车轮定位的方法和设备的制造方法
【专利说明】车轮定位的方法和设备
[0001]本申请是申请日为2007年5月21日、申请号为N0.200780053075.4的发明创造名称为“车轮定位的方法和设备”的中国专利申请的分案申请。
【背景技术】
发明领域
[0002]这里给出的发明涉及用于确定车轮的定位的方法和设备。更为具体地，本发明涉及用于利用三维目标确定车轮的定位的方法和设备。
[0003]相关技术
[0004]通常知道如果车轮彼此的定位不准，能造成轮胎的过度磨损或非均匀磨损和/或不利地影响到车辆的操纵和稳定性。因此，需要定期检测车轮以确定它们是否定位准确。传统地，为确定车轮的定位，将二维目标装配到车轮上以易于进行车轮定位。传统的二维目标100如图1中所示(现有技术)。所图示的二维目标100是平面目标105，该平面目标具有以已知的形式空间地布置在目标表面110上的多个目标元件120。目标元件120可以制成反向反射的、并且目标表面110可以是非反射的，以提供适当的对比。
[0005]二维目标100能够用来便于进行车轮定位，这在美国专利第5，535，522号和第5，809，658中进行了揭露。可以使用车轮定位系统(如美国专利第5，809，658号中图9所示)，在该系统中可以设置摄像机用以捕获二维目标100的二维图像，在该二维图像中二维目标100上的目标元件120是可见的。与目标元件有关的特定特性可以通过处理所捕获的二维图像来计算得出，并且这些特性能够用以使用车轮定位领域已熟知的技术、来确定二维目标所附接到的车轮的定位。
[0006]与使用二维目标用于车轮定位的一个问题在于:需要大尺寸的二维目标来实现精确的车轮定位确定。
【发明内容】
[0007]本发明解决了实现，比如车轮定位确定的，精确测量的需求。本发明提供了一种改进的利用三维(3D)目标的系统。
[0008]本发明的一个方面涉及一种用于确定机动车车轮定位的方法。三维目标被附接到车轮上，其中所述三维目标上具有多个目标元件，每个目标元件具有特定已知的几何特性、并且依据特定的已知的相对于彼此的三维关系构造在3D空间中。对应于多个目标元件的多个目标元件图像，根据通过至少一个摄像机所获得的三维目标的二维(2D)图像得到检测。车轮的定位基于三维目标的空间定向来确定，该空间定向基于目标元件图像和各目标元件之间的三维关系来确定。
[0009]依据一个实施方式，三维目标被附接到车轮上，其中所述三维目标上具有多个目标元件，所述目标元件具有特定已知的几何特性、并依据已知的相对于彼此的三维关系而构造在3D空间中。使用至少一个摄像机来获取三维目标的2D图像。三维目标的2D图像用以基于三维目标来确定车轮定位。
[0010]本发明另外的方面涉及一种用于确定机动车车轮的定位的系统。三维目标用于附接到车轮上，其中所述三维目标上具有多个目标元件，所述目标元件具有特定已知的几何特性、并依据已知的相对于彼此的三维关系而构造在3D空间中。设置2D成像系统以用于获取所述三维目标的2D图像。目标元件特性检测系统，根据2D图像，检测对应于多个目标元件的多个目标元件图像。车轮定位确定系统，基于三维目标的空间定向来确定车轮的定位，该空间定向依据所检测的目标元件图像和各目标元件之间的三维关系得以确认。
[0011]依据用于确定机动车车轮的定位的系统的一个实施方式，使用了能够附接到待定位的车轮上的三维目标。该三维目标上具有多个目标元件，所述目标元件具有特定已知的几何特性、并依据已知的相对于彼此的三维关系而构造在3D空间中。成像系统，具有至少一个摄像机，构造成能够获取三维目标的2D图像。车轮定向确定系统，用于利用三维目标的2D图像来基于三维目标确定车轮定向。
[0012]本发明的另一个方面涉及一种用于确定涉及物体的测量的方法。在一个实施方式中，将三维目标与该物体相关联。该三维目标上具有多个目标元件，所述目标元件具有特定已知的几何特性、并依据已知的相对于彼此的三维关系而构造在3D空间中。对应于多个目标元件的多个目标元件图像，根据由至少一个摄像机获取的三维目标的2D图像得以检测。关于物体的测量基于三维目标的空间定向进行确定，该空间定向基于目标元件图像和各目标元件之间的三维关系得以确定。
【附图说明】
[0013]这里所述要求的和/或说明的发明利用示例性实施方式进行进一步的说明。参考附图对这些示例性实施方式进行了详细描述。这些实施方式是非限定性的实施方式，在这些实施方式中，全部附图的视图中的相同序号表示类似的结构，并且其中:
[0014]图1(现有技术)示出了用在车轮定位中的传统的二维目标；
[0015]图2a到图2e示出了本发明实施方式的三维目标的示例性结构；
[0016]图3说明了本发明实施方式的定向确定系统的示例性结构；
[0017]图4描述了本发明实施方式的使用三维目标的车轮定位系统的几何形状；
[0018]图5描述了本发明实施方式的使用三维目标的示例性车轮定位系统的框图；
[0019]图6描述了本发明实施方式的示例性2D图像特性检测系统的框图；及
[0020]图7是本发明实施方式的使用三维目标用于确定车轮定位的示例性过程的流程图。
【具体实施方式】
[0021]本发明涉及利用与物体相关联三维(3D)目标、以通过对该3D目标的二维(2D)图像进行图像处理，来进行与物体有关的测量的方法和系统。在一些实施方式中，该物体对应于车轮。3D目标能够安装到车轮上，以能够进行精确的车轮定位。在一些实施方式中，该物体对应于手持装置。3D目标能够附接到或关联于该装置以能够进行装载高度测量。在一些实施方式中，该物体对应于摄像机。能够使用附接于或关联于摄像机的3D目标，以使得能够进行自校准。下面给出关于3D目标能够基于2D图像处理进行测量的细节。
[0022]图2a到图2e示出了本发明实施方式的三维目标的示例性结构。在图2a中，三维目标200包括两个或以上的固体面201和202。两个面201和202通过对齐每个面的一个侧边而空间上彼此邻近(见200-1)，并且它们成一定的角度200-2。在面201上，存在多个目标元件204，这些目标元件依据一些已知的空间形式定位在面201上。每个目标元件都具有一些特性，比如形状、尺寸或颜色；并且这些特性能够被定量地测量。例如，如图2a中所示，所述目标元件对应于实心圆。这样的圆通常称作基准或固定材。每个这种圆的半径或质心可以测量到。在一些实施方式中，同一面上的目标元件可以是统一的。在其它的实施方式中，同一面上的目标元件可以是不统一的。
[0023]每个面上的目标元件制成可视觉感知的。这可通过在目标元件和目标元件所位于的面的表面之间引入对比度而实现。如图2a中所示，目标元件被制成比面201的背景面(非目标元件区)更暗。在一些实施方式中，目标元件和背景面可以用不同的材料制成。例如，目标元件可以制成反向反射的，而背景面制成非反射的。在另外的实施方式中，背景面可以制成比目标元件颜色浅、并且制成非反射的。
[0024]在图2a中，面202也具有多个目标元件203。面202上的目标元件可以类似于面201上的目标元件的方式进行构造。例如，面201和面202上的目标元件具有类似的特性，如图2a中所示。在一些实施方式中，面202可以不同于面201。面202上的目标元件可以具有不同的特性。另外，面202上的目标元件可以为不同的布置。
[0025]图2b示出了依据本发明的一个实施方式的不同的三维目标205。三维目标205总的形状大致类似于具有多个面的刚性立方体，该多个面包括顶面206、前面207、左面208、底面209、背面210和右面211。在优选实施方式中，至少两个面上具有一个或多个目标元件。如在图2b中看到的，在三维目标205的背面上有四个目标元件21