CN101264766B - 替代弦线法的轨道几何参数摄像测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种替代弦线法的轨道几何参数摄像测量装置和方法，要解决的技术问题是消除常规测量方法中由于弦线拉不紧造成的测量误差。技术方案是摄像测量装置由轨道摄像测量车、两台摄像机、测量小车、动态电子倾角仪、计算机组成，轨道摄像测量车上有参考标志，测量小车上有待测标志。测量方法是两台摄像机分别采集待测标志和参考标志的序列图像，动态电子倾角仪测量水平倾角；对待测标志和参考标志分别进行亚像素定位，根据待测标志和参考标志几何中心的亚像素坐标，按照轨道几何参数合成方法实时计算高低、轨向、轨距、水平并输出结果。采用本发明能彻底解决由于弦线拉不紧给测量结果带来的误差，提高了测量精度，所述装置改造方便，成本不高。

Description

替代弦线法的轨道几何参数摄像测量装置及方法

技术领域

本发明涉及数字摄像测量和铁路工程等领域，进一步是指替代弦线法对轨道几何参数进行测量的摄像测量方法。

背景技术

在列车长时间运行和自然条件的作用下，铁路线路会不可避免地发生变形和损坏。为了确保列车安全、稳定、快速的运行，延长线路各组成部分的使用寿命，必须加强铁路的养护工作，轨道几何参数的精确测量是铁路建设验收与养护的前提。

常用的轨道几何参数包括：

●轨距：钢轨同一横断面内两钢轨内侧之间的距离。

●水平：同一轨道断面两轨顶之高差。

●高低：也称前后高低，即钢轨顶面纵向起伏变化量。

●轨向：钢轨内侧面轨距点沿轨道水平位置变化量。

奥地利的PLASSER&THEURER公司生产的08-32型捣固车是目前应用最广泛的一种捣固车，这种捣固车采用弦线法来测量轨道的高低、轨向，但不能测量水平、轨距，高低、轨向的测量均需要一套弦线测量装置。测量高低的装置由两台作业小车、一台测量小车(一种能实时感受轨道几何参数变化的小车)、两根弦线、两个高低传感器组成。作业小车、测量小车均放置于轨道上。作业小车对应轨道处固定有左右两根检测杆，测量小车对应轨道处固定有左右两根测量杆，两台作业小车的两根左检测杆之间装一根左弦线，两台作业小车的两根右检测杆之间装一根右弦线，左右测量杆的顶部通过左右高低传感器分别与左右弦线相连。测量轨向的装置由两台作业小车、一台测量小车、一根弦线及矢距传感器组成。作业小车的中部固定有一根检测杆，通过一根弦线相连，测量小车放于轨道上对应弦线中部的位置，测量小车的中部固定有一根测量杆，杆上固定的矢距传感器与弦线相连。采用弦线法测量铁轨任一几何参数的原理大体相同，都是使用拉紧的弦线作为测量的基准。采用弦线法测量轨道高低和轨向的具体方法是：

一、轨道高低的测量过程如下：

1、测量开始前，用气缸分别拉紧这两根弦线，这两根弦线即为测量的基准；

2、测量开始后，测量小车紧贴轨道运动，固定于测量小车上的测量杆相对于各自弦线的高低起伏即为每股钢轨的高低起伏，将测量杆相对于各自弦线高度的变化通过传感器记录下来，该数值即为轨道的高低。

二、轨道轨向的测量流程如下：

1、测量开始前，将前后作业小车的中部通过一根弦线相连，用气缸拉紧这条弦线，这根弦线即为测量的基准；

2、测量开始后，测量小车紧贴轨道运动，测量小车相对于弦线的位置变化通过矢距传感器记录下来，该位置变化即为轨道轨向。

这种基于弦线的轨道几何参数测量方法常常由于弦线拉不紧会造成较大的测量误差。随着测量装置使用时间的增加，这种误差会越来越大。而且每套测量装置只能测量一个铁轨几何参数，测量结构复杂，不易***集成。这种基于弦线的测量方法和测量装置已经不能适应我国铁路高速发展的需要，亟需一种新型的高精度的轨道几何参数测量方法及测量装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对基于弦线的轨道几何参数测量方法中由于弦线拉不紧带来的测量误差，提出一种用摄像机光心与参考标志物之间的直线代替弦线的基于摄像测量原理的轨道几何参数测量方法，彻底消除由于弦线拉不紧造成的测量误差，提高轨道几何参数测量精度。该测量方法可以替代所有的基于弦线的轨道几何参数测量方法。为实施该测量方法需设计一种检测车辆，将摄像测量装置安放于其中，构建一套摄像测量装置。为便于拆装与搬运，这种检测车辆可设计为具有伸缩功能。以下将基于弦线的轨道几何参数测量车辆(主要是捣固车)统称为轨检车，将实施本发明摄像测量方法的检测车辆称为轨道摄像测量车。

本发明的摄像测量装置由一台轨道摄像测量车、两台摄像机、一台测量小车、一个动态电子倾角仪、一台计算机组成，两台摄像机和动态电子倾角仪均通过数据线与计算机相连。

轨道摄像测量车由前、后作业小车组成，前、后作业小车相距约20米，可在铁轨上行驶。为便于拆装与搬运，轨道摄像测量车可设计为具有伸缩功能。

摄像机的分辨率要求大于1k×1k。

动态电子倾角仪的精度应优于0.001度。

计算机上安装有轨道几何参数摄像测量软件，按照替代弦线法的轨道几何参数摄像测量方法完成轨道几何参数测量。

轨道摄像测量车前作业小车对应左右两股轨道的上方安装两台摄像机，分别称为左摄像机和右摄像机；轨道摄像测量车后作业小车的对应左右轨道的上方分别固定一个或多个人工标志物作为参考标志，左轨上方的参考标志称为左参考标志，右轨上方的参考标志称为右参考标志。参考标志可以是多种形状，如圆形、十字丝和对顶角等。左摄像机光心和每个左参考标志的几何中心确定了一条直线，右摄像机光心和每个右参考标志的几何中心确定了一条直线，这些直线即为几何参数测量的基准。

和弦线测量方法类似，在轨道摄像测量车中部(即前、后作业小车中间的位置，与前、后作业小车均相距10米)安放测量小车，在测量小车对应左右轨道的上方分别固定一个或多个人工标志物作为待测标志，左轨上方的待测标志称为左待测标志，右轨上方的待测标志称为右待测标志。待测标志也可以是多种形状，如圆形、十字丝和对顶角等，由于测量小车在铁轨上运行，所以每个待测标志均能反应出轨道几何参数的变化。在测量小车的连接左右轮的轴上安装一弹簧装置，使测量小车两侧的车轮始终紧贴轨道运行，从而测量小车上安放在左右轨道内侧的待测标志之间的距离变化可以反映轨距的变化。左摄像机可以同时拍摄到左参考标志与左待测标志，右摄像机可以同时拍摄到右参考标志与右待测标志，两台摄像机将拍摄到的参考标志与待测标志的图像传给计算机。动态电子倾角仪安装在测量小车上，它实时记录测量小车与轨道方向垂直的水平倾角θ，并将水平倾角θ传送给计算机。

采用本发明摄像测量装置进行轨道几何参数测量的方法是：

第一步，计算机运行轨道几何参数摄像测量软件。

第二步，左摄像机采集左待测标志和左参考标志的序列图像，右摄像机采集右待测标志和右参考标志的序列图像，并将图像传递给计算机，同时动态电子倾角仪实时将测得的水平倾角θ传给计算机。

第三步，轨道几何参数摄像测量软件对两个摄像机采集到的序列图像分别进行处理，对待测标志和参考标志分别进行亚像素定位，获取所有待测标志和参考标志的几何中心的亚像素坐标。

第四步，根据待测标志和参考标志几何中心的亚像素坐标，轨道几何参数摄像测量软件按照轨道几何参数合成方法实时计算轨道几何参数并输出结果：

步骤一，标定图像的比例系数，即图像像素和实际物理距离的变换关系。分两种情况：

当一台摄像机对应多于一个待测标志时：采用游标卡尺等高精度测量工具，首先测量出任意两个左待测标志的几何中心之间的距离，记为D₁，再测量出任意两个右待测标志的几何中心之间的距离，记为D₂；从图像中检测出对应的两个左待测标志的成像中心的图像距离，记为d₁，检测出两个右待测标志的成像中心的图像距离，记为d₂，则左右摄像机采集到的图像的比例系数分别为k₁＝D₁/d₁、k₂＝D₂/d₂。

当一台摄像机只对应一个待测标志时，则在开始测量前，用已知物理长度的一个放置在测量小车位置的标志物标定图像的比例系数，标志物所在平面与摄像机光轴垂直。设此标志物中两标志几何中心之间的物理距离为D，从左摄像机采集到的图像中检测出标志物中对应的两标志成像中心的图像距离为d₃，从右摄像机采集到的图像中检测出标志物中对应的两标志成像中心的图像距离为d₄，则左摄像机采集到的图像的比例系数为k₁＝D/d₃、右摄像机采集到的图像的比例系数为k₂＝D/d₄，在测量过程中始终使用此比例系数。一般情况下图像在水平和竖直方向的比例系数相同，因此只须在水平或竖直方向进行一次标定即可，若二者不相同，则采用上述方法分别对左摄像机采集到的图像、右摄像机采集到的图像的水平和竖直方向的比例系数进行标定。

步骤二，计算轨道几何参数并输出结果，包括左轨高低、右轨高低、左轨向、右轨向、轨距、水平：

1、根据待测标志和参考标志的几何中心的亚像素坐标，计算出某一个左待测标志所成像的几何中心相对于某一个左参考标志所成像的几何中心的水平偏移量l₁，垂直偏移量h₁。同时计算出某一个右待测标志所成像的几何中心相对于某一个右参考标志所成像的几何中心的水平偏移量l₂，垂直偏移量h₂。则左轨轨向为k₁l₁，左轨高低为k₁h₁；右轨轨向为k₂l₂，右轨高低为k₂h₂。

2、测量轨距，方法有两种；第一种方式，测量过程中两台摄像机固连，它们之间的位置与姿态无改变，则轨距L＝(k₁l₁-k₂l₂)+L₁+L₂，其中，L₁为测量前第一左待测标志和第一右待测标志几何中心之间的距离，L₂为第一左待测标志和第一右待测标志几何中心分别至轨距内侧点的距离之和，它们均可以采用长度测量工具测量得到。第二种方式，两台摄像机均可以同时拍摄到左右待测标志。轨距L＝k₁l₃+L₂，或L＝k₂l₄+L₂，l₃为左摄像机拍摄到的图像中，某一个左待测标志与某一个右待测标志之间的距离，l₄为右摄像机拍摄到的图像中，某一右待测标志与某一左待测标志之间的距离，其中测量L₂、l₃、l₄采用同样一组左待测标志与右待测标志。

3、计算出轨距以后，结合动态电子倾角仪实时测得的水平倾角θ，用下式计算出水平：L×sinθ。

第五步，若要继续进行测量，则轨道摄像测量车继续前进，转第二步；否则，测量结束。

采用本发明可以达到以下技术效果：

1、本发明所述测量方法将原有基于弦线的机械接触式测量方法改变为光学的非接触式测量方法，利用摄像机光心与参考标志几何中心之间的直线代替原***中的弦线，保证了测量基准线的严格直线程度，彻底解决了由于弦线拉不紧给测量结果带来的误差。

2、本发明所述测量方法采用了数字图像处理中的亚像素定位方法获取待测标志和参考标志的几何中心的亚像素坐标，提高了测量精度。

3、本发明所述测量装置采用摄像机拍摄人工标志序列运动图像，采用动态电子倾角仪测量轨道水平，采用计算机对人工标志的序列图像进行数字图像处理，实现了轨道几何参数的自动测量，自动化程度较高。且所述测量装置既可采用专门设计的轨道摄像测量车，也可方便地采用已有的基于弦线的轨道几何参数检测车辆如捣固车，只须按本发明所述进行改造，改造方便，成本不高。

采用本发明测量轨道几何参数，能够适应现代铁路建设发展的要求，较好地满足高速铁路对轨道几何参数的高精度、高可靠性、高自动化程度、高效率的需求，提高轨道几何参数的检测水平，在铁道建设与维护中具有良好的应用前景。本发明既可直接应用于传统轨检车的线路几何参数检测***，也可以以此为核心设计出各种形式的轨道检测车。

附图说明

图1为奥地利PLASSER&THEURER公司生产的SRM-0832型捣固车轨道参数检测装置示意图。

图2为本发明摄像测量装置示意图。

图3为本发明轨道几何测量方法总体流程图。

图4为本发明轨道几何测量方法第三步中从图像点计算轨道几何参数示意图。

具体实施方式

图1为奥地利PLASSER&THEURER公司生产的SRM-0832型捣固车测量轨道高低的装置示意图。测量高低的装置由第一作业小车1、第二作业小车3、测量小车2及固定在测量小车2上的左检测杆8和右检测杆9、左弦线4和右弦线5、左高低传感器6和右高低传感器7组成。第一作业小车1、第二作业小车3、测量小车2均放置于轨道上。作业小车1对应轨道处固定有左右两根检测杆，作业小车3对应轨道处也固定有左右两根检测杆，测量小车2对应轨道处固定有左右两根测量杆，两台作业小车的两根左检测杆之间装一根左弦线4，两台作业小车的两根右检测杆之间装一根右弦线5，左测量杆8的顶部通过左高低传感器6与左弦线4相连，右测量杆9的顶部通过右高低传感，7与右弦线5相连。铁轨高低的检测过程是：

第一步，在测量开始前，先用气缸拉紧左弦线4和右弦线5，左弦线4和右弦线5即为测量的基准。

第二步，测量开始后，测量小车2紧贴轨道运动，轨道的高低起伏直接传递给测量小车2，通过左检测杆8相对于左弦线4的高低变化将左轨道的高低起伏传给左高低传感器6，通过右检测杆9相对于右弦线5的高低变化将右轨道的高低起伏传给右高低传感器7；左高低传感器6记录左测量杆8相对于左弦线4的高低的变化，该变化即为左轨道高低的变化，左高低传感器7记录右测量杆8相对于右弦线5的高低的变化，该变化即为右轨道高低的变化。

图2为本发明轨道几何参数摄像测量装置示意图。轨道几何参数摄像测量装置由轨道摄像测量车T、左摄像机12、右摄像机13、测量小车2、动态电子倾角仪21、计算机组成，左摄像机12、右摄像机13和动态电子倾角仪21均通过数据线与计算机相连。轨道摄像测量车T由前作业小车1、后作业小车3组成，前作业小车1和后作业小车3相距20米，可在铁轨上行驶。

在轨道摄像测量车前作业小车1对应左右两股轨道的上方安装左摄像机12、右摄像机13，在轨道摄像测量车后作业小车3的对应左右轨道的上方分别固定左参考标志18、右参考标志19。在测量小车2的左测量杆8上安装有第一左待测标志14、第二左待测标志15，在测量小车2的右测量杆9上安装有第一右待测标志16、第二右待测标志17。在测量小车2的连接左右轮的轴上安装有一弹簧装置20，使测量小车2两侧的车轮始终紧贴轨道运行，从而第一左待测标志14、第二左待测标志15和第一右待测标志16、第二右待测标志17之间的距离变化可以反映轨距的变化。测量小车2上安装有动态电子倾角仪21，用来实时记录测量小车2在垂直于轨道方向的水平倾角，并在测量开始后将数据传送给计算机。

图3为采用本发明轨道几何参数摄像测量装置进行轨道几何参数的测量流程：

第一步，计算机运行轨道几何参数摄像测量软件，准备测量。

第二步，左摄像机12拍摄第一左待测标志14、第二左待测标志15和左参考标志18，右摄像机13拍摄第一右待测标志16、第二右待测标志17和右参考标志19，左摄像机12和右摄像机13都将拍摄到的图像传递给计算机，同时，测量小车2上的动态电子倾角仪21实时将测得的倾角数据通过数据线传给计算机；

第三步，轨道几何参数摄像测量软件对左摄像机12和右摄像机13采集到的序列图像分别进行处理，对第一左待测标志14、第二左待测标志15、第一右待测标志16、第二右待测标志17和左参考标志18、右参考标志19的几何中心进行亚像素定位，得到所有待测标志和参考标志的几何中心的亚像素坐标。

第四步，根据待测标志和参考标志几何中心的亚像素坐标，轨道几何参数摄像测量软件按照轨道几何参数合成方法实时计算轨道几何参数并输出结果，并根据动态电子倾角仪21测得的倾角数据θ计算出轨道的水平数据：

步骤一，标定图像的比例系数，即图像像素和实际物理距离的变换关系。分两种情况：

对于图2中一台摄像机对应两个待测标志的情况：采用游标卡尺等高精度测量工具分别测量出左测量杆上第一左待测标志14、第二左待测标志15之间的物理距离D₁，第一右待测标志16、第二右待测标志17之间的物理距离D₂；从图像中检测出第一左待测标志14、第二左待测标志15的成像中心的图像距离d₁，检测出第一右待测标志16、第二右待测标志17的成像中心的图像距离d₂，则左摄像机12拍摄到的图像的比例系数为k₁＝D₁/d₁，右摄像机13拍摄到的图像的比例系数为k₂＝D₂/d₂；

对于一台摄像机对应一个待测标志的情况：

在开始测量前，用已知物理长度的一个放置在测量小车2位置的标志物标定图像的比例系数，标志物所在平面与摄像机光轴垂直。设此标志物中两标志几何中心之间的物理距离为D，从左图像中检测出对应的标志物中两标志成像中心的图像距离为d₃，从右图像中检测出对应的标志物中两标志成像中心的图像距离为d₄，则左摄像机采集到的图像的比例系数为k₁＝D/d₃，右摄像机采集到的图像的比例系数为k₂＝D/d₄。

步骤二，计算轨道几何参数并输出结果，包括左轨高低、右轨高低、左轨向、右轨向、轨距、水平：

1.根据待测标志和参考标志的几何中心的亚像素坐标，计算出左像机12拍摄到的任一左待测标志(可选左待测标志14或左待测标志15)相对于左参考标志18的水平偏移量l₁，垂直偏移量h₁，右像机13拍摄到的任一右待测标志(可选右待测标志16或右待测标志17)相对于右参考标志19的水平偏移量l₂，竖直偏移量h₂。则左轨轨向为k₁l₁，左轨高低为k₁h₁；右轨轨向为k₂l₂，右轨高低为k₂h₂。

2.测量轨距L：第一种方式，测量过程中将左摄像机12、右摄像机13固连，它们之间的位置与姿态无改变，则轨距L＝(k₁l₁-k₂l₂)+L₁+L₂，其中，L₁为测量前左待测标志14几何中心点、右待测标志16几何中心点之间的距离，L₂为左待测标志14几何中心点、右待测标志16几何中心点分别至左右铁轨轨距内侧点的距离之和，它们均可以在开始测量前测量得到。第二种方式，左摄像机12、右摄像机13均同时拍摄第一左待测标志14、第二左待测标志15、第一右待测标志16、第二右待测标志17。以左摄像机12为例，它拍摄到的图像中，第一左待测标志14与第一右待测标志16之间的距离为l₃，标定的比例系数为k₁，则轨距L＝k₁l₃+L₂。若是右摄像机13，则这拍摄到的图像中，第一右待测标志16与第一左待测标志14之间的距离为l₄，标定的比例系数为k₂，则轨距L＝k₂l₄+L₂。

3.计算出轨距以后，结合动态电子倾角仪实时测得的水平倾角θ，用下式计算出水平：L×sinθ。

第五步，若要继续进行测量，则轨道摄像测量车继续前进，转至第二步；否则，测量结束。

图4为本发明轨道几何测量方法第三步中从图像点计算轨道几何参数示意图。

如图4.a所示，p₁是左摄像机12拍摄到的第一左待测标志14的几何中心，q₁是左摄像机12拍摄到的左参考标志18的几何中心，p₁相对于q₁的水平偏移量为l₁，竖直偏移量为h₁。

如图4.b所示，p₂是右摄像机13拍摄到的第一右待测标志16的几何中心，q₂是右摄像机13拍摄到的右参考标志19的几何中心，p₂相对于q₂的水平偏移量为l₂，竖直偏移量为h₂。

Claims (4)

1.一种替代弦线法的轨道几何参数摄像测量方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，计算机运行轨道几何参数摄像测量软件；

第二步，左摄像机(12)采集左待测标志和左参考标志的序列图像，右摄像机(13)采集右待测标志和右参考标志的序列图像，并将图像传递给计算机，同时动态电子倾角仪(21)实时将测得的水平倾角θ传给计算机；

第三步，轨道几何参数摄像测量软件对两个摄像机采集到的序列图像分别进行处理，对待测标志和参考标志分别进行亚像素定位，获取所有待测标志和参考标志的几何中心的亚像素坐标；

第四步，根据待测标志和参考标志几何中心的亚像素坐标，轨道几何参数摄像测量软件按照轨道几何参数合成方法实时计算轨道几何参数并输出结果：

步骤一，标定图像的比例系数，即图像像素和实际物理距离的变换关系，方法是：当一台摄像机对应多于一个待测标志时：采用游标卡尺，首先测量出任意两个左待测标志的几何中心之间的距离，记为D₁，再测量出任意两个右待测标志的几何中心之间的距离，记为D₂；从图像中检测出对应的两个左待测标志的成像中心的图像距离，记为d₁，检测出两个右待测标志的成像中心的图像距离，记为d₂，则左右摄像机采集到的图像的比例系数分别为k₁＝D₁/d₁、k₂＝D₂/d₂；当一台摄像机只对应一个待测标志时，则在开始测量前，用已知物理长度的一个放置在测量小车位置的标志物标定图像的比例系数，标志物所在平面与摄像机光轴垂直，设此标志物中两标志几何中心之间的物理距离为D，从左摄像机(12)采集到的图像中检测出标志物中对应的两标志成像中心的图像距离为d₃，从右摄像机(13)采集到的图像中检测出标志物中对应的两标志成像中心的图像距离为d₄，则左摄像机(12)采集到的图像的比例系数为k₁＝D/d₃、右摄像机(13)采集到的图像的比例系数为k₂＝D/d₄；

步骤二，计算轨道几何参数并输出结果，包括左轨高低、右轨高低、左轨向、右轨向、轨距、水平：

1)、根据待测标志和参考标志的几何中心的亚像素坐标，计算出某一个左待测标志所成像的几何中心相对于某一个左参考标志所成像的几何中心的水平偏移量l₁，垂直偏移量h₁，同时计算出某一个右待测标志所成像的几何中心相对于某一个右参考标志所成像的几何中心的水平偏移量l₂，垂直偏移量h₂，则左轨轨向为k₁l₁，左轨高低为k₁h₁，右轨轨向为k₂l₂，右轨高低为k₂h₂；

2)、测量轨距，方法是：测量过程中两台摄像机固连，它们之间的位置与姿态无改变，则轨距L＝(k₁l₁-k₂l₂)+L₁+L₂，其中，L₁为测量前第一左待测标志(14)和第一右待测标志(16)几何中心之间的距离，L₂为第一左待测标志(14)和第一右待测标志(16)几何中心分别至轨距内侧点的距离之和，它们均采用长度测量工具测量得到；

3)、用下式计算出水平：L×sinθ；

第五步，若要继续进行测量，则轨道摄像测量车(T)继续前进，转第二步；否则，测量结束。

2.如权利要求1所述的替代弦线法的轨道几何参数摄像测量方法，其特征在于测量轨距的另一种方法是：两台摄像机均同时拍摄左右待测标志，轨距L＝k₁l₃+L₂，或L＝k₂l₄+L₂，l₃为左摄像机(12)拍摄到的图像中，某一个左待测标志与某一个右待测标志之间的距离，l₄为右摄像机(13)拍摄到的图像中，某一右待测标志与某一左待测标志之间的距离，其中测量L₂、l₃、l₄采用同样一组左待测标志与右待测标志。

3.一种替代弦线法的轨道几何参数摄像测量装置，其特征在于它由轨道摄像测量车(T)、左摄像机(12)、右摄像机(13)、测量小车(2)、动态电子倾角仪(21)、计算机组成，左摄像机(12)、右摄像机(13)和动态电子倾角仪(21)均通过数据线与计算机相连；轨道摄像测量车(T)由前作业小车(1)、后作业小车(3)组成，后作业小车(3)的对应左右轨道的上方分别固定一个或多个人工标志物作为参考标志，左轨上方的参考标志称为左参考标志，右轨上方的参考标志称为右参考标志；测量小车(2)安放在轨道摄像测量车(T)中部，在测量小车(2)对应左右轨道的上方分别固定一个或多个人工标志物作为待测标志，左轨上方的待测标志称为左待测标志，右轨上方的待测标志称为右待测标志，在测量小车(2)的连接左右轮的轴上安装有一弹簧装置(20)，使测量小车(2)两侧的车轮始终紧贴轨道运行；左摄像机(12)、右摄像机(13)安装在前作业小车(1)对应左右两股轨道的上方，左摄像机(12)光心和每个左参考标志的几何中心确定了一条直线，右摄像机(13)光心和每个右参考标志的几何中心确定了一条直线，这些直线即为几何参数测量的基准；左摄像机(12)可以同时拍摄到左参考标志与左待测标志，右摄像机(13)可以同时拍摄到右参考标志与右待测标志，两台摄像机将拍摄到的参考标志与待测标志的图像传给计算机；动态电子倾角仪(21)安装在测量小车(2)上，实时记录测量小车(2)在垂直于轨道方向的水平倾角θ，并将水平倾角θ传送给计算机；计算机上安装有轨道几何参数摄像测量软件，按照权利要求1所述的替代弦线法的轨道几何参数摄像测量方法完成轨道几何参数测量。

4.如权利要求3所述的替代弦线法的轨道几何参数摄像测量装置，其特征在于所述左摄像机(12)、右摄像机(13)的分辨率大于1k×1k，动态电子倾角仪(21)的精度优于0.001度。

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