[發明專利]一種魯棒的基于機器視覺的汽車3D四輪定位參數檢測方法

在審

• 申請號: 201410794607.1
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN104483144A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 殷春平;林麒;吳了泥
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01M17/013
• 分類號: G01M17/013;G06T7/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及汽車四輪定位參數的檢測方法，尤其是涉及一種魯棒的基于機器視覺的汽車3D四輪定位參數檢測方法。

背景技術

汽車車輪定位參數主要包括：前束角、外傾角、前輪總前束、后輪總前束和推進角。

汽車車輪定位參數作為汽車檢測一項重要內容，其準確度直接影響著汽車的安全性能、操縱穩定性。隨著計算機、攝像頭和光學傳感器的不斷發展，傳統機械式、紅外式、激光式四輪定位儀被逐漸淘汰，基于機器視覺的四輪定位產品具有非接觸、操作簡便、速度快等優點。

目前，大部分汽車車輪定位參數檢測的研究主要論述了相機標定模型或定位參數的幾何模型，很難做到多次重復的高精度測量，也很少提到如何建立車身坐標系，如何對定位參數的高精度測量和補償等問題的解決。這也導致市面上很多汽車四輪定位產品測量準確度和精度都不高；尤其是輪胎嚴重磨損、方向盤未回正、車輪不在測試臺同一平面等多種復雜測試工況下出現數據重復度差等缺點。

中國專利CN101294872公開一種汽車四輪定位參數檢測數學模型，首先檢測安裝在車輪輪轂上隨其運動的反光板及其圖像上的特征點，對特征點進行配準優化，計算反光板及其圖像間的最優單應性矩陣，然后根據攝像機內參數矩陣和單應性矩陣計算旋轉矩陣并優化旋轉矩陣，最后從旋轉矩陣中分解出車輪旋轉軸線和主銷軸線的方向余弦，從而求出四輪定位參數。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種魯棒的基于機器視覺的汽車3D四輪定位參數檢測方法。

本發明包括以下步驟：

1)在車輪運動過程中，利用攝像機拍攝安裝于輪轂上的標定板，經過圖像處理獲得運動前后四個車輪上標定板與攝像機之間的位姿參數關系；

2)利用步驟1)獲得的位姿參數關系求解出運動補償角，并通過運動補償角校正標定板與攝像機之間的位姿矩陣；

3)利用校正后的位姿矩陣求解表示車輪平面、旋轉軸、車身坐標系軸的參數，進而根據四輪定位參數的幾何定義求出四輪定位參數。

在步驟3)中，所述四輪定位參數包括：車輪前束角、車輪外傾角、前輪總前束、后輪總前束和推進角等。

按照四輪定位參數的定義，車輪前束角和車輪外傾角滿足以下數學公式：

其中，(y_{v_1},y_{v_2},y_{v_3})，(z_{v_1},z_{v_2},z_{v_3})分別為車身坐標系y_v軸，z_v＝軸在攝像機坐標系下的向量，(n₁,n₂,n₃)為車輪平面的法向量，也是旋轉平面的法向量。

前輪總前束滿足：∠z_vo_vE_{_front}＝∠z_vo_vE₁+∠z_vo_vE₂；

后輪總前束滿足：∠z_vo_vE_{_rear}＝∠z_vo_vE₃+∠z_vo_vE₄；

推進角滿足：Propulsion_angle＝∠z_vo_vF₄--∠z_vo_vF₃；

其中，∠z_vo_vE₁，∠z_vo_vE₂，∠z_vo_vE₃，∠z_vo_vE₄分別表示左前輪、右前輪、左后輪和右后輪的前束角；∠z_vo_vF₁，∠z_vo_vF₂，∠z_vo_vF₃，∠z_vo_vF₄分別表示左前輪、右前輪、左后輪和右后輪的外傾角。