[發明專利]基于立體視覺和激光的車輛輪距測量方法

無效

• 申請號: 200710022425.2
• 申請日: 2007-05-18
• 公開（公告）號: CN101059340A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 張為公;林國余
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C11/06
• 分類號: G01C11/06;G01B11/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

1.一種基于立體視覺和激光的車輛輪距測量方法，采用立體視覺激光測量系統獲取測量用參數，該立體視覺激光測量系統包括由第一相機(1)和第二相機(2)組成的相機單元、由第三相機(3)和第四相機(4)組成的另一相機單元及激光器，其中由第一相機(1)和第二相機(2)組成的相機單元用于拍攝車輛的左車輪外側區域和右車輪內側區域，由第三相機(3)和第四相機(4)組成的另一相機單元用于拍攝車輛的右車輪外側區域和左車輪內側區域，再用立體靶標對上述4臺相機進行內、外參數標定，其特征在于：

步驟1：用平面擬合的方法得到車輛支承平面W的平面方程參數A₀，B₀，C₀，D₀，并由此得到車輛支承平面W的平面方程A₀X+B₀Y+C₀Z+D₀＝0；

步驟2：用胎冠切點測量方法獲取車輪外側胎冠上處于不同位置的3個及以上數量的切點，記為p_i，上述胎冠切點測量方法為：

激光器以垂直輪胎外側面的方向，向車輪外側胎冠上投射一條徑向激光條紋，用一組相機單元中的相機分別拍攝該條徑向激光條紋，并分別保存彩色圖像，利用圖像處理算法，從圖像中提取各自的徑向激光條紋，該圖像處理算法采用：

1)從圖像中提取可能含有激光條紋目標區域的圖像，對該可能含有激光條紋目標區域的圖像進行二值化處理，得到二值化圖像；

2)在二值化圖像中，找出一個目標像素，并對其標記，再將其置于先入先出的堆棧中；

3)從先入先出的堆棧中取出一個目標像素，在二值化圖像中的該目標像素周圍5×5鄰域中，再次尋找未標記的目標像素，對此次找出的目標像素進行標記，并將其置于先入先出的堆棧中；

4)按步驟3)所述，遍歷先入先出堆棧中的各個目標像素；

5)對步驟4)所得的目標像素進行噪聲判斷，將總數量小于閾值T的步驟4)所得的目標像素作為噪聲并將其顏色改為背景色；反之，將步驟4)所得的目標像素作為一類可能的激光條紋目標上的點，予以保存，并將其顏色改為背景色，上述閾值T＝150；

6)重復步驟2)～步驟5)，得到各類可能的激光條紋目標上的點，并分別予以保存；

7)分別利用各類可能的激光條紋目標上的點，進行二次曲線擬合，該二次曲線方程形式為ax²+bx+c＝y，通過SVD奇異值分解，得到曲線擬合參數a、b、c；計算由各類可能的激光條紋目標上的點擬合得到的二次曲線的平均曲線擬合誤差err_i，

erri=(Σj=1n|aixij2+bixij+ci-yij|)/n]]>

其中i為可能的激光條紋目標的序號，j為可能的激光條紋目標上的點的序號，a_i，b_i，c_i表示由各類可能的激光條紋目標上的點擬合得到的二次曲線參數，x_ij，y_ij表示各類可能的激光條紋目標上的點的坐標；

8)將最小平均曲線擬合誤差err_i對應的一類點所在的目標作為激光條紋目標區域，再在激光條紋目標區域內進行條紋細化和短枝處理，獲取激光條紋；

此后，根據立體視覺中的極線幾何約束，左右互對應約束對圖像中提取后的激光條紋上點進行匹配，并且對激光條紋上的點進行三維重建，得到激光條紋上的空間點的三維坐標，利用激光條紋上的空間點擬合得到激光條紋所在空間平面S，再將激光條紋上的空間點P_i向擬合平面S投影，利用直線參數方程計算得到投影點P’_i；建立一個新坐標系O’X’Y’Z’，該坐標系以擬合平面S為O’X’Y’平面，以與擬合平面S垂直的平面P1為O’X’Z’平面，以與擬合平面S以及平面P1都垂直的平面P2為O’Y’Z’平面，對投影點P’_i進行坐標變換，得到投影點P’_i在新坐標系O’X’Y’Z’下相應點Q’_i的坐標為(x_i’，y_i’，0)，該相應點Q’_i在O’X’Y’平面坐標系下的平面坐標則為(x_i’，y_i’)，再用上述相應點Q’_i(x_i’，y_i’)進行平面三次曲線的擬合，該三次曲線方程為：

y＝a₁x³+b₁x²+c₁x+d₁

經求導、計算后，得到O’X’Y’平面中的擬合三次曲線極值點坐標(x₀’，y₀’)，最后通過坐標變化將新坐標系O’X’Y’Z’下極值點坐標(x₀’，y₀’，0)轉換為在世界坐標系OXYZ下的坐標(X₀’，Y₀’，Z₀’)，并將(X₀’，Y₀’，Z₀’)對應的點作為胎冠上激光條紋最外側點，該胎冠上激光條紋最外側點為輪胎胎冠的切點，再根據車輪外側胎冠上處于不同位置的3個及以上的切點，擬合車輪外側切平面P，

步驟3：用步驟2所述胎冠切點測量方法獲得車輪內側胎冠上的一個切點p₁，再向車輪外側切平面P投影，得到該切點p₁的投影點p₂，求取p₁與p₂的中點p₃，并將該中點p₃作為輪胎中心面上的一點，將輪胎中心面作為車輪外側切平面的平行面，利用空間幾何關系，得到輪胎中心面的平面C₁的方程；

步驟4：求取輪胎中心面的平面C₁與車輛支承平面W的左交線e₁；

重復步驟2～4，得到另一車輪的輪胎中心面的平面C₂與車輛支承平面W的右交線e₂；

最后，計算左交線e₁與右交線e₂之間的距離，并以此距離作為車輛輪距。