[發(fā)明專利]一種基于圖像分析的四輪定位儀檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710014389.9
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN108288065B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 房紅兵;張吉璇;高建坡;林英豪;任智博
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/46;G06K9/40;G01B11/275
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發(fā)明公開了一種基于圖像分析的四輪定位儀檢測方法。步驟如下：首先在車輪軸位置放置激光器光源，距離車輪一定位置處平行放置一個接受面，當(dāng)車輪前束角與外傾角開始變化時，由圖像采集系統(tǒng)的攝像頭獲取接受面的圖像傳輸?shù)紸RM硬件平臺；ARM對獲取的圖像進(jìn)行分析和處理，包括灰度處理，高斯濾波以及邊緣檢測，然后利用灰度重心法計算出激光光點在接受面的像素位置；最終由坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及空間幾何知識，可確定車輪的前束角及外傾角，再傳輸給上位機(jī)實現(xiàn)人機(jī)交互。本發(fā)明方法操作簡單，實時，高效且檢測精度較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計量檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于圖像分析的四輪定位儀檢測方法。

背景技術(shù)

四輪定位是汽車各項檢測指標(biāo)中重要的一項，它主要是用來調(diào)整汽車四個輪胎的空間相對位置的，對整車的安全性與可靠性的影響舉足輕重。四輪定位要檢查的內(nèi)容分為兩種：前輪定位和后輪定位。前輪定位中包含主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、車輪外傾角、車輪前束角、包容角等，后輪定位包含了推力角、后輪外傾角、后輪前束角、車軸偏角等，最重要的就是前束角與外傾角的測量。其中車輪前束角可以降低輪胎磨損與滾動摩擦，外傾角可以轉(zhuǎn)向輕便、減小輪胎磨損、保護(hù)軸頭磨損、保持輪胎與拱形路面垂直，減少輪胎偏磨損。

傳統(tǒng)的四輪定位儀，有標(biāo)準(zhǔn)車，正弦規(guī)法，傾角傳感器檢定裝置，SDJ-I～SDJ-IV型系列檢定裝置大多是基于機(jī)械的，需要相關(guān)人員操作儀器并讀出儀器上刻度讀數(shù)才能完成，而唯一一個只使用傾角傳感器探測外傾角和前束角的能自動獲取測量結(jié)果的儀器，其精度卻很低。因此這些儀器存在需要的傳感器眾多、標(biāo)定復(fù)雜、操作繁瑣以及檢測速度慢、精度不高等問題，不能實現(xiàn)快速檢測，無法滿足汽車檢測行業(yè)的發(fā)展要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡便、測量精度高的基于圖像分析的四輪定位儀檢測方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于圖像分析的四輪定位儀檢測技術(shù)，通過圖像采集系統(tǒng)的攝像頭獲取車輪上激光投影在接受面的圖像，傳輸?shù)紸RM硬件平臺，對獲取的圖像進(jìn)行分析和處理，包括灰度處理、高斯濾波以及邊緣檢測，然后利用灰度重心法計算出激光光點在接受面的像素位置；最終由坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及空間幾何知識，可確定車輪的前束角及外傾角，再傳輸給上位機(jī)實現(xiàn)人機(jī)交互。具體包括以下步驟：

步驟1、在車輪軸上設(shè)置激光器，激光器發(fā)出的激光所在直線與車輪軸重合，在地面上設(shè)置與水平面垂直的半透激光接受面，激光接受面的后面設(shè)置攝像頭，該攝像頭用于采集接受面的圖像；

步驟2、車輪不動，對攝像頭采集到的每一幀圖像進(jìn)行處理；對攝像頭采集到的每一幀圖像進(jìn)行處理具體為：先將初始圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像，之后進(jìn)行高斯濾波，最后進(jìn)行邊緣檢測，最終圖像上僅剩一個激光點的圓斑輪廓。

步驟3、對處理后圖像上的圓斑進(jìn)行處理，記錄初始光斑位置；對處理后圖像上的圓斑進(jìn)行處理時，采用灰度重心法，所用公式為：

式中，I(x,y)為灰度圖像，S為圓斑輪廓，x為圖像中心的橫坐標(biāo)，y為圖像中心的縱坐標(biāo)。

步驟4、轉(zhuǎn)動車輪，并檢測攝像頭采集到的每一幀圖像，之后對采集到的圖像進(jìn)行處理，得到新的光斑位置；

步驟5、將步驟4得到的光斑位置與初始光斑位置進(jìn)行比較，計算出光斑位移；

步驟6、利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將光斑位移量轉(zhuǎn)為實際物理位移量；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換所用公式為：

X＝kx Y＝ky

式中，k為常數(shù)，即攝像頭的固定參數(shù)，表示每個像素點的物理尺寸；(x,y)為光斑的像素坐標(biāo)，(X,Y)為光斑的物理位置坐標(biāo)。

步驟7、建立系統(tǒng)空間數(shù)學(xué)模型，對光斑的實際物理位移量、車輪與接受面距離D，進(jìn)行空間幾何分析，得到前束角與外傾角。建立的系統(tǒng)空間數(shù)學(xué)模型為：