基于視覺的車輛幾何尺寸參數(shù)測量算法研究.pdf

1、基于機器視覺的測量技術(shù)是近年來測量檢測領域研究的前沿和熱點之一，而立體視覺技術(shù)或稱之為雙目視覺技術(shù)則是機器視覺中的重要研究內(nèi)容之一。本論文以總裝汽車試驗場項目為背景，旨在建立一套自動化程度高、測試技術(shù)先進的車輛幾何尺寸參數(shù)測量系統(tǒng)。本論文在實驗室系統(tǒng)理論研究的基礎上，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)測量系統(tǒng)的具體測量方案和實現(xiàn)方法。該測量方案具有自動化、非接觸、高精度、通用性的特點，并且具有系統(tǒng)功能的擴

2、展性，除可以測量常用車輛幾何尺寸參數(shù)外，還可溶入對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)測量領域中，目前還未見類似技術(shù)的相關(guān)應用和研究報道，因此本論文提出的測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量方法，對于其他應用也有一定的推廣和借鑒作用。 本文從理論和實踐兩方面對雙目立體視覺技術(shù)在車輛幾何尺寸參數(shù)測量中的應用進行了深入研究和探討，并對常見車輛幾何尺寸參數(shù)的測量方法作了具體研究和闡述，本論

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

4、行測量，并研究了各類具體測量算法以及實現(xiàn)流程，從而實現(xiàn)了總長、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個常用車輛幾何尺寸參數(shù)的測量。 (3)對三維尺寸測量系統(tǒng)中一項重要的擴展功能——車輛形貌的三維重構(gòu)，本論文也進行了研究和探討。三維重構(gòu)算法采用Gray編碼和相位編碼相結(jié)合的復合編碼方式，本論文對該三維重構(gòu)方法的實現(xiàn)原理進行探討，并根據(jù)實際應用場合進行算法改進。此外，為了實現(xiàn)大視場

5、下多視角的聯(lián)合測量，本論文對編碼標志物和三維數(shù)據(jù)配準算法也進行了研究。 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)在測量方法上的共通點，而且從測量流程的延續(xù)性出發(fā)，將不同尺寸參數(shù)進行合理歸類，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行測量。 (2)為了獲取車輛輪距參數(shù)，本論文設計了一種車輛輪距測量模型，并在該模型基礎上提出一

6、種基于胎冠切點的車輛輪距測量方法，通過獲取車輪胎冠的切點進而計算車輛輪距參數(shù)。 (3)本論文通過車輪中心推導出車輛軸距、靜力半徑和自由半徑的計算公式，由此提出一種三維空間圓自動提取算法，并根據(jù)該算法定位車輪中心，進而根據(jù)所建立的模型計算公式獲得車輛軸距、靜力半徑和自由半徑參數(shù)。 (4)針對無明顯特征點，缺少紋理的物體表面，本論文通過對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)格光柵的測量方法，該方法不僅

7、可以快速有效地對物體表面進行離散采樣，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，實現(xiàn)大視場下多視角的共同測量，本論文提出一種基于距離信息的標志點編碼方法，該種編碼方法簡單，圖像處理方便，在三維配準中具有良好的效果。 (6)為了提高靶標角點的定位精度，以及大場景中攝像機標定的自動化程度，本論文針對棋盤靶標圖案，提出一種棋盤靶標角點自動定位算法，該算法包括棋盤靶