[发明专利]确定3D特征的位置和朝向的系统和方法

说明书

优先权要求

本申请是要求在2010年6月9日提交的美国申请号12/797,083的权益的国际申请，该美国申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及用于确定特征的位置或朝向的系统和方法。

背景技术

3D点云数据的可用性已经使得绝对计量系统成为可能。存在各种模态（modality），通过这些模态来获取3D数据。激光扫描和莫尔条纹技术是较流行的商用方法中的一些。这两种方法在某些情形下产生可靠的数据。激光扫描通常依赖于运动装置来提供3D数据。运动会提高测量的周期时间并且对许多应用可能不实用。莫尔条纹技术依赖于摄影测量目标（photogrammetric target）来校准和提供3D数据。摄影测量技术依赖于安装在采样部件之上的若干个目标来获得3D数据，但是，在没有传感器或部件平移的情况下产生点云信息。但是，这些技术会可能需要多个图像以对绝对深度求解，并且校准的范围较大。另外，表面的不连续会导致感测问题。另外，在许多3D应用中经常会出现复杂的图像。过滤掉噪声或不想要的图像数据可以对识别对应于要检查的特征的图像数据很有帮助。

鉴于此，显然存在改进传感器系统的需要。

发明内容

为了满足上述需要，以及克服现有技术的列举的缺点和其它限制，本申请提供用于分析在感测体积中的特征的各种传感器系统实施例。另外，提供为对应于要被检查的特征的图像数据动态地设置窗口的系统和方法。这些特征可以是要被检查的轮胎、薄片金属部件或其它表面。本申请将对关于轮对准应用的系统进行一定程度的详细讨论，但是，显然，该系统和处理也可以用于其它应用。

该系统可以包括安装结构、激光源、传感器和控制器。激光源被附接到安装结构并被配置用来将例如多条激光线的激光投射到特征上。传感器被附接到安装结构并被配置用来对激光线与特征的相交处进行成像。控制器可以与传感器进行通信以接收图像数据。图像数据可以包括对应于激光线与特征的相交处的峰，并且控制器被配置为基于这些峰的熵来生成动态窗口。

参考构成本说明书的一部分并附录在本说明书中的附图和权利要求书，在阅读了下面的描述后，本申请的进一步的目的、特征和优点对本领域技术人员来说变得显而易见。

附图说明

图1是示出根据本申请的一个实施例的传感器系统的框图；

图2是示出包括结构化光投影仪的传感器系统的框图；

图3是示出激光源和传感器的光学元件的传感器系统的框图；

图4是示出包括莫尔条纹投影仪的传感器系统的框图；

图5是示出包括双传感器配置的传感器系统的框图；

图6是示出用于通过公开的传感器实现方式来测量特征的系统的一个实施例的框图；

图7是示出用于通过公开的传感器实现方式来测量轮对准的系统的一个实施例的框图；

图8是示出用于通过图5的传感器实现方式来测量轮对准的系统的一个实施例的侧视图；

图9是用于测量轮对准的系统的一个实施例的投射到轮胎上的激光图案的正视图；

图10是用于测量轮对准的系统的一个实施例的投射到轮胎上的激光图案的正视图；

图11是示出用于测量轮对准的系统的一个实施例的投射到轮胎上的各种激光图案实现方式的正视图；

图12是示出用于动态图像处理窗口调整的方法的流程图；

图13是示出用于激光线的动态识别的方法的流程图；

图14是示出本申请中的控制器、处理器或模块的一种实现方式的系统的框图；

图15是用于传感器系统的安装结构的俯视图；

图16是用于识别在图像数据中的线的方法的流程图；

图17是灰度图像数据的图形表示；

图18是出于图示目的的以边缘增强形式的图像数据的图形表示；

图19是具有区域窗口的图像数据的图形表示；

图20是示出区域窗口的处理的图像数据的图形表示；

图21是总计的和归一化的区域数据的轮廓（profile）的图形表示；

图22是总计的和归一化的区域数据的轮廓的图形表示；

图23是总计的和归一化的区域数据的轮廓的图形表示；

图24是总计的和归一化的区域数据的处理的图形表示；

图25是每个区域的熵值的曲线图；以及