基于視覺的車輛幾何尺寸參數(shù)測(cè)量算法研究.pdf

1、基于機(jī)器視覺的測(cè)量技術(shù)是近年來測(cè)量檢測(cè)領(lǐng)域研究的前沿和熱點(diǎn)之一，而立體視覺技術(shù)或稱之為雙目視覺技術(shù)則是機(jī)器視覺中的重要研究?jī)?nèi)容之一。本論文以總裝汽車試驗(yàn)場(chǎng)項(xiàng)目為背景，旨在建立一套自動(dòng)化程度高、測(cè)試技術(shù)先進(jìn)的車輛幾何尺寸參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)。本論文在實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)理論研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來新興的立體視覺技術(shù)，提出了基于立體視覺的車輛幾何尺寸參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的具體測(cè)量方案和實(shí)現(xiàn)方法。該測(cè)量方案具有自動(dòng)化、非接觸、高精度、通用性的特點(diǎn)，并且具有系統(tǒng)功能的擴(kuò)

2、展性，除可以測(cè)量常用車輛幾何尺寸參數(shù)外，還可溶入對(duì)車輛外廓形貌的三維重構(gòu)。在車輛整車尺寸參數(shù)及通過性幾何參數(shù)測(cè)量領(lǐng)域中，目前還未見類似技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用和研究報(bào)道，因此本論文提出的測(cè)量方法具有一定的創(chuàng)新性，此外，本論文中所提及的一些圖像測(cè)量方法，對(duì)于其他應(yīng)用也有一定的推廣和借鑒作用。 本文從理論和實(shí)踐兩方面對(duì)雙目立體視覺技術(shù)在車輛幾何尺寸參數(shù)測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究和探討，并對(duì)常見車輛幾何尺寸參數(shù)的測(cè)量方法作了具體研究和闡述，本論

3、文的主要研究?jī)?nèi)容包括如下幾點(diǎn)： (1)系統(tǒng)研究了照相機(jī)陣列的標(biāo)定方法，包括單目相機(jī)標(biāo)定、雙目相機(jī)標(biāo)定和相機(jī)陣列的全局標(biāo)定。在基于平面模板相機(jī)標(biāo)定算法的思想基礎(chǔ)上，本論文提出了一套完整的相機(jī)標(biāo)定流程，包括棋盤靶標(biāo)自動(dòng)定位、棋盤靶標(biāo)角點(diǎn)的提取、相機(jī)內(nèi)外參數(shù)的線性估值以及相機(jī)參數(shù)的非線性優(yōu)化等。 (2)根據(jù)不同類型車輛尺寸參數(shù)的特點(diǎn)和定義，本論文在研究過程中將不同尺寸參數(shù)進(jìn)行合理歸類，使每一類中的車輛尺寸參數(shù)可以采用類似方法進(jìn)

4、行測(cè)量，并研究了各類具體測(cè)量算法以及實(shí)現(xiàn)流程，從而實(shí)現(xiàn)了總長(zhǎng)、總高、總寬、前懸、后懸、軸距、輪距、靜力半徑、自由半徑、接近角、離去角和縱向通過角，共12個(gè)常用車輛幾何尺寸參數(shù)的測(cè)量。 (3)對(duì)三維尺寸測(cè)量系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的擴(kuò)展功能——車輛形貌的三維重構(gòu)，本論文也進(jìn)行了研究和探討。三維重構(gòu)算法采用Gray編碼和相位編碼相結(jié)合的復(fù)合編碼方式，本論文對(duì)該三維重構(gòu)方法的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行探討，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行算法改進(jìn)。此外，為了實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)

5、下多視角的聯(lián)合測(cè)量，本論文對(duì)編碼標(biāo)志物和三維數(shù)據(jù)配準(zhǔn)算法也進(jìn)行了研究。 本文中具有創(chuàng)新性的研究工作概括如下： (1)根據(jù)不同類型車輛尺寸參數(shù)的特點(diǎn)和定義，本論文歸納了各種不同類型車輛幾何尺寸參數(shù)在測(cè)量方法上的共通點(diǎn)，而且從測(cè)量流程的延續(xù)性出發(fā)，將不同尺寸參數(shù)進(jìn)行合理歸類，使得每一類中的車輛幾何尺寸參數(shù)可以采用類似的方法進(jìn)行測(cè)量。 (2)為了獲取車輛輪距參數(shù)，本論文設(shè)計(jì)了一種車輛輪距測(cè)量模型，并在該模型基礎(chǔ)上提出一

6、種基于胎冠切點(diǎn)的車輛輪距測(cè)量方法，通過獲取車輪胎冠的切點(diǎn)進(jìn)而計(jì)算車輛輪距參數(shù)。 (3)本論文通過車輪中心推導(dǎo)出車輛軸距、靜力半徑和自由半徑的計(jì)算公式，由此提出一種三維空間圓自動(dòng)提取算法，并根據(jù)該算法定位車輪中心，進(jìn)而根據(jù)所建立的模型計(jì)算公式獲得車輛軸距、靜力半徑和自由半徑參數(shù)。 (4)針對(duì)無明顯特征點(diǎn)，缺少紋理的物體表面，本論文通過對(duì)不同投影方法的分析和比較，提出一種分別投射橫豎光柵條紋形成網(wǎng)格光柵的測(cè)量方法，該方法不僅

7、可以快速有效地對(duì)物體表面進(jìn)行離散采樣，而且可以通過多次光柵平移，提高物體表面的采樣精度以及三維重構(gòu)精度。 (5)為了獲取物體表面完整的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)下多視角的共同測(cè)量，本論文提出一種基于距離信息的標(biāo)志點(diǎn)編碼方法，該種編碼方法簡(jiǎn)單，圖像處理方便，在三維配準(zhǔn)中具有良好的效果。 (6)為了提高靶標(biāo)角點(diǎn)的定位精度，以及大場(chǎng)景中攝像機(jī)標(biāo)定的自動(dòng)化程度，本論文針對(duì)棋盤靶標(biāo)圖案，提出一種棋盤靶標(biāo)角點(diǎn)自動(dòng)定位算法，該算法包括棋盤靶