[发明专利]基于三层匹配的钢轨轮廓实时形态识别与失真校准方法

摘要

本发明公开了一种基于三层匹配的钢轨轮廓实时形态识别与失真校准方法。针对激光位移技术在钢轨轮廓高精度动态检测中所遇到的轮廓失真难以准确识别及校准问题，通过构造由轮廓轨颚点、轨头直线区与轨腰特征区所组成的三层匹配区，计算匹配度并与统计阈值进行对比，来对测量轮廓形态做出实时准确地区分；针对识别出的失真轮廓，通过与模板轮廓的初步对准与匹配度的迭代优化，获得最优仿射变换参数来校准失真轮廓。实验证明该方法有效消除了振动对钢轨轮廓测量数据的影响，提升了轮廓测量精度，为激光位移技术在钢轨轮廓高精度动态检测中的推广应用提供了新的思路和技术参考。

主权项

一种基于三层匹配的钢轨轮廓实时形态识别与失真校准方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采集多幅正常轮廓，经匹配特征点提取、特征区域点集映射、三层匹配区总体适应度值的计算与统计平均，获取后续用于识别校准的模板轮廓匹配特征点与分类阈值；2)随机动态采集测量轮廓，将所述测量轮廓与模板轮廓进行对齐匹配；3)提取测量轮廓匹配特征点，构建所述测量轮廓与所述模板轮廓的三层匹配区，计算所述测量轮廓的总适应度；4)比较所述测量轮廓总适应度与所述轮廓分类阈值，若所述总适应度小于或等于所述轮廓分类阈值，则所述测量轮廓为正常轮廓；否则，所述测量轮廓为变形轮廓；5)对所述正常轮廓，直接计算得到钢轨磨耗；对所述变形轮廓，先与所述模板轮廓进行预对准，再依据所述变形轮廓三层匹配区总适应度，使用粒子群算法逐步迭代获取最优仿射变换参数，最后对所述变形轮廓进行校准，计算钢轨磨耗；步骤1)中，采用Ramer多边形分割法对所述多幅正常轮廓进行分割，提取每幅正常轮廓轨颚点、轨底斜率为1:3和1:9的直线交点，将分割后的所有正常轮廓的轨颚点、直线交点的坐标分别统计平均后作为模板轮廓的两个匹配特征点，两个匹配特征点坐标的计算公式为：其中，为模板轮廓轨颚点的坐标值；为第i个正常轮廓轨颚点的坐标值；为模板轮廓轨底特征点的坐标值；为第i个正常轮廓轨底特征点的坐标值；m为采集的正常轮廓个数。