[發(fā)明專利]3D四輪定位儀相機(jī)自動(dòng)標(biāo)定方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810029336.9
• 申請(qǐng)日: 2018-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN108230401A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓志可;戎洲杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海鼎盛汽車檢測(cè)設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80
• 代理公司: 上海大視知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31314
• 代理人: 蔡沅

本發(fā)明涉及一種3D四輪定位儀相機(jī)自動(dòng)標(biāo)定方法及系統(tǒng)，屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域。采用本發(fā)明的3D四輪定位儀相機(jī)自動(dòng)標(biāo)定方法及系統(tǒng)，其利用左右兩個(gè)相機(jī)分別拍攝標(biāo)定盤的多組照片后通過擬合標(biāo)定盤圖像，獲取所述標(biāo)定盤圖像與拍攝該圖像的相機(jī)之間的中間參數(shù)；進(jìn)而根據(jù)中間參數(shù)確定所述左右兩個(gè)相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)，實(shí)現(xiàn)相機(jī)的標(biāo)定，該標(biāo)定過程基于機(jī)器視覺，自動(dòng)獲取相機(jī)內(nèi)外部參數(shù)，從而簡(jiǎn)化了標(biāo)定流程，操作便捷，對(duì)操作人員的專業(yè)要求低，且標(biāo)定準(zhǔn)確，確保了3D四輪定位儀的精度，進(jìn)而保證其應(yīng)用效果。且本發(fā)明的3D四輪定位儀相機(jī)自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用方式簡(jiǎn)便，應(yīng)用范圍也相當(dāng)廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及四輪定位技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種3D四輪定位儀相機(jī)自動(dòng)標(biāo)定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

四輪定位儀是測(cè)量汽車底盤中輪胎的各個(gè)角度，減少和糾正方向盤不正，輪胎磨胎吃胎，車輛跑偏等問題。3D四輪定位儀是通過兩個(gè)相機(jī)拍攝四個(gè)卡在輪胎上的目標(biāo)盤，計(jì)算出四個(gè)輪胎的各角度。

在四輪定位儀產(chǎn)品中，已經(jīng)發(fā)展到3D視覺測(cè)量，3D測(cè)量是利用機(jī)器視覺來得到四輪定位數(shù)據(jù)，把左右兩個(gè)相機(jī)通過標(biāo)定技術(shù)，以其中一個(gè)相機(jī)的光心作為世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)，使兩個(gè)相機(jī)統(tǒng)一為一個(gè)坐標(biāo)系，所拍到的物體可以得到準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)。在每個(gè)輪胎上放置一個(gè)有特殊圖案的目標(biāo)盤，通過識(shí)別圖案來計(jì)算出目標(biāo)盤在坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)和距離，從而得到四個(gè)輪胎在空間中的三維角度。

在四輪定位儀使用之前，需要根據(jù)具體環(huán)境參數(shù)，對(duì)四輪定位儀進(jìn)行標(biāo)定，具體而言是指標(biāo)定四輪定位儀的兩個(gè)相機(jī)，利用相機(jī)所拍攝到的圖像來還原空間中的物體。假設(shè)相機(jī)所拍攝到的圖像與三維空間中的物體之間存在以下一種簡(jiǎn)單的線性關(guān)系：[像]＝M[物]。這里，矩陣M可以看成是相機(jī)成像的幾何模型。M中的參數(shù)就是相機(jī)參數(shù)。通常，這些參數(shù)是要通過實(shí)驗(yàn)與計(jì)算來得到的。這個(gè)求解參數(shù)的過程就稱為相機(jī)標(biāo)定，每個(gè)相機(jī)標(biāo)定后都會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部參數(shù)文件，包括光心位置、焦距和畸變參數(shù)。同時(shí)利用雙目相機(jī)得到的標(biāo)定盤位姿，變換得出兩個(gè)相機(jī)之間的外部參數(shù)。在之后的應(yīng)用中，可以用到一個(gè)外參文件和兩個(gè)內(nèi)參文件，形成世界坐標(biāo)系來計(jì)算輪胎的角度。標(biāo)定使兩個(gè)相機(jī)統(tǒng)一為一個(gè)坐標(biāo)系，標(biāo)定之后才能計(jì)算出目標(biāo)盤的三維向量和位置。如圖2所示為標(biāo)定盤的圖案，其中每個(gè)圓的直徑，圓間距都是固定的，標(biāo)定過程需要事先獲取標(biāo)定盤信息。上述標(biāo)定過程技術(shù)難度較大，未經(jīng)專業(yè)訓(xùn)練的技術(shù)人員難以操作。所以如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)定成為關(guān)鍵問題。

另一方面，機(jī)器視覺是人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支。簡(jiǎn)單說來，機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

由此，如何基于機(jī)器視覺實(shí)現(xiàn)3D四輪定位儀的自動(dòng)標(biāo)定成為本領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種基于機(jī)器視覺，自動(dòng)獲取相機(jī)內(nèi)外部參數(shù)，簡(jiǎn)化標(biāo)定流程，操作便捷，應(yīng)用范圍廣泛的3D四輪定位儀相機(jī)自動(dòng)標(biāo)定方法及系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的3D四輪定位儀相機(jī)自動(dòng)標(biāo)定方法包括以下步驟：

(1)設(shè)置3D四輪定位儀的左右兩個(gè)相機(jī)以及該3D四輪定位儀與標(biāo)定盤之間的位置關(guān)系參數(shù)；

(2)利用所述的左右兩個(gè)相機(jī)分別對(duì)所述的標(biāo)定盤拍照，獲取左右各一張照片；

(3)識(shí)別所述照片中的標(biāo)定盤圖像并將標(biāo)定盤參數(shù)與所述的標(biāo)定盤圖像擬合，獲取所述標(biāo)定盤圖像與拍攝該圖像的相機(jī)之間的中間參數(shù)；

(4)判斷拍攝照片的數(shù)量是否達(dá)到設(shè)定值，若達(dá)到，則進(jìn)入步驟(5)；若未達(dá)到，則調(diào)整所述的標(biāo)定盤姿態(tài)，并進(jìn)入步驟(2)；