CN1306246C - 用于机动车辆车轮对准的自校准三维机器测量系统 - Google Patents

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Abstract

将公开以下技术，提供一种具有多个装置的系统，其中多个装置中的一个装置相对于多个装置中的另一个装置的位置是自校准的。在一个实施例中，该系统是用于对准机动车辆车轮的五摄影机对准器。在这个实施例中，对准器包括第一摄影机仓和第二摄影机仓，其中第一摄影机仓包含两个对准摄影机和一个校准摄影机，第二摄影机仓包含另外两个对准摄影机和一个校准标的。

Description

用于机动车辆车轮对准的自校准三维机器测量系统
相关申请
本申请要求2000年8月14日提交的、题为“用于机动车辆车轮对准的自校准三维机器测量系统”的美国临时申请No.60/224,891的优先权。
发明领域
概括地说，本发明涉及机动车辆车轮对准，更具体的说，本发明提供了一种具有多个摄影机的自校准对准器，用于对准车辆一侧的多个车轮。
发明背景
机器影像测量系统有很多应用。例如，计算机辅助的三维(3D)机器影像对准设备和相关的对准方法应用于对准车辆的车轮。在Jackson等人的题为“用于确定机动车轮对准的方法和设备”的US5,724,743(1998，3，10)和Jackson等人的题为“用于确定机动车轮对准的方法和设备”的US5,535,522(1996，7，16)中公开了这种设备和方法的示例。在这些专利中所公开的设备有时称之为“三维对准器”或“对准器”。
为了对准机动车辆的车轮，这种三维对准器用摄影机观察固定在车轴上的标的。在一种方法中，一台摄影机用来观察车辆一侧的标的，而另一台摄影机用来观察同一车辆另一侧的标的。遗憾的是，倘若涉及车辆一侧隔开一定距离的多个车轮，为了包括所有的车轮，摄影机的视野必须相当大。因为大的视野和小的标的会导致对准测量的不精确，为了使摄影机能够清楚地观察标的，这个扩大了的视野需要增大的标的来构成附加的象素。这些增大的标的占据更多的空间，花费更多的成本，在很多情况下，操作起来也很麻烦。当有多个标的需要操作时，上述的困难尤为突出。另外，增大的标的需要远离摄影机放置。在一种布置中，在对准操作时，摄影机需要放在离支撑机动车辆的支架的前部至少8英尺的地方。在这种情况下，很多小型的车辆维修店不能提供那么大的空间来容纳车轮对准器。
另外，为了精确地确定车辆一侧的车轮与车辆另一侧的车轮之间的位置，对准器必须知道一台摄影机相对于另一台摄影机的位置。因此，在对准过程中，必须测量并存储两台或更多台摄影机之间的相对位置。依照一种对准方法，代表性地，一个大的标的沿对准支架的中心线并远离摄影机放置于摄影机的视野中。然后使用从各个摄影机得到的信息来确定各个摄影机的相对位置和方位。因为每台摄影机指示出了标的相对于这台摄影机的位置，而且所有的摄影机是在观察同一个标的，每台摄影机相对于其它摄影机的位置和方位就可以计算出来。计算摄影机之间相对位置一般称为摄影机相对位置(RCP)对准。
这种对准方法允许从车辆一侧得到的结果与从车辆另一侧得到的结果相比较。因此，通过架置两台摄影机并保持其相对位置不变，然后进行RCP对准，系统就可以用来确定车辆一侧的车轮相对于车辆另一侧的车轮的位置。RCP传递函数用来将一台摄影机的坐标系转换到另一台摄影机的坐标系，因此，一台摄影机所观察到的标的可以直接与另一台摄影机所观察到的标的联系起来。在Jackson等人的题为“用于校准应用于机动车辆车轮对准中的摄影机的方法和设备”的US5,809,658(1998，9，22)中公开了一种执行RCP的方法。
尽管RCP校准是精确的，但它需要特殊的固定设备和经过训练的操作人员来执行。因此，对一个对准器，需要一种更容易的，更简单的校准过程。另外，即使在执行校准后，对准器可能还会偏离校准状态。在前面专利所公开的对准器中，摄影机架置于能使校准状态丧失减小到最小的活动支架上。但是，如果摄影机受震动或从活动支架上取下来，或者活动支架本身弯曲了，对准器就会不在校准状态。对准器本身不能检测到校准状态丧失。一般来讲，除非执行校准状态检测，否则校准状态丧失不能被检测到。在意识到对准器已经不在校准状态之前，可能已经过去了很长时间。
另外，活动支架既大且昂贵，还在车辆进出对准支架时造成障碍。“驾驶通过”的对准办法可以得到应用，在这种办法中，车辆开进维修站，经过对准，然后开出维修站。这使得其它的车辆可以在正接受维修的车辆后面排队，提高了对准服务的速度和效率。在一种驾驶通过对准的办法中，如果活动支架是刚性的，在车辆穿过维修站的时候，需要升起摄影机活动支架使之不挡道。这既花时间又花费大，而且不利于操作。在Jackson等人共同未决的申请号未知的题为“自校准、多摄影机机器影像测量系统”的专利申请(2000，5，22)中披露了自动自校准。但是，校准对准器有不同的方法。
基于以上所述，希望提供一种在上面提到的专利中所公开的对准器的基础上改进的自校准、多摄影机对准器。
发明概述
将公开以下技术，提供一种具有多个装置的系统，其中多个装置中的一个装置相对于多个装置中的另一个装置的位置是自校准的。在一个实施例中，该系统是用于对准机动车辆车轮的五摄影机对准器。在这个实施例中，对准器包括第一摄影机仓和第二摄影机仓，其中第一摄影机仓包含两个对准摄影机和一个校准摄影机，第二摄影机仓包含另外两个对准摄影机和一个校准标的。因为对准器包含四个对准摄影机和一个校准摄影机，这种对准器经常称为五摄影机对准器。为了方便说明，在这里将第一摄影机仓称为左摄影机仓而第二摄影机仓称为右摄影机仓。在一个实施例中，左摄影机仓放置于处于校准状态的车辆的左侧，而右摄影机仓放置于同一车辆的右侧。左摄影机仓中的两台对准摄影机聚焦于车辆左侧的两个车轮上，同时右摄影机仓中的两台对准摄影机聚焦于同一车辆右侧的两个车轮上。另外，左摄影机仓中的校准摄影机聚焦于放置于右摄影机仓中的校准标的。
在一个实施例中，左摄影机仓中的校准摄影机和两个对准摄影机之间的相对位置在制造对准器时事先确定好，与之相似，右摄影机仓中的校准标的和两个对准摄影机之间的相对位置也在制造对准器时事先确定好。在应用对准器对准车轮的工作地点，校准摄影机用来测量校准摄影机相对于校准标的的位置。因为校准摄影机相对于校准标的的位置已知，左摄影机仓相对于右摄影机仓的位置就是已知的。另外，因为在左摄影机仓中第一对准摄影机相对于第二对准摄影机的位置是已知的，并且在右摄影机仓中第一对准摄影机相对于第二对准摄影机的位置是已知的，四个对准摄影机之间的相对位置是已知的。对准器因此称为已经被校准并且准备就绪可以用来对准车轮了。
在本发明的一种情况中，两个摄影机仓放置于两个独立的框架上，而两个框架依次放置于支撑对准车辆的支架上。在这种情况下，框架可以从一个支架移动到另一个支架上。因此，一个维修站可以只购买一套两个摄影机仓，并将之用于多个支架。另外，摄影机仓可以随着支架移动(上升或下降)。
另一种情况，为了节省空间，放置摄影机仓的框架可以设计为可折叠的，从而可以将之隐藏在支架中或放置于支架两侧。
另一种情况，摄影机仓连接在一对塔架上，通过适当的机械装置，摄影机仓也可以随着支架移动。
另一种情况，左摄影机仓相对于右摄影机仓的位置通过用任何一台摄影机测量校准摄影机相对于校准标的的位置来确定。在这种情况下，(左)摄影机可以被一个(左)校准标的所替换。因此，在左摄影机仓中的左校准标的相对于右摄影机仓中的右校准标的的位置通过利用一台位于两个摄影机仓之外的一台校准摄影机来确定。
另一种情况，左摄影机仓包括一台左校准摄影机和一个左校准标的，同时，右摄影机仓包括一台右校准摄影机和一个右校准标的。左校准摄影机用于测量左校准摄影机相对于右校准标的的位置，而右校准摄影机用于测量右校准摄影机相对于左校准标的的位置。因此，由左校准摄影机和右校准摄影机所提供的关于左摄影机仓和右摄影机仓之间相对位置的校准数据应该在实质上很接近。如果这两组校准数据不在可接受的数量范围内，那么关于对准器校准状态的警报就会发出。
另一种情况，由校准摄影机相对于校准标的的位置所提供的对准器校准用一个“中间”校准标的来验证。在这里，将校准摄影机相对于校准标的所提供的校准数据称为第一组校准数据，而将中间校准标的所提供的校准数据称为第二组校准数据。为了得到第二组校准数据，中间校准标的所处的位置要既能够被左摄影机仓中的对准摄影机确定也能够被右摄影机仓中的对准摄影机确定。另外，右摄影机仓放置于使得右校准标的位置能够被左校准摄影机确定的位置。从中间校准标的相对于左摄影机的位置和中间校准标的相对于右摄影机的位置，可以确定左摄影机仓相对于右摄影机仓的位置，这提供了第二组校准数据。如果这个第二组校准数据与第一组校准数据之间的差值超出事先规定的数量，那么对准器没有校准。在一个实施例中，旋转左摄影机和右摄影机使得它们的镜头对准放置于两台摄影机之间的中间校准标的，并且使两个摄影机仓相互靠近。
附图的简要描述
通过示例而不是通过限定的方式来描述本发明，附图中类似的附图标记表示相似的元件，其中：
图1表示根据一个实施例的对准器；
图2表示图1中对准器的摄影机仓相对于处于对准中的机动车辆的位置；
图3A表示处于对准中的机动车辆及相关对准工具的顶视图；
图3B表示图3A中的机动车辆的左视图；
图3C表示图3A中的机动车辆的右视图；
图4表示一个实施例，其中摄影机仓相对于支架处于另外的位置；
图5表示支撑塔架的侧视图，用于说明左摄影机仓相对于支架的运动；
图6A表示摄影机仓的一个可供选择的实施例，用于说明一种可供选择的校准摄影机仓的方法；
图6B表示摄影机仓的另一个可供选择的实施例，用于说明另一种可供选择的校准摄影机仓的方法；
图7表示摄影机仓的另一个可供选择的实施例，用于进一步说明一种可供选择的校准摄影机仓的方法；
图8表示摄影机仓与中间校准标的相结合应用的一个实施例，用于说明一种可供选择的验证摄影机仓校准状态的方法；
图9表示根据一个实施例的校准标的；
图10是一流程图，用于说明相对后对准摄影机校准前对准摄影机的方法；和
图11表示实施本发明一个实施例的计算机结构图。
优选实施例的详细描述
将提供以下技术，提供一种具有多个装置的系统，其中多个装置中的一个装置相对于多个装置中的另一个装置的位置是自校准的。在这里，这些技术通过车轮对准器来描述，该对准器具有两个摄影机仓，其中每个摄影机仓包含两个对准摄影机，并且一个摄影机仓相对于另一个摄影机仓的位置是自校准的。
为了便于解释，在下面的描述中，给出了很多详细的细节以便透彻地理解本发明。但是很显然，对本领域技术人员来讲，实施本发明可能并不需要这些细节。在另外的情况，为了突出本发明的实质，一些已知的结构和装置将通过结构图的形式给出。
图1表示出了一个具有两个摄影机仓的对准器100。为了便于说明，在这里左侧的摄影机仓称为左摄影机仓110L，右侧的摄影机仓称为右摄影机仓110R。那些本领域技术人员将认识到在这个文件中用“左”和“右”是为了方便，并不意味着某一特定的元件一定要处于某一特定的位置或者某一元件相对于另一元件的位置关系。任何一个被称为左元件的元件可以被放在右边，反之亦真。
在一个实施例中，左摄影机仓110L用于对准机动车辆左侧的车轮。左摄影机仓110L包括两个对准摄影机，左前摄影机120-LF和左后摄影机120-LR，和一个校准摄影机120-LC。这三个摄影机120-LF，120-LR和120-LC都安装在一个刚性框架130L上。左前摄影机120-LF和左后摄影机120-LR分别对着处于对准状态中的车辆左侧的前轮和后轮，因此可以对这些车轮进行对准。校准摄影机120-LC对着处于右摄影机仓110R上的校准标的120-RC，用来测量(或校准)校准摄影机120-LC相对于校准标的120-RC的位置。从这个相对位置可以得到左摄影机仓110L相对于右摄影机仓110R的位置。
与之类似，右摄影机仓110R用于对准机动车辆右侧的车轮。右摄影机仓110R也包括两个对准摄影机，右前摄影机120-RF和右后摄影机120-RR，和一个校准标的120-RC。两个摄影机120-RF，120-RR和校准标的120-RC都安装在一个刚性框架130R上。右前摄影机120-RF和右后摄影机120-RR分别对着处于对准状态中的车辆右侧的前轮和后轮，校准标的120-RC处于校准摄影机120-LC的视野中。校准标的120-RC用于确定校准摄影机120-LC相对于校准标的120-RC的位置，反过来，从这个相对位置可以得到左摄影机仓110L相对于右摄影机仓110R的位置。
摄影机仓的位置
按照本发明的技术，只要能够执行它们的功能，摄影机仓110可以放在不同的位置，例如左摄影机仓110L用于处于对准状态的车辆的左侧，而右摄影机仓110R用于车辆的右侧。
图2表示了摄影机仓110相对于车辆210的位置。在执行对准时，车辆210的每个车轮上有一个安装在其上的对准标的220-LF，220-LR，220-RF和220-RR，其中LF，LR，RF和RR分别代表左前，左后，右前和右后。从而，对准摄影机120-LF，120-LR，120-RF和120-RR分别对着对准标的220-LF，220-LR，220-RF和220-RR。另外，如所需要的，对着校准标的120-RC的校准摄影机120-LC用于校准校准摄影机120-LC相对于校准标的120-RC的位置。
图3A，图3B和图3C给出了摄影机仓110可移动地安装在支撑车辆210的支架310的不同视图。图3A给出了车辆210及相关对准工具的顶视图，阴影区域表示车轮上的标的220-LF，220-LR，220-RF和220-RR分别处于对准摄影机120-LF，120-LR，120-RF和120-RR的视野中。
图3B和图3C分别表示车辆210的左视图和右视图。从这两个视图可以看出，支架310可以随着支撑横木340升起。另外，左摄影机仓110L用左支撑物350L安装在支架310的左侧，而右摄影机仓110R用右支撑物350R安装在支架310的右侧。在图3B和图3C中，两个摄影机仓110都可以随着支架310升起或下降。也就是说，两个摄影机仓110随着支架310的升起而升起，随着支架310的下降而下降。
按照本发明的技术，如果有另外一个用于对准车辆的支架，例如310-1(图中未示出)，但是这个支架310-1没有配备对准摄影机仓，那么，可以将对准摄影机仓110从支架310移到支架310-1上。从而支架310-1就配备了对准摄影机仓110，经过对摄影机仓110进行适当的校准，支架310-1就可以用来对准车辆的车轮了。因此，一个维修站可以只需要购买一套摄影机仓110，将之用于多个支架。
在另一个实施例中，左右支撑物350可以折叠起来从而节省空间。通过适当的装置，支撑物350可以折叠起来藏于支架310中或沿支架310的侧面放置。
图4给出了另一个可供选择的实施例400，其中相对于支架310摄影机仓110处于另外的位置。这个实施例400中包括两个分别用于支撑摄影机仓110L和110R的支撑塔架410L和410R。在一个实施例中，摄影机仓110L和110R通过缆索420L和420R也可以分别随着支架310向上或向下移动。
图5给出了支撑塔架410L的侧视图，用来说明左摄影机仓110L随支架310的移动。如上面所讨论过的，用术语“左”只是为了方便，移动左摄影机仓110L的办法也可以应用于移动右摄影机仓110R。图5表示出了3个滑轮510，520，530和一个两端为420-L1，420-L2的缆索420L。缆索420-L的一端420-L1和支架310相连，而缆索420-L的另一端420-L2和摄影机仓110L相连。当支架310向上移动时，420-L1端向上移动，这会拉动420-L2端，因此导致摄影机仓110L向上移动。与之类似，当支架310向下移动时，420-L1端向下移动，这会推动420-L2端，因此导致摄影机仓110L向下移动。滑轮510，520，530用于使缆索420L平滑移动。
系统校准
在本发明的一种情况中，摄影机仓中的各元件(如对准摄影机，校准摄影机和校准标的)按如下方式制造和校准，即一旦制造完成，每个摄影机仓110中的各个元件之间的相对位置就不再有任何变化。然后测量两个摄影机仓110的相对位置，从而完成对校准器100的校准。在一个实施例中，在制造对准器100时，每个摄影机仓110中各元件的相对位置被校准，这些元件的校准数据被存储起来用于以后校准两个摄影机仓110。另外，校准两个摄影机仓110在维修站中当执行车轮对准时完成。因为两个摄影机仓110L和110R中的对准摄影机，校准摄影机和校准标的的相对位置是校准了的，一旦测量出左摄影机仓110L相对于右摄影机仓110R的位置，所有的对准摄影机就都校准了。在这种情况下，称对准器100是已经被完全校准，并且准备好用于车轮对准了。
在一个实施例中，左校准摄影机120-LC用于测量左校准摄影机120-LC相对于右校准标的120-RC的位置。因为左校准摄影机固定于左摄影机仓110L上，而右校准标的120-RC固定于右摄影机仓110R上，左校准摄影机120-LC相对于右校准标的120-RC的位置测量给出了左摄影机仓110L相对于右摄影机仓110R的位置。
在一个实施例中，将校准摄影机120-LC设置为可周期性地校准左摄影机仓110L相对于右摄影机仓110R的位置。因此，对准器110是自校准对准器。校准对准器110的时间间隔可以变化，可以是每秒几次，一天一次或一星期一次等。
系统校准-变型
按照本发明的技术，左摄影机仓110L相对右摄影机仓110R的校准可以通过多种方法实现。另外，应该理解，一旦测量出左摄影机仓110L相对于右摄影机仓110R的位置，对准器110就是校准了的。
图6A表示摄影机仓110的一个可供选择的实施例，用于说明一种可供选择的校准摄影机仓110的方法。在这个实施例中，用一个左校准标的130-LC代替图1中的校准摄影机120-LC，左摄影机仓110L相对于右摄影机仓110R的位置通过左校准标的130-LC相对于(右)校准标的120-RC的位置来校准。尽管有很多办法用于测量左校准标的130-LC相对于右校准标的120-RC的位置，本发明的一个实施例利用校准摄影机140。放置校准摄影机140使得它的视野覆盖左校准标的130-LC和右校准标的120-RC。然后校准摄影机140用于测量校准摄影机140相对于左校准标的130-LC和校准摄影机140相对于右校准标的120-RC的位置。基于校准摄影机140相对于左校准标的130-LC的位置和校准摄影机140相对于右校准标的120-RC的位置，可以确定左校准标的130-LC相对于右校准标的120-RC的位置。在一个实施例中，一个摄影机三脚架用于支撑校准摄影机140。
图6B表示摄影机仓110的一个可供选择的实施例，用于说明一种可供选择的校准摄影机仓110的方法。图6B的实施例类似于图6A的实施例，但是两个校准摄影机143-LC和145-RC分别用于替换两个校准标的130-LC和120-RC。另外，用校准标的147-MC替换校准摄影机140。校准标的147-MC处于两个摄影机143-LC和145-RC的视野中。校准标的147-MC相对于校准摄影机143-LC的位置和校准标的147-MC相对于校准摄影机145-RC的位置分别由校准摄影机143-LC和145-RC测量。基于校准标的147-MC相对于校准摄影机143-LC和校准标的147-MC相对于校准摄影机145-RC的位置，可以确定两个摄影机143-LC和145-RC之间的位置。
图7表示摄影机仓110的另一个可供选择的实施例，用于说明另一种可供选择的校准摄影机仓110的方法。图7的这个实施例也允许验证摄影机仓110的校准状态。在这个实施例中，称校准摄影机120-LC为左校准摄影机120-LC，校准标的120-RC为右校准标的120-RC。除了左校准摄影机120-LC，左摄影机仓110L还包括一个左校准标的150-LC。与之类似，除了右校准标的120-RC，右摄影机仓110R还包括一个右校准摄影机160-RC。在这种布置下，左校准摄影机120-LC用于测量左校准摄影机120-LC相对于右校准标的120-RC的位置，同时右校准摄影机160-RC用于测量右校准摄影机160-RC相对于左校准标的150-LC的位置。然后比较由左校准摄影机120-LC和右校准摄影机160-RC所提供的两组校准数据。如果两组数据在可接受的变化范围内，那么对准器100就是校准了的。但是，如果两组校准数据的差异是不可接受的，那么就会发出警报使得可以重新验证校准过程。
图8表示摄影机仓110与“中间”校准标的170-MC相结合应用的一个实施例，用于说明一种可供选择的验证摄影机仓110校准状态的方法。在这个实施例中，摄影机仓110首先用上面所述的校准摄影机120-LC和校准标的120-RC来校准。然后比较这组校准数据(第一组校准数据)和由校准标的170-MC所提供的校准数据(第二组校准数据)。这里描述怎样得到第二组校准数据。校准标的170-MC所处的位置要既在左摄影机仓110L的对准摄影机(例如120-LF)的视野中，也在右摄影机仓110R的对准摄影机(例如120-RF)的视野中。对准摄影机120-LF用于测量对准摄影机120-LF相对于中间校准标的170-MC的位置，同时，对准摄影机120-RF用于测量对准摄影机120-RF相对于中间校准标的170-MC的位置。然后基于左对准摄影机120-LF相对于中间校准标的170-MC的位置和右对准摄影机120-RF相对于中间校准标的170-MC的位置，测量左摄影机仓110L相对于右摄影机仓110R的位置。如果这(第二)组校准数据与第一组校准数据(上面所描述的)非常接近，那么摄影机仓110就被校准了。但是，如果第二组校准数据与第一组校准数据之间的差值超出可接受的范围，那么摄影机仓110没有校准。
校准每个摄影机仓中的元件
这里描述在每个摄影机仓110中前校准摄影机相对后校准摄影机的校准。为了便于说明，下面的解释只提到左手边。但是，这个校准办法也可应用于右手边或任何一个摄影机仓，只要其中至少有两个观察不同标的的摄影机且相对于相应的摄影机标的处于不同距离。在一个实施例中，因为前摄影机120-LF与前校准标的220-LF之间的距离和后摄影机120-LR与后校准标的220-LR之间的距离不同，前摄影机120-LF的焦距与后摄影机120-LR的焦距也要设置的不同。在一个实施例中，对一个“1/2”电荷耦合器件(CCD)，将前摄影机120-LF的焦距设为10.7mm，但是，对一样的电荷耦合器件(CCD)，将后摄影机120-LR的焦距设为25.3mm。在一个实施例中，“中间”校准标的，例如校准标的910(图9)用于确定前摄影机120-LF相对于后摄影机120-LR的位置。由于焦距的不同，前和后两个摄影机120-LF和120-LR观察到的校准标的910不同。在一个实施例中，校准标的910包括两个不同的标的，前摄影机120-LF观察一个，后摄影机120-LR观察一个。
图9表示根据一个实施例的校准标的910。校准标的910包括分别由前摄影机120-LF和120-LR所观察的标的920-F和标的920-R。标的920-F充满前摄影机120-LF的视野，而标的920-R充满后摄影机120-LR的视野。如图9所示，标的920-R比标的920-F小。依据本发明的技术，标的920的大小是用于观察标的920的摄影机焦距的函数。在一个实施例中，标的920-F相对于920-R的位置是事先确定的。
图10是一流程图，用于说明相对左后摄影机120-LR利用标的910校对左前摄影机120-LF的方法。
在步骤1004中，将校准标的910设置在前摄影机120-LF和120-LR的前面。
在步骤1008中，前摄影机120-LF用于测量前摄影机120-LF相对于校准标的910中标的920-F的位置。
在步骤1012中，后摄影机120-LR用于测量后摄影机120-LR相对于校准标的910中标的920-R的位置。
在步骤1016中，前摄影机120-LF相对于后摄影机120-LR的位置基于：1)前摄影机120-LF相对于标的920-F的位置(由步骤1008确定)，2)后摄影机120-LR相对于标的920-R的位置(由步骤1012确定)，和3)事先确定的标的920-F相对于标的920-R的位置。
本发明的这个实施例与以前的方法相比具有优势，因为在这个实施例中，只利用了一个校准标的910，在该校准标的上，具有为两台摄影机120-LF和120-LR特意制造的两个标的920-F和920-R。与之不同的是，在以前的方法中，应用一个其上有两个标的的校准横木。这个校准横木通常既长又笨重，而且在校准过程中必须将之移动到不同的位置。
在左摄影机仓110L中，一旦校准了前摄影机120-LF相对于后摄影机120-LR的位置，也就校准了校准摄影机120-LC相对于前摄影机120-LF或后摄影机120-LR的位置，这就给出了前摄影机120-LF，后摄影机120-LR和校准摄影机120-LC它们之间任意两个的相对位置。可以用不同的办法确定校准摄影机相对于对准摄影机(例如120-LF或120-LR)的位置，其中一种方法公开于Jackson等人的题为“用于校准应用于机动车辆车轮对准中的摄影机的方法和设备”的US5,809,658(1998，9，22)，或者共同未决的申请号未知的题为“自校准、多摄影机机器影像测量系统”的美国专利申请(2000，5，22)中。以上这篇专利和这篇共同未决的专利申请在此引入作为参考。
与之类似，在右摄影机仓110R中，一旦测量了前摄影机120-RF相对于后摄影机120-RR的位置，也就测量了校准标的120-RC相对于前摄影机120-RF或后摄影机120-RR的位置，这就给出了前摄影机120-RF，后摄影机120-RR和校准标的120-RC它们之间任意两个的相对位置。可以用不同的办法确定校准标的相对于对准摄影机(例如120-RF或120-RR)的位置，其中一种方法披露于上面引入的共同未决的专利申请中。
变型
在本文件中，所提到的特定的元件(如摄影机，车轮)，在每个仓中摄影机的数目以及仓的方位(如左或右)只用做说明的目的。任何一个能够捕获标的图象的图象捕获设备都能够替代摄影机。与之类似，任何一种能够确定物体相对位置的设备，如测量设备，都可以用来校准一个仓110相对于另一个仓110或者每个仓110中元件之间的位置。
确定每个仓110中各个元件之间相对位置或仓110与仓110之间相对位置的方法可以不止应用于车轮对准中。
每个摄影机仓110包括一个或多个校准摄影机，其中一个摄影机负责一个车轮。因为一个摄影机负责一个车轮，每个摄影机紧密地聚焦于其相应的图象上。因此，本发明的技术可以应用于不同尺寸的车辆，或具有一个，两个或多个车轮的车辆上。另外，这些摄影机可以不止用来对准车轮，例如也可以应用于车辆诊断等。
硬件概观
图11是用于说明计算机系统1100的结构图，本发明的一个实施例可以在这个计算机系统的基础上加以实施。特别地，计算机系统1100可以用于实施上面描述的技术。计算机系统1100包括总线1102或其他用于信息通信的通信机构，和连接在总线1102上用于处理信息的处理器1104。计算机系统1100还包括一个连接在总线1102上的主存储器1106，例如随机存储器(RAM)或其它动态存储设备，它用来存储信息和将被处理器1104执行的指令。在处理器1104执行指令时，主存储器1106也可以用来存储临时变量和其它中间信息。计算机系统1100另外还包括一个连接在总线1102上用来为处理器1104存储静态信息和指令的只读存储器(ROM)1108或其它的静态存储设备。一个和总线1102相连接的存储设备1110，例如磁盘或光盘，被提供用来存储信息和指令。
计算机系统1100可以通过总线1102与显示器1112相连，例如阴极射线管(CRT)，用来为计算机用户显示信息。一个包括数字，字母和其它键的输入设备1114和总线1102相连用来和处理器1104进行信息通信和命令选择。另一种用户输入设备是光标控制1116，例如鼠标，轨迹球或光标方向键，它用来和处理器1104进行方向信息和命令选择的通信，同时还可以控制光标在显示器1112上的移动。这种输入设备通常在两个轴线上-第一轴线(例如，x)和第二轴线(例如，y)-具有两个自由度，这允许这种设备在一个平面上确定位置。
为了实施上面所描述的技术，本发明与计算机系统1100联系在一起。根据本发明的一个实施例，通过处理器1104执行一个或多个存储于主存储器1106中的指令的一个或多个序列，计算机系统1100实施那些技术。这些指令可以从其它计算机可读介质上读入主存储器1106，例如从存储设备1110读入。执行主存储器1106的指令序列使得处理器1104实现这里所描述的过程步骤。在一个可供选择的实施例中，硬线电路可以用来替代或结合软件指令来实现本发明。因此，本发明的实施例不局限于任何特定的硬线电路与软件的组合。
术语“计算机可读介质”在这里用于指任何参与向处理器1104提供指令使之执行的介质。这类介质可以具有多种形式，包括但不限于永久性介质，非永久性介质和传输介质。永久性介质包括，例如光盘或磁盘，如存储设备1110。非永久性介质包括动态存储器，如主存储器1106。传输介质包括同轴电缆，铜导线和光纤，构成总线1102的导线就属于此类。传输介质还可以以声波或光波的形式出现，例如在无线电波和红外数据通信中所产生的波。
计算机可读介质的一般形式包括，例如，软盘，软磁盘，硬盘，磁带或任何一种磁介质，CD-ROM或任何一种光学介质，穿孔卡片，纸带或任何一种带孔的物理介质，RAM，PROM，EPROM，FLASH-EPROM，任何一种存储芯片或编码磁带，下面描述的载波，或者任何一种计算机可以从中读取数据的介质。
在把一个或多个指令的一个或多个序列传送给处理器1104使之执行的过程中，可能涉及到多种形式的计算机可读介质。举例来说，指令最初可能由一台远程计算机上的磁盘所携带。远程计算机将指令调入它的动态存储器内并且利用调制解调器通过电话线将指令送出。计算机系统1100本地的调制解调器可以通过电话线接收到该数据并且用红外发射器将数据转换为红外信号。红外探测器能够接收到红外信号中携带的数据并且通过适当的电路将之放在总线1102上。总线1102将数据传送给主存储器1106，处理器1104从主存储器中取出数据并执行指令。主存储器1106所收到的指令可以有选择地在处理器1104执行它之前或之后存储在存储设备1110上。
计算机系统1100还包括连接到总线1102上的通信接口1118。通信接口1118提供和网络连接1120连接在一起的双向数据通信，而网络连接1120和本地网52相连接。例如，通信接1118可能是综合服务数字网(ISDN)卡或是为相应类型电话线提供数据通信连接的调制解调器。作为另一个例子，通信接口1118可以是为兼容局域网(LAN)提供数据通信连接的局域网卡。也可以利用无线连接。在以上任何一种实施方法中，通信接口1118传送和接收电，电磁或光信号，这些信号携带含有各种信息的数字数据流。
网络连接1120一般通过一个或多个网络向其它数据设备提供数据通信。例如，网络连接1120可通过本地网52和主机1124连接或和由互联网服务提供商(ISP)1126操纵的数据设备连接。反过来，ISP1126通过环球数据交换包网络，现在一般称为“互联网”1128，提供数据通信服务。本地网52和互联网1128都用电，电磁或光信号携带数字数据流。通过各种网络的信号和在网络连接1120以及通过通信接口1118的信号是传输信息的载波的典型形式，其中这些信号载有既可以向计算机系统1100传送也可以从计算机系统1100向外传送的数字数据。
计算机系统1100能够通过一个或多个网络，网络连接1120和通信接口1118发送消息和接收数据，包括程序码。在互联网的例子中，服务器1130可以通过互联网1128，ISP1126，本地网52和通信接口1118发送请求代码申请应用程序。依照本发明，一个这样下载了的应用程序实现这里所描述的技术。
在收到程序时，处理器1104可以执行所收到的程序，和/或将它存储在存储设备1110中，或其它永久性存储设备中以备以后使用。照这样，计算机系统1100可以得到载波形式的应用程序代码。
在前面的详述中，已经结合具体的实施例对本发明进行描述。但是，很显然，在不偏离本发明宽泛的精神和范围的情况下，可以对之进行各种改进和变化。因此，以上的详述和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (18)

1.一种用于确定多个物体位置的系统，包括：
第一测量组件，包括：
至少一个测量装置；和
第一校准标的；
其中该至少一个测量装置相对于第一校准标的的位置是事先确定的；
第二测量组件，包括：
至少一个测量装置；和
第二校准标的；
其中该至少一个测量装置相对于第二校准标的的位置是事先确定的；
校准测量装置，用于测量第一校准标的相对于第二校准标的的位置；
和
数据处理系统，用来基于第一校准标的相对于第二校准标的的位置、第一测量组件的所述至少一个测量装置相对于第一校准标的的位置、以及第二测量组件的所述至少一个测量装置相对于第二校准标的的位置来确定第一测量组件的所述至少一个测量装置相对于第二测量组件的所述至少一个测量装置的位置关系。
2.如权利要求1的系统，其特征在于：第一校准标的相对于第二校准标的的位置由以下方法确定：
用校准测量装置测量校准测量装置相对于第一校准标的的位置；
用同样的校准测量装置测量校准测量装置相对于第二校准标的的位置；和
基于以下位置确定第一校准标的相对于第二校准标的的位置：
第一测量组件的所述至少一个测量装置相对于第一校准标的的位置，和
第二测量组件的所述至少一个测量装置相对于第二校准标的的位置。
3.如权利要求1的系统，其特征在于：
第一测量组件还包括第一校准测量装置；和
第二测量组件还包括第二校准测量装置；
其中设定第一校准测量装置使之能够确定第一校准测量装置相对于第二校准标的的位置；并且
其中设定第二校准测量装置使之能够确定第二校准测量装置相对于第一校准标的的位置。
4.如权利要求3的系统，其特征在于：
如果第一校准测量装置相对于第二校准标的的位置和第二校准测量装置相对于第一校准标的的位置之间的差别超过事先确定的值，就发出警报。
5.如权利要求1的系统，其特征在于：第一测量组件的所述至少一个测量装置包括：
被设置为能够确定第一物体的位置的第一测量装置；和
被设置为能够确定第二物体的位置的第二测量装置。
6.如权利要求1的系统，其特征在于：
第一测量组件的所述至少一个测量装置包括：
被设置为能够确定第一物体的位置的第一测量装置；和
被设置为能够确定第二物体的位置的第二测量装置；
第二测量组件的所述至少一个测量装置包括：
被设置为能够确定第三物体的位置的第三测量装置；和
被设置为能够确定第四物体的位置的第四测量装置。
7.如权利要求1的系统，还包括：
一个支架；和
一个移动装置；
其中设置移动装置使之能够同时移动支架、第一测量组件的所述至少一个测量装置、第二测量组件的所述至少一个测量装置。
8.如权利要求7的系统，其特征在于：设置移动装置使之通过下面一组办法中的任何一个能够同时移动支架、第一测量组件的所述至少一个测量装置、第二测量组件的所述至少一个测量装置：
升高支架、第一测量组件的所述至少一个测量装置、第二测量组件的所述至少一个测量装置；和
降低支架、第一测量组件的所述至少一个测量装置、第二测量组件的所述至少一个测量装置。
9.如权利要求7的系统，其特征在于：第一测量组件的所述至少一个测量装置、第二测量组件的所述至少一个测量装置可移动地固定在支架上。
10.如权利要求7的系统，其特征在于：移动装置包括：
第一缆索，它具有与第一测量组件的所述至少一个测量装置相连接的第一端和与支架相连接的第二端；和
第二缆索，它具有与第二测量组件的所述至少一个测量装置相连接的第一端和与支架相连接的第二端；
由此，第一测量组件的所述至少一个测量装置、第二测量组件的所述至少一个测量装置和支架可同时移动。
11.一种用于确定多个物体位置的系统，包括：
第一测量组件，包括：第一组多个测量装置，用来得到第一测试标的相对于第一组多个测量装置的位置数据；和校准标的，其刚性连接到第一组多个测量装置上，其中第一组多个测量装置和校准标的之间的位置关系是已知的；
第二测量组件，包括：第二组多个测量装置，用来得到第二测试标的相对于第二组多个测量装置的位置数据；和校准测量装置，其刚性连接到第二组多个测量装置上，用来得到校准标的相对于校准测量装置的位置数据，其中第二组多个测量装置和校准测量装置之间的位置关系是已知的；以及
数据处理系统，用来基于第一测试标的相对于第一组多个测量装置的位置数据、第二测试标的相对于第二组多个测量装置的位置数据、校准标的相对于校准测量装置的位置数据、第一组多个测量装置与校准标的之间的位置关系、第二组多个测量装置与校准测量装置之间的位置关系来确定测试标的的位置信息。
12.一种用于控制用于确定多个物体位置的系统操作的方法，该用于确定多个物体位置的系统包括第一测量组件、第二测量组件、数据处理系统，第一测量组件包括：第一组多个测量装置，用来得到第一测试标的相对于第一组多个测量装置的位置数据；和校准标的，其刚性连接到第一组多个测量装置上，其中第一组多个测量装置和校准标的之间的位置关系是已知的；第二测量组件包括：第二组多个测量装置，用来得到第二测试标的相对于第二组多个测量装置的位置数据；和校准测量装置，其刚性连接到第二组多个测量装置上，用来得到校准标的相对于校准测量装置的位置数据，其中第二组多个测量装置和校准测量装置之间的位置关系是已知的；该机器方法包括如下步骤：
接收第一测试标的相对于第一组多个测量装置的位置数据；
接收第二测试标的相对于第二组多个测量装置的位置数据；和
基于第一测试标的相对于第一组多个测量装置的位置数据、第二测试标的相对于第二组多个测量装置的位置数据、校准标的相对于校准测量装置的位置数据、第一组多个测量装置与校准标的之间的位置关系、第二组多个测量装置与校准测量装置之间的位置关系来确定第一和第二测试标的的位置信息。
13.一种用于控制用于确定多个物体位置的系统操作的方法，该用于确定多个物体位置的系统用于确定物体的位置参数，该用于确定多个物体位置的系统包括第一测量组件、第二测量组件、公共校准标的、数据处理系统；第一测量组件具有第一测量装置和校准测量装置，其中第一测量装置相对于校准测量装置的位置是事先确定的；第二测量组件包括第二测量装置和第二测量组件校准标的，其中第二测量装置相对于第二测量组件校准标的的位置是事先确定的；该方法包括如下步骤：
接收表示第一测量装置相对于公共校准标的的相对位置的信号；
接收表示第二测量装置相对于公共校准标的的相对位置的信号；
基于第一测量装置相对于公共校准标的的位置、第二测量装置相对于公共校准标的的位置来确定表示第一测量装置相对于第二测量装置的位置的第一组校准数据；
基于校准测量装置相对于第二测量组件校准标的的位置来确定表示第一测量装置相对于第二测量装置的位置的第二组校准数据；和
比较第一组校准数据和第二组校准数据，确定第二组校准数据与第一组校准数据的差别是否大于事先确定的量。
14.如权利要求13的方法，其中基于校准测量装置相对于第二测量组件校准标的的位置、第一测量装置相对于校准测量装置的位置、第二测量装置相对于第二测量组件校准标的的位置来确定第二组校准数据。
15.一种用于确定多个物体位置的系统，包括：
第一测量组件，包括：
第一组多个测量装置，用来得到物体相对于第一组多个测量装置的位置数据；和
校准标的装置，其刚性连接到第一组多个测量装置上，
其中第一组多个测量装置和校准标的装置之间的位置关系是已知的；
第二测量组件，包括：
第二组多个测量装置，用来得到物体相对于第二组多个测量装置的位置数据；和
校准测量装置，其刚性连接到第二组多个测量装置上，用来得到校准标的装置相对于校准测量装置的位置数据，
其中第二组多个测量装置和校准测量装置之间的位置关系是已知的；和
数据处理系统，用来基于校准标的装置和校准测量装置之间的位置关系来确定第一组测量装置和第二组测量装置之间的位置关系。
16.一种用于确定多个物体位置的系统，包括：
第一测量组件，包括：
第一测量装置，用来得到第一物体的位置数据；和
第一校准测量装置，其刚性连接到第一测量装置，用来和校准标的一起使用以产生表示第一校准测量装置与校准标的之间相对位置的位置信号；
其中第一测量装置和第一校准测量装置之间的位置关系是已知的；
第二测量组件，包括：
第二测量装置，用来得到第二物体的位置数据；和
第二校准测量装置，其刚性连接到第二测量装置，用来和校准标的一起使用以产生表示第二校准测量装置与校准标的之间相对位置的位置信号；
其中第二测量装置和第二校准测量装置之间的位置关系是已知的；
和
数据处理系统，用来基于第一测量装置和第一校准测量装置之间的位置关系、第二测量装置和第二校准测量装置之间的位置关系、第一校准测量装置与校准标的之间的相对位置、第二校准测量装置与校准标的之间的相对位置来确定第一和第二测量装置之间的相对位置。
17.一个用于确定多组物体相对位置的系统，该系统包括：
第一测量组件，包括：
第一组至少一个测量装置；和
第一校准标的装置；
其中第一组测量装置相对于第一校准标的装置的位置是事先确定的；
第二测量组件，包括：
第二组至少一个测量装置；和
第二校准标的装置；
其中第二组测量装置相对于第二校准标的装置的位置是事先确定的；以及
数据处理系统，用来基于第一校准标的装置相对于第二校准标的装置的位置来确定第一组测量装置相对于第二组测量装置的位置关系。
18.一种用于校准用于确定多个物体位置的系统的方法，该用于确定多个物体位置的系统包括第一测量组件、第二测量组件、公共校准测量装置，其中第一测量组件包括至少一个测量装置和第一校准标的，第一校准标的具有事先确定的与该至少一个测量装置的位置关系；第二测量组件包括至少一个测量装置和第二校准标的，第二校准标的具有事先确定的与该至少一个测量装置的位置关系；该方法包括机器实施的如下步骤：
接收通过公共校准测量装置得到的表示公共校准测量装置和第一校准标的之间的第一位置关系的数据；
接收通过公共校准测量装置得到的表示公共校准测量装置和第二校准标的之间的第二位置关系的数据；
获取表示第一测量组件的第一校准标的和第一测量组件的所述至少一个测量装置之间的位置关系的数据；
获取表示第二测量组件的第二校准标的和第二测量组件的所述至少一个测量装置之间的位置关系的数据；和
基于通过标准校准测量装置得到的标准校准测量装置和第一校准标的之间的第一位置关系、通过标准校准测量装置得到的标准校准测量装置和第二校准标的之间的第二位置关系、第一测量组件的第一校准标的和第一测量组件的所述至少一个测量装置之间的位置关系、第二测量组件的第二校准标的和第二测量组件的所述至少一个测量装置之间的位置关系来计算第一测量组件的所述至少一个测量装置和第二测量组件的所述至少一个测量装置之间的位置关系。
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