CN111127419A - 一种轮对标准圆多边形检测方法、装置及终端设备 - Google Patents

一种轮对标准圆多边形检测方法、装置及终端设备 Download PDF

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Abstract

本发明适用于车辆外形检测和测量方法技术领域，提供了一种轮对标准圆多边形检测方法、装置及终端设备，该方法包括：获取车辆的轮对标准圆图像，并对轮对标准圆图像进行处理，获得轮对标准圆对应的多段椭圆弧线；根据每段椭圆弧线，获得每段椭圆弧线对应的椭圆；根据每段椭圆弧线对应的椭圆，获得每段椭圆弧线对应的圆形弧线；将所有圆形弧线进行拼接处理，获得还原后的轮对标准圆对应的圆周线；将还原后的轮对标准圆对应的圆周线与预设标准圆周线进行对比，获得轮对标准圆的多边形变形检测结果。本发明的轮对标准圆多边形检测方法，方法简单，可以实现检测自动化，在保证检测精度的同时，可以高效快速的进行轮对标准圆多边形检测。

Description

一种轮对标准圆多边形检测方法、装置及终端设备
技术领域
本发明属于车辆外形检测和测量方法技术领域，尤其涉及一种轮对标准圆多边形检测方法、装置及终端设备。
背景技术
轮对是列车最重要的部件之一，近年来，随着我国经济的快速发展，列车行驶速度在逐步提升，伴随着高速和重载的实际情况，对列车轮对的质量要求也越来越严格。
在轮对的生产过程中，轮对边缘对应的圆周称为轮对标准圆，对列车轮对标准圆进行多边形检测可以为后期车轮定心起到指导作用，而车轮定心将会直接关系到车轮外形关键几何参数检测的算法误差及精度计算，同时，列车轮对标准圆多边形检测可以为后期车轮修正提供修正值。然而，传统工艺中，一般采用人工测量对列车轮对标准圆多边形进行检测，而人工测量由于视觉误差以及受工装限制等原因，存在检测效率低，检测周期长等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种轮对标准圆多边形检测方法、装置及终端设备，以解决现有技术中轮对标准圆多边形检测效率低、检测周期长的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种轮对标准圆多边形检测方法，包括：
获取车辆的轮对标准圆图像，并对所述轮对标准圆图像进行处理，获得所述轮对标准圆对应的多段椭圆弧线；
根据每段椭圆弧线，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆；
根据所述每段椭圆弧线对应的椭圆，获得所述每段椭圆弧线对应的圆形弧线；
将所有圆形弧线进行拼接处理，获得还原后的轮对标准圆对应的圆周线；
将还原后的轮对标准圆对应的所述圆周线与预设标准圆周线进行对比，获得所述轮对标准圆的多边形检测结果。
可选的，所述获取车辆的轮对标准圆图像，包括：
利用安装在车辆转向架下方的单目相机获取车辆的轮对标准圆图像；其中，所述单目相机与所述车辆转向架的水平方向呈预设照射角度。
可选的，所述根据每段椭圆弧线，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆，包括：
根据每段椭圆弧线，确定所述每段椭圆弧线对应的椭圆中心；
根据所述每段椭圆弧线与对应的椭圆中心，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆。
可选的，所述根据每段椭圆弧线，确定所述每段椭圆弧线对应的椭圆中心，包括：
确定所述每段椭圆弧线上的任意三点，并获取所述任意三点在所述每段椭圆弧线上对应的三条切线；
根据所述三条切线，确定所述任意三点中任意相邻两点对应的两条切线的交点；
根据所述交点以及所述任意三点中任意相邻两点的中点，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆中心。
可选的，所述根据所述每段椭圆弧线与对应的椭圆中心，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆，包括：
获取第一椭圆弧线上的任意四点，所述第一椭圆弧线为所述每段椭圆弧线中的任意一段；
根据所述第一椭圆弧线上的任意四点与确定的所述第一椭圆弧线上的对应的椭圆中心，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的偏转角的正切值以及短半轴与长半轴的半轴比；
根据所述正切值，计算加权平均正切值，并根据所述半轴比，计算加权平均半轴比；
根据所述第一椭圆弧线上的任意一点、所述第一椭圆弧线对应的椭圆中心、所述加权平均正切值、所述加权平均半轴比以及图像坐标系与椭圆坐标系的对应关系，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴；
根据所述第一椭圆弧线对应的椭圆中心、所述加权平均正切值、所述加权平均半轴比和所述长半轴，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆；
根据上述确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的方法确定每段椭圆弧线对应的椭圆。
可选的，所述根据所述第一椭圆弧线上的任意一点、所述第一椭圆弧线对应的椭圆中心、所述加权平均正切值、所述加权平均半轴比以及图像坐标系与椭圆坐标系的对应关系，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴，包括：
根据所述第一椭圆弧线对应的椭圆中心、所述加权平均正切值以及所述图像坐标系与椭圆坐标系的对应关系，获得所述第一椭圆弧线上的任意一点在所述椭圆坐标系中的坐标值；
根据所述第一椭圆弧线上的任意一点在所述椭圆坐标系中的坐标值、所述加权平均正切值以及所述加权平均半轴比，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴。
可选的，所述根据每段椭圆弧线对应的椭圆，获得所述每段椭圆弧线对应的圆形弧线，包括：
根据所述预设照射角度对每个所述椭圆进行还原，获得所述每段椭圆弧线对应的圆周线；
根据所述每段椭圆弧线在所述轮对标准圆图像上的位置以及对应的圆周线，确定所述每段椭圆弧线对应的圆形弧线。
可选的，所述根据所述预设照射角度对每个所述椭圆进行还原，获得所述每段椭圆弧线对应的圆周线，包括：
根据所述短半轴与长半轴的半轴比以及所述第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴的长度，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度；
根据上述确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度的方法确定每段椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度；
根据所述预设照射角度、单目相机的内部参数以及所述每段椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度，确定所述每段椭圆弧线对应的圆周线的半径；
根据所述每段椭圆弧线对应的圆周线的半径，确定所述每段椭圆弧线对应的圆周线。
本发明实施例的第二方面提供了一种轮对标准圆多边形检测装置，包括：
图像获取模块，用于获取车辆的轮对标准圆图像，并对所述轮对标准圆图像进行处理，获得所述轮对标准圆对应的多段椭圆弧线；
椭圆拟合模块，用于根据每段椭圆弧线，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆；
圆形弧线获取模块，用于根据所述每段椭圆弧线对应的椭圆，获得所述每段椭圆弧线对应的圆形弧线；
圆周线还原模块，用于将所有圆形弧线进行拼接处理，获得还原后的轮对标准圆对应的圆周线；
检测模块，用于将还原后的轮对标准圆对应的所述圆周线与预设标准圆周线进行对比，获得所述轮对标准圆的多边形检测结果。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一项所述轮对标准圆多边形检测方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过获取车辆的轮对标准圆图像，可以实现检测自动化，并且不受设备和操作环境的限制，可以及时对轮对标准圆进行多边形检测。通过对轮对标准圆图像进行处理，获得轮对标准圆对应的多段椭圆弧线，在保证检测精度的同时，根据每段椭圆弧线，拟合每段椭圆弧线对应的椭圆，进而获得每段椭圆弧线对应的圆形弧线，将所有圆形弧线进行拼接处理，获得还原后的轮对标准圆对应的圆周线，根据还原后的轮对标准圆对应的圆周线与预设标准圆周线进行对比，获得轮对标准圆的多边形检测结果，可以快速进行轮对标准圆多边形检测，检测效率高并且检测周期短。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种轮对标准圆多边形检测方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的相机安装位置示意图；
图3是本发明实施例提供的确定每段椭圆弧线对应的椭圆中心的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的确定椭圆中心的示例图；
图5是本发明实施例提供的根据椭圆弧线与对应的椭圆中心确定椭圆的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的相机成像几何原理关系图；
图7是本发明实施例提供的椭圆弧线还原为圆形弧线的对应关系图；
图8是本发明实施例提供的轮对标准圆多边形检测装置的示意图；
图9是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的一种轮对标准圆多边形检测方法的流程示意图，详述如下。
步骤S1，获取车辆的轮对标准圆图像，并对轮对标准圆图像进行处理，获得轮对标准圆对应的多段椭圆弧线。
参见图2，可选的，获取车辆的轮对标准圆图像，可以利用安装在车辆转向架1下方的单目相机2获取车辆的轮对标准圆图像，其中单目相机与车辆转向架1的水平方向呈预设照射角度3。
可选的，还可以采用其他图像采集装置获取车辆的轮对标准圆图像。当需要进行轮对标准圆多边形检测时，可以通过控制器发送控制信号给图像采集装置以获取车辆的轮对标准圆图像，可以实现非接触测量，进而实现轮对标准圆多边形检测的自动化。
可选的，单目相机或其他图像采集装置可以悬挂固定在车辆转向架下方，可以调节单目相机或其他图像采集装置在车辆转向架下方的高度和方位，使其与车辆转向架1的水平方向呈预设照射角度，以保证可以获取完整的轮对标准圆图像。
其中，在获取车辆的轮对标准圆图像之后，由于单目相机或其他图像采集装置与车辆转向架1的水平方向呈预设照射角度，车辆的轮对标准圆在轮对标准圆图像中以椭圆形式呈现，车辆的边缘也就是车辆的轮对标准圆在轮对标准圆图像中也以椭圆形式呈现，对轮对标准圆图像中的椭圆进行提取，并将提取后的椭圆分为多段椭圆弧线，尤其是将提取后的椭圆分为足够多的椭圆弧线后，可以在保证检测精度的同时，对轮对标准圆进行多边形检测。
其中，将提取后的椭圆分的椭圆弧线的段数越多，获得的轮对标准圆多边形检测的结果也更精确。
步骤S2，根据每段椭圆弧线，获得每段椭圆弧线对应的椭圆。
可选的，根据每段椭圆弧线，获得每段椭圆弧线对应的椭圆，可以包括：根据每段椭圆弧线，确定所每段椭圆弧线对应的椭圆中心；根据每段椭圆弧线与对应的椭圆中心，获得每段椭圆弧线对应的椭圆。
参见图3及图4，可选的，根据每段椭圆弧线，确定所每段椭圆弧线对应的椭圆中心，包括：
步骤S21，确定每段椭圆弧线上的任意三点，获取任意三点在每段椭圆弧线上对应的三条切线。
示例性的，作为本发明的一实施例，获取多段椭圆弧线中的一段椭圆弧线aa，并在椭圆弧线aa上获取任意三点P1、P12以及P2，在椭圆弧线aa上过三点P1、P12以及P2获取对应的三条切线。
可选的，点P1和P2可以为椭圆弧线aa的两个端点，P12可以为椭圆弧线aa的中点。
步骤S22，根据三条切线，确定任意三点中任意相邻两点对应的两条切线的交点。
示例性的，作为本发明的一实施例，获取椭圆弧线aa上任意三点中相邻两点P1与P12对应的两条切线的交点Pa，以及椭圆弧线aa上任意三点中相邻两点P2与P12对应的两条切线的交点Pb。
步骤S23，根据交点以及任意三点中任意相邻两点的中点，获得每段椭圆弧线对应的椭圆中心。
示例性的，作为本发明的一实施例，根据交点Pa和任意三点中相邻两点P1与P12构成的线段的中点m1，确定一条直线L1；根据交点Pb和任意三点中相邻两点P2与P12构成的线段的中点m2，确定另一条直线L2,；获得直线L1和直线L2的交点，作为椭圆弧线对应的椭圆中心O。
继续参考图4，作为本发明的又一实施例，设椭圆弧线aa的两个端点的坐标和梯度为{xi，yi，θi|i＝1,2}，椭圆弧线aa的中点的坐标和梯度为{x12,y12,θ12}，点P1和P2为椭圆弧线aa的两个端点，P12为椭圆弧线aa的中点时，可以计算出线段P1P12的中点m1的坐标为：
Figure BDA0002328735500000081
线段P12P2的中点m2的坐标为：
Figure BDA0002328735500000082
任意三点中任意相邻两点对应的两条切线的交叉点坐标
Figure BDA0002328735500000083
坐标
Figure BDA0002328735500000084
为：
Figure BDA0002328735500000085
线段P1P12与线段P12P2的斜率q1，q3计算公式为：
Figure BDA0002328735500000086
通过中点m1与Pa可以求得直线L1的斜率q2，同理可以通过中点m2与Pb可以求得直线L2的斜率q4：
Figure BDA0002328735500000091
因此对于给定的一段椭圆弧线可以推导出椭圆中心的坐标(xo,yo)为：
Figure BDA0002328735500000092
可选的，参见图5，根据每段椭圆弧线与对应的椭圆中心，获得每段椭圆弧线对应的椭圆，包括：
步骤S24，获取第一椭圆弧线上的任意四点。
其中，第一椭圆弧线为每段椭圆弧线中的任意一段。
步骤S25，根据第一椭圆弧线上的任意四点与确定的第一椭圆弧线上的对应的椭圆中心，确定第一椭圆弧线对应的椭圆的偏转角的正切值以及短半轴与长半轴的半轴比。
其中第一椭圆弧线对应的椭圆的偏转角为第一椭圆弧线对应的椭圆的长轴与图像坐标系中y轴的夹角。
其中，确定一个椭圆可以通过确定一个椭圆的椭圆中心坐标、椭圆的长轴、椭圆的短轴以及椭圆的偏转角五个参数来确定。
示例性的，步骤S21至步骤S23已经获得了每段椭圆弧线对应的椭圆中心，也就是可以确定第一椭圆弧线对应的椭圆中心，对于另外三个参数，可以将其分为椭圆的半轴比和椭圆的偏转角的正切值来获得：
Figure BDA0002328735500000093
式中，N为椭圆的半轴比，B为短半轴；A为长半轴；K为椭圆的偏转角的正切值，ρ为椭圆长轴逆时针旋转角度，也就是椭圆的长轴与图像坐标系中y轴的夹角。
根据第一椭圆弧线上的任意四点与第一椭圆弧线对应的椭圆中心的连线，可以获得过第一椭圆弧线对应的椭圆中心的四条直线的斜率s1、s2、s3和s4，下式对椭圆上任意两点均成立，也就是对第一椭圆弧线上的任意两点成立：
Figure BDA0002328735500000101
将四个斜率值分为两组s1与s2，s3与s4，可以得出下式：
Figure BDA0002328735500000102
进一步可以推导出：
Figure BDA0002328735500000103
式中，α＝s1s2-s3s4；β＝s2s4(s3-s1)+s1s3(s4-s2)+(s1+s2-s3-s4)。
根据第一椭圆弧线上的任意四点与第一椭圆弧线对应的椭圆中心的连线，获得的四个斜率值s1、s2、s3和s4，根据四个斜率值可以确定第一椭圆弧线对应的椭圆的偏转角的正切值K，根据第一椭圆弧线对应的椭圆的偏转角的正切值K以及其中两个斜率值，可以确定第一椭圆弧线对应的椭圆的短半轴与长半轴的半轴比N。
步骤S26，根据正切值，计算加权平均正切值，并根据半轴比，计算加权平均半轴比。
其中，根据需要的检测精度，在第一椭圆弧线上获取多个采样点，根据步骤S25中获取第一椭圆弧线对应的正切值与半轴比的方法，利用第一椭圆弧线上多个采样点就可以获得多个正切值与多个半轴比，对多个正切值加权平均，获取第一椭圆弧线对应的椭圆的偏转角的加权平均正切值；对多个半轴比加权平均，获取第一椭圆弧线对应的椭圆的短半轴与长半轴的加权平均半轴比。
步骤S27，根据第一椭圆弧线上的任意一点、第一椭圆弧线对应的椭圆中心、加权平均正切值、加权平均半轴比以及图像坐标系与椭圆坐标系的对应关系，确定第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴。
可选的，可以根据第一椭圆弧线对应的椭圆中心、加权平均正切值以及图像坐标系与椭圆坐标系的对应关系，获得第一椭圆弧线上的任意一点在椭圆坐标系中的坐标值；
根据第一椭圆弧线上的任意一点在椭圆坐标系中的坐标值、加权平均正切值以及加权平均半轴比，确定第一椭圆弧线对应的长半轴。
示例性的，以第一椭圆弧线对应的椭圆中心为原点，以第一椭圆弧线对应的椭圆半长轴为水平坐标轴建立椭圆坐标系，根据图像坐标系与椭圆坐标系的对应关系，位于图像坐标系中的第一椭圆弧线上的任意一点(xi,yi)转换为椭圆坐标系下的坐标(x0,y0)为：
Figure BDA0002328735500000111
根据N＝B/A；K＝tanρ推到可以得出：
Figure BDA0002328735500000112
结合N＝B/A可以获得第一椭圆弧线对应的长半轴A。
步骤S28，根据第一椭圆弧线对应的椭圆中心、加权平均正切值、加权平均半轴比和长半轴，确定第一椭圆弧线对应的椭圆。
根据第一椭圆弧线对应的椭圆中心、加权平均正切值N’、加权平均半轴比K’和长半轴，可以获得能够完整表示第一椭圆弧线对应的椭圆的所有参数(xo,yo,N',K',A)。
步骤S29，根据上述确定第一椭圆弧线对应的椭圆的方法确定每段椭圆弧线对应的椭圆。
步骤S3，根据每段椭圆弧线对应的椭圆，获得每段椭圆弧线对应的圆形弧线。
可选的，可以根据预设照射角度对每个椭圆进行还原，获得每段椭圆弧线对应的圆周线；
根据每段椭圆弧线在轮对标准圆图像上的位置以及对应的圆周线，确定所每段椭圆弧线对应的圆形弧线。
可选的，可以根据短半轴与长半轴的半轴比以及第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴的长度，确定第一椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度；
根据上述确定第一椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度的方法确定每段椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度；
根据预设照射角度、单目相机的内部参数以及每段椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度，确定每段椭圆弧线对应的圆周线的半径；
根据每段椭圆弧线对应的圆周线的半径，确定每段椭圆弧线对应的圆周线。
示例性的，参考图6，根据相机成像几何原理关系图，P为摄像机的中心，θ为已知量，表示摄像机主光轴与车轮夹角。CD为在此状态下车轮标准圆在图像坐标系的投影，CD为图像中椭圆短轴长度，为已知量。为A'F'车轮侧面的投影，O为AF中心，A'O'，F'O'即为车轮半径,而AO与OF为等效模型车轮半径，为求解未知量，且由成像原理可知CD⊥OP，OP为相机的焦距。那么根据余弦定理可得公式：
Figure BDA0002328735500000121
因为AO＝OF＝r，经计算得每段椭圆弧线对应的圆周线的半径r：
Figure BDA0002328735500000122
图7为椭圆弧线AC还原为圆形弧线A1C1的对应关系图，根据椭圆弧线AC在图中虚线部分的轮对标准圆图像上的位置，以及椭圆弧线AC对应的圆周线(图7中实线部分)，进行映射，确定每段椭圆弧线对应的圆形弧线。
步骤S4，将所有圆形弧线进行拼接处理，获得还原后的轮对标准圆对应的圆周线。
对轮对标准圆图像中的椭圆进行提取，并将提取后的椭圆分为多段椭圆弧线，对应也会获得多段圆形弧线，将所有圆形弧线进行拼接处理，也即将轮对标准圆图像中的椭圆还原为轮对标准圆对应的圆周线。
当分得的椭圆弧线越多时，获得的圆形弧线也越多，从而可以在保证轮对标准圆多边形检测精度的同时，进行轮对标准圆多边形检测。
步骤S5，将还原后的轮对标准圆对应的圆周线与预设标准圆周线进行对比，获得轮对标准圆的多边形检测结果。
上述轮对标准圆多边形检测的方法，通过获取车轮的轮对标准圆图像，可以实现检测自动化，并且不受设备和操作环境的限制，及时对轮对标准圆进行多边形检测。通过对轮对标准圆图像进行处理，获得轮对标准圆对应的多段椭圆弧线，在保证检测精度的同时，根据每段椭圆弧线，拟合每段椭圆弧线对应的椭圆，进而获得每段椭圆弧线对应的圆形弧线，将所有圆形弧线进行拼接处理，获得还原后的轮对标准圆对应的圆周线，根据还原后的轮对标准圆对应的圆周线与预设标准圆周线进行对比，获得轮对标准圆的多边形检测结果，方法简单，可以快速对轮对标准圆进行多边形检测，检测效率高并且检测周期短。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的轮对标准圆多边形检测的方法，图8示出了本发明实施例提供的轮对标准圆多边形检测的装置的示例图。如图8所示，该装置可以包括：图像获取模块81、椭圆拟合模82、圆形弧线获取模块83、圆周线还原模84以及检测模块85。
图像获取模块81，用于获取车辆的轮对标准圆图像，并对所述轮对标准圆图像进行处理，获得所述轮对标准圆对应的多段椭圆弧线；
椭圆拟合模块82，用于根据每段椭圆弧线，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆；
圆形弧线获取模块83，用于根据所述每段椭圆弧线对应的椭圆，获得所述每段椭圆弧线对应的圆形弧线；
圆周线还原模块84，用于将所有圆形弧线进行拼接处理，获得还原后的轮对标准圆对应的圆周线；
检测模块85，用于将还原后的轮对标准圆对应的所述圆周线与预设标准圆周线进行对比，获得所述轮对标准圆的多边形检测结果。
可选的，图像获取模块81，可以用于利用安装在车辆转向架下方的单目相机获取车辆的轮对标准圆图像；其中，所述单目相机与所述车辆转向架的水平方向呈预设照射角度。
可选的，椭圆拟合模块82，可以用于根据每段椭圆弧线，确定所述每段椭圆弧线对应的椭圆中心；
根据所述每段椭圆弧线与对应的椭圆中心，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆。
可选的，椭圆拟合模块82，可以用于确定所述每段椭圆弧线上的任意三点，并获取所述任意三点在所述每段椭圆弧线上对应的三条切线；
根据所述三条切线，确定所述任意三点中任意相邻两点对应的两条切线的交点；
根据所述交点以及所述任意三点中任意相邻两点的中点，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆中心。
可选的，椭圆拟合模块82，可以用于获取第一椭圆弧线上的任意四点，所述第一椭圆弧线为所述每段椭圆弧线中的任意一段；
根据所述第一椭圆弧线上的任意四点与确定的所述第一椭圆弧线上的对应的椭圆中心，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的偏转角的正切值以及短半轴与长半轴的半轴比；
根据所述正切值，计算加权平均正切值，并根据所述半轴比，计算加权平均半轴比；
根据所述第一椭圆弧线上的任意一点、所述第一椭圆弧线对应的椭圆中心、所述加权平均正切值、所述加权平均半轴比以及图像坐标系与椭圆坐标系的对应关系，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴；
根据所述第一椭圆弧线对应的椭圆中心、所述加权平均正切值、所述加权平均半轴比和所述长半轴，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆；
根据上述确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的方法确定每段椭圆弧线对应的椭圆。
可选的，椭圆拟合模块82，可以用于根据所述第一椭圆弧线对应的椭圆中心、所述加权平均正切值以及所述图像坐标系与椭圆坐标系的对应关系，获得所述第一椭圆弧线上的任意一点在所述椭圆坐标系中的坐标值；
根据所述第一椭圆弧线上的任意一点在所述椭圆坐标系中的坐标值、所述加权平均正切值以及所述加权平均半轴比，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴。
可选的，圆形弧线获取模块83，可以用于根据所述预设照射角度对每个所述椭圆进行还原，获得所述每段椭圆弧线对应的圆周线；
根据所述每段椭圆弧线在所述轮对标准圆图像上的位置以及对应的圆周线，确定所述每段椭圆弧线对应的圆形弧线。
可选的，圆形弧线获取模块83，可以用于根据所述短半轴与长半轴的半轴比以及所述第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴的长度，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度；
根据上述确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度的方法确定每段椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度；
根据所述预设照射角度、单目相机的内部参数以及所述每段椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度，确定所述每段椭圆弧线对应的圆周线的半径；
根据所述每段椭圆弧线对应的圆周线的半径，确定所述每段椭圆弧线对应的圆周线。
上述轮对标准圆多边形检测的装置，通过图像获取模块获取车轮的轮对标准圆图像，可以实现检测自动化，并且不受设备和操作环境的限制，可以及时对轮对标准圆进行多边形检测，通过对轮对标准圆图像进行处理，获得轮对标准圆对应的多段椭圆弧线，在保证检测精度的同时，根据椭圆拟合模块，拟合每段椭圆弧线对应的椭圆，进而根据圆形弧线获取模块获得每段椭圆弧线对应的圆形弧线，将所有圆形弧线根据圆周线还原模块进行拼接处理，获得还原后的轮对标准圆对应的圆周线，在检测模块中，根据还原后的轮对标准圆对应的圆周线与预设标准圆周线进行对比，获得轮对标准圆的多边形检测结果，可以快速对轮对标准圆进行多边形检测，检测效率高并且检测周期短。
图9是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图9所示，该实施例的终端设备900包括：处理器901、存储器902以及存储在所述存储器902中并可在所述处理器901上运行的计算机程序903，例如轮对标准圆多边形检测程序。所述处理器901执行所述计算机程序903时实现上述轮对标准圆多边形检测方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S1至S5，或者图3所示的步骤S21至步骤S23，或者图5所示的步骤S24至步骤S29，所述处理器901执行所述计算机程序903时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图8所示模块81至85的功能。
示例性的，所述计算机程序903可以被分割成一个或多个程序模块，所述一个或者多个程序模块被存储在所述存储器902中，并由所述处理器901执行，以完成本发明。所述一个或多个程序模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序903在所述轮对标准圆多边形检测的装置或者终端设备900中的执行过程。例如，所述计算机程序903可以被分割成图像获取模块81、椭圆拟合模块82、圆形弧线获取模块83、圆周线还原模块84以及检测模块85，各模块具体功能如图8所示，在此不再一一赘述。
所述终端设备900可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器901、存储器902。本领域技术人员可以理解，图9仅仅是终端设备900的示例，并不构成对终端设备900的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器901可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器902可以是所述终端设备900的内部存储单元，例如终端设备100的硬盘或内存。所述存储器902也可以是所述终端设备900的外部存储设备，例如所述终端设备900上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器902还可以既包括所述终端设备900的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器902用于存储所述计算机程序以及所述终端设备900所需的其他程序和数据。所述存储器902还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轮对标准圆多边形检测方法，其特征在于，包括：
获取车辆的轮对标准圆图像，并对所述轮对标准圆图像进行处理，获得所述轮对标准圆对应的多段椭圆弧线；
根据每段椭圆弧线，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆；
根据所述每段椭圆弧线对应的椭圆，获得所述每段椭圆弧线对应的圆形弧线；
将所有圆形弧线进行拼接处理，获得还原后的轮对标准圆对应的圆周线；
将还原后的轮对标准圆对应的所述圆周线与预设标准圆周线进行对比，获得所述轮对标准圆的多边形检测结果。
2.如权利要求1所述的轮对标准圆多边形检测方法，其特征在于，所述获取车辆的轮对标准圆图像，包括：
利用安装在车辆转向架下方的单目相机获取车辆的轮对标准圆图像；其中，所述单目相机与所述车辆转向架的水平方向呈预设照射角度。
3.如权利要求2所述的轮对标准圆多边形检测方法，其特征在于，所述根据每段椭圆弧线，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆，包括：
根据每段椭圆弧线，确定所述每段椭圆弧线对应的椭圆中心；
根据所述每段椭圆弧线与对应的椭圆中心，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆。
4.如权利要求3所述的轮对标准圆多边形检测方法，其特征在于，所述根据每段椭圆弧线，确定所述每段椭圆弧线对应的椭圆中心，包括：
确定所述每段椭圆弧线上的任意三点，并获取所述任意三点在所述每段椭圆弧线上对应的三条切线；
根据所述三条切线，确定所述任意三点中任意相邻两点对应的两条切线的交点；
根据所述交点以及所述任意三点中任意相邻两点的中点，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆中心。
5.如权利要求4所述的轮对标准圆多边形检测方法，其特征在于，所述根据所述每段椭圆弧线与对应的椭圆中心，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆，包括：
获取第一椭圆弧线上的任意四点，所述第一椭圆弧线为所述每段椭圆弧线中的任意一段；
根据所述第一椭圆弧线上的任意四点与确定的所述第一椭圆弧线上的对应的椭圆中心，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的偏转角的正切值以及短半轴与长半轴的半轴比；
根据所述正切值，计算加权平均正切值，并根据所述半轴比，计算加权平均半轴比；
根据所述第一椭圆弧线上的任意一点、所述第一椭圆弧线对应的椭圆中心、所述加权平均正切值、所述加权平均半轴比以及图像坐标系与椭圆坐标系的对应关系，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴；
根据所述第一椭圆弧线对应的椭圆中心、所述加权平均正切值、所述加权平均半轴比和所述长半轴，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆；
根据上述确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的方法确定每段椭圆弧线对应的椭圆。
6.如权利要求5所述的轮对标准圆多边形检测方法，其特征在于，所述根据所述第一椭圆弧线上的任意一点、所述第一椭圆弧线对应的椭圆中心、所述加权平均正切值、所述加权平均半轴比以及图像坐标系与椭圆坐标系的对应关系，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴，包括：
根据所述第一椭圆弧线对应的椭圆中心、所述加权平均正切值以及所述图像坐标系与椭圆坐标系的对应关系，获得所述第一椭圆弧线上的任意一点在所述椭圆坐标系中的坐标值；
根据所述第一椭圆弧线上的任意一点在所述椭圆坐标系中的坐标值、所述加权平均正切值以及所述加权平均半轴比，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴。
7.如权利要求5所述的轮对标准圆多边形检测方法，其特征在于，所述根据每段椭圆弧线对应的椭圆，获得所述每段椭圆弧线对应的圆形弧线，包括：
根据所述预设照射角度对每个所述椭圆进行还原，获得所述每段椭圆弧线对应的圆周线；
根据所述每段椭圆弧线在所述轮对标准圆图像上的位置以及对应的圆周线，确定所述每段椭圆弧线对应的圆形弧线。
8.如权利要求7所述的轮对标准圆多边形检测方法，其特征在于，所述根据所述预设照射角度对每个所述椭圆进行还原，获得所述每段椭圆弧线对应的圆周线，包括：
根据所述短半轴与长半轴的半轴比以及所述第一椭圆弧线对应的椭圆的长半轴的长度，确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度；
根据上述确定所述第一椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度的方法确定每段椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度；
根据所述预设照射角度、单目相机的内部参数以及所述每段椭圆弧线对应的椭圆的短轴长度，确定所述每段椭圆弧线对应的圆周线的半径；
根据所述每段椭圆弧线对应的圆周线的半径，确定所述每段椭圆弧线对应的圆周线。
9.一种轮对标准圆多边形检测装置，其特征在于，包括：
图像获取模块，用于获取车辆的轮对标准圆图像，并对所述轮对标准圆图像进行处理，获得所述轮对标准圆对应的多段椭圆弧线；
椭圆拟合模块，用于根据每段椭圆弧线，获得所述每段椭圆弧线对应的椭圆；
圆形弧线获取模块，用于根据所述每段椭圆弧线对应的椭圆，获得所述每段椭圆弧线对应的圆形弧线；
圆周线还原模块，用于将所有圆形弧线进行拼接处理，获得还原后的轮对标准圆对应的圆周线；
检测模块，用于将还原后的轮对标准圆对应的所述圆周线与预设标准圆周线进行对比，获得所述轮对标准圆的多边形检测结果。
10.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
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