一种非接触四轮定位仪的车轮拍摄测量装置制造方法及图纸

本专利提供一种非接触四轮定位仪车轮拍摄测量装置，该装置包括：计算机、标定目标板、侧拍摄装置，所述侧拍摄装置包括测量摄像机、辅助摄像机、运算处理单元、数据传输单元和LED辅助照明灯，并且所述测量摄像机平行放置并且二者的相对位置固定，所述辅助摄像机与测量摄像机相对位置固定。本专利也提供一种非接触四轮定位仪车轮测量方法，运用计算机视觉的方法，先通过图像处理找到轮毂边缘，然后对提取的轮毂边缘进行立体校正，使得左、右视域图像中提取的轮毂边缘统一到同一平面且行对准，从而校正后的左（右）图像中提取的轮毂边缘点在校正后的右（左）图像中提取的轮毂边缘的匹配点在同一行上，实现对车轮的非接触定位测量。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触四轮定位仪的车轮拍摄测量装置
本专利技术涉及汽车四轮检测
，具体涉及四轮定位仪中非接触车轮拍摄测量装置及实现车轮非接触定位的测量方法。
技术介绍
汽车四轮定位在汽车检测与维修行业必不可少，检测的准确性影响到汽车使用的安全性。四轮定位检测技术经历了拉线式、激光式、CCD和3D四轮定位，在精度方面有了很大的提高。目前使用最多的是3D四轮定位仪，操作的过程中用到夹具、目标板等辅助设备，通过夹具间接测量车轮的定位参数，容易产生机械误差；而且夹具会导致车轮和轮毂不同程度的损伤；由于轮辋变形等导致测量误差，需要推车补偿，使操作过程较为麻烦。目前现有的非接触测量技术的精度和速度尚无法满足汽车车轮定位仪测量需求。
技术实现思路
为解决现有技术中的技术问题，实现非接触四轮定位，首先要在非接触的情况下实现车轮的检测，本专利技术目的之一是提供一种非接触四轮定位仪车轮拍摄测量装置；本专利技术目的之二是提供一种采用上述装置的非接触四轮定位仪车轮测量方法，运用计算机视觉的方法，检测车轮的空间位置，实现对车轮的非接触定位测量。为实现本专利技术的目的之一，采用了以下技术方案：一种非接触四轮定位仪的车轮拍摄测量装置，包括：计算机、标定目标板、侧拍摄装置，其中所述侧拍摄装置包括两台测量摄像机、一台辅助摄像机、运算处理单元、数据传输单元和LED辅助照明灯，两台测量摄像机、一台辅助摄像机连接运算处理单元，所述运算处理单元通过数据传输单元将处理后的数据传输给计算机，所述计算机用于汇总若干所述侧拍摄装置的测量数据，并计算显示车轮定位参数，LED辅助照明灯靠近所述两台测量摄像机、一台辅助摄像安装，用于辅助照明，所述两台测量摄像机平行放置并且二者的相对位置固定，用标定目标板标定所述两台测量摄像机间的相对位置，测量时，移动所述侧拍装置使待测车轮在两台测量摄像机的公共视域内，所述辅助摄像机与两台测量摄像机相对位置固定，用于拍摄公共参照物以标定该侧拍摄装置与其它侧拍摄装置的位置关系,所述侧拍装置同时获取的图像信息通过运算处理单元进行处理，处理完成得到的车轮位置信息通过数据传输单元传输到计算机进一步处理和显示。优选，如果所述两台测量摄像机相对位置发生变化，则需通过所述标定目标板标定两台测量摄像机得到其新的相对位置关系，如果该辅助摄像机与所述两台测量摄像机相对位置变动需标定该辅助摄像机与所述两台测量摄像机得到其新的相对位置关系。优选，所述数据传输单元为数据线或无线传输装置；进一步优选，所述无线传输装置采用蓝牙或外用wifi。使用时，准备工作是借助标定目标板标定两台测量摄像机，得到其相对位置关系，该工作在两台测量摄像机相对位置没有变化的情况下不需要重做，在两台测量摄像机固定后做一次即可。所述一台辅助摄像机与两台测量摄像机相对位置固定，用于拍摄公共参照物以标定该侧拍摄装置与其它侧拍摄装置的位置关系,如果该辅助摄像机与所述两台测量摄像机相对位置变动需标定该辅助摄像机与所述两台测量摄像机得到其新的相对位置关系。为求取待测车轮的空间位置，侧拍摄装置的两台测量摄像机拍摄待测车轮时，待测车轮在两台摄像机的公共视域内。本专利技术目的之二，提供一种采用上述装置的非接触四轮定位仪车轮测量方法。测量过程采用已标定的两台测量摄像机对待测车轮进行拍摄，得到左右视域图像，首先对视域图像进行图像处理，然后根据左右视域图像之间的关系，计算得到待测车轮的空间位置。具体技术方案如下所述：一、双目摄像机标定两台测量摄像机平行放置并且二者的相对位置固定后，将标定目标板放置于两台测量摄像机公共视域内，所述两台测量摄像机分别按照不同角度、位置拍摄1-20幅图像，然后根据公式(1)，标定两台测量摄像机的相对位置，根据公式(2)得到重投影矩阵Q，即完成双目测量摄像机标定。二、待测车轮定位测量第1步：待测车轮图像采集两台测量摄像机，即左右测量摄像机同时对待测车轮拍摄，分别获得所述待测车轮的左视域图像、右视域图像。第2步：待测车轮图像处理对获取的视域图像分别进行滤波，抑制图像中的噪声；对滤波后的视域图像进行图像分割，将视域图像中待测车轮区域从图像中分割出来；区域填充，填充视域图像中车轮轮毂内部区域以及外部干扰区域；采用开运算和闭运算处理图像，填充待测车轮轮毂图像内细小区域空洞，平滑边界；对填充后的视域图像去除轮毂周围的噪声并移除边界，将待测车轮的轮毂图像提取出来，得到较为完整的轮毂图像；轮廓提取，从获取的轮毂图像中提取轮毂边缘。第3步：车轮空间位置三维重建a.车轮左右视域图像立体校正由于所述两台测量摄像机安装不可能保证成像平面完全平行且像素行对齐，无法直接进行对第2步中提取的轮毂边缘进行匹配，将已经提取出的轮毂边缘图像，进行立体校正，得到左右视域立体校正图，使得两图像平面平行，并且图像行完全对准到前向平行的结构；b.椭圆拟合，由步骤a所得左右视域立体校正图的轮毂边缘，分别拟合出左右图像轮毂所在圆心的二维坐标Cl(xlo,ylo)Cr(xro,yro)，得到轮毂所在圆心的视差d＝xlo-xro,并根据公式(3)由重投影矩阵Q获得深度映射得到轮毂所在圆心的齐次坐标(Xwo，Ywo，Zwo，W)，三维坐标为(Xwo/W，Ywo/W，Zwo/W)，同时，得到左右视域图像轮毂点的二维坐标；c.设置行匹配间隔δ，将所述左、右视域立体校正图中同一行的轮毂边缘点匹配，得到所述左、右视域立体校正图中的轮毂边缘匹配点pl(xl,yl),pr(xr,yr)，从而实现轮毂边缘点的匹配；d.匹配点视差为d＝xl-xr，根据公式(3)由重投影矩阵Q获得深度映射，计算轮毂边缘匹配点三维坐标(Xw/W，Yw/W，Zw/W)。e.根据上述轮毂边缘匹配点的三维坐标，找出轮毂边缘上的两个相交向量和从而得到待测车轮轮轴所在的方向向量最后，将获得的轮毂所在圆心的三维坐标及车轮轮轴所在的方向向量用于计算车辆待测车轮的定位参数。由于车轮特征不明显、纹理重复，并且要求匹配的速度较快，现有的匹配技术无法准确提取车轮特征点，现有技术中的局部匹配对车轮这种低纹理图像处理效果不好，现有技术中的全局匹配的匹配速度较慢，且对车轮匹配的精确度较低，因此现有的匹配技术都无法满足需求。本专利技术的创新在于，首先对车轮图像进行数字图像处理，找到轮毂边缘，然后对提取的轮毂边缘进行立体校正，使得左、右视域图像中提取的轮毂边缘统一到同一平面且行对准，从而校正后的左(右)图像中提取的轮毂边缘点在校正后的右(左)图像中提取的轮毂边缘的匹配点在同一行上，因此校正后的左右图像只需在同一行内对找到的轮毂边缘点进行匹配，将二维匹配转化为一维局部点匹配，从而不需要对整幅图像匹配，大大降低了匹配范围，节约计算时间，提高计算精度。本专利技术相对于现有技术的积极效果为：1)设备采用双测量摄像机作为立体成像组件，将立体视觉成像技术应用到车轮定位领域，结合图像处理的方法以及立体视觉中求取三维信息的方法实现车轮定位检测，使设备更快速，更简便，更省时省力。2)现有的立体视觉中的特征点立体匹配方法，不能满足车轮匹配的要求，本专利技术设计了车轮轮毂的立体匹配的方法，实现了快速准确的立体匹配。3)本专利技术的非接触四轮定位仪车轮拍摄测量装置，提高车轮定位的速度和精确度，不需要通过夹具将目标板或传感器等夹在车轮上，实现真正的非本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触四轮定位仪的车轮拍摄测量装置，包括：计算机、标定目标板、侧拍摄装置，其中所述侧拍摄装置包括两台测量摄像机、一台辅助摄像机、运算处理单元、数据传输单元和LED辅助照明灯，其特征在于两台测量摄像机、一台辅助摄像机连接运算处理单元，所述运算处理单元通过数据传输单元将处理后的数据传输给计算机，所述计算机用于汇总若干所述侧拍摄装置的测量数据，计算显示待测车轮的定位参数，LED辅助照明灯靠近所述两台测量摄像机、一台辅助摄像机安装，用于辅助照明，所述两台测量摄像机平行放置并且二者的相对位置固定，用标定目标板标定所述两台测量摄像机间的相对位置，待测车轮置于两台测量摄像机的公共视域内，所述辅助摄像机与两台测量摄像机相对位置固定，所述侧拍装置同时获取的图像信息通过运算处理单元进行处理，处理完成得到的待测车轮位置信息通过数据传输单元传输到计算机进一步处理和显示。

【技术特征摘要】
1.一种非接触四轮定位仪的车轮拍摄测量装置，包括：计算机、标定目标板、侧拍摄装置，其中所述侧拍摄装置包括两台测量摄像机、一台辅助摄像机、运算处理单元、数据传输单元和LED辅助照明灯，其特征在于两台测量摄像机、一台辅助摄像机连接运算处理单元，所述运算处理单元通过数据传输单元将处理后的数据传输给计算机，所述计算机用于汇总若干所述侧拍摄装置的测量数据，计算显示待测车轮的定位参数，LED辅助照明灯靠近所述两台测量摄像机、一台辅助摄像机安装，用于辅助照明，所述两台测量摄像机平行放置并且二者的相对位置固定，用标定目标板标定所述两台测量摄像机间的相对位置，待测车轮置于两台测量摄像机的公共视域内，所述辅助摄像机与两台测量摄像机相对位置固定，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄松梅，毕远伟，马文明，胡潇琨，许晓，阎维青，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：新型
国别省市：山东,37