[发明专利]三维四轮定位仪及其测量方法

权利要求书

1.一种三维四轮定位仪，包括顶梁、摄像机和悬挂在所述顶梁上的轨道平台，其特征在于，所述三维四轮定位仪还包括固定架、反光标靶、显示设备和主机，所述摄像机安装在所述轨道平台上，所述固定架将所述反光标靶固定安装在多个轮胎上，且所述反光标靶位于所述摄像机的拍摄视角内；所述主机分别与所述摄像机和显示设备相连；所述反光标靶上设有两个两种不同颜色交错的方块图案和位于反光标靶中心的正弦块图案，且所述两个方块图案被所述正弦块图案分隔；所述摄像机用于采集所述反光标靶，得到包含所述方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将所述标靶图像发送给所述主机；所述主机用于对所述标靶图像进行处理，得到轮胎的定位参数，根据所述定位参数得到轮胎相应的三维姿态，并将所述轮胎的三维姿态发送到所述显示设备；所述显示设备用于显示轮胎的三维姿态。

2.根据权利要求1所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述主机还用于预先建立平面标靶特征点在空间坐标系下坐标与图像中对应像素点图像坐标的对应关系，根据所述对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态，通过计算一组标靶图像得到反光标靶相对摄像机的连续三维姿态变化，对所述反光标靶相对于摄像机的连续三维姿态变化进行拟合得到反光标靶的运动摆线，根据所述运动摆线计算得到轮胎的旋转中心向量，将所述旋转中心向量投射到车辆的运动平面，根据所述旋转中心向量之间的夹角，求出轮胎的定位参数。

3.根据权利要求2所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述主机根据所述对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态包括：对所述标靶图像处理求取两种不同颜色的方块的角点和正弦块边缘曲线，以标靶平面为XY平面，垂直于所述XY平面为Z平面，建立三维坐标系，根据所述反光标靶大小和图案尺寸推算得到角点的三维坐标和正弦块边缘曲线的三维坐标，并计算角点在所述标靶图像中的坐标和所述正弦块边缘曲线在所述标靶图像中的坐标，根据所述角点的三维坐标以及角点在所述标靶图像中的坐标，建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，根据所述正弦块边缘曲线的三维坐标以及所述正弦块边缘曲线在所述标靶图像中的坐标，对所述标靶图像中的所述正弦块边缘曲线进行傅里叶变换，根据所述傅里叶变换系数建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数，融合两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数得到最终的反光标靶相对摄像机的三维姿态参数。

4.根据权利要求1所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述摄像机垂直安装在所述轨道平台上，且所述摄像机的拍摄视角对着所述反光标靶，所述摄像机可在所述轨道平台上滑动；所述轨道平台相对于所述顶梁进行升降；所述两种不同颜色包括黑色和白色。

5.根据权利要求1所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述三维四轮定位仪还包括安装在所述轨道平台上的补光设备，所述补光设备用于照射所述反光标靶。

6.根据权利要求1所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述摄像机还用于同时采集多个轮胎的反光标靶，得到各个轮胎的包含所述方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将所述各个轮胎的标靶图像发送给所述主机；所述主机还用于对各个轮胎的所述标靶图像进行处理，得到各个轮胎的定位参数。

7.一种三维四轮定位仪的测量方法，包括以下步骤：

提供三维四轮定位仪，所述三维四轮定位仪包括顶梁、摄像机和悬挂在所述顶梁上的轨道平台、固定架、反光标靶、显示设备和主机，所述摄像机安装在所述轨道平台上，所述主机分别与所述摄像机和显示设备相连，所述反光标靶上设有两个两种不同颜色交错的方块图案和位于反光标靶中心的正弦块图案，且所述两个方块图案被所述正弦块图案分隔；

将车辆置于所述顶梁下方，且所述顶梁与所述车辆车体纵向轴平行，通过所述固定架将所述反光标靶固定安装在所述车辆的多个轮胎上，且所述反光标靶位于所述摄像机的拍摄视角内；

通过所述主机指示推动车辆，通过所述摄像机采集包含述方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将所述标靶图像发送给所述主机；

通过所述主机对所述标靶图像进行处理，得到轮胎的定位参数，根据所述定位参数得到轮胎相应的三维姿态，并将所述轮胎的三维姿态发送到所述显示设备；

通过所述显示设备显示轮胎的三维姿态。