基于機(jī)器視覺的汽車用電子儀檢測輪椅定位的研究

1利用計算機(jī)視覺檢測四烷分析目前，大多數(shù)采用了激光和紅外齒輪定位儀。這兩種四輪定位儀在檢測精度以及使用方便性上較以往的水準(zhǔn)式、光學(xué)式和拉線式四輪定位有了很大的提高,然而在實(shí)際使用中,它們還存在以下缺點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造困難。(2)成本高,維護(hù)性差。(3)操作繁瑣,檢測速度慢。為此,本文提出了利用計算機(jī)視覺檢測四輪定位的方法。該方法在檢測原理上與傳統(tǒng)的四輪定位儀有著質(zhì)的區(qū)別。22.1像素位置的表示圖像坐標(biāo)系:攝像機(jī)采集的圖像以BMP文件格式存儲于計算機(jī)中,圖像的左上頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),圖像坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別平行于圖像的橫邊與豎邊,每一像素的坐標(biāo)(u,v)分別表示該像素的列數(shù)和行數(shù)。為了用物理單位表示每個像素的位置,還需要建立以毫米為單位的圖像坐標(biāo)系,該坐標(biāo)系以圖像中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),x和y軸分別平行于u和v軸。攝像機(jī)坐標(biāo)系O-X世界坐標(biāo)系O-X2.2攝像機(jī)焦距的選取攝像機(jī)模型采用針孔模型表示,任一空間點(diǎn)P在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(Xx=fX其中f表示攝像機(jī)焦距。2.3車輪運(yùn)動前后的兩對方向基模型車輪的運(yùn)動可以唯一分解成一個繞坐標(biāo)原點(diǎn)的軸的旋轉(zhuǎn)和一個平移。假設(shè)平移在旋轉(zhuǎn)之后。設(shè)車輪運(yùn)動前后的一對對應(yīng)點(diǎn)是P和P′,它們的坐標(biāo)分別是(XP′=RP+T(2)其中,R是一個3×3的旋轉(zhuǎn)矩陣;T是一個三維向量,稱為平移向量。旋轉(zhuǎn)矩陣R與旋轉(zhuǎn)軸以及旋轉(zhuǎn)角之間有如下關(guān)系:式中的θ為空間點(diǎn)繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的角度;n2.4圖像坐標(biāo)是規(guī)一化的坐標(biāo)假設(shè)f=1,此時稱圖像坐標(biāo)為規(guī)一化坐標(biāo),當(dāng)攝像機(jī)經(jīng)過標(biāo)定以后得到內(nèi)部參數(shù)時,可以將圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為規(guī)一化坐標(biāo)。本文下面的推導(dǎo)過程中,圖像坐標(biāo)都是規(guī)一化坐標(biāo)。由公式(1)和(3)得:x′=(r式中r(ΔX(5)式是一個含有6個未知數(shù)ΔX2.5車輪點(diǎn)運(yùn)動的解解當(dāng)汽車向前移動一段距離時,車輪上的點(diǎn)的運(yùn)動分解成一個繞過攝像機(jī)坐標(biāo)系原點(diǎn)的軸的旋轉(zhuǎn)和平移。由(5)式求得n3平板圖像轉(zhuǎn)色法根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型,本文利用機(jī)床分度頭做了幾組實(shí)驗(由于篇幅所限,實(shí)驗數(shù)據(jù)略),實(shí)驗步驟如下:(1)建立世界坐標(biāo)系O-X(2)在分度頭上裝夾一根軸,軸的另一段固定一黑色平板,平板上標(biāo)記了50個白點(diǎn);(3)用攝像機(jī)拍下平板圖像,轉(zhuǎn)動分度頭夾盤20°,拍下平板的第二幅圖像;(4)利用攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)將兩幅圖像中平板上50個對應(yīng)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為規(guī)一化坐標(biāo),代入(5)式求出R矩陣;(5)由R矩陣求出平板旋轉(zhuǎn)軸線即分度頭裝夾軸線在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的方向向量,然后再利用攝像機(jī)的外部參數(shù)將它化為在世界坐標(biāo)系中的方向向量;(6)由平板旋轉(zhuǎn)軸線在世界坐標(biāo)系中的方向向量求出它與各坐標(biāo)軸之間的角度。按照以上步驟,求得平板旋轉(zhuǎn)軸線與世界坐標(biāo)系各坐標(biāo)軸之間的夾角為:α=89.6432°β=0.5184°γ=90.3716°這里誤差為0.3568°,0.5184°,0.3716°,系統(tǒng)誤差主要與攝像機(jī)分辨率、攝像機(jī)標(biāo)定、求解算法、標(biāo)記點(diǎn)的選取和數(shù)量以及圖像處理方法有關(guān)。4車輪運(yùn)動參數(shù)的檢測算法經(jīng)過實(shí)驗驗證,說明根據(jù)汽