[發明專利]一種基于線結構光的汽車輪胎三維定位方法

有效

• 申請號: 201510868384.3
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN106813569B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 吳清瀟;歐錦軍;郝穎明;王爽;張正光;嵇冠群;周靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G06T7/13;G06T7/181
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 徐麗;周秀梅

1.一種基于線結構光的汽車輪胎三維定位方法，用于實現輪胎位置的測量，其特征在于，包括以下步驟：

利用CCD相機采集有結構光的輪胎圖像和無結構光的輪胎圖像，進而得到只有結構光的圖像；

對結構光圖像進行濾波，抑制圖像中的噪聲；

對濾波后的圖像進行邊緣檢測，提取結構光邊緣；

對邊緣圖像進行多次膨脹、腐蝕操作，得到平滑輪廓的圖像；

在膨脹、腐蝕后的圖像中提取水平、垂直結構光曲線段；

確定胎冠上的結構光曲線段，進而得到胎冠內圓4個點的圖像坐標，包括以下步驟：

胎冠上的結構光曲線段長度PointNum滿足以下條件：

Point Num＞LineLenMin (11)

式中，LineLenNum是預設常數；

設(x₁,y₁)是胎冠左邊水平結構光曲線段的終點坐標，(x₂,y₂)是胎冠右邊水平結構光曲線段的起點坐標，(x₃,y₃)是胎冠上邊垂直結構光曲線段的終點坐標，(x₄,y₄)是胎冠下邊垂直結構光曲線段的起點坐標，則應滿足以下條件：

x₁＜W/2-ForbidRafius (12)

x₂＜W/2+ForbidRafius (13)

y₃＜H/2-ForbidRafius (14)

y₄＜H/2+ForbidRafius (15)

式中，W是圖像的寬度，H是圖像的高度，ForbidRafius是預設常數，(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)、(x₄,y₄)即為胎冠內圓4個點的圖像坐標；

將4個點的圖像坐標轉換為三維空間坐標，并利用幾何關系計算輪胎中心的三維坐標，包括以下步驟：考慮攝像頭一階徑向畸變，畸變圖像坐標為(x_d,y_d)，理想圖像坐標為(x_u,y_u)，則

x_u＝x_d(1+k₁r²) (16)

y_u＝y_d(1+k₁r²) (17)

式中，k₁為徑向畸變系數，

三維攝像機坐標(x_c,y_c,z_c)到理想圖像坐標(x_u,y_u)的轉換為：

式中，f為攝像機的有效焦距，ρ為比例常數；

世界坐標(x_w,y_w,z_w)到攝像機坐標(x_c,y_c,z_c)的轉換為：

式中，R是3×3的旋轉矩陣，由坐標旋轉角α、β、γ決定，T是平移矢量，R和T分別決定了攝像機的方向和位置。

2.根據權利要求1所述的一種基于線結構光的汽車輪胎三維定位方法，其特征在于，所述結構光是兩條相互垂直的線結構光。

3.根據權利要求1所述的一種基于線結構光的汽車輪胎三維定位方法，其特征在于，所述對結構光圖像進行濾波，抑制圖像中的噪聲，采用高斯濾波方法，具體為：將圖像中的每一像素點與高斯內核卷積，將卷積和作為該點的灰度值；對于離散的(2k+1)×(2k+1)維高斯內核矩陣H，其元素計算公式為：

其中，i、j為圖像的坐標位置，σ為方差，k為預設常數。