置於軌道載具1之行進方向，使環繞式檢測裝置可掃描檢測軌道A之斷面，進行大範圍的軌道檢測。前述環繞式檢測裝置14得設置一旋轉基座140，該旋轉基座140係設置一攝相機141與一特徵圖案投射裝置142，並得增設一雷射檢測器143以增加立體影像之精確度，利用旋轉基座140之旋轉效果即可使攝相機141與雷射檢測器143達到環繞檢測之目的(如圖１～５所示)；或者，前述環繞式檢測裝置14得設置一載台144，並於載台144上環繞設置複數攝相機141與一特徵圖案投射裝置142，並得於載台144上環繞設置複數雷射檢測器143以增加立體影像之精確度，利用載台144上環繞設置之複數攝相機141與複數雷射檢測器143即可達到環繞檢測之目的(如圖６所示)；其中，旋轉基座140之優點在於可節省攝相機141與雷射檢測器143之設置成本，但其檢測穩定度容易受到旋轉基座140之影響而產生誤差，且其檢測速度較慢；而載台144的優點在於檢測穩定度高且快速，但其設置成本較高，故使用者可依其條件及需求選擇適當的環繞式檢測裝置14。

如圖７所示，前述軌道載具1得於第一移動裝置10與第二移動裝置11之至少一端部位置設置鋼軌檢測裝置15，以輔助軌道自動檢測裝罝進行軌道鋼軌之細部瑕疵檢查(例如檢測軌道鋼軌是否有片狀剝落、裂紋、波狀磨耗、髮絲細紋等瑕疵，並記錄軌道的精確尺寸)。

前述軌道載具1係設置一定位裝置16，以進行軌道載具1之定位並記錄各量測點的位置。前述定位裝置係由編碼器、GPS定位模組、影像測距定位模組之至少一定位模組所組成；前述編碼器可提供測量過程中軌道載具1沿著軌道移動的距離的測量，並將量測的距離與環繞式檢測裝置14進行同步，以定位出每一檢測點的位置，該編碼器之距離測量雖然非常準確，但是編碼器之測量距離經常會與軌道實際標示之位置有誤差；而GPS的定位雖然快速準確，但其會受到環境遮避之影響或訊號之干擾而無法進行定位；影像測距定位模組是最為穩定且準確的定位模組，但其存在有作為辨識用之特徵路標因毀損而無法進行定位之問題。因此，使用者可依據環境條件來選擇適當的定位模組或複合式定位模組，當使用複合式定位模組時，即可依照各定位模組之定位數據來互相作為定位修正參考的依據，並修正實際座標位置，以克服各定位模組之缺點，並準確的定位出有瑕疵的位置，且無論軌道經過大城市、高架道路、隧道、室內、有遮避物的空間或山區等地區皆可輕鬆且準確的完成定位，方便維修人員快速的找到瑕疵位置並進行維修或障礙排除。

前述軌道載具1係設置控制處理裝置17，該控制處理裝置17係與軌道載具1上之所有電子設備電性連接，以利用控制處理裝置17進行各裝置及模組之運算、操控、警報、數據儲存及數據傳輸等作業，使軌道載具1上之所有電子設備皆可達到自動檢測之目的。前述控制處理裝置17得設置無線傳輸設備，使該軌道自動檢測裝置得於遠端進行監控及操作，並可將量測之結果、瑕疵比對之結果及警報通知回傳到控制中心，方便使用者進行即時監控作業。

如圖８所示，本發明之軌道自動檢測裝置之施作流程係透過控制處理裝置17操控軌道載具1進行分段移動，使環繞式檢裝置14可沿著軌道分段建構資料，再透過控制處理裝置17之運算模組拼接出軌道週遭環境之立體影像；當完成軌道周遭環境之立體建模後，即可利用控制處理裝置17之瑕疵檢測模組進行軌道周遭環境變化之檢測，該瑕疵檢測模組係透過軌道周遭環境之前後數據進行比對以尋找瑕疵，其可透過已有之不同時期軌道周遭環境之三維點雲資料進行同位置之比對，並分析得出軌道周遭環境之立體架構變化，以判斷是否有瑕疵產生；且該瑕疵檢測模組亦可將攝相機141所拍攝的影像套疊到立體模型中，以還原出軌道周遭環境之真實立體模型，使瑕疵檢測模組可透過不同時期之影像比對以尋找其它更細微的瑕疵；之後即可將各數據及瑕疵檢測之結果回報給監控人員或發出警報，使檢測人員可作進一步之判讀或是直接派遣維修人員到有問題的位置進行維修及障礙排除。

前述軌道週遭環境之立體影像之建構流程如圖９所示，當程式開始執行時係先進行特徵投影，即透過特徵圖案投射裝置142投射特徵圖案於軌道上週遭環境上。再擷取多重重疊影像，即利用環繞式檢測裝置14之攝相機141進行連續性不同方向角度之重疊影像擷取，以取得多張相鄰且重疊的影像，根據發明人實驗結果得知，每一影像與相鄰影像必需重疊至少60%以上方可準確的建構出立體模型。再進行圖像特徵偵測並做出特徵點對應，找出對應之間的基礎矩陣，以建立圖像之間的匹配關係，即先通過單張圖像分析，得到一個局部軌道模型以及局部相機參數，然後以此具有特徵圖案引入一個基於有向圖的幾何，可以快速進行軌道鋼軌圖像之間的匹配、排序，計算出一個分段軌道模型以及圖像的初始相機參數(包括鏡頭焦距、失真等相機內部參數括，與數位相機座標對於絕對座標的位置和方向等相機外部參數)。再利用運動求得結構，以電腦視覺技術，從影像中計算出攝相機141之位置與軌道週遭環境位置之間的關係，計算出軌道週遭環境之三維資訊。再建置出多視角立體視覺 (Multi-View Stereo，簡稱MVS)，其係經由攝相機141所擷取到的影像，利用運動求得結構不同角度的多幅圖像計算軌道週遭環境之三維資訊，通過圖像之間的特徵匹配或區域相似性匹配，建構軌道周遭環境密集的三維點雲資料。之後即可重建軌道周遭環境之三維模型，以量測軌道週遭環境整體尺寸，若環繞式檢裝置14係設置有雷射檢測器143，即可提升軌道周遭環境整體尺寸之精準度。最後再進行點雲資料處理，透過輸入控制點之點座標以求得軌道周遭環境三維絕對座標，再進行座標糾正及點雲資料的雜訊濾除，數據分割，以完成軌道周遭環境之立體建模。上述透過重疊之二維圖像以建構出三維點雲之立體影像技術之建置原理及其計算方法為習知技術，故在此不加以贅述。

由於軌道中鋼軌表面或其它環境特徵因常為單調顏色，而造成在嵌接影像時必然會遇到識別性能下降之問題；因此，為使立體分析之結果具有更高的準確度，本發明利用特徵圖案投射裝置142，透過雷射光束及投射點狀等特徵，以提供足夠多的特徵於軌道週遭環境上，讓攝像機由相鄰的影像與相鄰的重疊影像間可辨識出相同的特徵點，並建構出具有高精確度之軌道三維尺寸；從實驗結果來看，本發明所使用的演算法可避免軌道週遭環境因局部相似性引起的特徵匹配錯誤，而且極大地減少了運動求得結構的計算時間。如圖１０所小，係為軌道斷面影像經拼接處理後之三維點雲資料示意圖，其係由量測經程式分析獲得之軌道表面之點雲資料，先經平滑化、去除雜訊，計算影像處理部分及點雲資料座標調整而得。如圖１１所示，係為上述三維點雲資料沿軌道方向橫向等間距剖成斷面之斷面圖，從斷面圖中可量測軌道A之鋼軌間距D的變化。如圖１２所示，前述三維點雲資料亦得以三維立體模型呈現，以方便進行軌道週遭環境整體之檢測。

前述雷射檢測器143係配合馬達旋轉發出的紅外線雷射，採用調制脈沖方式驅動量測，可以實現在2D平面的範圍內進行360°全方位掃描軌道斷面。該雷射檢測器143係測量距離到周圍的物體在極 (角) 座標。掃描器的每一次電弧滑動都會在極座標下產生一組多點距離測量。在從多個掃描器獲取資料集之後，使用一個均方距離族演算法對它們進行組合和對齊。該演算法對資料集的相對極座標 (長度和角度值)、相對位置和攝像機之間的距離等參數進行調整。前述由攝相機141所量測之斷面點雲資料再輔以雷射檢測器143所量測之高準確度之軌道的三維尺寸，即可提升軌道量測資料的準確度。

前述攝相機141與雷射檢測器143所建構之立體影像之量測方法係將所得之極座標轉換為笛卡爾(x,y)座標，由於鋼軌導軌頭輪廓的性質， y維度中最頂端的點通常對應於鋼軌導軌頭表面的位置；此外，在掃描器資料集中的兩側鋼軌的相對位置的變化不太大(無彎曲變形的鋼軌)，並且允許演算法只在資料子集中搜索最大值。因此，只要在兩個鋼軌的導軌頭頂上找到了點，並找到兩導軌頭上的所有相鄰點，即可確定在x維度中兩個鋼軌導軌頭的相對距離，亦即，只要將兩鋼軌頂上內側相對應的邊緣點找出並確定該邊緣點的 (x、y)座標，即可自動計算出軌道之鋼軌間距D。

如此，本發明之軌道自動檢測裝置藉由軌道載具1之創新結構以提供軌道瑕疵檢測之穩定度及準確度，再輔以環繞式檢測裝置14、定位裝置16與控制處理裝置17，以進行軌道週遭環境之3D重建，透過不同時期之數據比對以尋找瑕疵並發出警報，供檢測人員可作進一步之判讀或是直接派遣維修人員到有問題的位置進行維修及障礙排除，確保軌道交通安全，並可降低軌道檢測所需花費的時間及成本，為本案之組成。

前述之實施例或圖式並非限定本發明之態樣或使用方式，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。

1‧‧‧軌道載具

10‧‧‧第一移動裝置

11‧‧‧第二移動裝置

100 110‧‧‧行走輪

101 111‧‧‧輔助輪

12‧‧‧彈性緩衝裝置

120‧‧‧伸縮桿

121‧‧‧彈簧

13‧‧‧支架

14‧‧‧環繞式檢測裝置

140‧‧‧旋轉基座

141‧‧‧攝相機

142‧‧‧特徵圖案投射裝置

143‧‧‧雷射檢測器

144‧‧‧載台

15‧‧‧鋼軌檢測裝置

16‧‧‧定位裝置

17‧‧‧控制處理裝置

A‧‧‧軌道

A1‧‧‧鋼軌

圖１是本發明之實施例(一)之使用裝態立體圖。 圖２是本發明之實施例(一)之俯視圖。 圖３是本發明之實施例(一)之側視圖。 圖４是本發明之實施例(一)之前視圖。 圖５是本發明之實施例(一)之使用裝態示意圖。 圖６是本發明之環繞式檢測裝置之另一實施例。 圖７是本發明之實施例(二)之使用裝態立體圖。 圖８是本發明之軌道自動檢測裝置之施作流程圖。 圖９是本發明之軌道週遭環境之立體影像之建構流程圖。 圖１０係為軌道斷面影像經拼接處理後之三維點雲資料示意圖。 圖１１是圖１０之斷面圖 圖１２係為三維點雲資料之三維立體模型示意圖。

Claims (10)

1. 一種軌道自動檢測裝置，至少包含： 軌道載具，係為一動力移動設備，並架設於軌道之兩側鋼軌上方，前述軌道載具於兩側分別設置第一移動裝置與第二移動裝置，並於第一移動裝置與第二移動裝置之間設置彈性緩衝裝置，避免軌道載具因軌道鋼軌之彎曲變形而產生晃動； 前述軌道載具係設置一支架，該支架係向外延伸至軌道載具之前方外部或後方外部，並於支架之前端設置環繞式檢測裝置，前述環繞式檢測裝置係垂直設置於軌道載具之行進方向，使環繞式檢測裝置可掃描檢測軌道之斷面，進行大範圍的軌道檢測，前述環繞式檢測裝置係設置攝相機與特徵圖案投射裝置； 前述軌道載具係設置一定位裝置，以進行軌道載具之定位並記錄各量測點的位置； 前述軌道載具係設置控制處理裝置，該控制處理裝置係與軌道載具上之所有電子設備電性連接，以利用控制處理裝置進行各裝置及模組之運算、操控、警報、數據儲存及數據傳輸等作業，使軌道載具上之所有電子設備皆可達到自動檢測之目的。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之軌道自動檢測裝置，其中前述環繞式檢測裝置係設置一旋轉基座，該旋轉基座係設置一攝相機與一特徵圖案投射裝置，利用旋轉基座之旋轉效果以達到環繞檢測之目的。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之軌道自動檢測裝置，其中前述旋轉基座係設置一雷射檢測器，以增加立體影像之精確度。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之軌道自動檢測裝置，其中前述環繞式檢測裝置係設置一載台，並於載台上環繞設置複數攝相機與一特徵圖案投射裝置，利用載台上環繞設置之複數攝相機以達到環繞檢測之目的。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之軌道自動檢測裝置，其中前述載台係環繞設置複數雷射檢測器以增加立體影像之精確度。
6. 根據申請專利範圍第1至5項任一項所述之軌道自動檢測裝置，其中前述第一移動裝置與第二移動裝置係分別設置複數行走輪與複數輔助輪，該行走輪係設置於軌道之鋼軌上方，輔助輪係設置於軌道之鋼軌內側；且前述彈性緩衝裝置係由伸縮桿與彈簧所組成。
7. 根據申請專利範圍第1至5項任一項所述之軌道自動檢測裝置，其中前述軌道載具係於第一移動裝置與第二移動裝置之至少一端部位置設置鋼軌檢測裝置，以輔助軌道自動檢測裝罝進行軌道鋼軌之細部瑕疵檢查。
8. 根據申請專利範圍第1至5項任一項所述之軌道自動檢測裝置，其中前述定位裝置係由編碼器、GPS定位模組、影像測距定位模組之至少二定位模組所組成之複合式定位模組，各定位模組之定位數據可互相作為定位修正參考的依據，以修正實際座標位置並克服單一定位模組之缺點。
9. 根據申請專利範圍第1至5項任一項所述之軌道自動檢測裝置，其中該軌道自動檢測裝置之瑕疵檢測方法係透過前述控制處理裝置操控軌道載具進行分段移動，使環繞式檢裝置可沿著軌道分段建構資料；再透過控制處理裝置設置之運算模組拼接出軌道週遭環境之立體影像；再利用控制處理裝置設置之瑕疵檢測模組進行軌道周遭環境變化之檢測，該瑕疵檢測模組係透過軌道周遭環境之前後數據進行比對以尋找瑕疵，並分析得出軌道周遭環境之立體架構變化，以判斷是否有瑕疵產生。
10. 根據申請專利範圍第9項所述之軌道自動檢測裝置，其中前述軌道週遭環境之立體影像的建構方法係先進行特徵投影，將特徵圖案投射裝置之特徵圖案投射於軌道週遭環境上；再擷取多重重疊影像，利用環繞式檢測裝置之攝相機進行連續性不同方向角度之重疊影像擷取，以取得多張相鄰且重疊的影像，前述每一影像之相鄰影像的重疊率係大於60%；再進行圖像特徵偵測並做出特徵點對應，找出對應之間的基礎矩陣，以建立圖像之間的匹配關係；再利用運動求得結構，以電腦視覺技術，從影像中計算出攝相機之位置與軌道週遭環境位置之間的關係，計算出軌道週遭環境之三維資訊；再建置出多視角立體視覺，其係利用運動求得結構所計算出之軌道週遭環境之三維資訊，通過圖像之間的特徵匹配或區域相似性匹配，建構軌道周遭環境密集的三維點雲資料；即可重建軌道周遭環境之三維模型，以量測軌道週遭環境整體尺寸；再進行點雲資料處理，透過輸入控制點之點座標以求得軌道周遭環境三維絕對座標，再進行座標糾正及點雲資料的雜訊濾除，數據分割；即可完成軌道周遭環境之立體建模。