CN112639403A - 使用驱动方向计算具有提高精度和无停止定位的机动车辆对准器 - Google Patents

Abstract

公开了基于“驱动方向”或车辆移动所沿方向的计算进行操作的车辆对准系统和方法。由于可以假定车辆为刚体，因此每个车轮都具有相同的驱动方向。因此，可以通过使它们的驱动方向等同来将一个车轮的对准参数与另一个车轮的相同参数进行比较，从而消除对准器同时“看到”车辆的两侧的要求。实施例包括一种系统，该系统具有一个或多个摄像机，其位于承载用于ADAS系统的校准元件的固定装置上，以及一个或多个标靶，其放置在车辆上以测量车辆的驱动方向。假定驱动方向平行于车辆推力线并且可以用作将固定装置定向到车辆的线。

Description

使用驱动方向计算具有提高精度和无停止定位的机动车辆对 准器

相关申请

本申请要求2018年9月13日提交的标题为“使用驱动方向计算具有提高精度和无停止定位的车轮对准器”的美国临时申请No.62/730,727的优先权，该美国临时申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本主题涉及机器视觉类型的汽车对准器。本公开特别适用于汽车和卡车的车轮对准器以及用于校准各种车辆传感器的对准器。

背景技术

使用可移动摄像机和附接到车轮的标靶的机器视觉车辆对准系统(也被称为“图像对准器”)是众所周知的。标靶可以由摄像机看到使得为指定对准过程获取的图像数据可用于计算车辆对准角度以通过通常是计算机显示器的用户界面显示。早期系统实施方案包括连接摄像机的刚性梁使得可以确定摄像机相对于彼此的位置和定向并且由于不发生变化而可以依赖。引入了后来的系统实施方案包括使用并非彼此刚性连接的摄像机，而是使用单独的摄像机/标靶系统以连续校准一个标靶查看摄像机至另一个标靶查看摄像机的位置。这种类型的系统在美国专利5,535,522；6,931,340；6,959,253和6,968,282中描述，其全部内容通过引用整体并入本文。使用这种图像处理的车辆车轮对准器的示例是Visualiner 3D或“V3D”，其可从阿肯纳州康威市的John Bean公司(Snap-on Incorporated的子公司)商购获得。

需要一种对准器，该对准器包括能够足够快速且连续地进行测量以测量、检测、以及校正或警告对准测量的问题的摄像机。此外，需要一种对准器，其测量、检测或校正可能使对准读数不正确的所有可能问题。此外，当前基于摄像机的对准器需要定位或跳动(runout)过程来测量车轮轴现(也称为“车轮主轴”或“旋转轴线”)并且需要转向摆动过程来测量脚轮和转向轴线倾斜度(SAI)。该过程很耗时并且经常需要技术人员在定位和脚轮摆动的某些点将车辆保持稳定。需要更快的定位过程和更快的脚轮摆动过程，其中技术人员可以在不停止或延迟的情况下执行该过程。

在美国专利10,072,926中公开了解决这些需求的基于摄像机的系统，该专利附于此并且通过引用将其全部内容合并于此。在这种系统中，在'926专利中在第9栏第38行及以后，随着车轮和标靶连续旋转多个旋转度数不暂停，捕获标靶的图像数据。随着车轮和标靶连续旋转，图像数据用于每旋转五度计算标靶的至少一个姿态。摄像机中的至少一个包括数据处理器以用于执行以下步骤：预处理图像数据并基于预处理的图像数据计算车辆的对准参数。因此，可以快速连续地进行与对准有关的测量。

这些常规的基于摄像机的对准器要求将左侧摄像机和右侧摄像机刚性地安装到梁并且这些摄像机的相对位置需要已知。其他类型的常规的基于摄像机的对准器使用附加摄像机在测量摄像机之间(即，横跨车辆)观察标靶以关联测量摄像机的相对位置。所有这些对准器都需要昂贵的部件，或者具有妨碍使用的结构，或者两者都有。因此，需要一种对准器，其不需要额外的硬件来将校准摄像机到摄像机相对位置，并且/或者一种对准器，其不需要两个摄像机之间的刚性梁以为商店和技术人员腾出空间。

与常规的机器视觉对准器相比，'926专利的系统在速度、便利性、精度和功能性方面提供了极大的改进。但是，由于车辆的尺寸以及系统的车轮安装标靶、系统的摄像机和所需车轮旋转量之间的结果几何形状，这些系统可能不适用于对准某些车辆(例如大型卡车和其他重型设备)的车轮。需要一种对准器以快速且容易地测量大型车辆，理想情况下是随着该对准器被驱动通过狭小空间。

车辆中的高级驾驶员辅助系统(ADAS)辅助驾驶员并提供额外的车辆安全性水平。这包括诸如自适应巡航控制、车道偏离警告、碰撞避免和后方碰撞警告等系统。这些系统结合使用可能需要校准以正确运转的传感器(如摄像机、声纳和雷达)的组合。通过将诸如反射器、平面镜、标靶等元件放置在与车辆的已知关系中来执行校准。存在常规系统，其使用通过在地板上画网格或使用激光线将元件排成一行来的简单手动测量来执行车辆/托架的定向。还存在使用计算机化车轮对准系统的系统，其中元件放置在托架上以相对于车辆定向和定位校准元件。使用车轮对准系统具有许多优点。然而，期望创建一种低成本、更简单的系统，该系统不需要全车轮对准系统，同时仍可为用户提供引导操作以引定托架的位置和定向并测量和记录校准元件的位置。

发明内容

本公开提供了一种车辆对准系统，该车辆对准系统包括第一图像传感器，用于察看在车辆的第一侧上设置在车辆的第一车轮上的第一标靶并且用于在车辆运转以及第一车轮和标靶旋转、时捕获第一标靶的图像数据；第二图像传感器，其用于察看在车辆的与车辆的第一侧相反的第二侧上设置在车辆的第二车轮上的第二标靶并在车辆运转以及第二车轮和标靶旋转时捕获第二标靶的图像数据。第一重力传感器附接到第一图像传感器，用于测量在车辆的第一侧上的相对于重力的感测定向；并且第二重力传感器附接到第二图像传感器，用于测量在车辆的第二侧上的相对于的重力的感测定向。提供一种数据处理器以用于执行以下步骤：使用图像数据计算当第一车轮和标靶以及第二车轮和标靶旋转时第一标靶和第二标靶中的每一个的多个姿态；使用第一标靶的计算姿态来计算车辆的第一侧的驱动方向，以及使用第二标靶的计算姿态来计算车辆的第二侧的驱动方向；使用第一重力传感器的相对于重力的测量定向来计算车辆的第一侧的重力方向，以及使用第二重力传感器的相对于重力的测量定向来计算车辆的第二侧的重力方向；通过将车辆的第一侧的驱动方向和重力方向变换成与车辆的第二侧的驱动方向和重力方向共同的共同坐标系来计算车辆驱动方向；以及使用车辆驱动方向计算车轮对准参数。

根据本公开的一个方面，第三标靶和第四标靶附接到车辆的第三车轮和第四车轮，并且图像传感器捕获所有四个标靶的图像数据。数据处理器用于使用第一标靶和第三标靶的计算姿态来计算车辆的第一侧的驱动方向并且使用第二标靶和第四标靶的计算姿态来计算车辆的第二侧的驱动方向。

根据本公开的另一方面，第一图像传感器和第二图像传感器安装到用于承载ADAS校准元件的固定装置，图像传感器和ADAS校准元件之间的定向是已知的，并且固定装置位于车辆的前方。数据处理器用于使用用户界面引导用户将ADAS校准元件定向至车辆驱动方向。

当结合附图考虑时，根据以下描述，所公开主题的实施例的目的和优点将变得显而易见。另外，以下各节中讨论的不同构造可以以不同的顺序或彼此同时执行。

附图说明

以下将参考附图详细描述实施例，其中，相同的附图标记表示相同的元件。附图未必按比例绘制。在适用的情况下，可能未示出某些功能以帮助描述基础特征。

图1A是示出根据本公开的驱动方向操作原理的图。

图1B是根据本公开的实施例的车辆车轮对准器的示意性平面图。

图2a-c示出了与根据本公开的驱动方向操作原理有关的向量。

图3示出了相对于重力定向对准升降装置的方法。

图4A是3D视觉车辆车轮对准器的示意性平面图。

图4B是根据本公开的实施例的3D视觉车辆车轮对准器的示意性平面图。

图5A和5B是根据本公开的实施例的3D视觉车辆车轮对准器的示意性透视图。

图6是示出了车辆的各种车轮对准参数的示意性平面图。

图7A是根据各种实施例的对准系统的示意性俯视图。

图7B是图7A的对准系统的示意性透视图。

图7C是示出根据各种实施例的示例性摄像机梁的透视图。

图7D包含根据各种实施例的多个不同标靶的透视图

图8A是根据本公开的实施例的ADAS校准元件固定装置的前透视图。

图8B是使用中的图8A的固定装置的平面图以校准车辆的ADAS传感器。

图8C示出了用于定位ADAS校准元件的相关对准参数。

图9是根据本公开的实施例的驾驶辅助系统的示意性侧视图。

具体实施方式

应该理解，本文描述的原理在应用中不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造细节或部件设置。原理可以在其他实施例中体现并且可以以各种方式来实践或执行。另外，应当理解，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制性的。

驱动方向操作原理

所公开的对准系统和方法基于对称为“驱动方向”的参数的计算而操作，该参数是车辆移动所沿的方向。由于可以假定车辆为刚体，因此每个车轮(以及每个轴)具有相同的驱动方向。因此，可以通过使车轮和轴的驱动方向等同来将一个车轮或一个轴的对准参数与另一个车轮或轴的相同参数进行比较。例如，通过将每个轴的驱动方向等同，可以将每个轴的束角与另一个轴的束角进行比较。因此，可以测量两个轴的相对束角(即，轴偏移距)，而无需同时看到两个轴的常规视觉对准器的所有摄像机或者没有从车辆的一侧到另一侧的车轮位置或定位信息。

驱动方向对准的基本概念是在不直接测量关于系统部件的侧向(即，“从左到右”)位置或定向信息的情况下，测量车轮对准感兴趣的几何特性。相反，所公开的对准器间接地测量信息，该信息将来自左侧和右侧的测量耦合，从而允许将来自车辆的一侧的测量变换成与来自车辆的另一侧的测量共同的共同坐标系中。这可以通过从车辆的两侧共同测量两个或更多个方向来实现。

将参考图1A-B解释该基本原理。在所示实施例中，在车辆30的左侧和右侧两者上测量的两个共同方向是驱动方向和重力方向。从车辆30的每一侧上的经校准摄像机10L，10R测量驱动方向DDL，DDR，并且从刚性地耦接至每个摄像机10L，10R的经校准倾斜仪102L，102R测量重力方向GDL，GDR。可替代地，测斜仪102L，102R可以耦接至任何固定标靶。从先前校准中已知每个测斜仪测量到其耦接摄像机的变换，这在下面描述。

重力方向测量

在图1A-B所示的实施例中，重力是由位于车辆30左侧和右侧中的每个倾斜仪102L，102R测量的。根据所使用的倾斜仪的类型，本领域技术人员将理解到，测量输出可以是表示倾斜仪坐标系中重力方向的3D向量格式，或者可以表示为描述关于倾斜仪的(X，Y)轴的倾斜度的一组(θX，θY)旋转角度。如果输出是描述倾斜仪坐标系中重力向量的3D向量，则其可以直接在处理链中使用。

如果输出格式是一组(θX，θY)倾斜角度，则必须将这些角度变换为3D重力向量以在上述处理链中使用。这可以通过多种方式来实现。在一个实施例中，将表示倾斜仪坐标系中的重力定向的初始向量编码为3D向量X＝0，Y＝0，Z＝1。然后使该3D向量绕倾斜仪X轴线旋转一旋转角度θX。然后，经旋转3D向量绕倾斜仪Y轴线旋转一旋转角度θY。现在，假设倾斜仪处于(θX，θY)倾斜角度中，则该经旋转3D向量描述了倾斜仪坐标系中的重力定向并且可以在所述的处理链中使用。

以上讨论假设执行了三维车轮对准过程。然而，本公开的新颖性不限于纯3D对准。可能期望执行2D对准测量。在这种情况下，不将重力测量为3D向量或一组2D角度，而测量为来自单轴线传感器的俯仰角度。在这种构造下，假定摄像机之间的所有倾斜都沿着车辆外倾方向。然后，将车辆的两侧上的测量倾斜角度用于调整车辆的两侧上摄像机左右相对倾斜角度。然后，将车辆的两侧之间的该相对倾斜角度用作偏移量，以测量车辆的两侧上相对于共同参考系的外倾角度。两个摄像机在外倾方向上的驱动方向测量的偏差都将被忽略。

重力方向从测斜仪到摄像机坐标系的变换

在车辆30的两侧，必须在共同坐标系中表示重力方向和驱动方向。这意味着必须将在一个坐标系中测量的几何量变换为相同坐标基，使得可以在下游计算中使用这些几何量。在图1A-B所示的系统中，这是通过将来自每个倾角仪坐标系的测量重力方向GDL，GDR变换到其刚性耦接的摄像机坐标系来实现的。这种众所周知的变换需要进行校准，该校准可以量化如何将来自测斜仪坐标系的测量变换为摄像机坐标系。校准描述了如何从测斜仪坐标系旋转到摄像机坐标系。在运转时，将每个测斜仪坐标系中的测量3D重力向量乘以测斜仪到摄像机坐标系旋转矩阵。最终结果是，现在可以将在倾斜仪坐标系中测量的重力表示在车辆的每一侧上的摄像机坐标系中。

车辆驱动方向测量

在图1A-B所示的实施例中，利用相应的摄像机10L，10R在车辆的每一侧上测量驱动方向DDL，DDR。摄像机可以以多种方式用于测量驱动方向，但是在图1A-B所示的系统中，一组标靶附接到车辆车轮。例如，这在图1B中示出，示出了附接到车辆车轮22L，22R，24L，24R的标靶80a-d。常规标靶由一组已知几何形状的基准点组成。随着车辆运转通过最小距离，基准点被识别并定位在一系列摄像机图像中。在标靶可见的每个图像处，在每个摄像机坐标系中以本领域技术人员公知的过程将标靶的3D位置计算为单目姿态估计。

在完成运转运动后，将标靶在所有位置处的测量位置用于计算最佳驱动方向。为了计算驱动方向，必须在至少两个不同的车辆运转位置中测量标靶位置。根据标靶在运转车辆上的放置位置，可能需要对测量标靶坐标进行一些正交化处理。如果标靶被成像，同时附接至车辆的框架或本体或者车轮的中心时，则标靶应沿直线移动。但是，例如，如果将标靶定位在车辆车轮上，则标靶通常会画出摆线轨迹。对于这种情况，通过标靶中心的最佳拟合线的方向将取决于在各个数据采集位置上的标靶在车轮上的相位角度。换句话说，标靶将在与真实车辆驱动方向正交的方向上以一些平移分量振荡。

可以通过参考大致正交于车辆方向的外部测量从测量标靶位置中减去与真实车辆驱动方向的偏差。例如，通过使用重力平面或车辆运转所沿的平面，重力平面或运转平面的法线可以用作去除标靶振动的正交分量的方向。这减少了车辆驱动方向测量中的不受控制可变性，从而实现了更准确且可重复的驱动方向测量。

一旦如上所述已将标靶位置正交化(如果需要)，则将3D中心位置的数组用作众所周知的最小二乘计算算法的输入。使用最小二乘法计算最佳驱动方向以确定在车辆的每一侧上的标靶运动主要方向。对左侧和右侧独立执行的该计算的最终结果是在左摄像机10L和右摄像机10R坐标系中的每个坐标系中测量的车辆驱动方向DDL，DDR。

还必须注意的是，对于具有前轮转向的车辆(由于前车轮转弯，或者因为各个束角角度严重超出规格)，在附接至前车轮的同时成像的标靶将经历略微不同的轨迹。当运转距离更大并且使车辆转弯通过更大半圆时，该问题会更加严重。然而，对于更短运转距离，转向角度的影响应该是相当有限的。

在车辆转向不可忽略的情况下，可以以各种方式检测并补偿转向影响。一种方法是计算安装于车轮的标靶在运转运动中的连续位置之间的旋转轴线并使用车轮轴与车轮运转角度的偏差来确定转向轴线和转向角度。利用转向轴线和角度，可以在车辆的每一侧独立地校正非线性标靶轨迹，从而获得转向调整驱动方向。

从共同方向测量计算左侧到右侧旋转

确定左右摄像机坐标系之间的最佳旋转的问题是本领域技术人员称为瓦赫巴问题的一个实例。此方法的基本问题是：假设在初始坐标系中测量两个或更多个方向在并且第二坐标系中测量那些相同方向，则两个坐标系之间的最佳旋转是什么？该问题可以通过多种方式解决。如果在两个坐标系中测量的共同方向的数量恰好是两个，则可以使用所谓的Triad方法求解两个坐标系之间的最佳旋转。对于两个坐标系中的两个或更多个共同测量，使用更通用的求解方法(例如Kabsch算法，Davenport的Q方法以及其他计算算法)来确定坐标系之间的最佳旋转。这些方法的细节各不相同，但是所有这些方法的本质都是解决当从一个坐标系旋转到另一个坐标系时最小化最小二乘误差的旋转。大多数方法包括对相应3D向量对的3D协方差矩阵的奇异值分解。

如图1A所示，车辆30左侧的两个共同方向是左摄像机10L坐标系中的车辆驱动方向DDL以及左摄像机10L坐标系中的重力方向GDL(最初在左倾斜仪坐标系中测量，但使用先前描述的倾斜仪到摄像机校准后变换为左摄像机坐标系)。在右摄像机10R坐标系中类似地测量车辆驱动方向和重力方向。然后，将在车辆30的每一侧上的这些向量对DDL，GDL和DDR，GDR输入到最小二乘旋转估计算法，并且将向量从车辆的左侧最佳旋转到右侧的3D旋转(或反之亦然)是输出。3D旋转可以表示为3x 3旋转矩阵、欧拉角的3元素向量、4元素单位四元数或其他旋转表示。具体格式不重要，并且各种表示可以互换。

需要至少两个独异方向

必须强调的是，需要两个或更多个独异共同方向来计算两个坐标系之间的唯一3D旋转。在两个坐标系之间没有共同方向的情况下，根本没有任何信息来约束其间的旋转。在两个坐标系之间只有一个共同方向的情况下，没有足够的信息来确定坐标系之间的唯一旋转。

还必须强调，用于确定坐标系之间的最佳旋转的两个或更多个共同方向必须是独异方向。如果两个方向平行，则其实际上将指向同一方向。方向越独异，则越好。理想情况下，共同方向正交或近似正交。方向彼此越正交，独异信息量就越大，这些独异信息会被合并到最佳左右旋转解的计算中。

本发明的替代实施例

上述实施例使用摄像机10L，10R和测斜仪102L，102R分别测量车辆驱动方向和重力方向。但是，可以以各种方式扩展基于两个或更多个共同方向的测量来关联两个坐标系的基本原理。

操作原理不限于车辆驱动方向和重力方向

所公开的“驱动方向”对准器使用车辆的驱动方向和重力方向作为共同方向以在车辆的两侧进行测量。然而，确定车辆相对左侧和右侧的核心概念不需要这两个方向。可以使用任何两个或更多个共同方向以所述方式执行对准测量。例如，可以使用磁力计将到磁北极的测量方向用作共同方向，该共同方向在车辆的两侧都是相同的(出于所有实际目的)。可以采用的另一种传感器是陀螺仪，其中左侧陀螺仪和右侧陀螺仪被配置为测量共同方向。这些只是可以在车辆的两侧测量共同方向的其他方式的一些示例。

使用多于两个共同方向

在所描述的测量系统中，在车辆的两侧上测量两个相应方向以确定从左侧到右侧的变换。然而，相应方向的数量不必限于两个。可以使用任意多个相应方向来确定从左到右定向。只要额外共同方向不平行并因此提供了补充信息以限制最优解，则所采用的计算算法不限于两个共同方向。

在缩减功能系统中仅使用一个共同方向

如上所述，需要至少两个3D共同方向来确定车辆左侧和右侧之间的唯一3D旋转。然而，如果在车辆的左侧和右侧仅测量一个相应方向，则可以保留所述系统的某些功能。例如，可以仅从一个共同测量方向确定2D旋转。例如，在严格2D操作模式下需要进行车轮对准测量的情况下，这可能有用。

使用替代重力测量传感器和方法

如上所述，使用常规倾斜仪在车辆的两侧进行重力方向的测量。然而，还存在多种其他方式，其中可以不使用倾斜仪来测量重力方向。加速度计可以代替倾斜仪来测量重力方向。铅垂线或类似的自由悬挂质量也可用于提供对重力方向的度量。如果摄像机本身可以被固定为使其不相对于车辆运转表面平面旋转，则可以执行先前验校准步骤以确定运转表面在左摄像机坐标系和右摄像机坐标系的每个中的法线。然后，可以使用该法线方向为车辆的两侧提供共同参考方向。

使用预先存在的车辆特征点代替标靶或除标靶外使用预先存在的车辆

特征点

在本文描述的实施例中，预定几何形状的标靶被固定到车辆并用摄像机测量以确定车辆驱动方向。然而，由于存在其中无需参考标靶来确定3D驱动方向的多种方式，因此，不需要标靶。一个示例是使用立体视觉技术。例如，如果在车辆的每一侧上使用立体摄像机，则可以在每个立体摄像机阵列的所有摄像机中匹配纹理特征点，以提供3D位置测量。然后，可以在车辆运转时对这些特征点进行跟踪并以类似于具有预定几何形状的标靶的方式使用这些特征点。

可以使用立体视觉以外的其他技术来测量车辆驱动方向，而无需采用具有预定几何形状的标靶。可以使用结构化光投影技术来确定整个车辆运转运动中特征点的3D位置，并且然后以类似于具有预定几何形状的标靶的方式使用这些特征点。

还可以使用“运动恢复机构”技术而从单个摄像机确定带纹理车辆特征点的3D几何形状，但要提供有关摄像机运动的一些额外约束。利用这种技术，单个摄像机有效地成为立体摄像机阵列。

使用“实时”倾斜仪进行摄像机校准

在图1A-B的实施例中，由于一个或多个先前校准过程，在对准开始时已知两个感兴趣传感器(摄像机10L，10R和测斜仪102L，102R)之间的相对变换。假设传感器的相对姿态在相对传感器方向校准过程和对准测量过程开始的时间之间不发生变化。然而，对于某些情况，不刚性地耦接摄像机和测斜仪可能是有利的，此时必须通过对准过程确定相对传感器定向。这种区别(在对准过程之前或期间进行的相对传感器定向)与本发明的核心新颖性没有密切关系。

计算对准角度

鉴于上述测量、校准和中间变换，如何从这种测量系统计算感兴趣车轮对准角度？一旦建立了关键等价性，感兴趣基本几何量就与直接测量右侧到左侧变换的传统车轮对准测量系统中非常相似。

跳动补偿的测量

以与传统的车轮对准系统中规定的方式相同的方式执行安装至车轮的标靶的跳动补偿。跳动的概念和计算例如在美国专利5,535,522中讨论。核心概念是观察刚性安装至车辆车轮的坐标系的定向变化。随着车轮运转，该坐标系的定向变化允许计算最佳车轮旋转轴线。在“驱动方向”对准器中，此概念的唯一补充是处理链中的下游步骤，其中，所有车轮轴都使用最佳右侧到左侧变换而被变换为共同坐标系(即，从车辆的右侧变换到左侧)。

建立车辆坐标系(VCS)

车辆坐标系(VCS)的概念是车轮对准中的常用概念。参见，例如，美国专利申请公开2017/0097229。VCS用作其中可以表示对准角度的参考框架。在现有技术中，通常相对于VCS(X，Y)平面定义外倾角度并且通常相对于车辆的GCL(几何中心线)或推力线通常定义各个束角角度。

在“驱动方向”对准器中计算GCL

在现有技术中，几何中心线(GCL)被计算为从后轮的中间到前轮的中间的方向。这在图2a-c中示出。在缺乏从车辆的左侧到右侧的直接测量的测量系统中，可以认为无法测量GCL。然而，对车辆几何形状的更深研究表明可以使用有关车辆几何形状的一些额外信息来测量数学上等效的GCL。

当在左侧和右侧之间进行直接测量时，典型的GCL测量过程在图2a-c中进行了描述。通过对车辆中心的从左到右直接测量，可以直接计算后轴的中间和前轴的中间。使用常规视觉技术通过对左后轮212和右后轮213的3D位置进行平均来计算后轴的中间。通过对左前轮210和右前轮211的3D位置进行平均来计算前轴的中间。在216中示出了从中间后轴到中间前轴的向量，其是GCL。

在本文描述的驱动方向对准器中，尽管不直接测量左侧到右侧变换，但是可以测量数学上等效的GCL方向。从左后轮212的中心到左前轮210的向量由214表示。从右后轮213的中心到右前轮211的向量由215表示。当后向前车轮向量214和215进行平均时，该向量在数学上等效于先前描述的GCL向量216。

基于相对于GCL 216的后束角角度计算推力方向217。相对于推力方向217计算前束角角度。

相对于重力校准车辆运转表面

为了相对于重力以与运转表面的倾斜无关的方式来测量外倾，必须测量运转表面(例如，对准升降装置)相对于重力的倾斜。完成此校准后，可以在倾斜仪坐标系中表征对准升降装置的平面的定向并且然后从中(使用其他校准和实时测量)将对准升降装置的法线变换为其他坐标系。

存在可以相对于重力执行这种升降装置定向的多种方法。在图3中描绘了一种方法。该方法的本质是从静态摄像机/测斜仪组件310察看已知几何形状的标靶300a-d，其中从先前描述的校准中获知了测斜仪和摄像机之间的校准。标靶300a-d在车辆轮胎的位置处定位在对准升降装置320上。在所有四个车轮位置处测量标靶300a-d在摄像机坐标系中的位置。从这四个点计算最佳拟合平面330，并且在摄像机坐标系中计算该最佳拟合平面330的法线。使用摄像机和测斜仪之间的已知校准，可以确定最佳拟合平面法线在倾斜仪坐标系中的定向。然后，可以使用标准三角函数确定对准升降装置最佳拟合法线方向和重力方向之间的倾斜角度并将该倾斜角度存储以备后用。

定义VCS的基向量

定义VCS的定向的三个相互正交3D笛卡尔基向量是从先前定义的几何量定义的。VCS的对应于车辆的纵向轴线的Y轴线被定义为GCL。VCS的Z轴线对应于车辆的竖直尺寸并与重力方向大致对准。使用先前执行的对对准升降装置相对于重力进行校准来确定从测量重力向量到对准升降装置法线在测斜仪坐标系中的定向的变换。对准升降装置法线从倾斜仪坐标系变换为左摄像机坐标系-该变换向量构成VCS的Z轴线。对准升降装置法线被进一步正交化以移除平行于测量车辆驱动方向的分量。然后，将VCS X轴线定义为VCS Y轴线和VCS Z轴线的叉积。

计算基本对准角度

一旦已经确定了VCS并且已经测量了所有车轮轴并将其变换至VCS中，则可以以公知的方式确定对准角度。车轮轴投影到车辆坐标系的各种2D平面上。根据车轮轴相对于VCS(X，Y)平面的俯仰角度定义外倾角度。还必须结合先前描述的对准升降装置相对于重力的倾斜角度并从计算外倾角度中减去该倾斜角度。如上所述，相对于几何中心线216计算后束角角度。如上所述，相对于车辆推力线217定义前车轮束角角度。

对准器架构

图1B是常规计算机辅助3D机动车辆车轮对准系统(“对准器”)的某些元件的示意性俯视图。如下面将详细讨论的，图1B的对准器是可用于实施所公开的技术的对准器的示例。特别地，图1B的对准器包括用于对准机动车辆的车轮的左摄像机舱室2和右摄像机舱室4。术语“左”和“右”是为了方便起见并不旨在要求将特定元件相对于另一元件放置在特定位置或关系中。

图1B的箭头30示意性地示出了进行对准的机动车辆。车辆包括左和右前车轮22L，22R以及左和右后车轮24L，24R。对准标靶80a，80b，80c，80d分别固定到每个车轮22L，24L，22R，24R中的每个。每个对准标靶通常包括在其上印有标靶信息的板82以及用于将标靶固定到车轮的夹持机构88。左摄像机舱室2包括左对准摄像机10L。左对准摄像机10L面向车辆并沿轴线42观察左侧标靶80a，80b。右摄像机舱室4包括面向车辆并沿轴线44观察右侧标靶80c，80d的右摄像机10R。左摄像机舱室2还包括垂直于摄像机10L安装的校准摄像机20。校准摄像机20察看附接到右摄像机舱室4的校准标靶16，以确定对准摄像机10L，10R相对于彼此的位置。然而，如上文“驱动方向操作原理”部分所述，在计算和使用驱动方向时，只要确定第二共同方向(例如使用附接至摄像机10L，10R的倾斜仪102L，102R)，就不需要校准摄像机和标靶。

所公开的对准器还包括数据处理器(未示出)，例如常规个人计算机(PC)，其具有带有指令的软件，该指令使得数据处理器以电子方式执行本文所述的计算。

快速测量过程

可用于实现本公开的对准器和本文所描述的功能的技术是非常快速的测量过程。在美国专利10,072,926中描述了这种已知过程。感兴趣的核心度量是刚性安装至车辆车轮的标靶的姿态(位置和定向)。因此，执行快速测量过程等同于非常快速地执行对标靶姿态的测量。在成像对准器中，快速计算姿态涉及执行优化图像处理并应用优化迭代算法来估计参考标靶的位置和定向。高速测量过程提供了待在仅花费几秒中的车轮转向过程期间执行的许多更新和检查。为了从诸如图1B的摄像机10L和10R的各个摄像机测量安装至车轮的标靶的姿态，必须具有校准摄像机。校准摄像机是指具有已经使其内部几何形状(焦距、摄像机中心点、镜头畸变)经摄像机校准过程的那些摄像机。

众所周知的摄像机校准过程的示例是Heikkila方法；Zhang方法；Faugeras-Luong方法；Hartley-Zisserman方法；以及Triggs方法。为了从单个2D摄像机计算标靶的3D姿态，还需要了解所观察标靶的几何形状。在已知标靶几何形状并且抑制内部摄像机几何形状的情况下，可以基于单个2D图像计算该标靶的3D姿态。可用于实现所公开的对准器的可商购获得的“快速”摄像机的示例是可从德国埃特林根的Vision Components GMBH获得的VC Z系列摄像机。

计算标靶姿态的过程是常规的并且开始于获取安装至车轮的标靶的图像。然后，对该图像进行处理以识别与标靶中的参考基准点相对应的图像特征点。这些参考图像点然后与标靶中的参考基准点相关联。最后，执行迭代姿态估计过程。姿态估算可回答以下问题：“为了生成测量的图像特征点的图案，需要在哪里放置标靶，以及如何定向这些标靶？”。

在公开的对准器的某些实施例中，针对所使用的所有标靶循环地重复执行整个测量过程(图像采集、图像处理、图像特征点至标靶基准点对应以及姿态估计)直到对于对准过程而言不再需要标靶姿态信息。为了非常快速地获取测量(例如，每秒大于20个姿态)，必须快速执行所有四个步骤。数据处理步骤必须使用高效算法来实现并且数据处理步骤还必须在具有针对数据处理算法中使用的图像处理和数值线性代数步骤进行了优化的架构的处理器上实现。具有针对图像处理和数值线性代数进行优化的架构的公知处理器的示例包括DSP(数字信号处理器)；GPU(图形处理单元)；FPGA(现场可编程门阵列)；以及ASIC(专用集成电路)。高效数据处理算法的示例包括高斯滤波；梯度下降优化；Sobel边缘检测；Canny边缘检测；SURF特征点检测；以及光学流点跟踪。具有针对本公开的应用进行优化的架构的可商售获得处理器的示例是TDA2x ADAS DSP/ARM型片上系统处理器，其可从德克萨斯州达拉斯的Texas Instruments获得。

在某些实施例中，下文所述的数据收集过程和高级分析是使用“智能摄像机”执行的，该“智能摄像机”是快速的并且执行对对准器的所有数据处理，包括为用户界面提供服务、预处理图像数据以及计算对准参数。更具体地，智能摄像机(例如，图1B中所示的摄像机10L，10R)获取图像并对图像数据进行预处理。预处理通常包括处理图像数据以准备将其用于计算对准参数(如对准角度)。众所周知的预处理操作的示例包括背景减除、梯度计算、位置数据推导以及用于减少带宽的数据压缩。例如在美国专利7,069,660中详细描述了图像数据的预处理。使用来自两个摄像机的预处理图像数据以例如计算对准角度，该对准角度用于显示装置。在其他实施例中，两个摄像机中的仅一个摄像机执行对对准参数的处理和计算。

使用驱动方向计算并在车辆上安装有源传感器的车轮对准系统和方法

典型的常规车辆对准器使用诸如摄像机的传感器来测量车辆的每个车轮的位置和角度。这种车轮对准器的一个实施例使用位于一个轴的车轮中的每个车轮上(例如，在前车轮上)具有光学标靶的无源头以及在另一轴的车轮中的每个车轮上(例如，在后车轮上)包括摄像机的有源感测头来测量对准角度。有源头还包括传感器以在每个车轮上对传感器进行空间定向。在图4A中示出了这种对准器。与车辆车轮422、424、426、428相关联地安装的标靶421、423和有源头425、427用于独立地测量左侧车轮和右侧车轮的对准角度。未附接到车辆420的第二组标靶451和452用于将左侧传感器在空间上定向到右侧传感器。无源标靶451固定到2D摄像机460。标靶451对有源传感器头425的摄像机429可见。无源传感器标靶452对附接到标靶451的2D摄像机460和有源传感器头427的摄像机431可见。在该实施例中，左侧传感器和标靶到右侧传感器和标靶的空间定向需要复杂的校准标靶/传感器组件451/460以及无源标靶452的清晰视域。标靶452的清晰视域所需的区域可能被正在进行测量的车辆、被设备或被人员阻塞。

所公开的使用驱动方向计算的车辆对准技术通过消除对将左侧车轮测量与右侧车轮测量在空间上相关联的直接测量的需要而相对于当前和先前对准系统进行了改进。相反，可以通过组合在左侧和右侧两侧之间共同的两个方向向量来知晓左侧到右侧的空间关系，如上文在“驱动方向操作原理”部分中所讨论的。左右两侧之间共同的一些方向向量包括但不限于车辆运动方向(即驱动方向)、重力方向、地球磁场、朝共同无线电信号的方向、朝共同光源的方向、朝共同无源传感器的方向、或朝地板或升降装置表面的方向。

在某些公开的实施例中，车轮对准系统包括一对无源头以及一对有源感测头。无源头适于与车辆中要通过车轮对准系统的操作测量的第一对车轮相关联地安装。有源感测头适于与车辆的第二对车轮相关联地安装。无源头中的每个都包括标靶，例如如可以被图像传感器所观察到的。每个有源感测头包括用于产生图像数据的图像传感器，当将各种头安装在车辆的相应车轮上或与车辆的相应车轮相关联地安装时，该图像数据预期包括无源标靶的图像。新公开的系统不需要额外传感器模块来确定有源感测头的空间关系。图像传感器可以单独使用或与其他传感器(例如重力传感器)结合使用以在车辆的每一侧上确定车辆的运动方向。通过图像传感器到重力传感器的众所周知的校准，可以知道车辆方向和重力方向之间的关系。如果假设车辆是刚体，则可以假定在车辆的左侧的车轮的移动方向与在车辆的右侧的车轮移动方向相同。还可以合理地假设车辆的左侧和车辆的右侧的重力方向相同。仅利用这些假设并且在车辆的左侧和右侧之间没有直接测量的情况下，可以将左侧车轮测量与右侧车轮测量相关联。该系统还包括处理器。处理器处理与观察标靶有关的图像数据以及来自传感器模块的关系数据。数据处理使得能够计算对车辆的至少一个测量。

根据本公开的另一方面，用于车轮对准系统的感测头包括位于车辆的待通过车轮对准系统的操作进行测量的车轮上的壳体或安装部以及安装到壳体的图像传感器。图像传感器产生图像数据。在测量操作中，图像数据通常包括与车辆的另一个车轮相关联的标靶的图像。感测头还包括至少一个倾斜传感器，该至少一个倾斜传感器安装到壳体以用于在有源感测头安装在车辆的车轮上时感测该有源感测头的倾斜角度。处理器响应于图像数据，所感测倾斜角度以及与安装在车辆上的另一个头的关系。耦接到处理器的通信接口允许将车轮对准测量数据从有源感测头传输到车轮对准系统的用户装置。

根据本文教导的原理进行车辆的至少一个测量的方法包括：利用与车辆的第二车轮相关联地安装的第一头中的图像传感器捕获与车辆的第一车轮相关联的标靶的图像，以产生第一图像数据。利用与车辆的第四车轮相关联地安装的第二头中的图像传感器捕获与车辆的第三车轮相关联的标靶的图像，以产生第二图像数据。该方法还需要推导第一头和第二头相对于至少一个参考的关系。处理第一图像数据和第二图像数据以及参考关系测量值以计算车辆的至少一个测量。

图4B示意性地示出了根据所公开的对准器的某些实施例的标靶和有源感测头相对于被测车辆420的车轮的的设置，例如以测量一个或多个车轮对准参数。为了便于说明，除了车轮422、424、426、428之外，省略了车辆420的元件。

车轮对准系统包括安装在车辆的相应车轮422和424上的一对无源头421和423，在该示例中车轮422和424是前转向盘。该系统还包括一对固定无源标靶433和434，其放置在有源感测头425和427的检测范围内。有源感测头425和427适于与车轮的其他相应车轮426和428(在这种情况下为后车轮)相关联地安装。每个有源感测头包括用于产生图像数据的图像传感器429或431，如图所示，该图像数据预期包括位于车辆420的一侧上的无源标靶的图像。在该示例中，有源感测头425和427中的图像传感器429和431是二维(2D)成像装置，例如照相机。

标靶421、423、433和434是无源的，由于其不包括任何感测元件。无源标靶421、423、433和434中的每一个都由有源头425和427中的图像传感器429或431中的一个观察。用于通过另一头上的传感器进行图像感测的标靶421、423、433或434可以是有源的或无源的。有源标靶(例如发光二极管(LED))是由电力驱动以发射可由传感器检测到的能量(例如，IR或可见光)的源。无源标靶是一种不受动力驱动且不会发射能量以供传感器检测的元件。假设头425或427中的图像传感器，无源标靶将是以可由相应图像传感器检测的方式反射(或不反射)光或其他能量的物体。在该示例中，尽管标靶可以包括一个或多个发光元件，但是标靶包括亮区和暗区，当被其他源照射并由有源感测头425和427中的摄像机等成像时，可以检测到亮区和暗区。

有源头425和427还包含重力传感器等以测量头的倾斜，通常是外倾和纵摇。在该第一示例中，头425包括一个或多个倾斜传感器437；并且头427包括一个或多个倾斜430传感器439。

该系统还包括参考标靶433和434之间的导出空间关系。当感测装置安装在车辆的相反侧上的车轮上时，导出空间关系使得能够知晓有源和无源感测装置之间的空间关系。例如，参考标靶433、434的图像数据被用于在车辆运转时计算这些标靶中的每一个的多个姿态，从而反映出当车轮运转时后车轮426、428的旋转轴线的位置的变化，该变化进而可以用来计算车辆驱动方向以及车轮对准参数。参见上文“驱动方向操作原理”部分。通过知道在车辆的左侧和右侧之间共通的两个或更多个坐标方向来导出左侧感测装置和右侧感测装置之间的空间关系。图4B中所示的实施例包括将车辆方向和重力用作共同坐标方向。根据上文的“驾驶方向操作原理”部分，使用驱动方向来计算车辆420的对准参数。

对于本领域技术人员而言显而易见的是，本文所讨论的车轮对准系统可以用各种不同类型的共同坐标方向来实现。常见坐标方向的其他一些示例包括但不限于地球磁场、朝共同无线电信号的方向、朝共同光源的方向、朝共同无源传感器的方向或朝地板或升降装置表面的方向。

所公开的系统还包括用于处理图像和传感器数据的一个或多个装置。一个或多个处理器处理与对标靶进行观察有关的图像数据以及来自有源感测头的倾斜数据。数据处理使得能够计算对车辆的至少一个测量。固定无源标靶433和434的精确位置对于对准器的操作并不关键，只要这些固定无源标靶对对准器的一个或多个感测装置可见并在对准期间中不移动即可。

车辆上及其周围的标靶和传感器的其他构造也适用于该新过程。例如，无源标靶421和423可以被安装到后车轮426和428，而有源传感器425和427被安装在前车轮422和424上。也可以存在有源传感器425和427以这种方式被安装在车辆上的构造使得可以在车辆车轮的每个上看到标靶。在其他实施例中，有源传感器425和427附接到每个车轮并且各自都具有固定标靶433和434的视野。在进一步构造中，重力计附接到有源标靶421和423，并且有源传感器425和427仅包括摄像机。存在对传感器的各种位置/定位有许多构造，这里没有提及更多。

使用驱动方向计算并且脱离车辆安装有源传感器的车轮对准系统和方法

如上所述，一些常规的基于摄像机的对准器要求将左侧摄像机和右侧摄像机刚性地安装至梁并且其相对位置需要已知。其他类型的常规的基于摄像机的对准器使用额外摄像机在测量摄像机之间(即，横跨车辆)观察标靶以关联测量摄像机的相对位置。所有这些对准器都或者需要昂贵部件，或者具有妨碍使用的结构，或者两者都有。因此，需要一种对准器，其不需要额外硬件来将校准摄像机校对摄像机相对位置；和/或一种对准器，其不需要两个摄像机之间的刚性梁从而为商店和技术人员腾出空间。

在图5A所示的所公开的对准器的实施例中，具有车载重力计的两个摄像机500、510被放置在待测量的车辆的前方和侧旁。两个标靶(用于两车轮对准)或四个标靶541、542、543、544附接到四个车辆车轮中的每个车轮。摄像机500、510测量标靶541、542、543、544的姿态并且车辆被运转到另一个位置(例如，大约8”)并且摄像机重新测量车轮标靶的姿态。当然，可以测量标靶的多于两个姿态。根据标靶姿态测量每个车轮的旋转轴线和驱动方向，并测量重力计读数。使用驱动方向向量和重力计测量，根据上文“驱动方向操作原理”部分，针对被测车辆计算束角和外倾。

可以将摄像机定位于许多不同位置以能够执行此对准。例如，在某些实施例中，摄像机被放置在车辆后方。在其他实施例中，代替地，将摄像机放置在车辆的侧旁或甚至上方。可替代地，可以将摄像机脱离地板安装上在三脚架上、安装在壁上的架子上、或直接附接到对准架或其支撑件上。

在图5B所示的其他实施例中，可以使用多于两个摄像机。例如，四个摄像机550、560、570、580(每个车轮一个摄像机)可以放置在前车轮和后车轮之间以实现更紧凑的设置。对于诸如卡车之类的更大车辆，根据进行对准的卡车的面积和尺寸，可以设置多个摄像机以察看附接到单个车轮或多于一个车轮的组合的标靶。

针对视觉车轮对准器使用驱动方向计算实现性能增强

如上所述，常规的基于摄像机的对准器要求摄像机的相对位置已知。如果摄像机的相对位置变化，则对准器将错误地测量车辆的对准。同样，处于完美对准的车辆仍然会表现出被认为是不良对准的行为；例如，“轮胎侧骗(tire pull)”将导致车辆漂移并且需要转向输入以保持汽车直行。在这种情况下，客户会认为对准未正确完成。因此，需要一种如果摄像机的相对位置随时间变化则诊断和重新校准对准器的方法。此外，需要一种对准器来测量测量推力角度与实际驱动方向之间的差以辅助诊断和/或调节车辆以对其进行补偿。

在该实施例中，在车辆运转并且摄像机测量车轮标靶的一个或多个姿态以测量定期对准角度的定位顺序期间，还根据上文“驱动方向操作原理”部分计算驱动方向的测量。将四个车轮中每一个的驱动方向彼此比较将表明相对摄像机位置的校准是否仍然良好。由于所有车轮的驱动方向应相同，因此这些驱动方向彼此不同的量是对相对摄像机位置进行校准或进行其他摄像机校准的指示。在许多情况下，可能会发出警告以使技术人员重新校准对准器。在其他情况下，可以对校准进行改变以使所有驱动方向平行并因此使相对摄像机位置重新返回校准。车轮之间的驱动方向误差可以在许多车辆测量中进行平均以确保单个劣差测量结果不会改变对准器的精度。此外，如果对准测量在驱动方向上存在分歧，则可以表示不良测量顺序并且可以向操作员传达消息以重新进行测量。这有助于在执行对准且车辆被错误地调整之前识别测量顺序问题。

通常接受的是，车辆将沿着其推力线(也称为推力方向)行驶。为此，在常规对准器中，前束角被显示在用户界面上并因此与车辆的推力角度对准。现在参考图6，束角方向600、602、604、606被定义为单个轮胎将行进的方向，并且因此与车轮轴线610、612、614、616成90度。推力方向620是两个后束角方向的平均值。通常接受的是，车辆将沿着推力方向行进。驱动方向630是车辆实际行进所沿的测量方向。

如果车辆没有沿着所定义和测量的推力线620行驶，则车辆将被正确地调整到推力线620，但是车辆实际上不会以这种方式沿着道路驱动并且将向操作员显示车辆未被正确对准。这可能是一个重要的问题，因为技术人员正确地进行了对准，但是在随后驱动中，车辆的行为就像是错误地进行了对准。通过将驱动方向630与推力方向620进行比较，可以得到对这个问题的度量以及该度量在测试驱动中的显著性。如果差异小(例如，小于0.1度)，则无需担心。然而，如果差异大(例如，大于0.1度)，则即使车辆被对准至工业标准之后，车辆的驾驶性能仍存在问题。在这些情况下，有利的是，技术人员针对差异的原因检查车辆，并且在其他情况下，将前车轮对准驱动方向或推力方向和驱动方向的组合。

推力线和驱动方向之间偏离的一些原因是但不限于不同轮胎压力、不同轮胎尺寸、在一个或多个车轮上具有更大运转阻力的轮胎橡胶、影响每个车轮的接触块的束角和外倾之间的相互作用。

使用驱动方向计算的驱动通过对准器

根据另一实施例，待对准的车辆具有安装在其车轮上的标靶并且在一对摄像机舱室之间被驱动或运转，每个摄像机舱室具有多个摄像机，该多个摄像机定位成在车辆的一侧察看标靶。摄像机各车辆的相应侧上各自收集标靶的图像数据，并且系统组合来自多个摄像机的图像以针对每个标靶确定一系列姿态，这些姿态然后被用于计算用于车辆的对准参数，例如束角和外倾。该系统还计算车辆移动时的车辆的驱动方向并将驱动方向计算作为对准参数的参考。该系统以常规方式(例如通过常规用户界面)在显示器或其他显示这种上向用户显示计算对准参数。

根据本公开的车轮对准系统具有一对细长梁状摄像机舱室，每个摄像机舱室具有多个摄像机以及沿着舱室的水平轴线安装并且面向相同方向的校准标靶。将两个舱室以摄像机和校准标靶彼此相对地安装在待对准的车辆的相反侧。例如，校准架的相反侧。待由舱室的摄像机察看的标靶安装在车辆车轮上，并且车辆在两个舱室之间驱动或运转并经过所有舱室摄像机而不停止。

舱室中的一个舱室的每个摄像机用于察看设置在车辆的相应一侧上的所有车轮标靶并且当车轮和标靶连续旋转多个旋转度数而不暂停时，也即当车辆运转通过舱室时捕获标靶的图像数据。图像数据用于计算所察看标靶的最小数量的姿态；例如，当车轮和标靶连续旋转多个旋转度数而不暂停时，每旋转五度计算至少一个姿态。车辆运转经过舱室后，系统处理从每个相应舱室的多个摄像机捕获的每个标靶的图像数据(即，系统将来自舱室的多个摄像机的图像数据进行组合)以针对标靶中的每个标靶产生覆盖标靶的约360度旋转的标靶姿态。在一个实施例中，舱室的三个摄像机捕获覆盖三个摄像机所察看的标靶中的每个的330度旋转的姿态。在某些实施例中，舱室中的每个包括数据处理器用于执行以下步骤：预处理图像数据，并基于预处理图像数据计算车辆的对准参数。计算对准参数以常规方式(例如通过常规用户界面)在显示器或其他显示装置上显示给用户。

实现本文公开的对准器和本文所描述的功能的关键技术是在“驱动方向操作原理”部分中详细解释的非常快速测量过程。

现在将参考图7A-D描述所公开的对准器的示例性实施例。如图7A-所示C，对准器700包括一对摄像机舱室710，每个舱室具有三个摄像机711以及两个校准标靶712。舱室710中的每个还包括数据处理器713用于执行预处理图像数据并基于预处理图像数据计算车辆的对准参数的步骤。舱室710以其摄像机711和校准标靶712彼此面对地设置在待对准的车辆720的相反侧上，例如牵引车-挂车组合中的牵引车。在该实施例中，车辆720位于舱室710之间的架730上。图7C示出了舱室710中的一个舱室，在该实施例中，该舱室安装在附接至地板或其他合适表面的基底714上。

再次参考图7A-B，将待由舱室710的摄像机711察看的标靶740安装在车辆720的车轮上。图7D示出了标靶740的实施例，其中，每个标靶740具有管状支撑件。该管状支撑件在其远端处具有磁体以用于附接至车辆720的凸耳螺母或凸耳螺栓。管状支撑件在标靶之间长度变化以适应特定标靶740将要附接至的车轮的形状和/或偏移。例如，卡车的前车轮通常需要具有短支撑件的标靶，而卡车的后车轮可能需要相对更长支撑件。每个标靶740具有带有圆形基准点的常规标靶头，该标靶头被安装到其管状支撑件使得当其被安装到车辆720的车轮时相应舱室710的所有摄像机711可以看到该标靶头。

在执行对准之前，校准标靶712和摄像机711用于以常规方式定位舱室710。在示例性实施例中，舱室710中的一个舱室的校准标靶712的姿态测量根据来自另一舱室的摄像机711的图像数据来计算。两个舱室710的所有摄像机711和校准标靶712的几何形状是已知的，要么根据制造公差要么通过使用摄像机对摄像机相对于位置(RCCP)以及摄像机对标靶相对位置的众所周知过程来校准所有校准标靶712和摄像机711的相对位置。使用此信息计算两个梁相对于彼此的相对姿态的测量并将该测量显示在显示器上。系统的用户界面通过显示姿态测量和可接受范围来引导技术人员将舱室710放置在最佳位置。舱室之间的距离、平行度和偏移量是一些受控设置标准。

在对准期间，车辆720在箭头A的方向上在两个舱室710之间驱动或运转并且经过所有舱室摄像机711而不暂停，从而捕获标靶740的图像数据。该图像数据用于计算所察看标靶40的预定最小数量的姿态；例如，车辆720的车轮每旋转五度计算至少一个姿态。

在车辆720被驱动或运转经过舱室710之后，处理器713处理从每个相应舱室710的多个摄像机711所捕获的每个标靶740的捕获图像数据(即，系统将来自舱室710的多个摄像机711的图像数据进行组合)以针对每个标靶740产生覆盖接近标靶的360度旋转的一系列姿态。数据处理器713执行以下步骤：预处理图像数据并基于预处理图像数据计算车辆的对准参数，例如束角和外倾。由于使用多个摄像机来确定标靶姿态，因此与现有系统相比，所公开的系统在测量对准参数方面的精度显著提高。例如，尽管常规系统精确到0.05度以内，但所公开的系统精确到0.01度以内或更好。

为了实现这些高精度，需要车辆车轮的大运转角度；例如，超过45度运转。然而，对于任何给定摄像机，摄像机可以看到的运转角度都受到摄像机视场(FOV)的限制。具有大FOV的摄像机需要具有高畸变和低像素密度的镜头，从而损失了精度；但是，如果使用FOV在30度范围内的标准镜头摄像机，则每个摄像机可以看到的运转角度限制为20度左右旋转度数(取决于车辆车轮的直径)。

为了在所公开的系统中实现期望精度，大约90度的运转角度是可以接受的，但是期望更大角度。通过将所公开系统的彼此分离的摄像机711沿被测车辆720运转或驱动的方向进行设置，多个摄像机711可以各自看到车辆车轮运转的一块，从而在这些块组合时覆盖90度或180度甚至330度，这取决于摄像机711定位成间隔多远以及每个舱室710中使用多少摄像机711。当然，必须已知RCCP，以便所有摄像机711在共同坐标系中测量车轮的运转。具有多于两个的摄像机是有利的，因此可以有更多覆盖范围。同样，两个独立的测量允许系统检查并警告或补偿错误。

在传统的基于摄像机的对准系统中，在待对准的车辆实际上是静态的情况下，基于两个前车轮位置和两个后车轮位置确定车辆坐标系(VCS)。确定基准平面(即，车辆所处的平面)，并相对其测量外倾。基于前车轮的中心和后车轮之间的中心点来测量车辆的几何中心线(GCL)，并且将后束角角度参考此GCL为零线。参见，例如，美国专利5,724,743。

相反，在公开的系统中，当诸如卡车的车辆720运转经过摄像机711时，该系统一次仅看到一个轴。为了定义每个轴并确定其坐标系，当轴进入摄像机711的范围时并且然后再次当其离开摄像机范围时，以常规方式确定该轴的车轮中心。如常规对准系统中构建车辆坐标系(VCS)；然而，针对每个轴分别构建VCS。请注意，该VCS是虚拟坐标系，由于在其确定中不存在两个轴：在两个位置测量了仅一个轴。通过在进入时将轴的车轮中心视为一组后车轮并在离开时将轴的车轮中心视为一组前车轮来创建虚拟VCS。然后，如在常规对准系统中构建虚拟VCS。

虚拟VCS用于计算每个轴的束角和外倾。另外，由于车辆720是刚体，每个轴的驱动方向相同，因此系统可以通过将每个轴的驱动方向等同来将每个轴的束角与其他轴的束角进行比较。因此，可以测量两个轴的相对束角(即，轴偏移距)，而摄像机711不会同时看到两个轴。

进一步关于车辆的驱动方向，在车辆720移动经过摄像机711的时间期间测量车辆720的每个车轮的中心移动的方向，这可以称为“定位顺序”。如以上在本文中详细解释的，由于车辆是刚性体，因此车轮中心彼此连接(尽管其独立地旋转)。因此，驱动方向；例如，车辆的两个车轮的旋转方向是相同的。车轮的中心的位置可以绘制在定位顺序的开始和结束处，或者绘制在通过车轮的定位(也称为“跳动”)的许多离散点处。此信息可用于获取从定位顺序的开始到结束的总体驱动方向，或者在车辆移动通过定位顺序时获得更小驱动方向。该系统可以比较整个驱动方向或更小离散驱动方向。

在该实施例中，驱动方向计算有许多用途。在对准器的两侧(两个舱室710)彼此校准之后，可以确定来自每一侧的驱动方向测量并进行比较以确认对准器仍在校准中。如果驱动方向不同，则说明对准器未校准。另外，在系统具有两个摄像机的实施例中，在车辆的每一侧一个摄像机，但是这些摄像机没有彼此刚性附接并且未预先校准，因此测量车辆的每一侧的驱动方向。由于驱动方向应该相同，因此可以校准每个摄像机的位置。这是显著的成本和复杂性节省。

另一实施例消除了对RCTP校准的需要，该RCTP校准用于查找每个梁相对于另一个梁位于何处。每个梁测量车辆的驱动方向，并且当将该驱动方向与两个梁所测量的一个或多个方向或向量耦合时，可以找到一个梁相对于另一个梁的位置。一旦知道了两个梁相对于彼此的位置，就可以以与先前实施例类似的方式计算对准角度。

如上所述，其他一个或多个共同方向或向量可以来自各种源。可以使用重力方向、梁的中心摄像机和其他梁标靶之间的平面等等。如果该实施例不使用梁标靶，则可以从系统中省略这些梁标靶。如果实施例使用重力方向，则每个摄像机舱室710都包括常规倾斜仪等。

在另一个实施例中，车辆在摄像机梁之间运转或驱动并在摄像机仍然可以看到车轮标靶时停止。对准器连续检查车轮是否已经停止平移和/或旋转以确定车辆何时停止。一旦车辆停止，用户界面会自动显示实时更新的对准角度，从而使用户能够调整车辆对准。

在另一个实施例中，车辆在摄像机梁之间运转或驱动并且对准器检测是否需要调节车辆的对准并告诉用户停止在摄像机梁内部。对准器连续检查车轮是否已经停止平移和/或旋转以确定车辆何时停止。一旦车辆停止，用户界面就会显示实时更新的对准角度，从而使用户能够调整车辆对准。

在另一个实施例中，在没有标靶附接到车轮的情况下确定车轮的姿态。存在几种常规方法可以完成此操作，例如通过使用立体摄像机(即具有重叠视场的两个摄像机)、结构光、激光等。

使用驱动方向计算对准ADAS标靶

车辆中的高级驾驶员辅助系统(ADAS)辅助驾驶员并提供额外车辆安全性水平。这包括例如自适应巡航控制、车道偏离警告、碰撞避免和后方碰撞警告等系统。这些系统结合使用可能需要校准以正确操作的传感器(如摄像机、声纳和雷达)的组合。通过将元件放置在与车辆的已知关系中来执行校准。校准元件是已知的源或反射器，例如激光、反射镜、标靶或热源。提供了如图8A所示的托架871以将一个或多个校准元件861相对于固定装置860的基部保持在已知位置。托架860相对于车辆800的期望线定向至车辆800，例如如图8B所示的推力线810。美国专利7,121,011和6,823,601描述了ADAS的类型、自适应巡航控制以及托架的结构、用途和操作。

存在常规系统，其通过在地板上画网格或使用激光线使元件排成一行而使用简单手动测量来执行车辆/托架定向。还存在使用计算机化车轮对准系统的系统，其中元件放置在托架上以相对于车辆定向和定位校准元件。使用车轮对准系统具有许多优点，主要是该过程由对准器用户界面指导，使其速度更快，并且需要操作员的更少技能。此外，车轮对准系统可以测量并记录该程序是否正确执行。这些系统都通过在车辆本体上定位多个点或直接测量后车轮的组合方向而取决于对所需车辆线的直接测量。期望创建一种低成本，更简单的系统，该系统不需要全车轮对准系统，同时仍可为用户提供引导操作以指导托架的位置和定向并测量和记录校准元件的位置。

根据本实施例，如上文“驱动方向操作原理”部分所述，将一个或多个图像传感器(例如摄像机)放置在托架上并且将一个或多个标靶放置在车辆上以测量车辆的驱动方向。可替代地，可以使用车辆上的一个或多个摄像机以及托架上的一个或多个标靶(包括用于校准ADAS系统的标靶)来测量车辆的驱动方向。假定驱动方向平行于车辆推力线并且可以用作将托架定向至车辆的线。在某些实施例中，有利地使用单个摄像机将驱动方向用于直接测量，并且然后将ADAS标靶对准该驱动方向。

另外，如上所述，驱动方向可以用于关联多个摄像机的定向以用于测量诸如束角和外倾的车辆对准角。如在传统的成像轮对准系统中那样，这些角度可以用来确定车辆的推力或中心线以定向托架。车轮对准角度还可用于在启动ADAS校准之前验证车轮对准角度是否满足制造要求。

两个摄像机安装到固定装置的实施例

再次参考图8A，在一个实施例中，两个摄像机879、881刚性安装或利用枢轴点883、885安装，该枢轴点883、885可以锁定到承载ADAS校准元件861(例如标靶)的托架871的任一侧。摄像机879、881之间的关系不必被控制或校准。对于至少一个摄像机，必须校准或控制由校准元件861的平面与重力平面的交点产生的线之间的关系。

摄像机879、881通过有线或无线通信接口连接到诸如计算机或平板电脑898之类的用于呈现用户界面的显示装置。

传统标靶，例如图1B所示的标靶80a-d，使用附接到车辆车轮或轮胎的机械装置82而附接到所有车辆车轮。机械装置82在标靶位置和车辆车轮的中心之间建立已知关系，或者在车轮旋转时根据标靶的移动来推断车轮的中心。为了清楚起见，在图8B中省略了这些车轮标靶。

车辆向前、向后或向前并向后运转。测量车轮标靶的平移并建立驱动方向。该驱动方向与不平行于该驱动方向的一个额外已知共同方向用于关联左右摄像机的定向。在这种情况下，所使用的额外方向是称为重力向量的重力方向，如上文“驱动方向操作原理”部分所述。因此，摄像机879、881中的每一个都包括重力传感器，例如常规倾斜仪879a，881a。

由于已知摄像机879、881与托架871之间的定向，因此，在受支持用户界面的引导时，支架可以绕其中心线890定向(即旋转)到驱动方向。然而，由于需要设置ADAS校准元件861的位置和定向，并且未知车辆800相对于摄像机879、881的左到右定向，因此点或线激光器896(安装在垂直于校准元件861的托架871上和托架的中心线上890上)用于使支架的位置对准并因此使校准元件861相对于车辆800的前方的中心对准。换句话说，激光器896用于将固定装置860与车辆800的中心线上的点(在图8C中示出为位置2并且在下文中对其进行详细说明)视觉关联，并且摄像机879、881用于设置固定装置860围绕其中心线890的旋转。可替代地，可以通过使用固定装置上的摄像机安装部之间的预先测量距离来进行近似计算。

该解决方案在某种程度上受到折衷，但是由于车辆800的驱动方向与其几何中心线之间的角度应较小，因此误差将较小。这在图8C中示出，其显示了ADAS校准元件861处于推力线上的理想位置1处，该推力线假定与车辆的驱动方向相同；并且在位置2处使用激光器896设置为平行于朝车辆800的前方定向的驱动方向。可以看到位置2受到轻微折衷，但减少了直接放置在车辆中心线位置3上所引起的误差。当前可用的将ADAS元件放置在本体中心线上，因此该实施例相比于现有技术具有改进。

另外，由于摄像机879、881的相对定向是已知的，因此可以如上所述地计算车轮对准值，以用于对照制造商规范进行验证。

在可替代实施例中，在摄像机879或881的视域中，将标靶894放置在车辆的中心线上。基于车轮对准测量，已知车辆中心线的方向。中心线在重力平面中的位置由放置的标靶确定。然后，基于制造商要求，使用用户界面来指导操作员将托架放置在车辆中心线或车辆推力线上。可替代地，摄像机可以使用车辆的前方的诸如装饰特征或标志的已知结构代替标靶894来在车辆中心线上定位点。

在另一个实施例中，机械装置用于从后车轮的外表面测量汽车的宽度。该宽度可以输入到用户界面中，并且可以计算出车辆相对于车轮标靶的中心并将其用于确定车辆的中心线。

在可替代实施例中，机械地测量或建立托架871上的摄像机879、881之间的距离。这将提供足够的信息来计算车辆的宽度并建立车辆推力线的位置。

可以使用带测量来设置托架871与车辆800之间的距离，其中所需的距离来自车辆本体和托架。

在从前车轮的中心测量从托架871到车辆800的限定距离的情况下，托架871上的摄像机879、881可以用于测量车辆800之间和校准元件861之间的距离和并且用户界面可以指导操作员设置托架。

在其他实施例中，在摄像机879、881中的一个摄像机的视场中，将标靶892放置在车辆所处的表面上，然后控制或校准摄像机和横杆877的相对高度。然后，用户界面会指导操作员将横杆877升高到正确高度以定位校准元件861。

在使用以上公开技术之一而将ADAS校准元件861放置在正确位置之后，将诊断装置连接到汽车的OBDII端口并用于启动校准过程，该过程由汽车的ECU执行。

单个摄像机安装到固定装置的实施例

根据本公开技术的另一实施例，单个摄像机891安装到固定装置860，并且位于摄像机891的视域中，在任何位置将一个或多个标靶893固定到车辆。摄像机891通过校准或机械设计而安装在相对于托架871的中心线890的已知位置和定向上。如先前实施例，提供了诸如用户界面898的显示装置。车辆800向前、向后或向前并向后运转。如上所述，测量标靶的平移并建立驱动方向。由于摄像机891处于与托架固定装置860的已知关系中，因此用户界面可以引导使用者将固定装置的中心线定向到驱动方向。如先前实施例所述，将托架871设置成距汽车800一定距离并定心于汽车800。

在该实施例的变型中，将标靶(即，标靶894)安装在车辆800的前保险杠的中心。当测量标靶894的位置时，车辆800的中心线以及到保险杠的距离是已知的。用户界面指导操作员将托架860定位在向驱动方向的定向中以及距前保险杠的相对于车辆800的中心和中心线的相对位置中。

在该实施例的另一变型中，在摄像机891的视域中，将额外标靶放置在车辆的前车轮中心正上方的一侧；例如，标靶893可以是地盘高度标靶。由于摄像机891可以测量到该标靶893的距离，因此可以控制与车轮中心相关的托架860和车辆800之间的距离，并且可以由用户界面引导放置。

在该实施例的另一变型中，将摄像机(即，摄像机895)以相对于横杆和固定装置860的中心线890的已知或校准位置中放置在横杆877上。在摄像机895的视场中，将标靶892放置在与车辆相同的表面上。如上所述，确定标靶892距地板的高度，并且用户界面引导用户设置横杆877的高度。

本领域技术人员将理解，例如，取决于需要测量的位置，标靶和摄像机有许多可能位置。因此，上述位置是示例性的而不是排他的。

摄像机察看固定装置的实施例

在另一实施例中，将摄像机897放置在车辆上使得其可以看到托架871，并且将标靶放置在托架871上。可以将标靶放置在托架871上、横杆877上、嵌入校准元件861中，或者在前向摄像机校准的情况下，ADAS校准元件861被用作标靶并且可以由摄像机897察看。操作和相对位置如先前实施例中所述地进行确定，其中摄像机和标靶的位置互换。如果将摄像机897安装到汽车800的前保险杠，则可以控制固定装置和前保保险杠之间的距离。如果在摄像机的视域中将标靶放置在地板上并且车辆位于地板上或距地板已知的高度处并且托架上的标靶位于横杆上，则横杆和校准元件的高度可以被控制。

在上述实施例中，可以将支架和车辆的所有相对位置存储在测量系统中并进行检索以表明该过程已正确执行。在第一实施例中，也可以存储车轮对准。

在所有实施例中，可以在摄像机中、在显示装置中或在远程连接的装置上执行摄像机图像以及相对距离、车轮对准和驱动线的推导的过程。

ADAS校准元件、标靶或固定装置本身可以用作标靶，并且用于定位它们的测量摄像机如本文先前所述地测量驱动方向，并且适当地调整固定装置。

使用驱动方向计算的驾驶辅助

计算驱动方向可用于指导操作员将车辆驾驶到传统对准架或升降装置上使得车辆相对于架是笔直的，并且车辆的前车轮定中心于架的转板上。此实施例需要对准器、两个常规底板高度标靶(可选地为四个地盘高度标靶)以及用于架的转板的标靶(或可替代地，转板包括标靶)。该技术还要求在使用转板标靶之前先将转板标靶校准到转板的中心。

现在参考图9，在将车辆920驾驶到架900上之前，操作员将地盘高度标靶910附接在车辆920的每个前挡泥板轮的顶点处。对准器确保转板标靶930和地盘高度标靶910对其摄像机930可见并在其用户界面上行进至设置屏幕。相对于转板标靶930之间的宽度来测量前地盘高度标靶910之间的宽度，并且指示操作员根据需要调整转板950之间的距离以匹配车辆920的轮距，该轮距从地盘高度标靶910之间的距离近似确定。另外，如果存在的话，可以从车辆规格数据库中读取轮距。否则，对准器可以在驶上过程结束时测量转板950之间的距离并将其保存在规格数据库中。

对准器前进到其用户界面的引导屏幕。然后，操作员开始将车辆920缓慢地驱动到架900上。当车辆920开始移动时，对准器根据上文“驱动方向基本原理”而将底盘高度标靶910的运动处理成瞬时驱动方向并计算车辆920相对于转板950的位置的轨迹。对准器使用该轨迹来引导操作者使得车辆920笔直位于架900上并且停靠为前车轮960定中心在转板950上。可选地，后底盘高度标靶970也被附接并用于提供有关在车辆920被驱动到架900上时车辆920与对准器和架900协调程度的反馈。所公开的用于使用驾驶方向计算来执行车辆对准的方法和系统的实施例可以容易地完全或部分地在使用例如提供可在各种计算机平台上使用的可移植源代码的对象或面向对象的软件开发环境的软件中实现。可替代地，所公开的方法和系统的实施例可以使用例如标准逻辑电路或VLSI设计以硬件部分或全部实现。根据系统的速度和/或效率要求、特定功能和/或所使用的特定软件或硬件系统、微处理器或微型计算机系统，可以使用其他硬件或软件来实施实施例。所属领域的技术人员根据本文提供的功能描述以及一般性的描述并且利用计算机的基本知识、海洋闸门(marinebarrier andgate)和/或基于存在的自动门技术，可以使用任何已知的或以后开发的系统或结构、装置和/或软件，在硬件和/或软件中实现所公开的方法和系统的实施例。

此外，所公开的用于使用驾驶方向计算来执行车辆对准的方法和系统的实施例可以在编程通用计算机、专用计算机、微处理器等上执行的软件中实施。而且，本公开的方法可以被实现为嵌入在个人计算机上的程序，例如

或CGI脚本、实现为驻留在服务器或图形工作站上的资源、实现为嵌入专用处理系统中的例程等。

尽管已经结合多个实施例描述了本公开，但是显而易见的是，许多替代、修改和变型对于适用领域的普通技术人员将是或显而易见的。因此，申请人旨在包含在本公开的精神和范围内的所有这样的替代、修改、等同和变化。

Claims (21)

1.一种车辆对准系统，包括：

第一图像传感器，其用于察看在车辆的第一侧上设置在所述车辆的第一车轮上的第一标靶，并且用于在所述车辆运转并且所述第一车轮和标靶旋转时捕获所述第一标靶的图像数据；

第二图像传感器，其用于察看在所述车辆的与所述车辆的所述第一侧相反的第二侧上设置在所述车辆的第二车轮上的第二标靶，并且用于在所述车辆运转并且所述第二车轮和标靶旋转时捕获所述第二标靶的图像数据；

第一重力传感器，其附接到所述第一图像传感器，所述第一重力传感器用于测量在所述车辆的所述第一侧上的相对于重力的感测定向；

第二重力传感器，其附接到所述第二图像传感器，所述第二重力传感器用于测量在所述车辆的所述第二侧上的相对于重力的感测定向；以及

数据处理器，其用于执行以下步骤：

使用所述图像数据计算在所述第一车轮和所述第二车轮以及标靶旋转时所述第一标靶和所述第二标靶中的每个的多个姿态；

使用所述第一标靶的计算姿态来计算所述车辆的所述第一侧的驱动方向，并使用所述第二标靶的计算姿态来计算所述车辆的所述第二侧的驱动方向；

使用所述第一重力传感器的相对于重力的测量定向来计算所述车辆的所述第一侧的重力方向，并使用所述第二重力传感器的相对于重力的测量定向来计算所述车辆的所述第二侧的重力方向；

通过将所述车辆的所述第一侧的驱动方向和重力方向变换成与所述车辆的所述第二侧的驱动方向和重力方向共同的共同坐标系中来计算车辆驱动方向；以及

使用所述车辆驱动方向计算车轮对准参数。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一图像传感器和所述第一重力传感器用于在所述车辆的所述第一侧上安装至所述车辆的第三车轮，使得所述第一图像传感器察看所述第一标靶以及未安装在所述车辆上的第一参考标靶，用于在所述车辆运转时捕获所述第一参考标靶的图像数据；

其中，第二图像传感器和第二重力传感器用于在所述车辆的所述第二侧上安装至所述车辆的第四车轮，使得所述第二图像传感器察看所述第二标靶以及未安装在所述车辆上的第二参考标靶，用于在所述车辆运转时捕获所述第二参考标靶的图像数据；以及

其中，所述数据处理器用于使用所述第一参考标靶和所述第二参考标靶的图像数据来计算所述第一参考标靶和所述第二参考标靶中的每个的姿态，计算所述车辆驱动方向，并且计算所述车轮对准参数。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一图像传感器用于察看所述第一标靶并且用于察看在所述车辆的所述第一侧上设置在所述车辆的第三车轮上的第三标靶，并且用于在所述车辆运转时捕获所述第一标靶和所述第三标靶的图像数据；

其中，第二图像传感器用于察看所述第二标靶并且用于察看在所述车辆的所述第二侧上设置在所述车辆的第四车轮上的第四标靶，并且用于在所述车辆运转时捕获所述第二标靶和所述第四标靶的图像数据；以及

其中，所述数据处理器用于执行以下步骤：

使用图像数据计算当车轮和标靶旋转时第一标靶、第二标靶、第三和第四标靶中的每个的多个姿态；以及

使用所述第一标靶和所述第三标靶的计算姿态来计算所述车辆的所述第一侧的驱动方向，以及使用所述第二标靶和第四标靶的计算姿态来计算所述车辆的所述第二侧的驱动方向。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一图像传感器在所述车辆的所述第一侧安装在所述车辆侧旁，并且所述第二图像传感器在所述车辆的所述第二侧安装在所述车辆侧旁，使得所述车辆能够在所述第一图像传感器和所述第二图像传感器之间运转；

其中，所述第一图像传感器和所述第二图像传感器各自包括多个图像传感器，多个第一图像传感器用于在所述车辆运转时在所述第一车轮和标靶旋转时察看所述第一标靶，并且多个第二图像传感器用于在所述车辆运转时在所述第一车轮和标靶旋转时察看所述第二标靶；以及

其中，所述数据处理器用于组合来自所述多个第一图像传感器和所述多个第二图像传感器的图像数据以分别计算所述第一标靶和所述第二标靶中的每个的多个姿态。

5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一图像传感器和所述第二图像传感器被安装到固定装置，所述固定装置用于承载ADAS校准元件，图像传感器和所述ADAS校准元件之间的定向是已知的，并且所述固定装置位于所述车辆的前方；

其中，所述数据处理器用于使用用户界面引导用户将所述ADAS校准元件定向至所述车辆驱动方向。

6.根据权利要求5所述的系统，其包括激光器，所述激光器在所述ADAS校准元件的中心线上安装在所述固定装置上并且位于所述车辆的中心线的视域中，使得所述用户能够将所述ADAS校准元件与所述车辆的所述中心线上的点视觉关联。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，计算的车轮对准参数包括车辆中心线，所述系统还包括在所述第一图像传感器和所述第二图像传感器中的一个的视域中放置在所述车辆中心线上的中心线标靶，并且所述数据处理器用于使用所述中心线标靶计算所述车辆中心线在重力平面中的位置，并且使用所述用户界面引导用户将所述固定装置放置在所述车辆中心线上。

8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述数据处理器用于使用所述第一图像传感器和所述第二图像传感器以及所述第一车轮标靶和所述第二车轮标靶来测量车辆前车轮的中心与所述ADAS校准元件之间的距离，并且用于使用所述用户界面引导用户将所述固定装置放置在距所述前车轮的所述中心的预定距离处。

9.根据权利要求5所述的系统，其中，所述固定装置包括高度可调节横杆，其用于承载所述ADAS校准元件以及所述第一图像传感器和所述第二图像传感器；

其中，所述系统还包括位于图像传感器中的一个图像传感器的视域中的第二标靶，所述第二标靶设置在所述车辆所处于的表面上；以及

其中，所述数据处理器用于使用第二标靶和所述图像传感器中的一个来确定所述横杆相对于所述表面的高度，并且用于使用所述用户界面引导用户将所述横杆的高度调节到预定高度。

10.一种用于相对于车辆对准固定装置的系统，所述系统包括：

图像传感器，其用于察看设置在所述车辆上的标靶并用于在所述车辆运转时捕获所述标靶的图像数据，所述图像传感器以相对于所述固定装置的中心线的已知位置和定向安装在所述固定装置上；以及

数据处理器，其用于执行以下步骤：

使用所述图像数据计算在所述车辆运转时所述标靶的多个姿态；

使用所述标靶的计算姿态来计算所述车辆的驱动方向；以及

使用用户界面引导用户将所述固定装置的中心线定向到所述车辆驱动方向。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述固定装置用于承载ADAS校准元件。

12.根据权利要求10所述的系统，其包括激光器，所述激光器安装在所述固定装置的中心线上并且处于所述车辆的中心线的视域中，使得所述用户可以将所述固定装置与所述车辆的所述中心线上的点视觉关联。

13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述标靶被安装在所述车辆的前部的中心，其中，所述数据处理器用于：

使用所述图像传感器确定所述标靶的位置；

使用所述标靶的所述位置计算所述车辆的所述中心线以及从所述固定装置的所述中心线到所述车辆的所述前部的距离；以及

引导用户沿朝向所述驱动方向的定向并且相对于所述车辆的所述前部的中心以及车辆中心线来定位所述固定装置。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述标靶被安装到所述车辆的前保险杠的中心。

15.根据权利要求10所述的系统，其包括第二标靶，所述第二标靶安装在所述车辆的前车轮中心正上方的一侧并且位于所述图像传感器的视域中，其中，所述数据处理器用于测量从所述固定装置到所述第二标靶的距离并且用于使用所述用户界面引导所述用户将所述固定装置放置在距所述前车轮中心的预定距离处。

16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述固定装置包括用于承载所述ADAS校准元件和所述图像传感器的高度可调节横杆，所述图像传感器以相对于所述横杆和所述固定装置的中心线的已知或校准位置安装在所述横杆上；

其中，所述系统还包括：第二标靶，所述第二标靶设置在所述车辆所处的表面上并且处于所述图像传感器的视域中；以及

其中，所述数据处理器用于使用所述第二标靶和所述图像传感器确定所述横杆相对于所述表面的高度，并用于使用所述用户界面引导用户将所述横杆的高度调整到预定高度。

17.一种用于相对于车辆对准固定装置的系统，所述系统包括：

图像传感器，其设置在所述车辆上用于察看标靶并用于在所述车辆运转时捕获所述标靶的图像数据，所述标靶以相对于所述固定装置的中心线的已知位置和定向安装在所述固定装置上；以及

数据处理器，其用于执行以下步骤：

使用所述图像数据计算在所述车辆运转时所述标靶的多个姿态；

使用所述标靶的计算姿态来计算所述车辆的驱动方向；以及

使用用户界面引导用户将所述固定装置的所述中心线定向到车辆驱动方向。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述固定装置用于承载ADAS校准元件。

19.根据权利要求17所述的系统，其包括激光器，所述激光器安装在所述固定装置的所述中心线上并处于所述车辆的中心线视域中，使得所述用户能够将所述固定装置与所述车辆的所述中心线上的点视觉关联。

20.根据权利要求17所述的系统，其中，所述图像传感器安装在所述车辆的前部的中心，其中，所述数据处理器用于：

使用所述图像传感器确定所述标靶的位置；

使用所述标靶的所述位置计算所述车辆的中心线以及从所述固定装置的所述中心线到所述车辆的所述前部的距离；以及

引导用户沿朝向所述驱动方向的定向、并且相对于所述车辆的所述前部的所述中心并相对于车辆中心线来定位所述固定装置。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述标靶被安装到所述车辆的前保险杠的中心。

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