某gj-3和gj-4型轨检车轨距轨向检测装置项目立项申报材料.doc_中文版高速下载

因此，系统必须采用高速测量卡下称测量卡的结构方式，以满足实时地采集 钢轨图像，并从数字化的图像中分析测量出轨距值。

为了适应在高速运行状态 下进行测量，要求使用多块测量卡并行处理。

测量卡的视频制式兼容和 两种制式，分辨率为，可以单场或单帧处理图像测量卡通过总线 与连接，与及工业系统兼容测量卡的测量精度为像素 器件的失真和损失不计。

测量卡提供二值化的图像数据。

测量卡的结构示意图 所示 目前，视频图像实时处理技术方案分为两类，是以软件为基础的方案， 二是以硬件为基础的方案。

在软件方案中，图像处理运算在通用的上用软件 实现。

该方案很灵活且成本低，但是速度慢不支持并行运算，不宜用于视频图像 实时处理。

在硬件方案中，图像处理运算用专用的器件实现，速度 快，支持并 以像主点和底点为原点的坐标关系式   中的关系式。

根 据需要还可以得出其他形式的坐标关系式，如 以像主点和对应点为原点的坐标关系式  式中 对张图片而言是定值，和是极平行四边形的两个边。

上面得出了种像点与对应物点在以等角点为原点的坐标系 ，所以型和型轨距轨向检测检测装置的研制  可进步化简为    同样在平面内，因为∽得 因为∽，是等腰三角形，所以也是等腰三角形，则 度所以 因而是等腰三角形，所以 得 以 在直角三角形中，因为度所以， 。

在直角三角形中，因为面上点在像平面上的像为，在坐标系中的坐标为 在坐标系中的坐标为，。

根据几何关系有 因为，所，垂直于主纵面，在中与重合。

图 在物平面上，以等角点的对应点为原点，取直角坐标系，垂直 于，在中，并与摄影方向线重合。

物平像平面的交点为等角点，在 平面上的相应点为。

过作直线平行于，与平面相交于主合点过作 直线平行于，与平面交点为，称为遁点。

在像平面上以等角点为 原点取直角坐标系又 称为主垂面。

与平面的交线为摄影方向线。

主光轴和铅垂线的夹 角为相片倾角。

与平面的交线与相片坐标系轴的夹角为相片旋转 角。

在主纵面内过点作倾角的平分线，与面相交于的相应点，即为物镜的主光轴，即为物镜 的主焦距。

过点作平面的垂线，与平面的交点为像底点，与平面相 交于，为物镜的物距。

包含主光轴和铅垂线的平面为主纵面地平面，为像平 面光敏面，为投影中心物镜的物方节点和像方节点合二而。

平 面与平面相交于迹线又称为透视轴。

过点作平面的垂线，与平面 相交于像主点，与平光源与摄像机应安装在个 坚固构件上，使其相对几何位置保持不变。

光源照射平面应与钢轨纵轴保持垂直。

作到上述两点，既能保证标定参数不变。

坐标变换 摄像传感器的物像共轭关系如图所示，为物平面准轮廓线进行比较，并测量其左右 轨距的偏差值。

图像库压缩存储视频图像。

系统标定在亮带细化和坐标变换中，通常有八个参数需要确定，系统标定 就是要得到这些参数。

为了在工作中参数保持不变，目的是找出亮带的中心线。

有两种方法是二值图像的细线化 算法，包括细线化，消除短枝和间隙等。

二是灰度图像的细化算法。

坐标变换目的是对图像进行几何校正。

数据处理和数据库将实测轮廓线与标套住亮带图像，只处理窗 口内的图像，不处理窗口外的图像。

图像处理包括低通滤波，中值滤波，灰度校正，直方图均衡，二值化，分 区标号等。

型和型轨距轨向检测检测装置的研制 亮带细化套住亮带图像，只处理窗 口内的图像，不处理窗口外的图像。

图像处理包括低通滤波，中值滤波，灰度校正，直方图均衡，二值化，分 区标号等。

型和型轨距轨向检测检测装置的研制 亮带细化目的是找出亮带的中心线。

有两种方法是二值图像的细线化 算法，包括细线化，消除短枝和间隙等。

二是灰度图像的细化算法。

坐标变换目的是对图像进行几何校正。

数据处理和数据库将实测轮廓线与标准轮廓线进行比较，并测量其左右 轨距的偏差值。

图像库压缩存储视频图像。

系统标定在亮带细化和坐标变换中，通常有八个参数需要确定，系统标定 就是要得到这些参数。

为了在工作中参数保持不变，光源与摄像机应安装在个 坚固构件上，使其相对几何位置保持不变。

光源照射平面应与钢轨纵轴保持垂直。

作到上述两点，既能保证标定参数不变。

坐标变换 摄像传感器的物像共轭关系如图所示，为物平面地平面，为像平 面光敏面，为投影中心物镜的物方节点和像方节点合二而。

平 面与平面相交于迹线又称为透视轴。

过点作平面的垂线，与平面 相交于像主点，与平面相交于的相应点，即为物镜的主光轴，即为物镜 的主焦距。

过点作平面的垂线，与平面的交点为像底点，与平面相 交于，为物镜的物距。

包含主光轴和铅垂线的平面为主纵面又 称为主垂面。

与平面的交线为摄影方向线。

主光轴和铅垂线的夹 角为相片倾角。

与平面的交线与相片坐标系轴的夹角为相片旋转 角。

在主纵面内过点作倾角的平分线，与像平面的交点为等角点，在 平面上的相应点为。

过作直线平行于，与平面相交于主合点过作 直线平行于，与平面交点为，称为遁点。

在像平面上以等角点为 原点取直角坐标系，垂直于主纵面，在中与重合。

图 在物平面上，以等角点的对应点为原点，取直角坐标系，垂直 于，在中，并与摄影方向线重合。

物平面上点在像平面上的像为，在坐标系中的坐标为 在坐标系中的坐标为，。

根据几何关系有 因为，所以 在直角三角形中，因为度所以， 。

在直角三角形中，因为度所以 因而是等腰三角形，所以 得  同样在平面内，因为∽得 因为∽，是等腰三角形，所以也是等腰三角形，则 ，所以型和型轨距轨向检测检测装置的研制  可进步化简为   式中 对张图片而言是定值，和是极平行四边形的两个边。

上面得出了种像点与对应物点在以等角点为原点的坐标系中的关系式。

根 据需要还可以得出其他形式的坐标关系式，如 以像主点和对应点为原点的坐标关系式   以像主点和底点为原点的坐标关系式   以主合点和遁点为原点的坐标关系式 在般情况下，取像片平面直角坐标系，取物方平面直角坐标系。

像片平面直角坐标系与以等角点为原点底坐标系之间的关系如图所示。

，与，之间的关系如下 物方平面直角坐标系与物方坐标系之间的关系如图所示。

，与，之间的关系下 图图 由式，和式，得     代入式，得     在式，中，是像点在像平面坐标系中的坐标，可从图像中提 取。

，是对应的物点在物方对相应控制点 的已知坐标。

当控制点数大于四时，采用最小二乘法，选择最佳控制点。

为了在 工作中参数保持不变光源与摄像机应安装在个坚固构件上，使其相对几何位置 保持不变。

光源照射平面应与钢轨纵轴保持垂直。

作到上述两点，就能保证标定 参数不变。

在标定中应采用图所示网格状标定图。

标定图应满足下列条件 第，标定图各网格交叉点相对于物方直角坐标系的坐标应是精确已知的， 设为，。

第二，标定图应安装在亮带中心线平面中，并与光源，摄像机钢性连接在 起。

标定时采集标定图的图像，用鼠标点击各交叉点最少点，得到点击点在像 平面直角坐标系中的坐标，设为，。

将对应点坐标， 代入式中得   型和型轨距轨向检测检测装置的研制   用四对点即可得到八个这样的方程，就可以解出八个参数， 。

图 系统构成 在上述方案论证模型研究的基础上及按实现该检测模型基本配置要求 得到系统的结构如图所示 检测梁英寸机柜 图 该系统的结构为左右轨对称方式。

线型激光器摄像头被安装在系统的 检测梁中，该梁悬挂在车体下部，图像采集卡及图像处理卡计算机被安装 线型激光器 左 高速摄像头 高速摄像头 高速摄像头 高速摄像头 同步驱动器 线型激光器 右 视频 处理 器 显示器 记录仪在英寸机柜中。

软件系统包括套图像实时采集及处理的操作系统和检测结 果处理软件，图像实时采集及处理的操作系统与图像采集卡及卡配合使用， 从而构成套图像信息的高速处理系统。

该系统共有个视频处理通道，每个通道图像数据处理速度为场秒。

因此，系统必须采用高速测量卡下称测量卡的结构方式，以满足实时地采集 钢轨图像，并从数字化的图像中分析测量出轨距值。

为了适应在高速运行状态 下进行测量，要求使用多块测量卡并行处理。

测量卡的视频制式兼容和 两种制式，分辨率为，可以单场或单帧处理图像测量卡通过总线 与连接，与及工业系统兼容测量卡的测量精度为像素 器件的失真和损失不计。

测量卡提供二值化的图像数据。

测量卡的结构示意图 所示 目前，视频图像实时处理技术方案分为两类，是以软件为基础的方案， 二是以硬件为基础的方案。

在软件方案中，图像处理运算在通用的上