[发明专利]一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法

权利要求书

1.一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法，用于实现轮胎位置的测量，其特征在于，包括以下步骤：

利用CCD相机采集有结构光的轮胎图像和无结构光的轮胎图像，进而得到只有结构光的图像；

对结构光图像进行滤波，抑制图像中的噪声；

对滤波后的图像进行边缘检测，提取结构光边缘；

对边缘图像进行多次膨胀、腐蚀操作，得到平滑轮廓的图像；

在膨胀、腐蚀后的图像中提取水平、垂直结构光曲线段；

确定胎冠上的结构光曲线段，进而得到胎冠内圆4个点的图像坐标，包括以下步骤：

胎冠上的结构光曲线段长度PointNum满足以下条件：

Point Num＞LineLenMin (11)

式中，LineLenNum是预设常数；

设(x₁,y₁)是胎冠左边水平结构光曲线段的终点坐标，(x₂,y₂)是胎冠右边水平结构光曲线段的起点坐标，(x₃,y₃)是胎冠上边垂直结构光曲线段的终点坐标，(x₄,y₄)是胎冠下边垂直结构光曲线段的起点坐标，则应满足以下条件：

x₁＜W/2-ForbidRafius (12)

x₂＜W/2+ForbidRafius (13)

y₃＜H/2-ForbidRafius (14)

y₄＜H/2+ForbidRafius (15)

式中，W是图像的宽度，H是图像的高度，ForbidRafius是预设常数，(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)、(x₄,y₄)即为胎冠内圆4个点的图像坐标；

将4个点的图像坐标转换为三维空间坐标，并利用几何关系计算轮胎中心的三维坐标，包括以下步骤：考虑摄像头一阶径向畸变，畸变图像坐标为(x_d,y_d)，理想图像坐标为(x_u,y_u)，则

x_u＝x_d(1+k₁r²) (16)

y_u＝y_d(1+k₁r²) (17)

式中，k₁为径向畸变系数，

三维摄像机坐标(x_c,y_c,z_c)到理想图像坐标(x_u,y_u)的转换为：

式中，f为摄像机的有效焦距，ρ为比例常数；

世界坐标(x_w,y_w,z_w)到摄像机坐标(x_c,y_c,z_c)的转换为：

式中，R是3×3的旋转矩阵，由坐标旋转角α、β、γ决定，T是平移矢量，R和T分别决定了摄像机的方向和位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法，其特征在于，所述结构光是两条相互垂直的线结构光。

3.根据权利要求1所述的一种基于线结构光的汽车轮胎三维定位方法，其特征在于，所述对结构光图像进行滤波，抑制图像中的噪声，采用高斯滤波方法，具体为：将图像中的每一像素点与高斯内核卷积，将卷积和作为该点的灰度值；对于离散的(2k+1)×(2k+1)维高斯内核矩阵H，其元素计算公式为：

其中，i、j为图像的坐标位置，σ为方差，k为预设常数。