1.一种基于虚实结合的曲线段钢轨轮廓测量误差修正方法,其特征在于,包括:基于曲线段的钢轨激光断面图像和钢轨图像,获得激光平面坐标系下的钢轨轮廓,所述钢轨激光断面图像包含一个激光平面与钢轨表面的交线;将激光平面坐标系下的钢轨轮廓投影到辅助平面上,获得辅助平面上的钢轨轮廓;根据辅助平面上的钢轨轮廓,获得图像平面上的虚拟三维钢轨;基于图像平面上的虚拟三维钢轨,构建优化目标函数,求解最优辅助平面;将激光平面坐标系下的钢轨轮廓投影到最优辅助平面内,获得修正后的钢轨轮廓;基于曲线段的钢轨激光断面图像和钢轨图像,获得激光平面坐标系下的钢轨轮廓,包括:将钢轨激光断面图像和钢轨图像融合,获得融合图像;从融合图像中提取钢轨激光断面图像的光条中心;将光条中心像素坐标系下的光条中心变换至激光平面坐标系下,获得激光平面坐标系下的钢轨轮廓;基于图像平面上的虚拟三维钢轨,构建优化目标函数,求解最优辅助平面,包括:从融合图像中提取钢轨特征线;获得图像平面上的虚拟三维钢轨的边缘轮廓线在图像平面上的投影直线;计算钢轨特征线上所有点到所述投影直线上的距离平均值;基于所述距离平均值,构建优化目标函数;基于优化目标函数,寻找使得优化目标函数值最小的第一变量和第二变量,所述第一变量为绕第一激光平面坐标系的X轴的旋转量,所述第二变量为绕第一激光平面坐标系的X轴旋转后得到临时坐标系,再绕临时坐标系的Y轴的旋转量;根据寻找到的第一变量和第二变量,获得最优辅助平面。
2.如权利要求1所述的基于虚实结合的曲线段钢轨轮廓测量误差修正方法,其特征在于,将激光平面坐标系下的钢轨轮廓投影到辅助平面上,获得辅助平面上的钢轨轮廓,包括:根据激光平面坐标系到辅助平面坐标系的旋转矩阵,将激光平面坐标系下的钢轨轮廓变换到辅助平面坐标系下,得到辅助平面坐标系下的钢轨轮廓;将辅助平面坐标系下的钢轨轮廓投影到辅助平面内,获得辅助平面上的钢轨轮廓。
3.如权利要求1所述的基于虚实结合的曲线段钢轨轮廓测量误差修正方法,其特征在于,根据辅助平面上的钢轨轮廓,获得图像平面上的虚拟三维钢轨,包括:以辅助平面上的钢轨轮廓,沿辅助平面坐标系的Z轴方向创建等间距的虚拟轮廓,构建虚拟三维钢轨;计算相机坐标系到辅助平面坐标系的旋转矩阵和平移向量;基于相机坐标系到辅助平面坐标系的旋转矩阵和平移向量,将虚拟三维钢轨变换到相机坐标系下,获得相机坐标系下的虚拟三维钢轨;利用相机内参矩阵,将相机坐标系下的虚拟三维钢轨投影到图像平面上,获得图像平面上的虚拟三维钢轨。
4.如权利要求1所述的基于虚实结合的曲线段钢轨轮廓测量误差修正方法,其特征在于,采用如下方法的其中一种或任意组合,提取钢轨激光断面图像的光条中心:极值法,灰度重心法,模板匹配法,Steger法;采用如下算子的其中一种或任意组合,提取钢轨图像的钢轨特征线:Sobel算子,Roberts算子,Laplacian算子,Canny算子。
5.一种基于虚实结合的曲线段钢轨轮廓测量误差修正装置,其特征在于,包括:第一钢轨轮廓获得模块,用于基于曲线段的钢轨激光断面图像和钢轨图像,获得激光平面坐标系下的钢轨轮廓,所述钢轨激光断面图像包含一个激光平面与钢轨表面的交线;第二钢轨轮廓获得模块,用于将激光平面坐标系下的钢轨轮廓投影到辅助平面上,获得辅助平面上的钢轨轮廓;虚拟三维钢轨获得模块,用于根据辅助平面上的钢轨轮廓,获得图像平面上的虚拟三维钢轨;最优辅助平面求解模块,用于基于图像平面上的虚拟三维钢轨,构建优化目标函数,求解最优辅助平面;修正模块,用于将激光平面坐标系下的钢轨轮廓投影到最优辅助平面内,获得修正后的钢轨轮廓;第一钢轨轮廓获得模块具体用于:将钢轨激光断面图像和钢轨图像融合,获得融合图像;从融合图像中提取钢轨激光断面图像的光条中心;将光条中心像素坐标系下的光条中心变换至激光平面坐标系下,获得激光平面坐标系下的钢轨轮廓;最优辅助平面求解模块具体用于:从融合图像中提取钢轨特征线;获得图像平面上的虚拟三维钢轨的边缘轮廓线在图像平面上的投影直线;计算钢轨特征线上所有点到所述投影直线上的距离平均值;基于所述距离平均值,构建优化目标函数;基于优化目标函数,寻找使得优化目标函数值最小的第一变量和第二变量,所述第一变量为绕第一激光平面坐标系的X轴的旋转量,所述第二变量为绕第一激光平面坐标系的X轴旋转后得到临时坐标系,再绕临时坐标系的Y轴的旋转量;根据寻找到的第一变量和第二变量,获得最优辅助平面。
6.如权利要求5所述的基于虚实结合的曲线段钢轨轮廓测量误差修正装置,其特征在于,第二钢轨轮廓获得模块具体用于:根据激光平面坐标系到辅助平面坐标系的旋转矩阵,将激光平面坐标系下的钢轨轮廓变换到辅助平面坐标系下,得到辅助平面坐标系下的钢轨轮廓;将辅助平面坐标系下的钢轨轮廓投影到辅助平面内,获得辅助平面上的钢轨轮廓。
7.如权利要求5所述的基于虚实结合的曲线段钢轨轮廓测量误差修正装置,其特征在于,虚拟三维钢轨获得模块具体用于:以辅助平面上的钢轨轮廓,沿辅助平面坐标系的Z轴方向创建等间距的虚拟轮廓,构建虚拟三维钢轨;计算相机坐标系到辅助平面坐标系的旋转矩阵和平移向量;基于相机坐标系到辅助平面坐标系的旋转矩阵和平移向量,将虚拟三维钢轨变换到相机坐标系下,获得相机坐标系下的虚拟三维钢轨;利用相机内参矩阵,将相机坐标系下的虚拟三维钢轨投影到图像平面上,获得图像平面上的虚拟三维钢轨。
8.如权利要求5所述的基于虚实结合的曲线段钢轨轮廓测量误差修正装置,其特征在于,第一钢轨轮廓获得模块具体用于:采用如下方法的其中一种或任意组合,提取钢轨激光断面图像的光条中心:极值法,灰度重心法,模板匹配法,Steger法;采用如下算子的其中一种或任意组合,提取钢轨图像的钢轨特征线:Sobel算子,Roberts算子,Laplacian算子,Canny算子。
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4任一项所述方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至4任一项所述方法的计算机程序。