CN114370824A - 车轮直径测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车轮直径测量装置及测量方法。该测量装置包括主体部、感应组件、测距组件、拍照组件、校正板以及控制主机。主体部包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体之间的间隙形成通行识别区；感应组件设置于主体部并位于通行识别区的入口端；测距组件包括第一测距元件和第二测距元件；拍照组件设置于主体部并位于主体部靠近通行识别区的一侧；校正板上设置有刻度；控制主机设置于主体部，且感应组件、测距组件以及拍照组件均与控制主机通讯连接。本发明的车轮直径测量装置可以对车轮直径进行快速测量，当将该车轮直径测量装置及方法使用在自行车智能识别闸机系统中时，可以快速、准确地对自行车道上的车辆进行识别。

Description

车轮直径测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及车轮直径测量技术领域，具体而言，涉及一种车轮直径测量装置及方法。

背景技术

随着共享单车的盛行，人们对安全顺畅的专用自行车道的需求日益增高，专用自行车道可以让骑行者更安全骑行、减少交通事故风险，营造更为友好的骑行环境。为避免自行车专用车道被非自行车占用的情况，部分城市选择在自行车专用车道出入口安装自行车智能识别闸机系统，以保障自行车的路权。

为了识别自行车、电动车、摩托车等车辆，需要采集通过识别闸机系统通道车辆的多维几何量信息，其中轮胎直径是以上几种车辆典型区别量之一。然而，目前的自行车智能识别闸机系统无法对车辆的车轮直径进行测量，因此，其难于快速、准确地对自行车道上的车辆进行识别。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种车轮直径测量装置及测量方法，可以对车轮直径进行快速测量，当将该车轮直径测量装置及方法使用在自行车智能识别闸机系统中时，可以快速、准确地对自行车道上的车辆进行识别。

为了实现上述目的，本发明提供了一种车轮直径测量装置，包括：

主体部，主体部包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体相互独立并间隔设置，第一壳体和第二壳体之间的间隙形成通行识别区；

感应组件，感应组件设置于主体部并位于通行识别区的入口端；

测距组件，测距组件包括第一测距元件和第二测距元件，第一测距元件设置于第一壳体靠近通行识别区的一侧，第二测距元件设置于第二壳体靠近通行识别区的一侧，且第一测距元件和第二测距元件沿通行识别区的通行方向错位设置；

拍照组件，拍照组件设置于主体部并位于主体部靠近通行识别区的一侧；

校正板，校正板上设置有刻度，校正板用于对拍照组件拍摄得到的图像中的单位刻度长度对应的像素进行校正；以及

控制主机，控制主机设置于主体部，且感应组件、测距组件以及拍照组件均与控制主机通讯连接。

进一步地，感应组件包括红外感应器组件，红外感应器组件包括红外线发射模块和红外线接收模块，红外线发射模块与红外线接收模块两者之一设置于第一壳体，两者另一设置于第二壳体。

进一步地，第一测距元件与第二测距元件位于主体部的同一高度上，且述第一测距元件和第二测距元件与主体部底部的距离均为10mm～26mm。

进一步地，拍照组件包括工业相机和补光灯，补光灯与工业相机两者之一安装在第一壳体上，两者另一安装在第二壳体上，且补光灯与工业相机相对准。

进一步地，主体部上设置有安装部，校正板可拆卸地放置于安装部。

根据本发明的另一方面，提供了一种车轮直径测量方法，车轮直径测量方法采用上述的车轮直径测量装置执行，车轮直径测量方法包括：

步骤S1：利用校正板对拍照组件拍摄得到的图像的单位长度对应的像素进行校正；

步骤S2：利用拍照组件对通行识别区内的车辆的车轮进行拍照；

步骤S3：利用控制主机对拍照组件拍摄的图像进行处理并拟合得到被拍车辆的车轮轮廓；

步骤S4：利用控制主机计算得到被拍车辆的车轮直径。

进一步地，所述步骤S1包括：

利用第一测距元件测量其到第二壳体的距离，同时利用第二测距元件测量其到第一壳体的距离，微调第一壳体第二壳体，使第一测距元件和第二测距元件测得的结果偏差在1cm内，此时，记录第一壳体和第二壳体之间的间距为Lh；

将校正板放置于在通行识别区内，并位于第一测距元件和第二测距元件中间；利用第一测距元件对第一测距元件与校正板之间的距离进行测量并记录为L1，同时利用第二测距元件对第二测距元件与校正板之间的距离进行测量并记录为L2，使得测量结果满足L1+L2+D1＝Lh，其中，D1为校正板的厚度；

利用拍照组件对校正板进行拍照并将拍摄得到的图像传输至控制主机；

利用控制主机计算得到在距离工业相机L1时，单位刻度长度下的像素个数Ne。

进一步地，步骤S2中，

当车辆进入通行识别区内首先触发感应组件，感应组件发送触发信号给控制主机，控制主机接收到信号后控制车轮直径的测量装置的补光灯补光；

当被拍车辆前轮触发第一测距元件时，利用拍照组件对前轮进行拍摄，此时，第一测距元件测得工业相机距离前轮的距离为Lft；

当被拍车辆后轮触发第一测距元件时，利用拍照组件对后轮进行拍摄，此时，第一测距元件测得工业相机距离前轮的距离为Lbt。

进一步地，在步骤S3中，

利用控制主机对拍照组件拍摄得到的图像进行频域滤波、图像锐化和边沿提取并拟合得到完整的车轮轮廓，其中，

将拟合得到的前轮的车轮轮廓的直径像素记录为Nft；

将拟合得到的后轮的车轮轮廓的直径像素记录为Nbt。

进一步地，在步骤S4中，

被测前轮的直径通过公式Dft＝(Nft*L1)/(Ne*Lft)计算得到，其中，Dft为被测前轮的直径，单位为cm，被测后车轮的直径通过公式Dbt＝/计算得到，其中，Dbt为被测后车轮的直径，单位为cm，Ne为利用校正板校正得到的单位刻度长度下的像素个数；

被测车轮的直径通过公式D＝(Dft+Dbt)/2计算得到，其中，D为被测车轮的直径，单位为cm。

应用本发明的技术方案，本发明的车轮直径测量装置具有测量准确、响应快速、环境适应性强等特点，可在自行车通行时进行无感式测量。本发明的车轮直径测量装置与其他设备协同工作可组成自行车智能识别系统，可以快速、准确地对自行车道上的车辆进行识别。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例公开的车轮直径测试装置处于第一视角时(车辆将要进入通行识别区)的结构图；

图2是本发明实施例公开的车轮直径测试装置处于第二视角时(车辆进入通行识别区内)的结构图；

图3是本发明实施例公开的车轮直径测试装置的俯视图；

图4是本发明实施例公开的车轮直径测试装置处于第三视角时(车辆前轮移动至测距组件处)的结构图；

图5是车辆通过本发明的车轮直径测试装置时的侧视图；

图6是车辆的前轮(前轮处于通行识别区的中间位置)通过本发明的车轮直径测试装置时的主视图；

图7是车辆处于图6中的状态时的侧视图；

图8是车辆处于图6中状态时拍摄图像的拟合图；

图9是车辆(车轮偏离中间位置)通过本发明的车轮直径测试装置时的主视图；

图10是车辆(车轮偏离中间位置)通过本发明的车轮直径测试装置时的俯视图；

图11是车辆处于图9中的状态时的侧视图；

图12是车辆处于图9中状态时拍摄图像的拟合图；

图13是本发明实施例公开的车轮直径测量方法的流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、主体部；11、第一壳体；12、第二壳体；13、通行识别区；20、感应组件；21、红外线发射模块；22、红外线接收模块；30、测距组件；31、第一测距元件；32、第二测距元件；40、拍照组件；41、工业相机；42、补光灯；50、校正板；60、车辆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例一

参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供了一种车轮直径测试装置，该测量装置适于对各类车辆60的车轮直径进行测量，尤其适用对自行车、电动车、三轮车、摩托车、踏板车等的车辆60的车轮直径进行测量。

具体来说，本实施例中的车轮直径测量装置包括主体部10、感应组件20、测距组件30、拍照组件40、校正板50以及控制主机(图中未示出)。

其中，主体部10包括第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11和第二壳体12相互独立并间隔设置，第一壳体11和第二壳体12之间的间隙形成通行识别区13；感应组件20设置于主体部10并位于通行识别区13的入口端(即车辆60进入的一端)，当车辆60进入通行识别区13内时，通过该感应组件20感应作用，便于对进入通行识别区13车辆60进行感应；测距组件30包括第一测距元件31和第二测距元件32，第一测距元件31设置于第一壳体11靠近通行识别区13的一侧，第二测距元件32设置于第二壳体12靠近通行识别区13的一侧，且该第一测距元件31和第二测距元件32沿通行识别区13的通行方向依次设置，通过该第一测距元件31和第二测距元件32的作用，便于对通行识别区13内的车辆60距离第一壳体11和第二壳体12的距离进行检测；拍照组件40设置于主体部10并位于主体部10靠近通行识别区13的一侧，该拍照组件40用于对通行识别区13内的车辆60进行拍摄；校正板50上设置有刻度，其厚度为D1，该校正板50用于对拍照组件40拍摄得到的图像的单位刻度长度对应的像素进行校正；控制主机设置于主体部10，且所述感应组件20、所述测距组件30以及所述拍照组件40均与控制主机通讯连接。

具体地，本实施例中的第一壳体11和第二壳体12可以是采用金属材料制备而成壳体结构，还可以是耐磨耐腐蚀的聚合物制备而成的壳体结构。在发明的一种具体的实施方式中，第一壳体11和第二壳体12均采用不锈钢板制备而成。安装好测量装置之后，第一壳体11和第二壳体12之间的间距为600mm～1000mm，例如600mm、800mm或者1000mm等，即通行识别区13的宽度为600mm～1000mm，不仅适于自行车等车辆60通过，还适于感应组件20以及测距组件30对通行识别区13内的车辆60进行感应和距离测量。

可选地，本实施例中的感应组件20包括红外感应器组件，该红外传感器组件包括红外线发射模块21和红外线接收模块22，红外线发射模块21与红外线接收模块22两者之一设置于第一壳体11，两者另一设置于第二壳体12。也即是说，当将红外线发射模块21设置于第一壳体11时，对应将红外线接收模块22设置于第二壳体12；当将红外线接收模块22设置于第一壳体11时，对应将红外线发射模块21设置于第二壳体12。本实施例中的附图中示出了将红外线接收模块22设置于第二壳体12，将红外线发射模块21设置于第一壳体11时的情况，通过该红外感应组件来对进行通行识别区13内的车辆60进行感应，结构简单，便于实现。

结合图1至图5所示，本实施例中的第一测距元件31与第二测距元件32位于主体部10的同一高度上，也即，第一测距元件31和第二测距元件32距离地面的高度一致，且该第一测距元件31和第二测距元件32错位设置，也即，第一测距元件31和第二测距元件32在车辆60通行方向上前后错位设置，如此，不仅能够防止第一测距元件31和第二测距元件32发射的测距光线发生干扰，还能够从不同的位置对位于通行识别区13内的车辆60距离第一壳体11和第二壳体12的距离进行测量。

可选地，本实施例中的第一测距元件31和第二测距元件32均为激光测距仪，该激光测距仪的测量精度优于1mm，测量范围0～1000mm。第一测距元件31和第二测距元件32与主体部10底部的距离均为10mm～26mm，例如10mm、15mm、20mm或者26mm，将第一测距元件31和第二测距元件32与主体部10底部的距离设置为10mm～26mm，可以保证第一测距元件31和第二测距元件32发射的测距光线等可以打在车辆60的车轮上，能够提高第一测距元件31和第二测距元件32测量精度和可靠性。

进一步地，拍照组件40包括工业相机41和补光灯42，补光灯42与工业相机41两者之一安装在第一壳体11上，两者另一安装在第二壳体12上，也即是说，当将补光灯42设置于第一壳体11上时，将工业相机41设置于第二壳体12上；当将补光灯42设置于第二壳体12上时，将工业相机41设置于第一壳体11上。本实施例中的附图中示出了将补光灯42设置于第二壳体12，将工业相机41设置于第一壳体11上时的情况，通过补光灯42的作用，可以对通行识别区13进行补光，可以提高工业相机41的拍摄效果。可选地，补光灯42与工业相机41相对立设置，便于对通行识别区13进行补光以提高工业相机41的拍摄效果。

具体安装时，将工业相机41设置于第一壳体11的靠近通行识别区13的一侧的中央，且工业相机41与主体部10底部的距离为350mm～400mm，例如350mm、360mm、370mm、380mm、390mm或者400mm等。如此设置，可以保证工业相机41能够尽可能地对准车轮的中心进行拍照，所拍摄的图像更不容易受透视效果的影响。

需要说明的是，工业相机41成像因透视效果造成“远小近大”的现象，车轮通过通行识别区13时，距离工业相机41的距离远近对车轮图像中的轮胎直径的像素个数有直接影响，为此，需要对工业相机41的像素参数进行标定，本实施例中采用校正板50对工业相机41的像素参数进行标定，标定时，将校正板50竖直放置在通行识别区13的中间位置，即将校正板50放置在和第一测距元件31和第二测距元件32的中间位置，测得校正板50和第一测距元件31的距离为L1时，触发工业相机41采集校正板50图像，图像中校正板50的单位刻度长度对应的像素个数为Ne，该参数作为工业相机41的重要初始参数，在每次计算车轮直径时均会用到。

可选地，本实施例中的校正板50底部设置有支撑架(图中未示出)，该支撑架为三角支撑架，通过该支撑架的作用，便于对校正板50进行支撑，结构简单，便于使用。

为了对校正板50进行收放，本实施例中的主体部10上设置有安装部(图中未示出)，该校正板50可拆卸地放置于安装部，当需要校正时，可以将校正板50从安装部上拆卸下，校正完成之后，将校正板50放置于安装部。可选地，这里所述的安装部可以是安装凹槽或者安装挂钩等结构，只要是能够对校正板50进行收纳的其他变形方式，均在本发明的保护范围之内。

进一步地，工业相机41采集的车轮图像背景为第二壳体12的内侧面(靠近通行识别区13的侧面)，该侧面平整光滑无接缝，颜色为银灰色，车轮距离工业相机41最远和最近时均可作为完整的车轮采集背景，如此，采集到的图像背景单一，降低图像处理难度，提高车轮直径测量准确性。可选地，本实施例中将第一壳体11和第二壳体12靠近通行识别区13的侧面均设置为银灰色平面，能够进一步提高工业相机41采集到的图像的背景的单一性。

可选地，本实施例中的感应组件20、测距组件30、拍照组件40、校正板50加装有透明保护罩，避免车辆60、坚硬异物碰撞激光测距仪测量面；同时，主体部10与感应组件20、测距组件30、拍照组件40、校正板50采用密封结构，可全天候工作；校正板50可采用铝合金板制作，厚度为固定值，如1mm，带有标准刻度，如刻度间隔为1cm，底部具有三点式支架，便于确定平面；校正板50的尺寸需覆盖第一测距元件31和第二测距元件32的光束间距及高度。

实际使用时，将第一壳体11和第二壳体12安装在自行车道两侧。路面上预留安装螺栓，主体部10底部预留安装孔，两者之间采用螺母固定。

测距组件30预留有安装孔，采用螺钉与主体部10底部的安装板固定，该安装板具有一定的距离调整量，可通过双向的长圆螺钉孔进行双向的调整；安装板同时具有一定的角度调整量，可通过安装垫片的方式可以对主体部10进行角度的小幅度调整；距离调整及角度调整主要用于调整相对两个第一测距元件31和第二测距元件32的激光光束尽量相互平行；第一测距元件31和第二测距元件32可采用现有产品，为提高识别率，激光测距仪测量精度需达到1mm量级；第一测距元件31和第二测距元件32需安装在主体部10底部，确定光束不高于公路窄胎自行车(已知最窄型轮胎)对应的轮胎及轮框下沿的高度，仅有当光束位于上述低位时激光测距仪才可非接触测量到轮胎胎壁反射回的激光，因此激光测距仪需采用扁平结构以达到光束位置的要求。自行车等轮胎一般均为黑色带有粗糙纹理的表面结构，有利于激光测距。第一测距元件31和第二测距元件32采用直流供电，与控制主机采用串口通讯。本发明设计了校正板50用于对工业相机41像素参数的标定，该参数作为设备重要初始参数计入控制主机；此外，在装置使用较长时间后，因存在人为撞击、环境变化、周边设施影响等因素，可采用校正板50对测量装置进行重新校准，以确保测量装置数据的准确。

在本实施例中，第一测距元件31和第二测距元件32在无车通过时可被人为触发测量，激光光束保持照射在各自对面的壳体表面上，初始测量值可分别记为1R、1L；在自行车通道两侧的第一壳体11和第二壳体12安装后可根据上述2个测量值调整激光测距仪的安装角度，或调整第一壳体11和第二壳体12的安装位置，使得1R、1L的数值尽量一致；理论上1R、1L的测量竖直可在mm量级调整至一致，但实际中因安装误差、车辆60撞击外壳以及土建平整度等因素无法在mm量级一致；因第一测距元件31和第二测距元件32相互独立，其测量值不一致对轮胎直径的快速测量精度影响较低。

实际使用本发明的车轮直径测量装置时，将该测量装置安装在道路上，安装好该测量装置后，第一壳体11和第二壳体12分别位于道路的两侧，此时，第一壳体11和第二壳体12之间的部分即形成上述的通行识别区13。当车辆60进入通行识别区13内时，位于通行识别区13入口端的感应组件20可以被触发，进而可以将车辆60进入的信号传递给控制主机，控制主机收到信号后，控制补光灯42补光，当车辆60前轮移动至第一测距元件31时，可触发工业相机41进行第一次拍摄，当车辆60后轮移动至第一测距元件31时，可以触发工业相机41进行第二次拍摄，拍摄完之后，工业相机41可以将其拍摄得到的图像传输至控制主机，控制主机可以对图像进行频域滤波、图像锐化和边沿提取，进而可以得到较为清晰的车轮轮廓，对其进行拟合得到完整车轮轮廓(如图6至12所示，车轮轮廓可以是圆形也可以是椭圆形)，并记录对应的直径像素(轮廓为椭圆时，直径像素为椭圆长轴的像素)个数分别为Nft和Nbt，结合Nft和Nbt可以计算得到被测车辆的车辆直径D。具体地，被测前轮的直径通过公式Dft＝(Nft*L1)/(Ne*Lft)计算得到，其中，Dft为被测前轮的直径，单位为cm，被测后车轮的直径通过公式Dbt＝(Nbt*L1)/(Ne*Lbt)计算得到，其中，Dbt为被测后车轮的直径，单位为cm，Ne为利用所述校正板50校正得到的单位刻度长度下的像素个数；而被测车轮的直径通过公式D＝(Dft+Dbt)/2计算得到，其中，D为被测车轮的直径，单位为cm。

采用本发明的测量装置，车辆60在骑行过程中通过该测量装置时，仅有前轮及后轮位于测量区域内，顺次采集到的在合理范围内的数值即为车辆60前后轮的直径值；因车辆60通过期间前后轮与中线存在均存在夹角，而同一自行车前后轮一般采用同规格的轮胎，因此，在一些实施方式中，还可以对车辆60的前轮直径和后轮直径取均值作为车辆60的轮胎直径。因车轮是按照国家相关行业标准制造，其直径为一个确定的自行车轮胎标准直径集合；车轮直径测量值D被校准为上述集合中最为接近的车轮直径Db，作为车辆60的轮胎直径。

该测量方式兼容自行车通行时的多种位置，只要车轮位于识别测量区域中即可被测量，无需严格按照某一轨迹行驶；车辆60推行通过时也可被测量，车辆60在推行通过时骑行者双脚可能位于测量点位置，但采集的图像进行模式匹配算法后判断为非有效图像，因此图像被剔除，不影响轮胎直径的测量值。

针对遇到特殊车轮直径的车辆60时，系统可人为控制进入自学习模式；将车辆60多次推行通过通行识别区，获得一组车辆60轮胎直径测量值，取均值并取整后更新到自行车轮胎标准直径集合中。

综上所述，本发明的车轮直径测量装置具有测量准确、响应快速、环境适应性强等特点，可在自行车通行时进行无感式测量。本发明的车轮直径测量装置与其他设备协同工作可组成自行车智能识别系统，可以快速、准确地对自行车道上的车辆60进行识别。

实施例二

参见图13所示，根据本发明的另一实施例，提供了一种车轮直径测量方法采用上述实施例中的车轮直径测量装置执行，所述车轮直径测量方法包括如下步骤。：

步骤S1：利用校正板50对拍照组件40拍摄得到的图像的单位长度对应的像素进行校正。

在该步骤中，首先利用控制主机对第一测距元件31和第二测距元件32进行控制，使得第一测距元件31和第二测距元件32工作，微调第一壳体11第二壳体12，使第一测距元件31和第二测距元件32测得的结果偏差在1cm内，此时，记录第一壳体11和第二壳体12之间的间距为Lh。然后，将校正板50放置于在通行识别区13内，并位于第一测距元件31和第二测距元件32中间，再利用第一测距元件31对所述第一测距元件31与所述校正板50之间的距离进行测量并记录为L1，同时利用第二测距元件32对所述第二测距元件32与所述校正板50之间的距离进行测量并记录为L2，使得测量结果满足L1+L2+D1＝Lh，其中，D1为所述校正板50的厚度，如此，可以使得校正板50平行于第一壳体11和第二壳体12的侧面。此时，利用控制主机对拍照组件40进行控制，具体为对工业相机41进行控制，利用工业相机41对校正板50进行拍照并将拍摄得到的图像传输至控制主机；最后再利用控制主机计算得到在距离工业相机41L1时，单位刻度长度下的像素个数Ne。

步骤S2：利用拍照组件40对通行识别区13内的车辆60的车轮进行拍照。

在该步骤，当感应组件20感应到车辆60进入通行识别区13内时，可以发送触发信号给控制主机，控制主机接收到信号后控制补光灯42补光，当被拍车辆60的前后轮依次触发第一测距元件31时，利用拍照组件40依次对前后车轮进行拍摄，并将其拍摄得到的图像传输至控制主机。

在此步骤中，当被拍车辆的前轮触发第一测距元件31时，利用拍照组件40对前轮进行拍摄，此时，第一测距元件31测得工业相机41距离前轮的距离为Lft；同样地，当被拍车辆的后轮触发第一测距元件31时，利用拍照组件40对后轮进行拍摄，此时，第一测距元件31测得工业相机41距离前轮的距离为Lbt。

步骤S3：利用控制主机对拍照组件40拍摄的图像进行处理并拟合得到被拍车辆60的车轮轮廓。

在该步骤中，利用控制主机对拍照组件40拍摄得到的图像进行频域滤波、图像锐化和边沿提取并拟合得到完整的车轮轮廓，其中，将拟合得到的前轮车轮轮廓的直径像素记录为Nft；同时，将拟合得到的后轮车轮轮廓的直径像素记录为Nbt。

正如前文所述，由于车辆60的运动方式不同，最终拟合得到的车轮轮廓不一定是圆形，其可能是圆形，也可能是椭圆形，当拟合得到的车轮轮廓为椭圆形时，Nft、N2bt为椭圆形轮廓的长轴像素。

步骤S4：利用控制主机计算得到被拍车辆60的车轮直径。

在该步骤中，被测前轮的直径通过公式Dft＝(Nft*L1)/(Ne*Lft)计算得到，其中，Dft为被测前轮的直径，单位为cm，被测后车轮的直径通过公式Dbt＝(Nbt*L1)/(Ne*Lbt)计算得到，其中，Dbt为被测后车轮的直径，单位为cm，Ne为利用所述校正板50校正得到的单位刻度长度下的像素个数；最终测得的被测车轮的直径通过公式D＝(Dft+Dbt)/2计算得到，其中，D为被测车轮的直径，单位为cm。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明可用于自行车通过识别区时对自行车的轮胎直径进行非接触式快速测量，采集自行车识别所需的车轮直径这一维度的信息，用于自行车多几何量的识别算法。本发明具有测量准确、响应快速、环境适应性强等特点，可在自行车通行时进行无感式测量。本发明的车轮直径测量装置与其他设备协同工作可组成自行车智能识别系统，可以快速、准确地对自行车道上的车辆60进行识别。

此外，需要说明的是，本申请中使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车轮直径测量装置，其特征在于，包括：

主体部(10)，所述主体部(10)包括第一壳体(11)和第二壳体(12)，所述第一壳体(11)和所述第二壳体(12)相互独立并间隔设置，所述第一壳体(11)和所述第二壳体(12)之间的间隙形成通行识别区(13)；

感应组件(20)，所述感应组件(20)设置于所述主体部(10)并位于所述通行识别区(13)的入口端；

测距组件(30)，所述测距组件(30)包括第一测距元件(31)和第二测距元件(32)，所述第一测距元件(31)设置于所述第一壳体(11)靠近所述通行识别区(13)的一侧，所述第二测距元件(32)设置于所述第二壳体(12)靠近所述通行识别区(13)的一侧，且所述第一测距元件(31)和所述第二测距元件(32)沿所述通行识别区(13)的通行方向错位设置；

拍照组件(40)，所述拍照组件(40)设置于所述主体部(10)并位于所述主体部(10)靠近所述通行识别区(13)的一侧；

校正板(50)，所述校正板(50)上设置有刻度，所述校正板(50)用于对所述拍照组件(40)拍摄得到的图像中的单位刻度长度对应的像素进行校正；以及

控制主机，所述控制主机设置于所述主体部(10)，且所述感应组件(20)、所述测距组件(30)以及所述拍照组件(40)均与所述控制主机通讯连接。

2.根据权利要求1所述的车轮直径测量装置，其特征在于，所述感应组件(20)包括红外感应器组件，所述红外感应器组件包括红外线发射模块(21)和红外线接收模块(22)，所述红外线发射模块(21)与所述红外线接收模块(22)两者之一设置于所述第一壳体(11)，两者另一设置于所述第二壳体(12)。

3.根据权利要求1所述的车轮直径测量装置，其特征在于，所述第一测距元件(31)与所述第二测距元件(32)位于所述主体部(10)的同一高度上，且述第一测距元件(31)和所述第二测距元件(32)与所述主体部(10)底部的距离均为10mm～26mm。

4.根据权利要求1所述的车轮直径测量装置，其特征在于，所述拍照组件(40)包括工业相机(41)和补光灯(42)，所述补光灯(42)与所述工业相机(41)两者之一安装在所述第一壳体(11)上，两者另一安装在所述第二壳体(12)上，且所述补光灯(42)与所述工业相机(41)相对准。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的车轮直径测量装置，其特征在于，所述主体部(10)上设置有安装部，所述校正板(50)可拆卸地放置于所述安装部。

6.一种车轮直径测量方法，其特征在于，所述车轮直径测量方法采用权利要求1至5中任一项所述的车轮直径测量装置执行，所述车轮直径测量方法包括：

步骤S1：利用所述校正板(50)对所述拍照组件(40)拍摄得到的图像的单位长度对应的像素进行校正；

步骤S2：利用所述拍照组件(40)对所述通行识别区(13)内的车辆的车轮进行拍照；

步骤S3：利用所述控制主机对所述拍照组件(40)拍摄的图像进行处理并拟合得到被拍车辆的车轮轮廓；

步骤S4：利用控制主机计算得到被拍车辆的车轮直径。

7.根据权利要求6所述的车轮直径测量方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

利用所述第一测距元件(31)测量其到所述第二壳体(12)的距离，同时利用所述第二测距元件(32)测量其到所述第一壳体(11)的距离，微调所述第一壳体(11)所述第二壳体(12)，使所述第一测距元件(31)和所述第二测距元件(32)测得的结果偏差在1cm内，此时，记录所述第一壳体(11)和所述第二壳体(12)之间的间距为Lh；

将所述校正板(50)放置于在所述通行识别区(13)内，并位于所述第一测距元件(31)和所述第二测距元件(32)中间；利用所述第一测距元件(31)对所述第一测距元件(31)与所述校正板(50)之间的距离进行测量并记录为L1，同时利用第二测距元件(32)对所述第二测距元件(32)与所述校正板(50)之间的距离进行测量并记录为L2，使得测量结果满足L1+L2+D1＝Lh，其中，D1为所述校正板(50)的厚度；

利用所述拍照组件(40)对所述校正板(50)进行拍照并将拍摄得到的图像传输至所述控制主机；

利用控制主机计算得到在距离工业相机(41)L1时，单位刻度长度下的像素个数Ne。

8.根据权利要求7所述的车轮直径测量方法，其特征在于，所述步骤S2中，

当车辆进入所述通行识别区(13)内首先触发所述感应组件(20)，所述感应组件(20)发送触发信号给所述控制主机，所述控制主机接收到信号后控制所述车轮直径的测量装置的补光灯(42)补光；

当被拍车辆前轮触发所述第一测距元件(31)时，利用所述拍照组件(40)对前轮进行拍摄，此时，所述第一测距元件(31)测得所述工业相机(41)距离前轮的距离为Lft；

当被拍车辆后轮触发所述第一测距元件(31)时，利用所述拍照组件(40)对后轮进行拍摄，此时，所述第一测距元件(31)测得所述工业相机(41)距离前轮的距离为Lbt。

9.根据权利要求8所述的车轮直径测量方法，其特征在于，在所述步骤S3中，

利用所述控制主机对所述拍照组件(40)拍摄得到的图像进行频域滤波、图像锐化和边沿提取并拟合得到完整的车轮轮廓，其中，

将拟合得到的前轮的所述车轮轮廓的直径像素记录为Nft；

将拟合得到的后轮的所述车轮轮廓的直径像素记录为Nbt。

10.根据权利要求9所述的车轮直径测量方法，其特征在于，在所述步骤S4中，

被测前轮的直径通过公式Dft＝(Nft*L1)/(Ne*Lft)计算得到，其中，Dft为被测前轮的直径，单位为cm，被测后车轮的直径通过公式Dbt＝(Nbt*L1)/(Ne*Lbt)计算得到，其中，Dbt为被测后车轮的直径，单位为cm，Ne为利用所述校正板(50)校正得到的单位刻度长度下的像素个数；

被测车轮的直径通过公式D＝(Dft+Dbt)/2计算得到，其中，D为被测车轮的直径，单位为cm。

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