[發明專利]三維四輪定位儀及其測量方法

有效

• 申請號: 201410331136.0
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104132818A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 梁國遠;郭會文;吳新宇;周艷;王歡;王倩倩
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01M17/013
• 分類號: G01M17/013
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

1.一種三維四輪定位儀，包括頂梁、攝像機和懸掛在所述頂梁上的軌道平臺，其特征在于，所述三維四輪定位儀還包括固定架、反光標靶、顯示設備和主機，所述攝像機安裝在所述軌道平臺上，所述固定架將所述反光標靶固定安裝在多個輪胎上，且所述反光標靶位于所述攝像機的拍攝視角內；所述主機分別與所述攝像機和顯示設備相連；所述反光標靶上設有兩個兩種不同顏色交錯的方塊圖案和位于反光標靶中心的正弦塊圖案，且所述兩個方塊圖案被所述正弦塊圖案分隔；所述攝像機用于采集所述反光標靶，得到包含所述方塊圖案和正弦塊圖案的標靶圖像，并將所述標靶圖像發送給所述主機；所述主機用于對所述標靶圖像進行處理，得到輪胎的定位參數，根據所述定位參數得到輪胎相應的三維姿態，并將所述輪胎的三維姿態發送到所述顯示設備；所述顯示設備用于顯示輪胎的三維姿態。

2.根據權利要求1所述的三維四輪定位儀，其特征在于，所述主機還用于預先建立平面標靶特征點在空間坐標系下坐標與圖像中對應像素點圖像坐標的對應關系，根據所述對應關系計算出反光標靶相對于攝像機的三維姿態，通過計算一組標靶圖像得到反光標靶相對攝像機的連續三維姿態變化，對所述反光標靶相對于攝像機的連續三維姿態變化進行擬合得到反光標靶的運動擺線，根據所述運動擺線計算得到輪胎的旋轉中心向量，將所述旋轉中心向量投射到車輛的運動平面，根據所述旋轉中心向量之間的夾角，求出輪胎的定位參數。

3.根據權利要求2所述的三維四輪定位儀，其特征在于，所述主機根據所述對應關系計算出反光標靶相對于攝像機的三維姿態包括：對所述標靶圖像處理求取兩種不同顏色的方塊的角點和正弦塊邊緣曲線，以標靶平面為XY平面，垂直于所述XY平面為Z平面，建立三維坐標系，根據所述反光標靶大小和圖案尺寸推算得到角點的三維坐標和正弦塊邊緣曲線的三維坐標，并計算角點在所述標靶圖像中的坐標和所述正弦塊邊緣曲線在所述標靶圖像中的坐標，根據所述角點的三維坐標以及角點在所述標靶圖像中的坐標，建立反光標靶相對攝像機三維姿態的等式方程，根據所述正弦塊邊緣曲線的三維坐標以及所述正弦塊邊緣曲線在所述標靶圖像中的坐標，對所述標靶圖像中的所述正弦塊邊緣曲線進行傅里葉變換，根據所述傅里葉變換系數建立反光標靶相對攝像機三維姿態的等式方程，求解兩個等式方程得到兩組反光標靶相對攝像機的三維姿態參數，融合兩組反光標靶相對攝像機的三維姿態參數得到最終的反光標靶相對攝像機的三維姿態參數。

4.根據權利要求1所述的三維四輪定位儀，其特征在于，所述攝像機垂直安裝在所述軌道平臺上，且所述攝像機的拍攝視角對著所述反光標靶，所述攝像機可在所述軌道平臺上滑動；所述軌道平臺相對于所述頂梁進行升降；所述兩種不同顏色包括黑色和白色。

5.根據權利要求1所述的三維四輪定位儀，其特征在于，所述三維四輪定位儀還包括安裝在所述軌道平臺上的補光設備，所述補光設備用于照射所述反光標靶。

6.根據權利要求1所述的三維四輪定位儀，其特征在于，所述攝像機還用于同時采集多個輪胎的反光標靶，得到各個輪胎的包含所述方塊圖案和正弦塊圖案的標靶圖像，并將所述各個輪胎的標靶圖像發送給所述主機；所述主機還用于對各個輪胎的所述標靶圖像進行處理，得到各個輪胎的定位參數。

7.一種三維四輪定位儀的測量方法，包括以下步驟：

提供三維四輪定位儀，所述三維四輪定位儀包括頂梁、攝像機和懸掛在所述頂梁上的軌道平臺、固定架、反光標靶、顯示設備和主機，所述攝像機安裝在所述軌道平臺上，所述主機分別與所述攝像機和顯示設備相連，所述反光標靶上設有兩個兩種不同顏色交錯的方塊圖案和位于反光標靶中心的正弦塊圖案，且所述兩個方塊圖案被所述正弦塊圖案分隔；

將車輛置于所述頂梁下方，且所述頂梁與所述車輛車體縱向軸平行，通過所述固定架將所述反光標靶固定安裝在所述車輛的多個輪胎上，且所述反光標靶位于所述攝像機的拍攝視角內；

通過所述主機指示推動車輛，通過所述攝像機采集包含述方塊圖案和正弦塊圖案的標靶圖像，并將所述標靶圖像發送給所述主機；

通過所述主機對所述標靶圖像進行處理，得到輪胎的定位參數，根據所述定位參數得到輪胎相應的三維姿態，并將所述輪胎的三維姿態發送到所述顯示設備；

通過所述顯示設備顯示輪胎的三維姿態。