轮对在线检测中Tsai异面标定方法与技术研究

摘要

随着我国铁路系统的不断发展，车辆一直在提速，而轮对是车辆最重要的组成之一，其工作状态对车辆的安全行驶有非常重要的影响，所以对轮对的检测方法和精度也提出了更高的要求。随着计算机技术、CCD传感器技术等的发展，基于结构光的轮对在线检测技术成为目前轮对检测领域研究的重点之一。而在轮对在线检测中，标定技术又是其中的一项关键技术，对轮对在线检测的最终结果有很大的影响。　　本文研究的主要内容有：　　（1）根据轮对在线检测原理，建立了径向畸变成像模型，并基于此模型，利用不共面的特征点，提出了Tsai异面标定算法。使用一阶径向畸变公式，利用豪斯荷尔德变换法和Levenberg-Marquardt优化算法标定出摄像机的内外部参数。　　（2）设计轮对在线检测中相关装置的特性参数。包括 CCD摄像机和激光源参数设计，并根据现场环境，进行激光源和摄像机的位置参数设计。　　（3）设计摄像机和激光源标定方法。包括标定板设计，标定板位置设计，安装基座设计。　　（4）设计摄像机标定软件。集成所有算法，包括图像采集、显示和处理，Tsai异面标定算法实现。　　（5）根据现场安装位置情况，设计摄像机标定实验室模拟实验，完成摄像机标定，并进行误差分析。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 标定技术在轮对在线检测中的意义

1.4 本文研究内容

第2章 轮对在线检测中的摄像机标定算法研究

2.1 基于线结构光的测量原理

2.2 摄像机标定原理

2.3 轮对在线检测中的标定算法

2.4 摄像机标定算法中优化算法研究

2.5 影响标定算法精度的关键因素

2.6 本章小结

第3章 轮对在线检测系统中的标定技术

3.1 轮对在线检测系统中标定模块组成

3.2 摄像机和激光源标定模块参数设计

3.3标定模块辅助装置设计

3.4 摄像机和激光源标定方法设计

3.5 本章小结

第4章 标定软件设计

4.1 摄像机标定软件开发平台

4.2 摄像机标定软件设计

4.3 本章小结

第5章 实验设计与分析

5.1 摄像机标定实验装置设计

5.2 实验结果分析

5.3 Tsai异面算法分析

5.4 实验影响因素分析

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 存在的问题和下一步的工作

致谢

参考文献

附录