[发明专利]一种鲁棒的基于机器视觉的汽车3D四轮定位参数检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车四轮定位参数的检测方法，尤其是涉及一种鲁棒的基于机器视觉的汽车3D四轮定位参数检测方法。

背景技术

汽车车轮定位参数主要包括：前束角、外倾角、前轮总前束、后轮总前束和推进角。

汽车车轮定位参数作为汽车检测一项重要内容，其准确度直接影响着汽车的安全性能、操纵稳定性。随着计算机、摄像头和光学传感器的不断发展，传统机械式、红外式、激光式四轮定位仪被逐渐淘汰，基于机器视觉的四轮定位产品具有非接触、操作简便、速度快等优点。

目前，大部分汽车车轮定位参数检测的研究主要论述了相机标定模型或定位参数的几何模型，很难做到多次重复的高精度测量，也很少提到如何建立车身坐标系，如何对定位参数的高精度测量和补偿等问题的解决。这也导致市面上很多汽车四轮定位产品测量准确度和精度都不高；尤其是轮胎严重磨损、方向盘未回正、车轮不在测试台同一平面等多种复杂测试工况下出现数据重复度差等缺点。

中国专利CN101294872公开一种汽车四轮定位参数检测数学模型，首先检测安装在车轮轮毂上随其运动的反光板及其图像上的特征点，对特征点进行配准优化，计算反光板及其图像间的最优单应性矩阵，然后根据摄像机内参数矩阵和单应性矩阵计算旋转矩阵并优化旋转矩阵，最后从旋转矩阵中分解出车轮旋转轴线和主销轴线的方向余弦，从而求出四轮定位参数。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种鲁棒的基于机器视觉的汽车3D四轮定位参数检测方法。

本发明包括以下步骤：

1)在车轮运动过程中，利用摄像机拍摄安装于轮毂上的标定板，经过图像处理获得运动前后四个车轮上标定板与摄像机之间的位姿参数关系；

2)利用步骤1)获得的位姿参数关系求解出运动补偿角，并通过运动补偿角校正标定板与摄像机之间的位姿矩阵；

3)利用校正后的位姿矩阵求解表示车轮平面、旋转轴、车身坐标系轴的参数，进而根据四轮定位参数的几何定义求出四轮定位参数。

在步骤3)中，所述四轮定位参数包括：车轮前束角、车轮外倾角、前轮总前束、后轮总前束和推进角等。

按照四轮定位参数的定义，车轮前束角和车轮外倾角满足以下数学公式：

其中，(y_{v_1},y_{v_2},y_{v_3})，(z_{v_1},z_{v_2},z_{v_3})分别为车身坐标系y_v轴，z_v＝轴在摄像机坐标系下的向量，(n₁,n₂,n₃)为车轮平面的法向量，也是旋转平面的法向量。

前轮总前束满足：∠z_vo_vE_{_front}＝∠z_vo_vE₁+∠z_vo_vE₂；

后轮总前束满足：∠z_vo_vE_{_rear}＝∠z_vo_vE₃+∠z_vo_vE₄；

推进角满足：Propulsion_angle＝∠z_vo_vF₄--∠z_vo_vF₃；

其中，∠z_vo_vE₁，∠z_vo_vE₂，∠z_vo_vE₃，∠z_vo_vE₄分别表示左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的前束角；∠z_vo_vF₁，∠z_vo_vF₂，∠z_vo_vF₃，∠z_vo_vF₄分别表示左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的外倾角。