基于機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式、光學式和拉線式四輪定位有了很大的提高,然而在實際使用中,它們還存在以下缺點:(1)結(jié)構(gòu)復雜,制造困難。(2)成本高,維護性差。(3)操作繁瑣,檢測速度慢。為此,本文提出了利用計算機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系:攝像機采集的圖像以BMP文件格式存儲于計算機中,圖像的左上頂點為坐標原點,圖像坐標系的橫坐標和縱坐標分別平行于圖像的橫邊與豎邊,每一像素的坐標(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系,該坐標系以圖像中心點為坐標原點,x和y軸分別平行于u和v軸。攝像機坐標系O-X世界坐標系O-X2.2攝像機焦距的選取攝像機模型采用針孔模型表示,任一空間點P在攝像機坐標系中的坐標為(Xx=fX其中f表示攝像機焦距。2.3車輪運動前后的兩對方向基模型車輪的運動可以唯一分解成一個繞坐標原點的軸的旋轉(zhuǎn)和一個平移。假設平移在旋轉(zhuǎn)之后。設車輪運動前后的一對對應點是P和P′,它們的坐標分別是(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為空間點繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的角度;n2.4圖像坐標是規(guī)一化的坐標假設f=1,此時稱圖像坐標為規(guī)一化坐標,當攝像機經(jīng)過標定以后得到內(nèi)部參數(shù)時,可以將圖像坐標轉(zhuǎn)化為規(guī)一化坐標。本文下面的推導過程中,圖像坐標都是規(guī)一化坐標。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車輪點運動的解解當汽車向前移動一段距離時,車輪上的點的運動分解成一個繞過攝像機坐標系原點的軸的旋轉(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)學模型,本文利用機床分度頭做了幾組實驗(由于篇幅所限,實驗數(shù)據(jù)略),實驗步驟如下:(1)建立世界坐標系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,平板上標記了50個白點;(3)用攝像機拍下平板圖像,轉(zhuǎn)動分度頭夾盤20°,拍下平板的第二幅圖像;(4)利用攝像機內(nèi)部參數(shù)將兩幅圖像中平板上50個對應點的圖像坐標轉(zhuǎn)化為規(guī)一化坐標,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坐標系中的方向向量,然后再利用攝像機的外部參數(shù)將它化為在世界坐標系中的方向向量;(6)由平板旋轉(zhuǎn)軸線在世界坐標系中的方向向量求出它與各坐標軸之間的角度。按照以上步驟,求得平板旋轉(zhuǎn)軸線與世界坐標系各坐標軸之間的夾角為:α=89.6432°β=0.5184°γ=90.3716°這里誤差為0.3568°,0.5184°,0.3716°,系統(tǒng)誤差主要與攝像機分辨率、攝像機標定、求解算法、標記點的選取和數(shù)量以及圖像處理方法有關(guān)。4車輪運動參數(shù)的檢測算法經(jīng)過實驗驗證,說明根據(jù)汽