基于计算机视觉的汽车四轮定位技术研究

基于计算机视觉的汽车四轮定位技术研究

基于计算机视觉的汽车四轮定位技术研究

引言

随着汽车数量的迅猛增长，汽车检测设备的数量和质量都在不断的提高。作为车辆检测
的一项重要内容，车轮定位参数检测对整车安全性能的影响举足轻重。如果车轮定位参
数不正常，将导致轮胎的异常磨损、行驶跑偏、车轮摆振、转向沉重、油耗增加等问题
，直接影响汽车的行驶安全。

传统的四轮定位仪主要有激光式、红外线式、水准式、光学式和拉线式。而目前国内外
汽车检测行业中，最新型四轮定位产品是基于计算机视觉的图像式四轮定位仪。这种定
位仪完全基于计算机图像处理技术，只需两个高性能CCD传感器摄像头搭配4个安装在车
轮上的目标盘（如图1所示），不需传统的电子传感器，消除了电路可能造成的故障。与
传统四轮定位仪相比，大大减少了传感器数量，不必进行反复标定，只需一次标定即可
重复使用，操作简单，检测速度快、精度高。

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该产品技术先进，目前主要依赖进口，价格昂贵，对其原理国外厂商严格保密，国内尚
未见详细报道。因而，对其原理分国外基于透视学的方式和本文基于空间向量的方式进
行了详细分析和探讨。并给出了基于空间向量方式的数学模型，通过实车实验验证其有
效性。

1、基于透视学的方式

国外V3D定位仪就是使用的这种原理（如美国JohnBean定位仪）。该方法检测时，摄像机
拍摄车轮运动（目标盘），经图像处理后将其与已知数据进行比较，根据透视学和解析
几何原理，由其目标盘反光斑的位置及大小变化精确计算出目标到摄像机距离和转动角
度等几何参数，再通过数据处理后，与基准面对比计算各车轮的定位数据。

1.1 透视学基本原理

这种方法需要应用到透视学中的透视原理和透视缩短原理[3]。透视学是视觉通过假想的
透明平面来观察对象，并借此研究在一定视觉空间范围内，物体图形产生原理、变化规
律等。

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以圆为例，如图2（a