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基于车轮椭圆特征检测的载货汽车车轮定位技术研究
| 论文题名： | 基于车轮椭圆特征检测的载货汽车车轮定位技术研究 |
| 关键词： | 载货汽车;车轮定位;相机标定;椭圆检测 |
| 摘要： | 随着经济发展，我国道路运输事业蒸蒸日上，载货汽车作为道路运输不可或缺的交通工具，给人们的生活带来了便捷，但同时也带来了如交通安全、环境污染等问题。 近年来，载货汽车事故发生率居高不下，除驾驶员疲劳，驾驶路况、驾驶环境恶劣等因素外，车轮定位不准确是事故频发的主要因素之一。对于载货汽车，由于其车轴多，载重量大，行驶速度快，一旦车轮定位出现问题，就会造成轮胎异常磨损、跑偏、摆阵等一系列问题，与行驶安全息息相关，不容忽视。传统的大型车辆车轮定位装置流程复杂，安装困难，模型不准确，精度较差。随着机器视觉在不同领域的广泛应用，乘用车四轮定位技术飞速发展，相当多品牌的3D四轮定位仪应运而生，但针对于大型载货汽车的车轮定位装置依然较少，且价格昂贵，因此针对于载货汽车车轮定位参数检测方法的研究具有非常重要的意义。 本文在小型汽车3D四轮定位原理的基础上，结合大型载货汽车车轴多，尺寸大等特点，以机器视觉为基础，提出了针对大型车辆的车轮定位参数检测方案，本论文主要研究内容包括以下几个方面： 1.构建载货汽车车轮定位参数数学模型 介绍了大型载货汽车车轮定位参数的概念及作用，构建载货汽车车轮定位参数测量模型，给出转向轮及非转向轮的不同定位参数计算方法，包括转向轮前束角、外倾角、主销后倾角、主销内倾角和车桥偏斜角，非转向轮前束角、外倾角和车桥偏斜角；通过总体最小二乘法拟合车身平面法向量并利用后轮圆心坐标拟合车辆几何中心线对定位参数进行修正。 2.机器视觉系统的模型构建和全局标定 根据相机成像模型，建立四个坐标系之间的转换关系，以张正友相机标定算法为基础，结合OpenCV完成相机标定工作，并进行标定实验，获取相机的内外参数和畸变系数，进行畸变校正，通过计算重投影误差值评价相机标定效果；采用多靶标装置标定法建立无重叠视场双相机标定模型，计算双相机间转换矩阵，通过非线性优化求解转换矩阵最优解，将相机坐标系统一到同一坐标系下。 3.椭圆边缘检测与拟合 对车轮图像进行预处理以满足检测要求，包括直方图均衡化、高斯滤波以及图像分割，采用多项式插值法进行轮毂边缘提取，并求解边缘亚像素坐标点；结合Opencv椭圆检测函数获取椭圆最小外接矩形参数，进而获取椭圆一般方程系数；利用空间圆位姿与图像坐标系下椭圆方程的关系，求解车轮表面法向量和车轮圆心坐标，并搭建试验平台，通过测量车轮位姿参数来验证测量方案可行性。 |
| 作者： | 王瑶 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 陈熔 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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