[發明專利]一種基于機器視覺的車輪抱死制動判定系統及判定方法

有效

• 申請號: 202010096151.7
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111186423B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 李娟莉;梁思羽;李博;王學文;謝嘉成
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B60T8/1761
• 分類號: B60T8/1761
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種基于機器視覺的車輪抱死制動判定系統，其特征在于：包括裝在車輛底部用于測量車輪軸線與地面之間距離的輪心高傳感器（5）、用于對輪胎拍攝的車輪徑向攝像機（4）、用于對地拍攝的地法向攝像機（6）以及控制執行機構（1）和信息處理的控制器（7），控制器（7）包括信號輸入端、信號輸出端、時鐘信號源和運算器，所述信號輸入端分別與車輪徑向攝像機（4）、地法向攝像機（6）和輪心高傳感器連接，控制器（7）信號輸出端與執行機構（1）連接，執行機構（1）與剎車機構（2）連接，還包括用于供電的電源（8）；

基于機器視覺的車輪抱死制動判定系統的判定方法，包括以下步驟，

S100～車輪徑向攝像機（4）和地法向攝像機（6）按照時鐘信號發生器給定的周期對地面和輪胎進行連續的拍攝，并實時監測輪心距離地面的高度；

S200～車輪徑向攝像機（4）沿車輪輪胎的直徑方向垂直于輪胎表面拍攝，測量計算輪胎表面的切向速度 v₁；地法向攝像機（6）垂直于地面拍攝，測量計算測量車輛相對于地面的移動速度 v₂；

S201.求標度向量，標度向量是衡量圖片在某方向上的尺寸的向量，它的維度的數量等于該方向上圖像的像素數，第 i 維度的值等于i，向量 A₁是衡量輪胎圖像縱向尺寸的標度向量；

S202. 對圖像進行灰度統計，圖像拍攝后，得到的數據是一組灰度值，對于寬×高=m×n 的圖像，其灰度可表示為三個m×n的矩陣，每個矩陣表示三原色中的一種，使用黑白的工業攝像機，其灰度值矩陣只有一個，即H_m×n，其中，元素h_ij表示第i行第j列的像素的灰度值，該值滿足0≤h_ij≤1，0表示白色，1表示黑色；

對圖像沿標度向量 A₁ 進行灰度統計即為：求灰度矩陣中各行元素的和，得到一個列向量，歸一化后，得到灰度統計向量N₁ ；

（b）

（c）

S203. 求圖像的位置值，它可以通過以下公式求得：

（d）

由式（c）可知：，故有：

（e）

圖像的位置值式表征圖片中圖像在拍攝時的相對位置的值，此刻的位置值與前一時刻的位置值之差，即為圖像中物體移動的像素數，對于前一時刻，應有：

（f）

式中，上角標“~”表示在前一個時鐘信號下拍攝得到的圖像中對應的量；

在式（e）中，可以看作是一組權值，該權值作用于 A₁后，得到一個該圖像在標度向量上分布的“均值”，即“平均位置”；

圖像中帶有某一特征的區域只會發生位置的移動，它們的內容在附近幾個時鐘信號內不會發生太大的變化，因此，圖像中物體在前后拍攝時刻之間移動的量，可以用上述的“平均位置”在前后拍攝時刻的差值來表示，即：

（g）

S204.求速度，將圖像在此刻的位置值傳入步進比較單元，步進比較單元中存儲著前一時刻拍照得到的位置值，接收到時鐘信號發生器發出的周期信號后，步進比較單元進行如下運算，求出縱向速度；

（h）

式中，K 為攝像機拍攝圖片時的比例尺，其定義為在某一拍攝距離下，圖像中任意方形區域中物體的實際面積與該區域圖像中像素的數量的比值的算術平方根；δ為拍攝的周期；

S205. 以同樣的方法，可以獲得地法向攝像機拍攝得到的車相對于地面的速度，

（i）；

S300～計算滑移率： （a）

其中h為輪心距地面高度，由輪心高傳感器測得，R為車輪半徑；

S400～控制器（7）根據式（ a） 求出的滑移率判斷是否有發生抱死的危險，然后產生相應的控制信號給執行機構，執行機構控制剎車，避免發生抱死，在制動過程中，當滑移率大于0.2時，制動器松閘；當滑移率低于0.15時，制動器合閘，由此控制車輪的滑移率，進而避免抱死。