基于視覺的車輛幾何尺寸參數測量算法研究.pdf

1、基于機器視覺的測量技術是近年來測量檢測領域研究的前沿和熱點之一，而立體視覺技術或稱之為雙目視覺技術則是機器視覺中的重要研究內容之一。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、測試技術先進的車輛幾何尺寸參數測量系統(tǒng)。本論文在實驗室系統(tǒng)理論研究的基礎上，結合近年來新興的立體視覺技術，提出了基于立體視覺的車輛幾何尺寸參數測量系統(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外，還可溶入對車輛外廓形貌的三維重構。在車輛整車尺寸參數及通過性幾何參數測量領域中，目前還未見類似技術的相關應用和研究報道，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在車輛幾何尺寸參數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的測量方法作了具體研究和闡述，本論

3、文的主要研究內容包括如下幾點： (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、相機內外參數的線性估值以及相機參數的非線性優(yōu)化等。 (2)根據不同類型車輛尺寸參數的特點和定義，本論文在研究過程中將不同尺寸參數進行合理歸類，使每一類中的車輛尺寸參數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，本論文也進行了研究和探討。三維重構算法采用Gray編碼和相位編碼相結合的復合編碼方式，本論文對該三維重構方法的實現(xiàn)原理進行探討，并根據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據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)根據不同類型車輛尺寸參數的特點和定義，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)，將不同尺寸參數進行合理歸類，使得每一類中的車輛幾何尺寸參數可以采用類似的方法進行測量。 (2)為了獲取車輛輪距參數，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。 (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，并根據該算法定位車輪中心，進而根據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。 (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精度。 (5)為了獲取物體表面完整的數據信息，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