CN113870123B 基于车载移动激光点云的接触网导高与拉出值自动检测方法 （中国铁路设计集团有限公司）

WO2015039375A1,2015.03.基于车载移动激光点云的接触网导高与拉本发明公开了一种基于车载移动激光点云2利用车载移动激光扫描系统对轨道交通沿线的基础设施及周边环境进行点云数据快利用改进的空间直线的最小二乘拟合算法使接触线和悬挂点提取：根据轨迹线和接触网结构之间相根据导高和拉出值的定义及测量方法，利用S2中钢轨几度方向进行圆周扫描，得到被测轨道交通长度范围内及轨道两侧一定距离范围的激光点根据扫描仪在采集数据过程中记录的扫描头3使用统计滤波算法剔除三维激光扫描系统获取的如果车载移动激光扫描系统含有多个扫描仪，则分别按照每个扫描仪角度分割激光点云，选择检测起始点，利用距离判别法找到起始点对应的轨迹线段4根据检测线路使用钢轨的标准断面图，建立网格化三维标准钢轨循环进行步骤1)～4)，将新的几何参数用于下一5采用主成分分析(PCA)解算出目标点邻域点云集合对应的特征向量和特征值，然后根根据悬挂点和接触线的分割结果，提取悬挂点处接触对于直线地段，不存在外轨超高，直接计算定位悬挂点处6[0005]车载移动激光扫描技术是指在移动载体上集成全球卫星导航系统(Global7[0007]中国发明专利公开号CN103852011A公开了一种基于激光雷达的铁路接触网几何[0010]一种基于车载移动激光点云的接触网导高与拉出值自动检测方法，包括以下步[0012]利用车载移动激光扫描系统对轨道交通沿线的基础设施及周边环境进行点云数到等间隔的轨迹线段，基于分段拟合的轨迹线段和对应轨道之间相对稳定的空间位置关而拟合出线路中心线；利用提取的轨顶中线更新轨迹线和钢轨点云之间的空间位置参数，[0016]接触线和悬挂点提取：根据轨迹线和接触网结构之间相对稳定8得到分割区域所在的角度范围，或者直接在激光点云上选择轨道或者接触网结构的边界[0036]步骤(1)中，所述通用数据格式为LAS格式，扫描仪的旋转角度范围为-180°~9[0053]上述的步骤3)中，利用所述配准后的钢轨三维几何模型进行钢轨几何参数的计[0063]采用主成分分析(PCA)解算出目标点邻域点云集合对应的特征向量和特征值，然设置角度分割阈值，分割得到轨道点云和接触网点云并使用统计滤波算法剔除了点云噪[0083](1)已有的检测方法多为图像检测的方式，图像检测方法易受到天气和光照等因车体振动和轮轨游间等因素影响。本发明基于铁路线路的全断面点云获取轨道的几何参[0085](3)已有的钢轨点云分割算法是利用钢轨表面局部高程值最大或者钢轨表面点云[0086](4)已有的接触线提取方法基于接触网全部激光点云提取接触线激光点云。本发[0112]利用移动扫描轨迹线对扫描数据进行解算，获得全线统一坐标系下的激光点[0128]通过上述步骤(2)中的角度分割阈值进行激光点云分割，将背景点云数据和其它[0129]铁路三维空间结构和车载移动激光扫描系统扫描作业都有其自身的特点：(1)在现钢轨激光点云的分割。由于分割得到的钢轨点云的空间几何参数和几何信息是未知的，因此本发明首先根据铁路线路所使用钢轨的标准断面图建立标准的钢轨模型点云(如[0131]为了分割得到钢轨的空间几何参数，分割原理图见图3，共需要进行以下两步工jj[0159]利用钢轨几何尺寸以及平移后的轨迹线段A'B'建立长方体包围盒，分割钢轨点[0161]在完成钢轨点云的分割后，本发明采用PCA和GICP配准的方式使钢轨点云与钢轨[0165]经典的ICP(IterativeClosestPoint)配准算法和其改进的算法都对初始配准ICP结合到概率框架模型上，利用点云的协方差矩阵来构建配准的成本函数，提高了经典T=argminΣd'(c"+TC;'r")(24)[0193]利用PCA和GICP计算得到的变换矩阵实现钢轨点云和钢轨模型点云精确配准，配[0201]对于角度分割和统计滤波去噪后的接触网点云，选择接触线点C，获得其三维坐悬挂点点云。接触线沿着线路方向呈“之”字形布设，拉出值在定位器处为极大值。TG/[0207]采用主成分分析(PCA)解算出目标点邻域点云集合对应的特征向量和特征值，然[0232]利用步骤2中分段拟合的轨迹线和接触网结构相对稳定的位置关系，采用圆柱分[0236]山东省科学院激光研究所济南蓝动激光技术有限公司研制的“DJJ-8激光接触网进行比较，比较结果如图15所示。经统计，拉出值差值的中误差为±