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2008N O .09
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高新技术
实际的光条纹是有一定厚度的。如何实现光条中心的精确定位是结构光视觉检测中的关键问题。常规光条图像分布为正弦分布或高斯分布，一般直接光条图像提取光条中心只能达到一个像素级的精度，要实现亚像素级光条图像中心提取，必须采取质心法、曲线拟合法等相关的光条信息提取方法。1.2摄像机标定算法 摄像机标定是指建立摄像机图像像素位置与场景点位置之间的关系，其途径是根据摄像机模型，由已知特征点的图像坐标和世界坐标求解摄像机的模型参数。摄像机需要标定的模型参数分为内部参数和外部参数，这些参数有透视变换、径向畸变、切向畸变、外部参数。
1.3结构光三维视觉原理
结构光三维视觉是基于光学三角法测量原理。光学投射器将一定模式的结构光投射于物体表面，在表面形成由被测物体表面形状所调制的光学三维图像。该三维图像由处于另一位置的摄像机探测，从而获得光条二维畸变图像。光条的畸变程度取决于光学投射器与摄像机之间的相对位置和物体表面形廓(高度)。直观上，沿光条显示出的位移(或偏移)与物体表面高度成比例，扭结表示了平面的变化，不连续显示了表面的物理间隙。当光学投射器与摄像机之间的相对位置一定时，由畸变的二维光条图像坐标便可重现物体表面三维形廓。
线结构光模式又称为光带模式。投射器投射的光束通过一柱面镜在空间中形成一窄的激光平面，当与物体的表面相交时便在物体表面产生一亮的光条。该光条由于物体表面深度的变化以及可能的间隙而受到调制，表现在图像中则是光条发生了畸变和不连续，畸变的程度与深度成正比，不连续则显示出了物体表面间的物理间隙。线结构光视觉的任务就是从畸变的光条图像信息中获取物体表面的三维信息。
如上图就是本系统采用的线结构光模式。
它可以立刻获得车轮截面的形廓，计算出轮缘高度、厚度等参数，从车轮前后拍摄，还可以计算出车轮的直径，从两侧拍摄，可以提供冗余信息，不仅提供全截面信息，而且提高测量精度。
1.4数据处理算法
包括空间坐标变换、数据平滑滤波、三次样条插值和轮缘顶端的拼接。采用这些方法，可以使图像更平滑，使数据点将更加紧密，使拼接后轮缘顶端部分的结合更加的光滑，有利于准确计算轮队的参数数据。
2系统设计
2.1系统方案设计
轮对参数在线检测系统主要由两部分组成：第一部分是地面检测部分，包括激光器、高速摄像机、激光位移传感、车轮传感器、地面微波天线等。第二部分是室内设备，主要包括：a.数据采集处理系统，完成图像采集、数据处理任务；b.控制器系统完成内侧距数据采集、工作状态控制、车号识别、计轴计辆、测速等任务；c.激光器电源；d.控制
器电源；防雷箱等。
根据结构光三角测量法原理，结合系统功能要求和设备使用现场实际安装条件，为了达到测量精度，测量系统设计为一个钢结构的整体测量平台，它安装在钢轨下面，通过弹性扣件与钢轨连接，并有可靠的绝缘措施，保证轨道电路的绝缘性能。整体测量平台设计了八个测量工位，系统最核心的测量部件激光器和摄像机就安装在这八个测量工位的箱体内，它们共同完成轮缘高度、轮缘宽度、
QR 值、轮径的测量，箱体的箱盖内侧有电机控制的滑动挡板，即保护门装置，它们可以保护摄像机、激光器免受外界雨雪、灰尘等恶劣环境的侵害。两路激光位移传感器安装在整体测量平台上指定位置的保护装置内，完成轮对内侧距的测量。2.2系统方案的实现
激光器
激光投射：系统功能的实现是在列车运行中实时完成的，因此受现场条件限制，钢轨一侧的测量工位不能测出完整的踏面形廓，同时，车轮的刹车闸瓦位置使激光器的投射位置也受到限制，因此，兼顾多方面条件确定了激光投射位置。如图所示，L 1、L 2、L 3、L 4完成左侧车轮的测量，R 1、R 2、R 3、R 4完成右侧车轮测量(按照列车运行方向划分左右侧)，内外侧激光器投射的激光线要完全对准，对每一个车轮可以测出前后两个位置的踏面形廓，保证了系统测量的有效性、可靠性和测量精度。
图像抓拍：当车轮运行到触发磁钢位置时，摄像机在磁钢触发控制下，同时抓拍车轮踏面激光轮廓线。图中所示是摄像机拍摄的车轮踏面的结构光图像。图(a)是钢轨内侧摄像机拍摄的图像，图(b)是钢轨外侧摄像机拍摄的图像，该图像是摄像机拍摄的二维图像，
地铁车辆轮对参数实时在线自动检测系统
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(黑龙江哈尔滨150009)
摘要：地铁车辆轮对参数实时在线自动检测系统适用于各种机车、车辆及动车组，可安装在列车出、入库线路上，适应列车运行速度2Ｋｍ～20Ｋｍ，系统可２４小时无人值守全天候工作。关键词：地铁车辆参数测量检测中图分类号：U 2文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2008)03(c )-0004-02
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