本发明提供了一种轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法及装置、介质，其中的方法包括如下步骤：步骤一、确定轮轨接触姿态测量所能涵盖的布局空间；步骤二、根据候选双目视觉模型池，确定出所述布局空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数；在所述步骤二中，所述候选双目视觉模型池是按照如下步骤建立的：步骤S10：确定测量所能涵盖的布局空间中的相关因子，并对所述相关因子进行离散化处理；步骤S20：根据所述结构光投影仪和所述相机的物理参数，建立候选双目视觉模型；步骤S30：基于所述候选双目视觉模型，在所述布局空间的可行区域建立候选双目视觉模型池。基于本发明的方法能够用最少数量的双目相机系统实现对轮轨接触姿态的高精度测量。
1.一种轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，其特征在于，所述轮轨接触姿态测量采用的检测部件包括结构光投影仪和相机，所述布局控制方法包括如下步骤：步骤一、确定轮轨接触姿态测量所能涵盖的布局空间；
步骤二、根据候选双目视觉模型池，确定出所述布局空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数；
在所述步骤二中，所述候选双目视觉模型池是按照如下步骤建立的：
步骤S10：确定测量所能涵盖的布局空间中的相关因子，并对所述相关因子进行离散化处理；
其中，所述相关因子包括布局空间的大小、包含于布局空间中的物体、与布局空间相关的环境约束和布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间；
采用采样频率f对大小为m*n*k的局部空间进行离散化处理，离散化后的所述布局空间的大小表示为Sx×Sy×Sz，其中，m、n、k分别为布局空间在其所处的三维坐标系中沿X、Y、Z轴方向的尺寸；采样频率表示在布局空间内每隔尺寸f取一个采样点，基于采样频率对局部空间中的点沿X、Y、Z轴进行采样，Sx、Sy、Sz分别表示在X、Y、Z轴方向上的采样点的点数，(x，y，z)表示布局空间中的任意一点，基于此，对所述包含于布局空间中的物体、所述与布局空间相关的环境约束和所述布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间的离散化处理包括：
1)：采用所述采样频率f对包含于布局空间中的物体进行离散化处理，表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixenv，其中，若某一物体在所述布局空间中的任意一点(x,y,z)占有空间，则matrixenv(x,y,z)＝1，反之则为0；
2)：采用所述采样频率f定义所述与布局空间相关的环境约束，表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixforbidden，其中，若所述布局空间中的任意一点(x,y,z)禁止放置所述相机和/或所述结构光投影仪，则matrixforbidden(x,y,z)＝1，反之则为0；
3)：采用所述采样频率f定义所述布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间，表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixtarget，其中，若所述目标测量空间包括所述布局空间中的任意一点(x,y,z)，则matrixtarget(x,y,z)＝1，反之则为0；
步骤S20：根据所述结构光投影仪和所述相机的物理参数，建立候选双目视觉模型；
步骤S30：基于所述候选双目视觉模型，在所述布局空间的可行区域建立候选双目视觉模型池。
2.根据权利要求1所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，其特征在于，所述物理参数包括前景深、后景深、水平视场角和垂直视场角。
3.根据权利要求2所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，其特征在于，所述步骤S20包括：根据所述采样频率f对所述结构光投影仪和所述相机的所述前景深、所述后景深、所述水平视场角和所述垂直视场角进行离散化处理，结果分别表示为neardist,fardist,FoV1,FoV2；
将所述结构光投影仪和所述相机视作一个质点，质点在所述布局空间中的位置为(x0,y0,z0)，质点的光轴朝向与x轴和y轴之间形成的角度分别为 质点能够覆盖到的视野表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixsingle，其中，若所述结构光投影仪或所述相机的视野能够覆盖到所述布局空间中一点(x,y,z)，则matrixsingle(x,y,z)＝1，反之则为0；
基于所述neardist,fardist,FoV1,FOV2和所述matrixsingle，建立质点的双目视觉模型。
4.根据权利要求3所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，其特征在于，所述步骤S30包括：步骤S301：所述结构光投影仪和所述相机在所述布局空间中的位置为(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)，所述结构光投影仪和所述相机的光轴朝向与x轴和y轴之间形成的角度分别为和
所述结构光投影仪和所述相机能够覆盖到的视野分别表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑
1矩阵matrixsingle，其中，若所述结构光投影仪或所述相机的视野能够覆盖到所述布局空间中一点(x,y,z)，则matrixsingle(x,y,z)＝1，反之则为0；
结构光投影仪表示为一个位置是(x1,y1,z1)、光轴朝向为角度 的矩阵matrixs1，相机表示为一个位置是(x2,y2,z2)、光轴朝向为角度 的矩阵matrixs2，结构光投影仪和相机组成的双目视觉系统通过矩阵matrixdouble表示，其中，matrixdouble＝matrixs1&matrixs2；
步骤S302：所述布局空间中可摆放所述双目视觉系统的点通过matrixfeasible矩阵表示，matrixfeasible＝～(matrixforbidden&matrixenv)其中，矩阵matrixforbidden中包含了禁止摆放双目视觉系统的点，矩阵matrixenv中包含了由于环境约束确定的不应当摆放双目视觉系统的点；
步骤S303：将结构光投影仪和相机作为一个质点，在matrixfeasible中每一个可行的点上，分别生成质点与x轴和y轴夹角为 的候选双目视觉模型，其中 为0°到
360°之间的取值，每一个候选双目视觉模型包含了该质点潜在、可能的质点布局方式；
假设共生成N个候选双目视觉模型，所有的候选双目视觉模型形成候选双目视觉模型池，表示为大小为N×Sx×Sy×Sz的0‑1矩阵A。
5.根据权利要求4所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，其特征在于，所述布局空间中禁止摆放所述双目视觉系统的点包括：因列车转向架结构限制因此禁止摆放双目视觉系统的点。
6.根据权利要求5所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，其特征在于，所述的“根据候选双目视觉模型池，确定出所述布局空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数”包括：根据所述候选双目视觉模型池A和所述目标测量空间matrixtarget，使用二进制整数线性优化求解，目标函数：s.t.Ax>＝matrixtarget,xi∈{0,1}
从而确定出所述目标测量空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数，其中，i＝1,2,…,N，i表示第i个候选双目视觉模型，N表示候选双目视觉模型的个数，变量xi表示是否选择第i个候选双目视觉模型，具体地，若xi＝1，表明选择了第i个候选双目视觉模型，反之则表明不选择第i个候选双目视觉模型；Ax是所有可能的由结构光投影仪和相机组成的双目视觉模型的覆盖矩阵的线性组合。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该存储介质适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行权利要求1至6中任一项所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法。
8.一种控制装置，其特征在于，该控制装置包括存储器和处理器，所述存储器适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行权利要求1至6中任一项所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法。
9.一种轮轨接触姿态测量的检测布局控制装置，其特征在于，该控制装置包括控制模块，所述控制模块被配置为执行权利要求1至6中任一项所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法。
轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法及装置、介质
技术领域
[0001] 本发明涉及视觉传感器的网络布局技术领域，具体涉及一种轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法及装置、控制装置、计算机可读存储介质。
背景技术
[0002] 铁路在我国的建设规模以及建造水平在全世界范围内都属于领先地位，其中，高速铁路的运营里程达3.79万公里，里程数稳居世界第一。伴随着列车的持续运行，列车的车轮和列车运行的铁轨不可避免地会受到磨损，这在一定程度上会影响高速铁路的行车安全。目前已有的可行的方案是：使用结构光投影仪和相机组成的双目视觉系统对轮(车轮)轨(铁轨)接触区域进行全表面范围的实时监测，从而通过动态获取轮轨接触姿态的方式来研究、确定轮轨的冲击、受力和磨损等情况。
[0003] 不过，采用双目视觉系统对轮轨接触区域进行全表面的检测过程中，存在这样的问题：受如轮轨遮挡、目标观测区域结构复杂、双目视觉系统部署位置受限等客观存在的约束，导致双目视觉系统的测量精度受到影响。
[0004] 相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
[0005] 技术问题
[0006] 本发明旨在至少一部分或者一定程度地解决前述的技术问题，即：至少一部分或者一定程度地解决由于受如轮轨遮挡、目标观测区域结构复杂、双目视觉系统部署位置受限(如受转向架结构的限制)等客观存在的约束导致双目视觉系统的测量精度受到影响的技术问题。
[0007] 技术手段
[0008] 鉴于此，本发明提供了一种轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，所述轮轨接触姿态测量采用的检测部件包括结构光投影仪和相机，所述布局控制方法包括如下步骤：
[0009] 步骤一、确定轮轨接触姿态测量所能涵盖的布局空间；
[0010] 步骤二、根据候选双目视觉模型池，确定出所述布局空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数；
[0011] 在所述步骤二中，所述候选双目视觉模型池是按照如下步骤建立的：
[0012] 步骤S10：确定测量所能涵盖的布局空间中的相关因子，并对所述相关因子进行离散化处理；
[0013] 其中，所述相关因子包括布局空间的大小、包含于布局空间中的物体、与布局空间相关的环境约束和布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间；
[0014] 步骤S20：根据所述结构光投影仪和所述相机的物理参数，建立候选双目视觉模型；
[0015] 步骤S30：基于所述候选双目视觉模型，在所述布局空间的可行区域建立候选双目视觉模型池。
[0016] 对于上述检测布局控制方法，在一种可能的实施方式中，所述步骤S10包括：
[0017] 采用采样频率f对大小为m*n*k的局部空间进行离散化处理，离散化后的所述布局空间的大小表示为Sx×Sy×Sz，
[0018] 其中，m、n、k分别为布局空间在其所处的三维坐标系中沿X、Y、Z轴方向的尺寸；采样频率表示在布局空间内每隔尺寸f取一个采样点，基于采样频率对局部空间中的点沿X、Y、Z轴进行采样，Sx、Sy、Sz分别表示在X、Y、Z轴方向上的采样点的点数，(x，y，z)表示布局空间中的任意一点，
[0019] 基于此，对所述包含于布局空间中的物体、所述与布局空间相关的环境约束和所述布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间的离散化处理包括：
[0020] 1)：采用所述采样频率f对包含于布局空间中的物体进行离散化处理，表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixenv，
[0021] 其中，若某一物体在所述布局空间中的任意一点(x，y，z)占有空间，则matrixenv(x，y，z)＝1，反之则为0；
[0022] 2)：采用所述采样频率f定义所述与布局空间相关的环境约束，表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixforbidden，
[0023] 其中，若所述布局空间中的任意一点(x，y，z)禁止放置所述相机和/或所述结构光投影仪，则matrixforbidden(x，y，z)＝1，反之则为0；
[0024] 3)：采用所述采样频率f定义所述布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间，表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixtarget，
[0025] 其中，若所述目标测量空间包括所述布局空间中的任意一点(x，y，z)，则matrixtarget(x，y，z)＝1，反之则为0。
[0026] 对于上述检测布局控制方法，在一种可能的实施方式中，所述物理参数包括前景深、后景深、水平视场角和垂直视场角。
[0027] 对于上述检测布局控制方法，在一种可能的实施方式中，所述步骤S20包括：
[0028] 根据所述采样频率f对所述结构光投影仪和所述相机的所述前景深、所述后景深、所述水平视场角和所述垂直视场角进行离散化处理，结果分别表示为neardist，fardist，FoV1，FoV2；
[0029] 将所述结构光投影仪和所述相机视作一个质点，质点在所述布局空间中的位置为(x0，y0，z0)，质点的光轴朝向与x轴和y轴之间形成的角度分别为 质点能够覆盖到的视野表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixsingle，
[0030] 其中，若所述结构光投影仪或所述相机的视野能够覆盖到所述布局空间中一点(x，y，z)，则matrixsingle(x，y，z)＝1，反之则为0；
[0031] 基于所述neardist，fardist，FoV1，FoV2和所述matrixsingle，建立质点的双目视觉模型。
[0032] 对于上述检测布局控制方法，在一种可能的实施方式中，所述步骤S30包括：
[0033] 步骤S301：所述结构光投影仪和所述相机在所述布局空间中的位置为(x1，y1，z1)和(x2，y2，z2)，
[0034] 所述结构光投影仪和所述相机的光轴朝向与x轴和y轴之间形成的角度分别为和
[0035] 所述结构光投影仪和所述相机能够覆盖到的视野分别表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixsingle，其中，若所述结构光投影仪或所述相机的视野能够覆盖到所述布局空间中一点(x，y，z)，则matrixsingle(x，y，z)＝1，反之则为0；
[0036] 结构光投影仪表示为一个位置是(x1，y1，z1)、光轴朝向为角度 的矩阵matrixs1，相机表示为一个位置是(x2，y2，z2)、光轴朝向为角度 的矩阵matrixs2，结构光投影仪和相机组成的双目视觉系统通过矩阵matrixdouble表示，
[0037] 其中，matrixdouble＝matrixs1&matrixs2；
[0038] 步骤S302：所述布局空间中可摆放所述双目视觉系统的点通过matrixfeasible矩阵表示，
[0039] matrixfeasible＝～(matrixforbidden&matrixenv)
[0040] 其中，矩阵matrixforbidden中包含了禁止摆放双目视觉系统的点，矩阵matrixenv中包含了由于环境约束确定的不应当摆放双目视觉系统的点；
[0041] 步骤S303：将结构光投影仪和相机作为一个质点，在matrixfeasible中每一个可行的点上，分别生成质点与x轴和y轴夹角为 的候选双目视觉模型，
[0042] 其中 为0°到360°之间的取值，每一个候选双目视觉模型包含了该质点潜在、可能的质点布局方式；
[0043] 假设共生成N个候选双目视觉模型，所有的候选双目视觉模型形成候选双目视觉模型池，表示为大小为N×Sx×Sy×Sz的0‑1矩阵A。
[0044] 对于上述检测布局控制方法，在一种可能的实施方式中，所述布局空间中禁止摆放所述双目视觉系统的点包括：因列车转向架结构限制因此禁止摆放双目视觉系统的点。
[0045] 对于上述检测布局控制方法，在一种可能的实施方式中，所述的“根据候选双目视觉模型池，确定出所述布局空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数”包括：
[0046] 根据所述候选双目视觉模型池A和所述目标测量空间matrixtarget，使用二进制整数线性优化求解，目标函数：
[0047]
[0048] s.t.Ax＞＝matrixtarget，xi∈{0，1}
[0049] 从而确定出所述目标测量空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数，[0050] 其中，i＝1，2，...，N，i表示第i个候选双目视觉模型，N表示候选双目视觉模型的个数，变量xi表示是否选择第i个候选双目视觉模型，具体地，若xi＝1，表明选择了第i个候选双目视觉模型，反之则表明不选择第i个候选双目视觉模型；Ax是所有可能的由结构光投影仪和相机组成的双目视觉模型的覆盖矩阵的线性组合。
[0051] 技术效果
[0052] 可以看出，基于本发明提供的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，在对轮轨接触区域清晰化的前提下，通过一次最优化求解，从N个候选双目视觉模型选出多个作为实际的双目视觉模型。由于每一个被选择的候选双目视觉模型的位姿参数已经确定，因此，仅需将对应于对轮轨接触区域的轮轨模型、对应于双目视觉系统的结构光投影仪和相机的参数输入，并且指定禁止摆放双目相机系统的区域，就能够计算出用最少数量的双目相机系统能够覆盖目标轮轨接触区域的双目相机系统位姿参数。
[0053] 本发明第二方面提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行前述任一项所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法。
[0054] 可以理解的是，该计算机可读存储介质具有前述任一项所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法的所有技术效果，在此不再赘述。
[0055] 本领域技术人员能够理解的是，本发明实现其轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，可以理解的是，该程序代码包括但不限于执行上述轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法的程序代码。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0056] 本发明第三方面提供了一种控制装置，该控制装置包括存储器和处理器，所述存储器适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行前述任一项所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法。
[0057] 可以理解的是，该控制装置具有前述任一项所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法的所有技术效果，在此不再赘述。该控制装置可以是包括各种电子设备形成的控制装置设备。
[0058] 本发明第四方面提供了一种轮轨接触姿态测量的检测布局控制装置，该控制装置包括控制模块，所述控制模块被配置为执行前述任一项所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法。
[0059] 可以理解的是，该控制装置具有前述任一项所述的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法的所有技术效果，在此不再赘述。
[0060] 在本发明的描述中，“控制模块”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质，比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。
[0061] 进一步，应该理解的是，由于控制模块的设定仅仅是为了说明对应于本发明的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法的系统中的功能单元，因此控制模块对应的物理器件可以是处理器本身，或者处理器中软件的一部分，硬件的一部分，或者软件和硬件结合的一部分。因此，控制模块的数量为一个仅仅是示意性的。本领域技术人员能够理解的是，可以根据实际情况，对控制模块进行适应性地拆分。对控制模块的具体拆分形式并不会导致技术方案偏离本发明的原理，因此，拆分之后的技术方案都将落入本发明的保护范围内。
附图说明
[0062] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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。
[0063] 图1示出本发明一种实施例的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0064] 下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围等。如在布局空间中禁止放置相机和/或结构光投影仪的位置可以根据实际情形灵活定义等。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或模块，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、模块和/或它们的组。
[0065] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0066] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且实施例并不构成对本发明实施例的限定。如在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节，本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的原理等未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。参照图1，图1示出本发明一种实施例的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法的流程示意图。如图1所示，本发明提供了一种轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法，测量使用的检测部件至少包括结构光投影仪和相机，检测布局控制方法主要包括如下两个步骤：
[0067] 步骤一、确定轮轨接触姿态测量所能涵盖的布局空间；
[0068] 步骤二、根据候选双目视觉模型池，确定出所述布局空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数。
[0069] 其中，步骤二中所需的所述候选双目视觉模型池是按照如下步骤建立的：
[0070] 步骤S10：确定测量所能涵盖的布局空间中的相关因子，并对所述相关因子进行离散化处理；其中，所述相关因子包括布局空间的大小、包含于布局空间中的物体、与布局空间相关的环境约束和布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间。
[0071] 在一种可能的实施方式中，步骤S10具体包括：
[0072] 采用采样频率f对大小为m*n*k的局部空间进行离散化处理，离散化后的所述布局空间的大小表示为Sx×Sy×Sz；
[0073] 其中，m、n、k分别为布局空间在其所处的三维坐标系中沿X、Y、Z轴方向的尺寸；采样频率表示在布局空间内每隔尺寸f取一个采样点，基于采样频率对局部空间中的点沿X、Y、Z轴进行采样，Sx、Sy、Sz分别表示在X、Y、Z轴方向上的采样点的点数，(x，y，z)表示布局空间中的任意一点。
[0074] 基于此，对所述包含于布局空间中的物体、所述与布局空间相关的环境约束和所述布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间的离散化处理包括：
[0075] 1)：采用所述采样频率f对包含于布局空间中的物体进行离散化处理，表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixenv；
[0076] 其中，若某一物体在所述布局空间中的任意一点(x，y，z)占有空间，则matrixenv(x，y，z)＝1，反之则为0；
[0077] 2)：采用所述采样频率f定义所述与布局空间相关的环境约束，表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixforbidden。
[0078] 其中，若所述布局空间中的任意一点(x，y，z)禁止放置所述相机和/或所述结构光投影仪，则matrixforbidden(x，y，z)＝1，反之则为0；
[0079] 3)：采用所述采样频率f定义所述布局空间中具有轮轨接触姿态的目标测量空间，表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixtarget，若所述目标测量空间包括所述布局空间中的任意一点(x，y，z)，则matrixtarget(x，y，z)＝1，反之则为0。
[0080] 步骤S20：根据所述结构光投影仪和所述相机的包括但不限于前景深、后景深、水平视场角和垂直视场角物理参数，建立候选双目视觉模型。
[0081] 在一种可能的实施方式中，步骤S20包括：
[0082] 根据所述采样频率f对所述结构光投影仪和所述相机的所述前景深、所述后景深、所述水平视场角和所述垂直视场角进行离散化处理，结果分别表示为neardist，fardist，FoV1，FoV2；
[0083] 将所述结构光投影仪和所述相机视作一个质点，质点在所述布局空间中的位置为(x0，y0，z0)，质点的光轴朝向与x轴和y轴之间形成的角度分别为 质点能够覆盖到的视野表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixsingle，若所述结构光投影仪或所述相机的视野能够覆盖到所述布局空间中一点(x，y，z)，则matrixsingle(x，y，z)＝1，反之则为0。
[0084] 基于所述neardist，fardist，FoV1，FoV2和所述matrixsingle，建立质点的双目视觉模型。
[0085] 步骤S30：基于所述候选双目视觉模型，在所述布局空间的可行区域建立候选双目视觉模型池。
[0086] 在一种可能的实施方式中，步骤S30包括：
[0087] 步骤S301：所述结构光投影仪和所述相机在所述布局空间中的位置为(x1，y1，z1)和(x2，y2，z2)，
[0088] 所述结构光投影仪和所述相机的光轴朝向与x轴和y轴之间形成的角度分别为和
[0089] 所述结构光投影仪和所述相机能够覆盖到的视野分别表示为一个Sx×Sy×Sz大小的0‑1矩阵matrixsingle，其中，若所述结构光投影仪或所述相机的视野能够覆盖到所述布局空间中一点(x，y，z)，则matrixsingle(x，y，z)1，反之则为0；
[0090] 结构光投影仪表示为一个位置是(x1，y1，z1)、光轴朝向为角度 的矩阵matrixS1，相机表示为一个位置是(x2，y2，z2)、光轴朝向为角度 的矩阵matrixs2，结构光投影仪和相机组成的双目视觉系统通过矩阵matrixdouble表示，
[0091] 其中，matrixdouble＝matrixs1&matrixs2；
[0092] 步骤S302：所述布局空间中可摆放所述双目视觉系统的点通过matrixfeasible矩阵表示，
[0093] matrixfeasible＝～(matrixforbidden&matrixenv)
[0094] 其中，矩阵matrixforbidden中包含了禁止摆放双目视觉系统的点，矩阵matrixenv中包含了由于环境约束确定的不应当摆放双目视觉系统的点。如布局空间中禁止摆放所述双目视觉系统的点包括因列车转向架结构限制因此禁止摆放双目视觉系统的点等。
[0095] 步骤S303：将结构光投影仪和相机作为一个质点，在matrixfeasible中每一个可行的点上，分别生成质点与x轴和y轴夹角为 的候选双目视觉模型。
[0096] 其中 为0°到360°之间的取值，每一个候选双目视觉模型包含了该质点潜在、可能的质点布局方式。假设共生成N个候选双目视觉模型，所有的候选双目视觉模型形成候选双目视觉模型池，表示为大小为N×Sx×Sy×Sz的0‑1矩阵A。
[0097] 这样一来，前述的“根据候选双目视觉模型池，确定出所述目标测量空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数”便具体包括：
[0098] 根据所述候选双目视觉模型池A和所述目标测量空间matrixtarget，使用二进制整数线性优化求解，目标函数：
[0099]
[0100] s.t.Ax＞＝matrixtarget，xi∈{0，1}
[0101] 从而确定出所述目标测量空间所需的所述结构光投影仪和所述相机的位姿参数，[0102] 其中，i＝1，2，...，N，i表示第i个候选双目视觉模型，N表示候选双目视觉模型的个数，变量xi表示是否选择第i个候选双目视觉模型，具体地，若xi＝1，表明选择了第i个候选双目视觉模型，反之则表明不选择第i个候选双目视觉模型；Ax是所有可能的由结构光投影仪和相机组成的双目视觉模型的覆盖矩阵的线性组合，示例性地：Ax＝a1*A1+a2*A2+…+ak*Ak...+aN*AN，其中的a1，…，ak，...aN均为n维向量，n维向量中的每一个维度的值表示双目视觉模型在该维度是否被选择，值为0表示被选择，值为1表示未被选择。
[0103] 可以看出，在本发明的轮轨接触姿态测量的检测布局控制方法中，基于双目视觉模型池，能够确定出布局空间所需的结构光投影仪和相机的位姿参数，从而实现了用于轮轨接触姿态高精度测量的、作为传感部件的结构光投影仪和相机在布局空间内的布局方案。
[0104] 需要指出的是，尽管上述实施例中将各个步骤按照特定的先后顺序进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本发明的效果，不同的步骤之间并非必须按照这样的顺序执行，其可以同时执行或以其他顺序执行，也可以增加、替换或者省略某些步骤，这些变化都在本发明的保护范围之内等。
[0105] 需要说明的是，尽管以上述具体方式所构成的检测布局控制方法作为示例进行了介绍，但本领域技术人员能够理解，本发明应不限于此。事实上，完全可根据以及实际应用场景等情形灵活地调整相关的步骤。
[0106] 至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
