CN110864920A

CN110864920A - 一种基于视觉的角度关系自动测定方法及其系统

Info

Publication number: CN110864920A
Application number: CN201911209160.6A
Authority: CN
Inventors: 李泽云
Original assignee: Dilu Technology Co Ltd
Current assignee: Dilu Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-30
Filing date: 2019-11-30
Publication date: 2020-03-06
Anticipated expiration: 2039-11-30
Also published as: CN110864920B

Abstract

本发明公开了一种基于视觉角度关系的自动测定方法及其系统，包括首先确定被检测车辆与标定台的位置固定，将设备在所述被检测车辆上的安装，启动自动化测试设备并控制右打方向盘角度获得车轮转角数据，最后整理数据形成表格并输出结果。本发明的有益效果：通过自动化测量方向盘的转动角度和与之对应的轮胎转动角度，并整理输出对应关系，能够省去手动记录各种数据并整理的繁琐，既保证测量的准确性，又成倍缩短了测量的时间，提高工作效率。

Description

一种基于视觉的角度关系自动测定方法及其系统

技术领域

本发明涉及角度测定的技术领域，尤其涉及一种基于视觉自动测定汽车方向盘和车轮转向角度对应关系的方法和系统。

背景技术

汽车的转向机构包括方向盘、转向柱、转向机、拉杆和转向节臂，转向节和转向车轮,汽车的转向是通过操控方向盘转动，驱动转向柱、转向机、拉杆、转向节臂、转向节和牵引转向车轮实现的。目前没有方向盘转动角度与车轮转动角度关系的自动测定方法和装置,从而在汽车行驶过程中无法实时获取车轮转动的角度。无法实时获取车轮转动角度，从而不能精确控制车轮的角度，导致在自动驾驶过程中，无法准确根据路径规划的路线行驶。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的一个技术问题是：提供一种车辆角度关系的自动测定方法，用于在车辆静止状态下自动获取方向盘和车轮转角的对应关系。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于视觉角度关系的自动测定方法，包括首先确定被检测车辆与标定台的位置固定，将设备在所述被检测车辆上的安装，启动自动化测试设备并控制右打方向盘角度获得车轮转角数据，最后整理数据形成表格并输出结果。

作为本发明所述的基于视觉角度关系的自动测定方法的一种优选方案，其中：所述设备安装包括以下步骤，将所述被检测车辆驶入所述标定台；固定所述被检测车辆使其不能移动；分别在车辆的四个车轮上安装标定板，并使所述标定板与所述车轮的轮面垂直；启动3D四轮定位仪并将其连接无线局域网；摄像头设置于所述3D四轮定位仪上方确定所述标定板是否安装到位。

作为本发明所述的基于视觉角度关系的自动测定方法的一种优选方案，其中：所述启动自动化测试设备包括以下步骤，启动自动化测试设备并连接无线局域网；初始化所述被检测车辆的方向盘，使其转角为零；进行检查所述自动化测试设备与所述3D四轮定位仪的网络通讯是否正常。

作为本发明所述的基于视觉角度关系的自动测定方法的一种优选方案，其中：还包括以下测定步骤，自动控制所述被检测车辆进行左打方向盘角度，同时根据所述3D四轮定位仪所测车轮转动角度获得车轮转角数据；自动控制所述被检测车辆进行右打方向盘角度，同时根据所述3D四轮定位仪所测车轮转动角度获得车轮转角数据；整理数据后形成表格并输出结果。

作为本发明所述的基于视觉角度关系的自动测定方法的一种优选方案，其中：所述启动3D四轮定位仪判断是否安装到位为利用所述摄像头的标定原理,所述摄像头获取的图像信息计算三维空间中物体的几何信息，并由此识别物实际大小。

作为本发明所述的基于视觉角度关系的自动测定方法的一种优选方案，其中：所述启动3D四轮定位仪判断是否安装到位具体包括以下步骤，拍摄5张标定板的图片，获取到图片中方格像素的平均个数；根据一个像素点对应实际距离计算出所述标定板的大小；如果测量出的所述标定板与实际有一定偏差，则表明所述标定板与所述摄像头不平行，则安装不到位；根据检测结果判断需要调整标定板位置，调整所述标定板位置后返回至重新计算大小，执行循环直到所述标定板与所述摄像头垂直停止。

作为本发明所述的基于视觉角度关系的自动测定方法的一种优选方案，其中：所述连接无线局域网通过网络将所述自动化测试设备和所述3D四轮定位仪进行连接，通过信息交换实现设备与设备之间的通信。

作为本发明所述的基于视觉角度关系的自动测定方法的一种优选方案，其中：所述通信过程包括以下步骤，所述自动化测试设备通过网络持续定时的向所述3D四轮定位仪发送探测包，侦测所述3D四轮定位仪是否也联上网络并通讯正常；所述3D四轮定位仪收到所述探测包后，在网络中给出回应存在包，所述存在包反馈所述3D四轮定位仪的状态和信息；所述自动化测试设备收到所述存在包，提取所述3D四轮定位仪的信息并保存同时设置连接状态为已连接。

作为本发明所述的基于视觉角度关系的自动测定方法的一种优选方案，其中：所述获取方向盘角度和车轮角度包括以下步骤，控制方向盘转动一定角度并等待2秒，保证方向盘稳定；所述自动化测试设备不断在网络中发送请求包至所述3D四轮定位仪,所述3D四轮定位仪收到请求包后回应当前测量到车辆转角值；所述自动化测试设备收到车轮转角值后检查转角值是否稳定，直至转角值稳定后保存当前方向盘角度和车轮转角值。

本发明解决的一个技术问题是：提供一种车辆角度关系的自动测定系统，用于在车辆静止状态下自动获取方向盘和车轮转角的对应关系。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于视觉角度关系的自动测定系统，包括标定台、标定板、3D四轮定位仪、摄像头和自动化测试设备；所述标定台用于所述被检测车辆的位置固定；所述标定板设置于所述被检测车辆的四个车轮上；所述3D四轮定位仪和所述摄像头用于确定所述标定板是否安装到位；所述自动化测试设备和所述3D四轮定位仪之间通信连接，且所述自动化测试设备控制所述被检测车辆打方向，由所述3D四轮定位仪检测获取车轮转角数据后发送至所述自动化测试设备中保存当前方向盘角度和车轮转角值。

本发明的有益效果：通过自动化测量方向盘的转动角度和与之对应的轮胎转动角度，并整理输出对应关系，能够省去手动记录各种数据并整理的繁琐，既保证测量的准确性，又成倍缩短了测量的时间，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明所述第一种实施例所述基于视觉角度关系的自动测定方法的整体流程示意图；

图2为本发明所述第一种实施例所述设备安装的流程示意图；

图3为本发明所述第一种实施例所述被检测车辆测定的流程示意图；

图4为本发明所述第二种实施例所述基于视觉角度关系的自动测定系统的整体原理示意图；

图5为本发明所述第二种实施例所述整套数据获取设备的示意图；

图6为本发明所述第二种实施例所述标定板的结构示意图；

图7为本发明所述第二种实施例所述四轮定位仪侧视角下的原理示意图；

图8为本发明所述第二种实施例所述四轮定位仪仰视角下的原理示意图；

图9为本发明所述第二种实施例所述四轮定位仪三维视觉的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1～3的示意，示意为本实施例提出的一种基于视觉角度关系的自动测定方法。解决现有技术无法实时获取车轮转动角度，从而不能精确控制车轮的角度，导致在自动驾驶过程中，无法准确根据路径规划的路线行驶。具有自动化测量方向盘的转动角度和与之对应的轮胎转动角度，并整理输出对应关系。省去手动记录各种数据并整理的繁琐，既保证测量的准确性，又成倍缩短了测量的时间，从而提高工作效率的优势。现有中通过人工操作获取方向盘转角和四轮定位仪转角值，提高获取数据的效率和精准度，本实施例中方法自动获取并记录方向盘转角和四轮定位仪转角值，并拟合数据。自动化获取并拟合数据，节约50％左右的测试时间，解放人力并避免了由于人工误操作所造成的误差。因此本实施例中方法包括以下步骤，

首先确定被检测车辆100与标定台200的位置固定，将设备在被检测车辆100上的安装，启动自动化测试设备并控制右打方向盘角度获得车轮转角数据，最后整理数据形成表格并输出结果。

其中设备安装包括以下步骤：

将被检测车辆100驶入标定台200；

固定被检测车辆100使其不能移动；

分别在车辆的四个车轮上安装标定板300，并使标定板300与车轮的轮面垂直；

启动3D四轮定位仪400并将其连接无线局域网；

摄像头500设置于3D四轮定位仪400上方确定标定板300是否安装到位。

当上述将被检测车辆100驶入并固定在标定台200，并完成测试设备安装后，即设备安装后，包括启动自动化测试设备的步骤：

启动自动化测试设备并连接无线局域网；

初始化被检测车辆100的方向盘，使其转角为零；

进行检查自动化测试设备与3D四轮定位仪400的网络通讯是否正常。

进一步的，上述设备安装和网络连接成功后接下来包括对被检测车辆100的汽车方向盘和车轮转向角度对应关系的测定过程，因此还包括以下的测定步骤：

自动控制被检测车辆100进行左打方向盘角度(从零度开始，每次转角增加一度，直至最大转角)，同时根据3D四轮定位仪400所测车轮转动角度获得车轮转角数据；

自动控制被检测车辆100进行右打方向盘角度(从零度开始，每次转角增加一度，直至最大转角)，同时根据3D四轮定位仪400所测车轮转动角度获得车轮转角数据；

整理数据后形成表格并输出结果。

需要说明的是，启动3D四轮定位仪400判断是否安装到位为利用摄像头500的标定原理,摄像头500获取的图像信息计算三维空间中物体的几何信息，并由此识别物实际大小。因此启动3D四轮定位仪400判断是否安装到位具体包括以下步骤：

拍摄5张标定板的图片，获取到图片中方格像素的平均个数；

根据一个像素点对应实际距离计算出标定板300的大小；

如果测量出的标定板300与实际有一定偏差，则表明标定板300与摄像头500不平行，则安装不到位；

根据检测结果判断需要调整标定板位置，调整标定板300位置后返回至重新计算大小，执行循环直到标定板300与摄像头500垂直停止。

本实施例提出的网络连接为连接无线局域网，该连接无线局域网通过网络将自动化测试设备和3D四轮定位仪400进行连接，通过信息交换实现设备与设备之间的通信。具体的，通信过程包括以下步骤：

自动化测试设备通过网络持续定时的向3D四轮定位仪400发送探测包，侦测3D四轮定位仪400是否也联上网络并通讯正常；

3D四轮定位仪400收到探测包后，在网络中给出回应存在包，存在包反馈3D四轮定位仪400的状态和信息；

自动化测试设备收到存在包，提取3D四轮定位仪400的信息并保存同时设置连接状态为已连接。

最后测定过程中获取方向盘角度和车轮角度包括以下步骤：

控制方向盘转动一定角度并等待2秒，保证方向盘稳定；

自动化测试设备不断在网络中发送请求包至3D四轮定位仪400,3D四轮定位仪400收到请求包后回应当前测量到车辆转角值；

自动化测试设备收到车轮转角值后检查转角值是否稳定，直至转角值稳定后保存当前方向盘角度和车轮转角值。

场景一：

对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择的不同方法和采用本方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。传统的技术方案：即通过人工测量方法，无法实时获取车轮转动角度，从而不能精确控制车轮的角度，导致在自动驾驶过程中，无法准确根据路径规划的路线行驶。且不能保证测量的准确性，人工操作的方式也增加了测量的时间，影响工作的效率。

为验证本方法相对传统方法具有较高的获取数据效率和精准度。本实施例中将采用传统人工测量方法和基于视觉角度关系的自动测定方法分别对仿真车辆的车轮转动角度进行实时测量对比。

测试环境：将车辆运行在仿真平台模拟行驶并模拟转向，采用方向盘转角和实际轮胎转角测试样本，分别利用传统方法的人工操作进行转向角测试并获得测试结果数据。采用本方法，则开启自动化测试设备并运用MATLB软件编程实现本方法的仿真测试，根据实验结果得到仿真数据。每种方法各测试数据，计算获得每组数据的时间和转角值，与仿真模拟输入的实际车轮转动角度进行对比计算误差。实际测得结果如下表1。

表1：:方向盘转角对应轮胎转角值，从中可以看出自动测量出的转角值更接近于真实值,自动测量方法更精确。

实施例2

参照图4～6的示意，示意为本实施例提出的一种基于视觉角度关系的自动测定系统整体原理结构示意图。具体的，该系统包括标定台200、标定板300、3D四轮定位仪400、摄像头500和自动化测试设备；其中标定台200用于被检测车辆100的位置固定；标定板300设置于被检测车辆100的四个车轮上；3D四轮定位仪400和摄像头500用于确定标定板300是否安装到位；自动化测试设备和3D四轮定位仪400之间通信连接，且自动化测试设备控制被检测车辆100打方向，由3D四轮定位仪400检测获取车轮转角数据后发送至自动化测试设备中保存当前方向盘角度和车轮转角值。

还需要说明的是，3D四轮定位仪400是3D数码影像四轮定位仪的简称，采用世界上最先进的四轮定位技术，其原理是将四个目标反光板安装在车辆的四个轮辋之上，滚动车轮，由摄像机对目标反光板上的几何图形进行连续拍摄，通过计算机对几何图形的变化进行分析运算，得出车轮及底盘等的相应定位参数，再由显示屏进行显示。其具体实现如下：

参照图7～8的示意，3D四轮定位仪400的“眼睛”是安装在照相机支持架的二端的摄像头500。这种摄像头500为高分辨率的CCD录像式的照相机，可以在光线暗淡场所工作，具有安全和监视用途的照相机。利用光学镜头提供了设备的视野，镜头是永久性地安装在照相机上，并且三重密封保护，照相机上还有一个带通滤波器，以便限制进入照相机的光谱范围。照相机置于空间的每个固定点，所有固定的照相机的镜头都有固定的焦点。从照相机到焦点的距离的数值为F，该值由镜头的设计者决定。铅笔的长度为P，看到的铅笔的尺寸由焦点的“软件”进行测量，得出数值为A。这个实验的目的是决定从照相机到铅笔的距离D。

利用基本的三角公式，可以求出角度r：

和Z²＝(P/2)²+D²

利用三角函数表可以查出上述的角度，利用下式的三角公式，求得距离D：

知晓P和r也就求得了距离D，将上述原理应用至3D四轮定位仪400中，图像分析软件处理图像，并且精准的测量出图像中每个圆点的尺寸(A)。当然本实施例还包括3D四轮定位仪400的其他的应用原理，例如透视缩短、圆圈识别透视效应和方位，以及定位程序的应用原理。

另外如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种基于视觉角度关系的自动测定方法，其特征在于：包括首先确定被检测车辆(100)与标定台(200)的位置固定，将设备在所述被检测车辆(100)上的安装，启动自动化测试设备并控制右打方向盘角度获得车轮转角数据，最后整理数据形成表格并输出结果。

2.如权利要求1所述的基于视觉角度关系的自动测定方法，其特征在于：所述设备安装包括以下步骤，

将所述被检测车辆(100)驶入所述标定台(200)；

固定所述被检测车辆(100)使其不能移动；

分别在车辆的四个车轮上安装标定板(300)，并使所述标定板(300)与所述车轮的轮面垂直；

启动3D四轮定位仪(400)并将其连接无线局域网；

摄像头(500)设置于所述3D四轮定位仪(400)上方确定所述标定板(300)是否安装到位。

3.如权利要求1或2所述的基于视觉角度关系的自动测定方法，其特征在于：所述启动自动化测试设备包括以下步骤，

启动自动化测试设备并连接无线局域网；

初始化所述被检测车辆(100)的方向盘，使其转角为零；

进行检查所述自动化测试设备与所述3D四轮定位仪(400)的网络通讯是否正常。

4.如权利要求3所述的基于视觉角度关系的自动测定方法，其特征在于：还包括以下测定步骤，

自动控制所述被检测车辆(100)进行左打方向盘角度，同时根据所述3D四轮定位仪(400)所测车轮转动角度获得车轮转角数据；

自动控制所述被检测车辆(100)进行右打方向盘角度，同时根据所述3D四轮定位仪(400)所测车轮转动角度获得车轮转角数据；

整理数据后形成表格并输出结果。

5.如权利要求4所述的基于视觉角度关系的自动测定方法，其特征在于：所述启动3D四轮定位仪(400)判断是否安装到位为利用所述摄像头(500)的标定原理,所述摄像头(500)获取的图像信息计算三维空间中物体的几何信息，并由此识别物实际大小。

6.如权利要求5所述的基于视觉角度关系的自动测定方法，其特征在于：所述启动3D四轮定位仪(400)判断是否安装到位具体包括以下步骤，

拍摄5张标定板的图片，获取到图片中方格像素的平均个数；

根据一个像素点对应实际距离计算出所述标定板(300)的大小；

如果测量出的所述标定板(300)与实际有一定偏差，则表明所述标定板(300)与所述摄像头(500)不平行，则安装不到位；

根据检测结果判断需要调整标定板位置，调整所述标定板(300)位置后返回至重新计算大小，执行循环直到所述标定板(300)与所述摄像头(500)垂直停止。

7.如权利要求4～6任一所述的基于视觉角度关系的自动测定方法，其特征在于：所述连接无线局域网通过网络将所述自动化测试设备和所述3D四轮定位仪(400)进行连接，通过信息交换实现设备与设备之间的通信。

8.如权利要求7所述的基于视觉角度关系的自动测定方法，其特征在于：所述通信过程包括以下步骤，

所述自动化测试设备通过网络持续定时的向所述3D四轮定位仪(400)发送探测包，侦测所述3D四轮定位仪(400)是否也联上网络并通讯正常；

所述3D四轮定位仪(400)收到所述探测包后，在网络中给出回应存在包，所述存在包反馈所述3D四轮定位仪(400)的状态和信息；

所述自动化测试设备收到所述存在包，提取所述3D四轮定位仪(400)的信息并保存同时设置连接状态为已连接。

9.如权利要求8所述的基于视觉角度关系的自动测定方法，其特征在于：所述获取方向盘角度和车轮角度包括以下步骤，

控制方向盘转动一定角度并等待2秒，保证方向盘稳定；

所述自动化测试设备不断在网络中发送请求包至所述3D四轮定位仪(400),所述3D四轮定位仪(400)收到请求包后回应当前测量到车辆转角值；

所述自动化测试设备收到车轮转角值后检查转角值是否稳定，直至转角值稳定后保存当前方向盘角度和车轮转角值。

10.一种基于视觉角度关系的自动测定系统，其特征在于：包括标定台(200)、标定板(300)、3D四轮定位仪(400)、摄像头(500)和自动化测试设备；

所述标定台(200)用于所述被检测车辆(100)的位置固定；

所述标定板(300)设置于所述被检测车辆(100)的四个车轮上；

所述3D四轮定位仪(400)和所述摄像头(500)用于确定所述标定板(300)是否安装到位；

所述自动化测试设备和所述3D四轮定位仪(400)之间通信连接，且所述自动化测试设备控制所述被检测车辆(100)打方向，由所述3D四轮定位仪(400)检测获取车轮转角数据后发送至所述自动化测试设备中保存当前方向盘角度和车轮转角值。