CN112902869A

CN112902869A - 轨廓测量***激光平面调整方法及装置

Info

Publication number: CN112902869A
Application number: CN202110080826.3A
Authority: CN
Inventors: 王乐; 方玥; 王胜春; 王昊; 黎国清; 任盛伟
Original assignee: China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS; Infrastructure Inspection Institute of CARS; Beijing IMAP Technology Co Ltd
Current assignee: China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS; Infrastructure Inspection Institute of CARS; Beijing IMAP Technology Co Ltd
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2021-06-04
Anticipated expiration: 2041-01-21
Also published as: CN112902869B

Abstract

本发明公开了一种轨廓测量***激光平面调整方法及装置，其中该方法包括：获取轨廓测量***中左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数和外部参数；采集凸形标定块的光条图像；凸形标定块的三个上表面分别放置一平面靶标标定板，每一平面靶标标定板上设置有多个均匀分布的标记点；凸形标定块和对应的平面靶标标定板设置在左右两侧激光摄像组件的工作范围内；根据上述内部参数、外部参数及凸形标定块的光条图像，确定左右两侧激光平面参数；根据左右两侧激光平面参数，确定左右两侧激光平面的共面程度；根据该共面程度，调整左右两侧激光摄像组件中激光器的位置。本发明可以实现快速准确地调整轨廓测量***中左右两侧的激光平面至共面。

Description

轨廓测量***激光平面调整方法及装置

技术领域

本发明涉及轨道检测技术领域，尤其涉及轨廓测量***激光平面调整方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

在线结构光钢轨轮廓测量***中，左右侧激光平面的共面程度是影响钢轨轮廓测量精度的重要因素。当两侧激光不共面时，测量轮廓会产生一定的畸变，引起测量误差，因此，为了保证钢轨轮廓测量结果的准确度，两侧激光平面应当共面安装。目前，在两侧激光安装时，将两侧激光入射到标定板的同一刻度线上，通过肉眼观察两侧激光平面的交线与标定板刻度线的重合程度来判断两侧激光平面是否满足共面的安装要求。这种激光平面的调节方法具有以下缺点：(1)无法实时获取两侧激光平面参数，因此，不能准确判断两侧激光平面是否共面，只能粗略判断两侧激光是否共面。(2)肉眼观察具有主观性，存在较多的不确定因素。(3)即使两侧激光平面与刻度线完全重合，也存在两侧激光不共面的可能，如两侧激光平面的交线刚好就是刻度线。

发明内容

本发明实施例提供一种轨廓测量***激光平面调整方法，用以快速准确地调整轨廓测量***中左右两侧激光器的安装位置，该方法包括：

获取轨廓测量***中左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数和外部参数；

采集凸形标定块的光条图像；凸形标定块的三个上表面分别放置一平面靶标标定板，每一平面靶标标定板上设置有多个均匀分布的标记点；凸形标定块和对应的平面靶标标定板设置在左右两侧激光摄像组件的工作范围内；

根据左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数、外部参数及凸形标定块的光条图像，确定左右两侧激光平面参数；根据左右两侧激光平面参数，确定左右两侧激光平面的共面程度；

根据两侧激光平面的共面程度，调整左右两侧激光摄像组件中激光器的位置。

本发明实施例还提供一种轨廓测量***激光平面调整装置，用以快速准确地调整轨廓测量***中左右两侧激光器的安装位置，该装置包括：

获取单元，用于获取轨廓测量***中左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数和外部参数；

图像采集单元，用于采集凸形标定块的光条图像；凸形标定块的三个上表面分别放置一平面靶标标定板，每一平面靶标标定板上设置有多个均匀分布的标记点；凸形标定块和对应的平面靶标标定板设置在左右两侧激光摄像组件的工作范围内；

共面程度确定单元，用于根据左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数、外部参数及凸形标定块的光条图像，确定左右两侧激光平面参数；根据左右两侧激光平面参数，确定左右两侧激光平面的共面程度；

调整单元，用于根据两侧激光平面的共面程度，调整左右两侧激光摄像组件中激光器的位置。

本发明实施例还提供一种计算机设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述轨廓测量***激光平面可视化调整方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述轨廓测量***激光平面可视化调整方法的计算机程序。

本发明实施例中，轨廓测量***激光平面可视化调整方案，与现有技术中通过肉眼观察两侧激光平面的交线与标定板刻度线的重合程度来判断两侧激光平面是否满足共面的安装要求，进而调整轨廓测量***激光平面，效率和准确率低的技术方案相比，通过：获取轨廓测量***中左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数和外部参数；采集凸形标定块的光条图像；凸形标定块的三个上表面分别放置一平面靶标标定板，每一平面靶标标定板上设置有多个均匀分布的标记点；凸形标定块和对应的平面靶标标定板设置在左右两侧激光摄像组件的工作范围内；根据上述内部参数、外部参数及凸形标定块的光条图像，确定左右两侧激光平面参数；根据左右两侧激光平面参数，确定左右两侧激光平面的共面程度；根据该共面程度，调整左右两侧激光摄像组件中激光器的位置。本发明可以实现快速准确地调整轨廓测量***中左右两侧的激光平面至共面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中钢轨轮廓测量***原理图；

图2A和图2B为现有技术的两侧激光平面调整方法示意图；其中，图2A为两侧激光平面交线与刻度线重合的示意图，图2B为两侧激光平面交线与刻度线不重合的示意图；

图3为本发明实施例中两侧激光不共面的特殊情况示意图；

图4为本发明实施例中钢轨轮廓测量及激光平面调整***示意图；

图5为本发明实施例中凸形标定块和3个平面靶标坐标系示意图；

图6为本发明实施例中钢轨轮廓测量***激光平面可视化调节原理示意图；

图7A和图7B为本发明实施例中左右侧相机采集的凸形标定块图像，其中，图7A为左侧相机采集的凸形标定块图像，图7B为右侧相机采集的凸形标定块图像；

图8A和图8B为本发明实施例中两侧相机采集的左右侧凸形标定块光条图像；其中，图8A为左侧相机采集的凸形标定块光条图像，图8B为右侧相机采集的凸形标定块光条图像；

图9为本发明实施例中钢轨两侧激光平面的可视化调节示意图；

图10为本发明另一实施例中棋盘格平面靶标标定板示意图；

图11为本发明实施例中轨廓测量***激光平面调整方法示意图；

图12为本发明实施例中轨廓测量***激光平面调整装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

线结构光轮廓测量技术基于三角测量原理，可以实时获取被测物的轮廓信息，具有高速、高精度和非接触的特点，是钢轨廓形动态检测的主流方式。图1是线结构光钢轨轮廓测量原理图，在钢轨左右两侧各有一套由相机、镜头和线激光器组成的激光摄像组件，两套组件的激光平面共面安装，分别用于获取钢轨左右半断面轮廓数据，由标定参数将半断面轮廓进行拼接，从而得到钢轨全断面轮廓。配合扫描运动，即可实现对整个钢轨的轮廓测量。

针对线结构光钢轨轮廓测量，发明人发现了一个技术问题：

目前，在两侧线激光器安装时，将两侧激光平面入射到标定板的同一刻度线上，如图2A和图2B所示，通过肉眼观察两侧激光平面的交线与标定板刻度线的重合程度来判断两侧激光平面是否满足共面的安装要求。

现有技术通过肉眼观察两侧激光平面的交线与标定板刻度线的重合程度来判断两侧激光平面是否满足共面的安装要求，具有以下缺点。

(1)无法实时获取两侧激光平面参数，因此，不能准确判断两侧激光平面是否共面，只能粗略判断两侧激光是否共面。显然，现有方法通过肉眼观察激光线的位置，只能大致判断两侧激光是否共面。由于这种方法无法获取两侧激光平面参数，缺少判断两个空间平面位置的重要参数，也就不能准确判断两个平面是否共面。

(2)肉眼观察具有主观性，存在较多的不确定因素。在激光平面调节时，通过肉眼观察激光线的位置来判断激光平面是否调节到位，然而，受限于激光散斑和激光线宽等因素的影响，照射在标定板上的激光线具有较大的宽度，此时，即使激光线与刻度线实际的重合度较低，依靠人工观察也容易受观察角度、调节经验和照明环境等因素的影响，误判成激光平面已经调节到位。

(3)即使两侧激光平面与刻度线完全重合，也存在两侧激光不共面的可能，如图3所示，此时，两侧激光平面的交线刚好就是刻度线，但两侧激光平面并不共面。

针对发现的技术问题，发明人提出了一种钢轨轮廓测量***激光平面可视化调整方案，通过凸型标定块实时获取左右侧激光平面参数，并通过程序窗口在同一个坐标系下实时显示左右两个平面，同时计算两个平面法线夹角和平面距离，以实时得到的两个平面的法线夹角和平面距离为共面判断标准，指导激光平面的调节操作。该方法操作简单，激光平面调节过程可视化，共面判断标准不受人为主观因素的影响，具有实时性强、准确度高的优点。下面对该钢轨轮廓测量***激光平面可视化调整方案进行详细介绍。

图11为本发明实施例中轨廓测量***激光平面调整方法示意图，如图11所示，该方法包括如下步骤：

步骤101：获取轨廓测量***中左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数和外部参数；

步骤102：采集凸形标定块的光条图像；凸形标定块的三个上表面分别放置一平面靶标标定板，每一平面靶标标定板上设置有多个均匀分布的标记点；凸形标定块和对应的平面靶标标定板设置在左右两侧激光摄像组件的工作范围内；

步骤103：根据左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数、外部参数及凸形标定块的光条图像，确定左右两侧激光平面参数；根据左右两侧激光平面参数，确定左右两侧激光平面的共面程度；

步骤104：根据两侧激光平面的共面程度，调整左右两侧激光摄像组件中激光器的位置。

本发明可以实现快速准确地调整轨廓测量***中左右两侧的激光平面至共面。在本发明实施例中，左右侧均指的是左侧和右侧。

图4是钢轨轮廓测量***激光平面可视化调节装置(在图4中，1-1为左侧相机，1-2为右侧相机，2-1为左侧线激光器，2-2为右侧线激光器，3为凸形标定块)，与现有钢轨轮廓测量装置相比，多了1个凸形标定块和3个平面靶标标定板。凸形标定块共有3个上表面，中间的上表面高于两侧的上表面，在一个实施例中，轨廓测量***激光平面调整方法还可以包括：根据激光摄像组件深度方向的量程，确定凸形标定块的中间的上表面与其左右的两个上表面之间的高度差，进而提高轨廓测量***激光平面调整的精度和效率。在3个上表面分别放置3个平面靶标标定板，从左至右依次记为1号、2号和3号标定板，以各自标定板的中心为原点，靶标平面为XOY平面，分别建立相应的靶标坐标系tcs1、tcs2和tcs3，如图5所示。

根据针孔成像模型，靶标坐标系内一点(x_tcs,y_tcs,z_tcs)^T与成像平面内一点(u,v)^T的变换关系为：

其中，s为比例因子，R和t分别为相机坐标系到靶标坐标系的旋转矩阵和平移向量，属于相机外部参数，A为相机内参矩阵，包括相机内部参数f_x,f_y,u₀,v₀，由式(2)表示：

对于相机内部参数和外部参数，可以通过传统的相机标定方法得到。

图6是钢轨轮廓测量***激光平面可视化调节流程图，主要分为***标定单元(可以是下面的获取单元)、图像采集单元和共面判断单元(可以是共面程度确定单元和调整单元)，下面分别详细阐述各个单元的具体实现过程。

***标定单元的作用是获取相机内部参数和外部参数，本发明采用张正友标定方法，通过左右相机同时采集不同姿态下的平面靶标标定板图像，得到左右侧相机的内部参数。

将凸形标定块和对应的平面靶标标定板设置在左右两侧激光摄像组件的工作范围内，该工作范围可以是：凸形标定块放置于左右相机的公共视场，且保证左侧激光平面与tcs1和tcs2对应的靶标平面相交，右侧激光平面与tcs2和tcs3对应的靶标平面相交，凸形标定块可以位于左右两侧激光摄像组件的中间位置，位于轨廓测量***的正下方。然后，关闭两侧激光器，利用左右侧相机分别采集凸形标定块图像。如图7A和图7B所示，由于遮挡原因，左侧相机能够完整拍摄到1号和2号标定板，但只能拍摄到3号标定板的部分区域，而右侧相机能够完整拍摄到2号和3号标定板，但只能拍摄到1号标定板的部分区域。记左右侧相机坐标系分别为ccs1和ccs2，

分别表示坐标系ccs1与坐标系tcs1的旋转矩阵和平移向量。在相机内部参数已知的前提下，基于张正友相机标定方法，通过凸形标定块图像分别计算左侧相机坐标系ccs1到1号和2号靶标坐标系的旋转矩阵

和平移向量

以及右侧相机坐标系ccs2到2号和3号靶标坐标系的旋转矩阵

和平移向量

图像采集单元的作用是在激光平面调节过程中，实时获取凸形标定块的光条图像。保持凸形标定块、平面标定板和相机的位置不变，打开两侧激光器，并根据实际情况调节两侧激光平面，设置合适的曝光时间，利用两侧相机实时采集凸形标定块光条图像，凸形标定块光条图像序列记为：

I＝{I_ij/i＝1,2,j＝1,2,3...n}， (3)

其中，i＝1表示左侧相机采集的凸形标定块光条图像，i＝2表示右侧相机采集的凸形标定块光条图像，n是各自光条图像的数量。激光平面与标定板相交形成光条，如图8A和图8B所示，对于左侧相机采集的凸形标定块光条图像，其中包含了左侧激光平面与1号平面标定板和2号平面标定板的交线，分别记为l1和l2，对于右侧相机采集的凸形标定块光条图像，其中包含了右侧激光平面与2号平面标定板和3号平面标定板的交线，分别记为r2和r3。

共面判断单元的作用是基于***标定参数和凸形标定块光条图像计算左右侧激光平面参数，进而判断两侧激光平面是否共面。根据数据处理流程，共面判断单元分为6步。

第1步，对左右侧凸形标定块光条图像提取光条中心，得到左右侧图像的光条中心像素坐标。图8A和图8B是两侧相机采集的凸形标定块光条图像，其中包含了左侧激光平面与1号和2号平面标定板的交线l1和l2，以及右侧激光平面与2号和3号平面标定板的交线r2和r3。采用传统的光条中心提取算法(如极大值法、灰度重心法、Steger法、模板匹配法等)得到左右侧凸形标定块光条图像的光条中心像素坐标：

P_i＝(u_i,v_i)^T,i＝1,2 (4)

其中，P₁表示左侧图像的光条中心上任意一点，P₂表示右侧图像的光条中心上任意一点。

第2步，将左右凸形标定块光条图像的光条中心像素坐标变换到相应的靶标坐标系下。不同的标定板对应不同的外部参数，下面以图8A和图8B中的左侧相机拍摄的凸形标定块光条图像为例，阐述坐标变换过程。首先，在图8A和图8B中左侧相机采集的凸形标定块光条图像中分别定位出1号标定板光条l1和2号标定板光条l2。然后，对于1号标定板的光条中心像素坐标(u_i,v_i)^T，由相机内部参数和外部参数(

和

)，通过式(1)将l1的光条中心像素坐标(u_i,v_i)^T变换到1号靶标坐标系下。同样的，由相机内部参数和外部参数(

和

)，通过式(1)将l2的光条中心像素坐标(u_i,v_i)变换到2号靶标坐标系下。对于右侧相机采集的凸形标定块光条图像，其光条中心坐标变换类似。通过以上坐标变换，得到左侧激光平面与1号标定板的交线l1在1号靶标坐标系tcs1下的坐标

左侧激光平面与2号标定板的交线l2在2号靶标坐标系tcs2下的坐标

右侧激光平面与2号标定板的交线r2在2号靶标坐标系tcs2下的坐标

右侧激光平面与3号标定板的交线r3在3号靶标坐标系tcs3下的坐标

第3步，将2号靶标坐标系视为世界坐标系wcs，通过坐标变换将各自靶标坐标系下的光条中心坐标变换到世界坐标系下。计算坐标系tcs2与tcs1和tcs3的变换关系，通过式：

计算靶标坐标系tcs2到靶标坐标系tcs1的旋转矩阵

和平移向量

通过式：

计算靶标坐标系tcs2到靶标坐标系tcs3的旋转矩阵

和平移向量

交线l2和r2上的光条中心的世界坐标与靶标坐标系下的坐标相同，即

对于交线l1和r3，分别通过式：

和式：

得到两个交线在世界坐标系wcs下的坐标

和

以此类推，可以得到左侧激光平面与2号标定板的交线l2在世界坐标系wcs下的坐标

右侧激光平面与2号标定板的交线r2在世界坐标系wcs下的坐标

以及右侧激光平面与3号标定板的交线r3在世界坐标系wcs下的坐标

第4步，在世界坐标系下，分别对左侧激光平面的两个交线(l1和l2)和右侧激光平面的两个交线(r2和r3)拟合平面，得到左右侧激光平面参数(左侧激光平面参数和右侧激光平面参数)。下面以左侧激光平面的两个交线l1和l2为例，阐述拟合过程。记

是左侧激光平面与1号标定板和2号标定板的两个交线l1和l2上的任意一点，其中k＝m+n，m和n分别是交线l1和l2上点的数量，构造矩阵：

其中，

把点

称作平面的重心。令S＝M^T·M，显然S有三个特征值，则最小特征值对应的特征向量即为拟合平面的法线n^l。以点

为平面上的一点，向量n^l为平面法线构造左侧激光平面。同样的，对右侧激光平面的两个交线r2和r3拟合平面，得到右侧激光平面的法线n^r，进而可以构造右侧激光平面。

第5步，计算左右侧拟合平面(左侧拟合平面和右侧拟合平面)法线夹角α和平面距离d。平面法线夹角α可通过式：

得到。为了计算两个平面的距离，分别以左右两侧拟合平面的重心为原点，法线方向为Z轴建立相应的平面坐标系pcs1和pcs2，其中坐标系绕Z轴的旋转不会影响平面法线在平面坐标系下的方向，为了简化，这里将其绕Z轴的旋转量设置为0。记平面坐标系pcs1到世界坐标系wcs的旋转矩阵和平移向量为

和

世界坐标系wcs到平面坐标系pcs2的旋转矩阵和平移向量为

和

构造相应的齐次变换矩阵

和

则坐标系pcs1和pcs2的齐次变换矩阵可以表示为：

因此，对于坐标系pcs2内的任意一点P_pcs2＝(x_pcs2,y_pcs2,z_pcs2)^T，可以通过式：

变换到坐标系pcs1下，其中P_pcs1＝(x_pcs1,y_pcs1,z_pcs1)^T为该点在pcs1坐标系下对应的坐标。任意取右侧激光平面内的N个点：

通过式(9)将其变换到坐标系pcs1下，得到：

由于左侧拟合平面与坐标系pcs1的XOY平面重合，因此，

就是这N个点到平面1的距离，则平面2到平面1的距离d可以表示为：

第6步，由法线夹角和平面距离判断两侧激光平面是否共面。若两个平面的夹角为0，表明这两个平面平行或者重合，若其中一个平面上任意一点到另一个平面的距离为0，则两个平面重合。为了排除误差的影响，同时采用平面法线夹角α和平面距离d两个参数共同判断两侧激光平面是否共面，若平面法线夹角α和平面距离满足式：

d≤T_d且α≤Tα (16)

则左右两个激光平面重合度较高，认为钢轨两侧激光平面调节到位，其中T_d,T_α分别表示平面距离d的判断阈值和平面法线夹角α的判断阈值，可根据精度要求确定阈值大小。

通过上述可知，在一个实施例中，根据左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数、外部参数及凸形标定块的光条图像，确定左右两侧激光平面参数；根据左右两侧激光平面参数，确定左右两侧激光平面的共面程度，可以包括：

对左右侧凸形标定块光条图像提取光条中心，得到左右侧凸形标定块光条图像的光条中心像素坐标；

根据左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数和外部参数，将左右侧凸形标定块光条图像的光条中心像素坐标变换到相应的靶标坐标系下；

以任一靶标坐标系为世界坐标系，通过坐标变换将靶标坐标系下的光条中心坐标变换到世界坐标系下；

在世界坐标系下，对左侧激光平面的两个交线和右侧激光平面的两个交线分别拟合平面，得到左右侧激光平面参数；

根据所述左右侧激光平面参数，计算左右两侧拟合平面的法线夹角和平面距离；

根据所述法线夹角和平面距离，确定左右两侧激光平面的共面程度。

具体实施时，上述确定左右两侧激光平面的共面程度的实施方式进一步提高了轨廓测量***激光平面调整的效率和准确率。

在一个实施例中，上述轨廓测量***激光平面调整方法还可以包括：实时显示左右两侧激光平面，得到实时显示结果；

根据左右两侧激光平面的共面程度，调整左右两侧激光摄像组件中激光器的位置，可以包括：根据左右两侧激光平面的共面程度和实时显示结果，调整左右两侧激光摄像组件中的激光器的位置。

具体实施时，在激光平面调节过程中，左右相机实时采集凸形标定块光条图像，得到凸形标定块光条图像序列，如式(3)所示。然后，通过共面判断单元实时处理凸形标定块光条图像序列，计算钢轨两侧激光平面参数，根据两侧激光平面参数，在显示窗口实时绘制两侧激光平面，并显示法线夹角和平面距离，根据式(16)判断钢轨两侧激光平面是否调节到位，从而实现钢轨轮廓测量***钢轨两侧激光平面的可视化调节，效率、准确率和便利性高，其效果如图9所示。

另外，3个平面靶标标定板可以选择圆形点阵，也可以选择棋盘格，如图10所示。

也可在凸形标定块上仅放置一个2号平面靶标标定板，而取消1号和3号平面靶标标定板，这时，直接在凸形标定块没有放标定板的上表面建立相应的临时坐标系tcs1和tcs3，在2号平面靶标标定板上建立靶标坐标系tcs2，只需要事先标定出靶标坐标系tcs2和两个临时坐标系tcs1和tcs3的旋转矩阵和平移向量中的未知参数，然后参考文中接下来的流程即可。

另外，为了便于理解，下面再介绍下本发明实施例的相关技术术语的名词解释：

坐标系C1到坐标系C2的旋转矩阵

和平移向量

可表示为：

其中，

旋转矩阵

和平移向量

表示坐标系c1首先经过平移向量

将坐标系c1平移到坐标系c2，得到临时坐标系t1，此时坐标系的t1和c2的原点重合，然后坐标系t1绕t1的X轴旋转角度α得到临时坐标系t2，然后坐标系t2绕t2的Y轴旋转角度β得到临时坐标系t3，然后坐标系t3绕t3的Z轴旋转角度γ，最终得到坐标系c2。

本发明实施例提供的轨廓测量***激光平面调整方法的特点是：

1)在钢轨轮廓测量***的线激光器的激光平面调节过程中，通过凸形标定块和3个平面标定板实时获取钢轨两侧激光平面参数，并在程序窗口实时显示两个激光平面，实现轨廓测量***激光平面的实时可视化调节。

2)计算两个激光平面的法线夹角和平面距离，通过法线夹角和平面距离评估钢轨两侧激光平面的重合度，判断钢轨两侧的激光平面是否调节到位。

3)激光平面拟合方法。

4)凸形标定块和3个平面标定板。

本发明实施例中还提供了一种钢轨轮廓测量***激光平面调整装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与钢轨轮廓测量***激光平面调整方法相似，因此该装置的实施可以参见钢轨轮廓测量***激光平面调整方法的实施，重复之处不再赘述。

图12为本发明实施例中轨廓测量***激光平面调整装置示意图，如图12所示，该装置包括：

获取单元01，用于获取轨廓测量***中左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数和外部参数；

图像采集单元02，用于采集凸形标定块的光条图像；凸形标定块的三个上表面分别放置一平面靶标标定板，每一平面靶标标定板上设置有多个均匀分布的标记点；凸形标定块和对应的平面靶标标定板设置在左右两侧激光摄像组件的工作范围内；

共面程度确定单元03，用于根据左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数、外部参数及凸形标定块的光条图像，确定左右两侧激光平面参数；根据左右两侧激光平面参数，确定左右两侧激光平面的共面程度；

调整单元04，用于根据两侧激光平面的共面程度，调整左右两侧激光摄像组件中激光器的位置。

在一个实施例中，所述共面程度确定单元具体用于：

在一个实施例中，上述轨廓测量***激光平面调整装置还可以包括：高度差确定单元，用于根据激光摄像组件深度方向的量程，确定凸形标定块的中间的上表面与其左右的两个上表面之间的高度差。

在一个实施例中，上述轨廓测量***激光平面调整装置还可以包括：实时显示单元，用于实时显示左右两侧激光平面，得到实时显示结果；

所述调整单元具体用于：根据左右两侧激光平面的共面程度和实时显示结果，调整左右两侧激光摄像组件中的激光器的位置。

本发明实施例还提供一种计算机设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述轨廓测量***激光平面调整方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述轨廓测量***激光平面调整方法的计算机程序。

综上，现有技术通过肉眼观察两侧激光平面的交线与标定板刻度线的重合程度来判断两侧激光平面是否满足共面的安装要求，这种方法无法实时获取两侧激光平面参数，易受主观因素影响，准确度较低。因此，本发明实施例提供的轨廓测量***激光平面调整的优点是：本发明提出了一种钢轨轮廓测量***激光平面可视化调节方法和装置，在钢轨轮廓测量***的线激光器的激光平面调节过程中，通过凸型标定块实时获取钢轨两侧的激光平面参数，并通过程序窗口在同一个坐标系下实时显示左右两个平面，同时计算两个平面法线夹角和平面距离，以实时得到的两个平面的法线夹角和平面距离为共面判断标准，指导激光平面的调节操作。该方法操作简单，激光平面调节过程可视化，共面判断标准不受人为主观因素的影响，具有实时性强、准确度高的优点。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种轨廓测量***激光平面调整方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的轨廓测量***激光平面调整方法，其特征在于，根据左右两侧激光摄像组件中相机的内部参数、外部参数及凸形标定块的光条图像，确定左右两侧激光平面参数；根据左右两侧激光平面参数，确定左右两侧激光平面的共面程度，包括：

3.如权利要求1所述的轨廓测量***激光平面调整方法，其特征在于，还包括：根据激光摄像组件深度方向的量程，确定凸形标定块的中间的上表面与其左右的两个上表面之间的高度差。

4.如权利要求1所述的轨廓测量***激光平面调整方法，其特征在于，还包括：实时显示左右两侧激光平面，得到实时显示结果；

根据左右两侧激光平面的共面程度，调整左右两侧激光摄像组件中激光器的位置，包括：根据左右两侧激光平面的共面程度和实时显示结果，调整左右两侧激光摄像组件中的激光器的位置。

5.一种轨廓测量***激光平面调整装置，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的轨廓测量***激光平面调整装置，其特征在于，所述共面程度确定单元具体用于：

7.如权利要求5所述的轨廓测量***激光平面调整装置，其特征在于，还包括：高度差确定单元，用于根据激光摄像组件深度方向的量程，确定凸形标定块的中间的上表面与其左右的两个上表面之间的高度差。

8.如权利要求5所述的轨廓测量***激光平面调整装置，其特征在于，还包括：实时显示单元，用于实时显示左右两侧激光平面，得到实时显示结果；

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任一所述方法的计算机程序。