CN101691995B - 基于立体视觉的汽车轴距左右差检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于立体视觉的汽车轴距左右差检测方法及装置，属于汽车性能检测设备，主要用于汽车综合性能检测线上的汽车轴距左右差的自动检测。该检测装置根据四个摄像机所拍车轮图像，采用计算机图像处理技术对车轮图像中心三维坐标进行识别，基于车轮中心三维坐标计算汽车轴距左右差。该系统硬件包括：摄像机、工业控制计算机、对射式光电传感器、回转台和定制的标定靶标。本发明可快速准确检测汽车轴距左右差。该方法设计思想独特，具有较好的线性度，系统误差较小，检测精度和重复性较好，且结构简单，安装方便。研究成果具有一定的理论价值和经济价值，有很好的应用推广前景。

Description

基于立体视觉的汽车轴距左右差检测方法及装置

技术领域

本发明属于汽车性能的检测设备，基于计算机立体视觉，采用图像处理方法，准确检测汽车轴距左右差。具有较好的线性度，系统误差较小，检测精度和重复性较好，且结构简单，安装方便。

背景技术

国标GB7258-2004规定，汽车在直线行驶中，汽车的前后轴中心连线应与路面方向保持一致，即对汽车的轴距左右差提出了具体要求。最初，汽车轴距左右差检测方法是人工测量，效率较低，人为误差较大。现今主要有激光法、光敏法：激光法不能对车辆曲线行驶引起的偏差进行修正，检测精度低；光敏法的检测装置复杂、价格高、故障率极高，无法应用推广。

随着数字图像处理技术的发展，使计算机立体视觉的测量成为可能。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种基于立体视觉的汽车轴距左右差检测方法及装置，以克服现有的激光法检测精度低，激光法检测装置复杂的缺点，实现精确检测汽车轴距左右差，并具有安装方便，设计思想独特，检测精度高的效果。

本发明的上述目的可通过以下技术方案实现，结合附图说明如下：

一种基于立体视觉的汽车轴距左右差检测装置，主要由摄像机、工业控制计算机、对射式光电传感器、回转台和定制的标定靶标组成，述的摄像机为4个相同型号的摄像机(A、B、C、D)，每2个分别固定在检测车两侧的摄像机支架I、J上，且一侧的2个摄像机之间连线垂直地面，一侧摄像机(A、B)与另一侧摄像机C、D相对于行车线对称布置，对射式光电传感器E、F为一对，分置在检测车两侧，标定靶标K通过连接板19装在回转台17上，回转台17放置于行车线中心，所述的4个摄像机A、B、C、D和对射式光电传感器E、F提供数据传输线与工业控制计算机H连接。

所述的摄像机A、B、C、D分别通过上下2个摄像机副支架10、11固定在摄像机主机架12上，两侧摄像机支架I、J上面的摄像机(B、D)向下倾斜28-32度，下面的摄像机(A、C)向下倾斜4-6度，摄像机支架I、J上的2个摄像机基线距为950-1050mm。

所述的标定靶标K为三维标准立方体，靶标边长为500mm，三个平面设置为60mm×60mm棋盘格。

一种采用权利要求1所述的监测装置进行基于立体视觉的汽车轴距左右差检测方法，该方法包括以下具体步骤：

(1)首先进行摄像机标定：使标定靶标K的三个平面对着摄像机C、D，分别用摄像机C、D拍摄标定靶标K的图像，计算出摄像机的内部参数和外部参数，以及三维重建公式；

(2)然后将回转台17回转90度，使标定靶标K的三个平面对着摄像机A、B，分别用摄像机A、B拍摄标定靶标K的图像，计算出摄像机的内部参数和外部参数，以及三维重建公式。

(3)将回转台17和标定靶标K移走，汽车沿行车线慢速直线行驶，由光电传感器E、F检测车轴到位状态，当一轴位于两个光电传感器E、F之间时，停车；摄像机A、B拍摄一轴左轮车轮图像，摄像机C、D拍摄一轴右轮车轮图像，进行一轴左、右轮轮毂中心三维坐标识别，计算出一轴左轮和右轮轮毂中心在LX轴方向的差值；

(4)汽车继续慢速直线行驶，当二轴位于两个光电传感器E、F之间时，停车，进行二轴左、右轮轮毂中心三维坐标识别，计算出二轴左轮和右轮轮毂中心在LX轴方向的差值，最后计算汽车轴距左右差。

本发明与现有的检测装置相比，具有以下优点：可快速准确检测汽车轴距左右差，具有较好的线性度，系统误差较小，检测精度和重复性较好，且结构简单，安装方便。该研究成果具有一定的理论价值和经济价值，有很好的应用推广前景。

附图说明

图1-基于立体视觉的轴距左右差检测装置示意图；

图2-检测过程平面图；

图3-摄像机支架详图；

图3(a)-摄像机副支架的放大图；

图4-右侧摄像机布置图；

图5-回转台结构图；

图6-回转台及标定靶标俯视图。

图中：A、B、C、D-左右侧摄像机  E、F-左右侧光电传感器  G-行车方向  H-工业控制计算机  I、J-摄像机支架  K-标定靶标  L-X轴15、16-M5沉头螺钉；

1-左侧摄像机A、B  2-行车线  3-一轴  4-右侧摄像机C、D  5-二轴6、7、8、9-M5螺钉10、11-上、下摄像机副支架  12-摄像机主支架  13-摄像机副支架的放大图  14-M3螺钉  15、16-固定标定靶标的两个M5沉头螺钉  17-回转台  18-M5沉头螺钉  19-连接板

具体实施方式

以下结合附图所述实施例进一步说明本发明的具体内容及其工作过程。

一种基于立体视觉的汽车轴距左右差检测装置，主要由4个摄像机A、B、C、D、一台工业控制计算机H、一对对射式光电传感器E、F、两个相同的摄像机支架I、J、一个回转台17和定制的标定靶标K组成，所述的摄像机A、B、C、D型号为DH-HW3102UC，采用CMOS彩色数字图像传感器，分辨率为2048×1536，USB接口，配以8mm镜头；工业控制计算机H为台湾研华6003工业控制计算机，系统配置为Intel奔IV处理器，512M内存；光电传感器E、F为YF-T10对射式光电传感器；定制的标定靶标K为三维标准立方体，靶标边长为500mm，三个平面设置为60mm×60mm棋盘格。

一种基于立体视觉的汽车轴距左右差检测装置，其特征在于摄像机布置方案图4。行车线右侧的摄像机布置方案：摄像机C、D用M5螺钉固定在摄像机支架J上，摄像机支架J用4个M3螺钉固定在地面上。摄像机D向下倾斜28-32度，摄像机C向下倾斜4-6度，两摄像机基线距为950-1050mm。行车线左侧的摄像机布置方案同右侧。该摄像机布置方案，在LX轴方向可以得到最佳的标定精度。

由于被测车辆左侧和右侧各有两个摄像机，因此需要标定两个方向，但标定结果要求统一坐标系。因此，为保证两次标定的准确性，用回转台来实现图5。回转台17放置于行车线中心，标定靶标K用两个M5沉头螺钉固定在连接板19上。

一种基于立体视觉的汽车轴距左右差检测方法：

首先进行摄像机标定：使标定靶标K的三个平面对着摄像机C、D，分别用摄像机C、D拍摄标定靶标K的图像，计算出摄像机的内部参数和外部参数，以及三维重建公式。然后将回转台17回转90度，使标定靶标K的三个平面对着摄像机A、B，分别用摄像机A、B拍摄标定靶标K的图像，计算出摄像机的内部参数和外部参数，以及三维重建公式。

然后将回转台17和标定靶标K移走。汽车沿行车线慢速直线行驶，由光电传感器E、F检测车轴到位状态，当一轴位于两个光电传感器E、F之间时，停车。摄像机A、B拍摄一轴左轮车轮图像，摄像机C、D拍摄一轴右轮车轮图像，进行一轴左、右轮轮毂中心三维坐标识别，计算出一轴左轮和右轮轮毂中心在LX轴方向的差值；汽车继续慢速直线行驶，当二轴位于两个光电传感器E、F之间时，停车。进行二轴左、右轮轮毂中心三维坐标识别，计算出二轴左轮和右轮轮毂中心在LX轴方向的差值，最后计算汽车轴距左右差。

Claims (3)

1.一种基于立体视觉的汽车轴距左右差检测装置，主要由摄像机、工业控制计算机、对射式光电传感器、回转台和定制的标定靶标组成，其特征在于，所说的摄像机为4个相同型号，每2个分别固定在检测车两侧的摄像机支架(I、J)上，且一侧的2个摄像机之间连线垂直地面，一侧第一、二摄像机(A、B)与另一侧第三、四摄像机(C、D)相对于行车线对称布置，对射式光电传感器(E、F)为一对，分置在检测车两侧，标定靶标(K)通过连接板(19)装在回转台(17)上，回转台(17)放置于行车线中心，所述的4个摄像机(A、B、C、D)和对射式光电传感器(E、F)通过数据传输线与工业控制计算机(H)连接，所述的标定靶标(K)为三维标准立方体，靶标边长为500mm，三个平面设置为60mm×60mm棋盘格。

2.根据权利要求1所述的基于立体视觉的汽车轴距左右差检测装置，其特征在于，所述的第一、二、三、四摄像机(A、B、C、D)分别通过上下2个摄像机副支架(10、11)固定在摄像机主机架(12)上，两侧摄像机支架(I、J)上面的第二、四摄像机(B、D)向下倾斜28-32度，下面的第一、三摄像机(A、C)向下倾斜4-6度，摄像机支架(I、J)上的2个摄像机基线距为950-1050mm。

3.用于权利要求1所述的一种基于立体视觉的汽车轴距左右差检测装置的检测方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：

(1)首先进行摄像机标定：使标定靶标(K)的三个平面对着同一侧的第一摄像机(A)和第二摄像机(B)，分别用第一摄像机(A)和第二摄像机(B)拍摄标定靶标(K)的图像，计算出摄像机的内部参数和外部参数，以及三维重建公式；

(2)然后将回转台(17)回转90度，使标定靶标(K)的三个平面对着同一侧的第三摄像机(C)和第四摄像机(D)，分别用第三摄像机(C)和第四摄像机(D)拍摄标定靶标(K)的图像，计算出摄像机的内部参数和外部参数，以及三维重建公式；

(3)将回转台(17)和标定靶标(K)移走，汽车沿行车线慢速直线行驶，由光电传感器(E、F)检测车轴到位状态，当一轴位于两个光电传感器(E、F)之间时，停车；第一、二摄像机(A、B)拍摄一轴左轮车轮图像，第三、四摄像机(C、D)拍摄一轴右轮车轮图像，进行一轴左、右轮轮毂中心三维坐标识别，计算出一轴左轮和右轮轮毂中心在L即X轴方向的差值；

(4)汽车继续慢速直线行驶，当二轴位于两个光电传感器(E、F)之间时，停车，进行二轴左、右轮轮毂中心三维坐标识别，计算出二轴左轮和右轮轮毂中心在L方向即X轴方向的差值，最后计算汽车轴距左右差。

Images