Medición con sistemas embarcados de la calidad geométrica de vías ferroviarias: determinación de la posición del carril mediante visión artificial y optimización con restricciones

Abstract

El objetivo de este Trabajo Fin de Grado ha sido desarrollar un algoritmo de optimización para determinar la posición del carril de una vía en el mundo real a partir de las medidas tomadas por las cámaras de un sistema embarcado en un tren. Comenzamos con una presentación general del proyecto en el que se engloba esta tarea. Hacemos también un breve repaso al estado del arte y a la normativa que debe cumplir un proyecto de este estilo. Para resolver la tarea hemos desarrollado la cinemática de seguimiento del movimiento de una cámara con la cual podremos obtener la posición en 3D de un punto del carril que aparezca en la imagen en 2D tomada por la cámara . Para poder llevar a cabo dicha transformación, hemos implementado la calibración para las cámaras instaladas. Ambos desarrollos teóricos se explican detalladamente en el documento. Además, hemos modelado matemáticamente el perfil de la sección de un carril. Este perfil teórico es el que usan nuestros algoritmos de optimización para resolver el problema. El problema propuesto es de tipo matemático y combina aspectos geométricos, computacionales y de optimización. Para resolver este problema, hemos desarrollado tres algoritmos que nos proporcionan. Explicamos en qúe se basa cada uno y cómo los hemos implementado en Python. Por último hemos llevado a cabo una serie de experimentos para poder evaluar nuestros algoritmos. Estos los hemos hecho con un banco de pruebas de medidas generadas artificialmente y con datos reales de mediciones realizadas en trenes. Por último, hacemos un análisis de los resultados obtenidos y debatimos sobre los posibles cambios y mejoras que podríamos implementar en los algoritmos propuestos.