一種車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角測量方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及車輛運動狀態(tài)檢測領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種基于運動模糊圖像分析 的車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏角測量方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 車輛安全問題是車輛首先需要考慮的問題，隨著車身電子控制技術(shù)的發(fā)展，目前 已經(jīng)有了各種汽車輔助安全技術(shù)的應(yīng)用，包括防抱死剎車系統(tǒng)ABS、車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng) VSC、車輛主動避撞系統(tǒng)CWS、車輛自適應(yīng)巡航控制ACC等等。該些技術(shù)均需要精確的車輛運 行狀態(tài)參數(shù)來幫助車輛在應(yīng)對不同的行駛狀況時選擇相應(yīng)的控制策略。在車輛的運行狀態(tài) 參數(shù)中，車輛質(zhì)屯、的運動側(cè)偏角是至關(guān)重要的一個參數(shù)，其對車輛穩(wěn)定性控制有著重要作 用。因此實時準確的獲取車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏角是保障車輛安全的重要前提。
[0003] 目前對車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏角的獲取方法可W分為兩種，分別是硬測量和軟測量方 法。其中硬測量是使用傳感器直接測量車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏角，通常包括使用高精度實時差 分GPS、光學(xué)傳感器等，該類硬測量方法的缺點是設(shè)備成本高昂、安裝復(fù)雜等。軟測量是通 過對車輛建立動力學(xué)或運動學(xué)模型，使用傳感器測量有關(guān)的運動參數(shù)，再通過估計算法估 計出車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏角。軟測量方法又可分為運動學(xué)和動力學(xué)方法兩類。運動學(xué)方法根 據(jù)測量參數(shù)與車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏角之間的關(guān)系建立運動方程，進而求出車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏 角。運動學(xué)方法不需一些難W測量和標定的車輛參數(shù)，但對傳感器的要求較高，運動學(xué)方法 常常由于傳感器的誤差導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)巨大偏差。動力學(xué)方法W牛頓第二定律為基礎(chǔ)， 根據(jù)車輛的受力運動情況和車輛參數(shù)之間的動力學(xué)關(guān)系建立方程，進而求解出車輛質(zhì)屯、運 動側(cè)偏角。運動學(xué)方法測量精度高、實時性強，但動力學(xué)方法需要精確的車輛模型和一些難 W獲取的車輛參數(shù)，且估計結(jié)果受車輛參數(shù)變化影響較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有的車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏角檢測方法存在算法復(fù)雜、依賴車輛模型參數(shù) W及成本高的缺點，本發(fā)明首先提供一種基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏角測 量方法，本發(fā)明不需要復(fù)雜的車輛模型和車輛參數(shù)，在測量質(zhì)屯、運動側(cè)偏角時，能夠有效降 低車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏角的檢測成本和操作復(fù)雜度，是一種便捷、直接的測量方法。
[0005] 本發(fā)明的又一目的是提出一種基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏角測 量裝置。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] 一種基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏角測量方法，包括：
[000引通過成像單元向下拍攝路面圖像并將拍攝的路面圖像傳輸至控制單元，成像單元 安裝在車輛外部且光軸與地面垂直，對成像單元進行標定、對準；
[0009] 通過控制單元對拍攝的路面圖像的模糊狀態(tài)進行分析計算，得到車輛質(zhì)屯、的運動 側(cè)偏角；
[0010] 所述控制單元對路面圖像的模糊狀態(tài)進行分析計算的過程為；計算路面圖像的倒 頻譜圖；去除倒頻譜圖的中屯、十字亮線；對倒頻譜圖進行二值化處理；將二值圖細化；計算 細化圖中細線的方向，最后根據(jù)細線的方向W及車輛坐標系與成像單元坐標系的夾角計算 得到車輛質(zhì)屯、運動側(cè)偏角。
[0011] 本發(fā)明的工作原理；當攝像機與拍攝物體存在相對運動時，攝像機拍攝到的圖像 會變得模糊，所拍的圖像稱為運動模糊圖像。勻速直線運動模糊圖像的退化模糊可W用公 式咐，火)=|如火)0咐，火州批>')表示，由公式可知勻速直線運動模糊圖像的退化模型是一個 線性模型，其中運動模糊圖像b(x，y)是清晰圖像l(x，y)與運動模糊核k(x，y)卷積退化 后，再加上成像過程中的隨機噪聲n(x，y)得到的。而勻速直線運動模糊核k(x，y)的表達 式如公式
【主權(quán)項】
1. 一種基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角測量方法，其特征在于，包括： 通過成像單元向下拍攝路面圖像并將拍攝的路面圖像傳輸至控制單元，成像單元安裝 在車輛外部且光軸與地面垂直，對成像單元進行標定、對準； 通過控制單元對拍攝的路面圖像的模糊狀態(tài)進行分析計算，得到車輛質(zhì)心的運動側(cè)偏 角； 所述控制單元對路面圖像的模糊狀態(tài)進行分析計算的過程為：計算路面圖像的倒頻譜 圖；去除倒頻譜圖的中心十字亮線；對倒頻譜圖進行二值化處理；將二值圖細化；計算細化 圖中細線的方向，最后根據(jù)細線的方向以及車輛坐標系與成像單元坐標系的夾角計算得到 車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角測量方法，其 特征在于，所述成像單元光軸垂直地面向下拍攝路面圖像，在車輛運動拍攝前，在地面放置 具有紋理特征的標志物，調(diào)整成像單元的焦距，使成像單元在車輛靜止時拍攝到清晰的圖 像；在車輛運動時，成像單元垂直地面向下拍攝路面圖像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角測量方法，其 特征在于，所述的對成像單元進行標定、對準，使成像單元拍攝平面水平并使車輛坐標系和 成像單元坐標系的X軸、y軸分別成45°夾角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角測量方法，其 特征在于，所述去除倒頻譜圖的中心十字亮線的方式為：使用一階線性遞推插值的方法對 倒頻譜圖最中間的η行和η列重新賦值，以消除中心十字亮線的影響。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角測量方法，其 特征在于，所述η為2、3、4或5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角測量方法，其 特征在于，所述計算細化圖中細線的方向，通過垂直距離最小二乘直線擬合的方法對細線 進行直線擬合，然后根據(jù)所擬合的直線計算細線的方向。
7. -種基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角測量裝置，其特征在于，包括： 成像單元，用于垂直地面向下拍攝路面圖像并將拍攝的路面圖像傳輸至控制單元，成 像單元安裝在車輛外部，對成像單元進行標定、對準； 控制單元，用于對拍攝的路面圖像的模糊狀態(tài)進行分析計算，得到車輛質(zhì)心運動側(cè)偏 角； 所述控制單元對路面圖像的模糊狀態(tài)進行分析計算的過程為：計算路面圖像的倒頻譜 圖；去除倒頻譜圖的中心十字亮線；對倒頻譜圖進行二值化處理；將二值圖細化；計算細化 圖中細線的方向；最后根據(jù)細線的方向以及車輛坐標系與成像單元坐標系的夾角計算得到 車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角測量裝置，其 特征在于，所述成像單元光軸垂直地面向下拍攝路面圖像，在車輛運動拍攝前，在地面放置 具有紋理特征的標志物，調(diào)整成像單元的焦距，使成像單元在車輛靜止時拍攝到清晰的圖 像；在車輛運動時，成像單元垂直地面向下拍攝路面圖像。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角測量裝置，其 特征在于，所述的對成像單元進行標定、對準，使成像單元拍攝平面水平并使車輛坐標系和 成像單元坐標系的X軸、y軸分別成45°夾角。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于運動模糊圖像分析的車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角測量方法， 其特征在于，所述計算細化圖中細線的方向，通過垂直距離最小二乘直線擬合的方法對細 線進行直線擬合，然后根據(jù)所擬合的直線計算細線的方向。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角測量方法及裝置，所述測量方法為：通過成像單元向下拍攝路面圖像并將拍攝的路面圖像傳輸至控制單元，成像單元安裝在車輛外部且光軸與地面垂直，對成像單元進行標定、對準，使成像單元拍攝平面水平并使車輛坐標系和成像單元坐標系的x軸、y軸分別成45°夾角；通過控制單元對拍攝的路面圖像的模糊狀態(tài)進行分析計算，得到車輛質(zhì)心的運動側(cè)偏角；控制單元對路面圖像模糊狀態(tài)進行分析計算的過程為：計算路面圖像的倒頻譜圖；去除倒頻譜圖的中心十字亮線；對倒頻譜圖進行二值化處理；將二值圖細化；計算細化圖中細線的方向，最后根據(jù)細線的方向以及車輛坐標系與成像單元坐標系的夾角計算得到車輛質(zhì)心運動側(cè)偏角。
【IPC分類】G06T7-20, G01C11-00, G01C1-00, G01B11-26, G01M17-007
【公開號】CN104568458
【申請?zhí)枴緾N201410768679
【發(fā)明人】張輝, 黃梅平, 楊永強, 莊文盛
【申請人】中山大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月12日