【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及为铁路监测，具体涉及一种基于激光和图像融合测量轨道线形的监测方法及装置。
技术介绍
1、铁路线路长、地质条件多样、气候复杂等众多因素决定了铁路线路的差异性。尤其是大跨度桥梁，地震断裂带及岩爆区段，易出现不均匀沉降，导致轨道线形变化，轨道结构不平顺，给列车运行安全带来较大隐患。
2、目前，针对轨道线形变化，铁路运维部门主要采用天窗点人工推行轨检小车检测、轨道检查车运行检测、布设棱镜采用经纬仪测量等方法，这些方法均为固定周期检测，无法实时在线监测，白天列车运营时间的轨道线形状态无法掌握。
3、随着技术的发展，近些年，一些研究机构也基于光纤、gps、倾角仪等设备开发了轨道线形在线监测装置，但是这些技术存在安装施工难度大、监测内容单一、监测周期长等缺点，同时受轨道结构复杂、线形变化多维度等因素影响，单一的技术无法对轨道线形突变充分准确监测，需要多技术手段共同监测。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于激光和图像融合测量轨道线形的监测方法及装置，可对轨道的垂向及横向位移进行在线监测，当位移变化超过设定预警阈值时及时发出预警信息，指导铁路运维部门快速决策，保障车辆运行安全。
2、本专利技术提供了一种基于激光和图像融合测量轨道线形的监测方法，包括：
3、步骤s1，根据预设时间周期控制阵列测距传感器向标靶发射激光束，并接收返回的激光束；
4、步骤s2，根据所述激光束的发射时间和接收时间计算监测点的横
5、步骤s3，控制相机按照所述预设时间周期采集所述标靶的基准面图像；
6、步骤s4，根据模板匹配方法确定所述基准面图像中的目标图像，并将所述目标图像的在预设时间周期的垂向位移作为所述监测点的垂向位移变化量；
7、步骤s5，根据监测区段内多个监测点的所述横向位移变化量和垂向位移变化量进行曲线拟合，得到所述监测区段内的轨道线形。
8、在一种可能的实现方式中，所述s4包括：
9、步骤s41，获取模板图像；
10、步骤s42，根据所述模板图像在所述基准面图像中查找与所述模板图像相似度最高的目标图像；所述目标图像具有采集时间；
11、步骤s43，根据当前时刻的目标图像的位置和距离当前时刻一个预设时间周期的前一个目标图像的位置，计算得到所述监测点的垂向位移变化量。
12、在一种可能的实现方式中，所述s42包括：
13、步骤s421，获取所述模板图像的图像尺寸，并根据所述模板图像的图像尺寸中遍历所述基准面图像中相同尺寸的图像；
14、步骤s422，逐一比较所述模板图像和所述图像的相似度，将相似度最高的图像作为所述目标图像。
15、在一种可能的实现方式中，所述s422包括：
16、根据平方差匹配法、相关匹配法、相关系数法、归一化平方差、归一化相关性、或者归一化相关系数，比较所述模板图像和所述图像的相似度。
17、本专利技术还提供了一种基于激光和图像融合测量轨道线形的监测装置，用于实现上述任一所述的监测方法，所述监测装置包括：阵列测距传感器、主机、标靶、安装座和卡块；
18、其中，所述标靶通过所述卡块固定在监测对象上；
19、所述阵列测距传感器设置在所述安装座的顶部平面上，所述阵列测距传感器的探测方向与所述标靶的基准面垂直；
20、所述阵列测距传感器用于探测所述标靶与所述阵列测距传感器之间的垂向位移和横向位移；
21、所述主机用于根据所述垂向位移和横向位移计算所述监测对象的垂向位移变化量和横向位移变化量。
22、在一种可能的实现方式中，所述阵列测距传感器包括：激光探测模块和图像探测模块，分别对应所述标靶的平面的不同区域。
23、在一种可能的实现方式中，所述阵列测距传感器具有用于调整监测时俯仰角和平面角的角度调整支架。
24、在一种可能的实现方式中，在监测区段来车方向前方布设有磁钢，用于滤除车辆通过时的所述横向位移变化量和垂向位移变化量。
25、在一种可能的实现方式中，所述监测对象包括钢轨、轨枕、轨道板。
26、在一种可能的实现方式中，所述标靶的平面度小于0.1mm，并且所述标靶的平面设置有标记图案。
27、本专利技术提供的基于激光和图像融合测量轨道线形的监测方法及装置，在相对稳定的基础结构上根据需要安装一组或多组测距阵列装置，并在轨道上对应安装标靶，实时测量基础结构与轨道的相对位移，计算分析轨道是否发生位移突变，当位移变化超过设定预警阈值时及时发出预警信息，指导铁路运维部门快速决策，保障车辆运行安全。
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1.一种基于激光和图像融合测量轨道线形的监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述监测方法，其特征在于，所述S4包括：
3.根据权利要求2所述监测方法，其特征在于，所述S42包括：
4.根据权利要求3所述监测方法，其特征在于，所述S422包括：
5.一种基于激光和图像融合测量轨道线形的监测装置，其特征在于，用于实现权利要求1-4任一所述的监测方法，所述监测装置包括：阵列测距传感器、主机、标靶、安装座和卡块；
6.根据权利要求5所述监测装置，其特征在于，所述阵列测距传感器包括：激光探测模块和图像探测模块，分别对应所述标靶的平面的不同区域。
7.根据权利要求5所述监测装置，其特征在于，所述阵列测距传感器具有用于调整监测时俯仰角和平面角的角度调整支架。
8.根据权利要求5所述监测装置，其特征在于，在监测区段来车方向前方布设有磁钢，用于滤除车辆通过时的所述横向位移变化量和垂向位移变化量。
9.根据权利要求5所述监测装置，其特征在于，所述监测对象包括钢轨、轨枕、轨道板。
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...【技术特征摘要】
1.一种基于激光和图像融合测量轨道线形的监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述监测方法，其特征在于，所述s4包括：
3.根据权利要求2所述监测方法，其特征在于，所述s42包括：
4.根据权利要求3所述监测方法，其特征在于，所述s422包括：
5.一种基于激光和图像融合测量轨道线形的监测装置，其特征在于，用于实现权利要求1-4任一所述的监测方法，所述监测装置包括：阵列测距传感器、主机、标靶、安装座和卡块；
6.根据权利要求5所述监测装置，其特征在于，所述阵列测距传感器包括：激...
【专利技术属性】
技术研发人员：柴雪松，暴学志，薛峰，刘艳芬，田德柱，时佳斌，王宁，王智超，杨佳乐，
申请(专利权)人：中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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