基于视觉测量的汽车车轮定位技术的研究

论文摘要

随着汽车工业的快速发展,汽车的拥有量也在迅速增加。汽车成为了人们工作与生活中必不可少的交通工具。但随着汽车行驶里程的增加、使用时间的延续,其技术状况必然发生改变。汽车行驶中的操作稳定性与行驶安全性,轮胎的异常磨损以及燃油消耗的增加等均与汽车车轮定位不准有关。目前,国内外使用的车轮定位仪主要采用接触式的定位方式,由于其测量原理的局限性,其检测操作过程复杂,无法实现快速检测。计算机视觉是通过对三维世界所感知的二维图像来研究和提取出三维景物的物理结构。计算机视觉测量技术作为一种新兴的、先进的高精度的测量技术,已经在交通导航、现场勘测、自动化生产、虚拟现实等诸多领域进行了成功的应用并将取得越来越广泛的应用。针对上述情况,本文将计算机视觉测量技术应用到汽车车轮定位中,详细阐述了一种基于计算机视觉测量技术的测量车轮定位参数的方法,设计了一种测量汽车车轮定位参数的系统方案。本文采用棋盘格图像作为相机标定的模板,利用Harris角点检测方法提取棋盘格角点。利用平面模板与其图像的单应性,得到了标定控制点对应的图像坐标。通过对棋盘模板的相机标定,得出了单应性矩阵,进而得到相机的内外参数;通过单应性矩阵,由图像坐标得到目标靶上的世界坐标,然后确定目标靶的空间位置,进而得到需要的角度。通过实验对基于计算机视觉的车轮定位技术的系统模型进行了验证。实验结果表明,该系统模型是可行的,正确的,将其应用到汽车车轮定位检测中,有着广阔的前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 汽车车轮定位的发展状况
• 1.1.1 汽车进行车轮定位的目的和意义
• 1.1.2 国内外车轮定位仪的现状
• 1.2 计算机视觉
• 1.2.1 计算机视觉简介
• 1.2.2 计算机视觉的发展
• 1.2.3 计算机视觉的应用
• 1.3 本论文的意义和内容
• 2 基于计算机视觉的车轮定位系统
• 2.1 车轮定位系统的成像模型
• 2.1.1 数码相机的特点
• 2.1.2 图像坐标系、相机坐标系与世界坐标系
• 2.1.3 针孔模型
• 2.2 基于计算机视觉的车轮定位参数的测量原理
• 2.2.1 外倾角和前束角
• 2.2.2 主销内倾角和主销后倾角
• 2.3 基于计算机视觉测量的车轮定位的系统设计方案
• 2.3.1 基于计算机视觉测量的车轮定位的原理及其内容
• 2.3.2 系统的设计方案与实现方案
• 3 图像处理与角点检测
• 3.1 目标靶
• 3.2 图像预处理
• 3.3 角点检测
• 3.3.1 角点检测综述
• 3.3.2 Harris角点检测原理
• 3.3.3 Harris角点检测实验结果
• 4 基于棋盘格模板的相机标定技术的研究
• 4.1 相机标定技术综述
• 4.1.1 传统的相机标定方法
• 4.1.2 相机自标定方法
• 4.2 基于棋盘模板的相机标定技术的研究
• 4.2.1 单应性矩阵的确定
• 4.2.2 基于棋盘模板的相机标定
• 5 实验结果及其分析
• 5.1 实验条件
• 5.1.1 实验模板的制作
• 5.1.2 目标靶图像的采集
• 5.2 实验过程及其实验结果
• 5.3 实验结果分析
• 5.3.1 结果分析
• 5.3.2 误差分析
• 结论
• 参考文献
• 附录A 目标靶图像外部参数
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢