CN104132818B - 三维四轮定位仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维四轮定位仪及其测量方法。所述三维四轮定位仪包括顶梁、摄像机、轨道平台、固定架、反光标靶、显示设备和主机，所述固定架将所述反光标靶固定安装在多个轮胎上；所述反光标靶上设有两个两种不同颜色交错的方块图案和位于反光标靶中心的正弦块图案，且所述两个方块图案被所述正弦块图案分隔；所述摄像机用于采集所述反光标靶，得到包含所述方块图案和正弦块图案的标靶图像；所述主机用于对所述标靶图像进行处理，得到轮胎的定位参数，根据所述定位参数得到轮胎相应的三维姿态；所述显示设备显示轮胎的三维姿态。上述三维四轮定位仪及其测量方法，包含的标靶特征点很多，根据该图像得到的定位参数更加准确，提高了测量的准确性。

Description

三维四轮定位仪及其测量方法

技术领域

本发明涉及定位检测装置，特别是涉及一种三维四轮定位仪及其测量方法。

背景技术

按照汽车技术理论，轮胎安装到车身上必须符合一定的角度要求，其中最主要的角度有前束角、外倾角、主销内倾角、主销后倾角等。车辆在行驶一段时间后，这些参数可能会发生改变，影响车辆的使用性能，需要对车辆进行重新测量和调整。

传统的测量方式是将反光标靶安装在汽车轮胎上，且将工业摄像机对准反光标靶进行拍照，然后对拍摄的图像进行处理计算出汽车轮胎的定位参数，该定位参数包括前束角、外倾角、主销内倾角、主销后倾角等。因传统的反光标靶靶点较少，拍摄的反光标靶图像中靶点少，拟合得到的标靶运动摆线不准确，导致求取的轮胎的定位参数不准确。

发明内容

基于此，有必要针对传统的测量方式测量的定位参数不准确的问题，提供一种能提高测量准确性的三维四轮定位仪及其测量方法。

一种三维四轮定位仪，包括顶梁、摄像机和悬挂在所述顶梁上的轨道平台，所述三维四轮定位仪还包括固定架、反光标靶、显示设备和主机，所述摄像机安装在所述轨道平台上，所述固定架将所述反光标靶固定安装在多个轮胎上，且所述反光标靶位于所述摄像机的拍摄视角内；所述主机分别与所述摄像机和显示设备相连；所述反光标靶上设有两个两种不同颜色交错的方块图案和位于反光标靶中心的正弦块图案，且所述两个方块图案被所述正弦块图案分隔；所述摄像机用于采集所述反光标靶，得到包含所述方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将所述标靶图像发送给所述主机；所述主机用于对所述标靶图像进行处理，得到轮胎的定位参数，根据所述定位参数得到轮胎相应的三维姿态，并将所述轮胎的三维姿态发送到所述显示设备；所述显示设备还用于显示轮胎的三维姿态。

在其中一个实施例中，所述主机还用于预先建立平面标靶特征点在空间坐标系下坐标与图像中对应像素点图像坐标的对应关系，根据所述对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态，通过计算一组标靶图像得到反光标靶相对摄像机的连续三维姿态变化，对所述反光标靶相对于摄像机的连续三维姿态变化进行拟合得到反光标靶的运动摆线，根据所述运动摆线计算得到轮胎的旋转中心向量，将所述旋转中心向量投射到车辆的运动平面，根据所述旋转中心向量之间的夹角，求出轮胎的定位参数。

在其中一个实施例中，所述主机根据所述对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态包括：对所述标靶图像处理求取两种不同颜色的方块的角点和正弦块边缘曲线，以标靶平面为XY平面，垂直于所述XY平面为Z平面，建立三维坐标系，根据所述反光标靶大小和图案尺寸推算得到角点的三维坐标和正弦块边缘曲线的三维坐标，并计算角点在所述标靶图像中的坐标和所述正弦块边缘曲线在所述标靶图像中的坐标，根据所述角点的三维坐标以及角点在所述标靶图像中的坐标，建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，根据所述正弦块边缘曲线的三维坐标以及所述正弦块边缘曲线在所述标靶图像中的坐标，对所述标靶图像中所述正弦块边缘曲线进行傅里叶变换，根据所述傅里叶变换系数建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数，融合两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数得到最终的反光标靶相对摄像机的三维姿态参数。

在其中一个实施例中，所述摄像机垂直安装在所述轨道平台上，且所述摄像机的拍摄视角对着所述反光标靶，所述摄像机可在所述轨道平台上滑动；所述轨道平台相对于所述顶梁进行升降；所述两种不同颜色包括黑色和白色。

在其中一个实施例中，所述三维四轮定位仪还包括安装在所述轨道平台上的补光设备，所述补光设备用于照射所述反光标靶。

在其中一个实施例中，所述摄像机还用于同时采集多个轮胎的反光标靶，得到各个轮胎的包含所述方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将所述各个轮胎的标靶图像发送给所述主机；所述主机还用于对各个轮胎的所述标靶图像进行处理，得到各个轮胎的定位参数。

一种三维四轮定位仪的测量方法，包括以下步骤：

提供三维四轮定位仪，所述三维四轮定位仪包括顶梁、摄像机和悬挂在所述顶梁上的轨道平台、固定架、反光标靶、显示设备和主机，所述摄像机安装在所述轨道平台上，所述主机分别与所述摄像机和显示设备相连，所述反光标靶上设有两个两种不同颜色交错的方块图案和位于反光标靶中心的正弦块图案，且所述两个方块图案被所述正弦块图案分隔；

将车辆置于所述顶梁下方，且所述顶梁与所述车辆车体纵向轴平行，通过所述固定架将所述反光标靶固定安装在所述车辆的多个轮胎上，且所述反光标靶位于所述摄像机的拍摄视角内；

通过所述主机指示推动车辆，通过所述摄像机采集包含述方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将所述标靶图像发送给所述主机；

通过所述主机对所述标靶图像进行处理，得到轮胎的定位参数，根据所述定位参数得到轮胎相应的三维姿态，并将所述轮胎的三维姿态发送到所述显示设备；

通过所述显示设备显示轮胎的三维姿态。

在其中一个实施例中，所述主机对所述标靶图像进行处理，得到轮胎的定位参数的步骤包括：

预先建立平面标靶特征点在空间坐标系下坐标与图像中对应像素点图像坐标的对应关系，根据所述对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态，通过计算一组标靶图像得到反光标靶相对摄像机的连续三维姿态变化，对所述反光标靶相对于摄像机的连续三维姿态变化进行拟合得到反光标靶的运动摆线，根据所述运动摆线计算得到轮胎的旋转中心向量，将所述旋转中心向量投射到车辆的运动平面，根据所述旋转中心向量之间的夹角，求出轮胎的定位参数。

在其中一个实施例中，根据所述对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态的步骤包括：

对所述标靶图像处理求取两种不同颜色的方块的角点和正弦块边缘曲线，以标靶平面为XY平面，垂直于所述XY平面为Z平面，建立三维坐标系，根据所述反光标靶大小和图案尺寸推算得到角点的三维坐标和正弦块边缘曲线的三维坐标，并计算角点在所述标靶图像中的坐标和所述正弦块边缘曲线在所述标靶图像中的坐标，根据所述角点的三维坐标以及角点在所述标靶图像中的坐标，建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，根据所述正弦块边缘曲线的三维坐标以及所述正弦块边缘曲线在所述标靶图像中的坐标，对所述标靶图像中所述正弦块边缘曲线进行傅里叶变换，根据所述傅里叶变换系数建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数，融合两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数得到最终的反光标靶相对摄像机的三维姿态参数。

在其中一个实施例中，所述求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数的步骤包括采用线性最小二乘法或非线性最小二乘法求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数。

在其中一个实施例中，所述两种不同颜色包括黑色和白色；

所述方法还包括：

提供补光设备，通过所述补光设备照射所述反光标靶。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

通过所述摄像机还用于同时采集多个轮胎的反光标靶，得到各个轮胎的包含所述方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将所述各个轮胎的标靶图像发送给所述主机；

通过所述主机还用于对各个轮胎的所述标靶图像进行处理，得到各个轮胎的定位参数。

上述三维四轮定位仪及其测量方法，通过在反光标靶上设两种不同颜色交错的方块图案和正弦块图案，通过摄像机采集反光标靶得到标靶图像，对标靶图像进行处理得到轮胎的定位参数，再根据定位参数得到轮胎的三维姿态，因反光标靶上方块图案和正弦块图案均作为标靶特征点，摄像机采集的图像中包含的标靶特征点很多，根据该图像得到的定位参数更加准确，提高了测量的准确性，且显示了轮胎的三维姿态，方便操作人员对车辆进行维修和调整。此外，通过调整轨道平台的高度和摄像机的位置，可测量商用车或乘用车。

附图说明

图1为一个实施例中三维四轮定位仪的结构示意图；

图2为反光标靶图案示意图；

图3为一个实施例中三维四轮定位仪的测量方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为一个实施例中三维四轮定位仪的结构示意图。如图1所示，该三维四轮定位仪，包括顶梁110、轨道平台120、摄像机130、固定架140、反光标靶150、显示设备160和主机170。

轨道平台120悬挂在该顶梁110上。本实施例中，轨道平台120相对于顶梁110可进行升降，即可在竖直方向上调节轨道平台120相对于顶梁110的间距。需要说明的是，测量时，将车辆置于该顶梁110下方，且该顶梁110与该车辆车体纵向轴平行。

摄像机130安装在该轨道平台120上。本实施例中，摄像机130可在轨道平台120上滑动以改变其固定位置，便于根据车辆的多组轮胎之间的距离进行调整，适应对不同类型车辆的轮胎图像进行拍摄。摄像机130可采用CCD(ChargeCoupledDevices，光电荷耦合器件)。CCD是一种图像传感器，当光线照射到CCD上的像敏单元时，产生信号电荷，信号电荷输出，并由传感器上的微电脑处理器进行采集处理，根据被照射像敏单元的图像，可准确的计算出被拍摄和物体的三维姿态。

本实施例中，摄像机130垂直安装在轨道平台120上，且摄像机130的拍摄视角对着反光标靶150。摄像机130因垂直安装在轨道平台120上，可同时测量多个轮胎，提高了测量效率，且摄像机130距离各个轮胎的距离相同，对各个轮胎测量的精度相同。

该固定架140将该反光标靶150固定安装在多个轮胎180上，且该反光标靶位150于该摄像机130的拍摄视角内。

该反光标靶150上设有两个两种不同颜色交错的方块图案和位于反光标靶中心的正弦块图案，且该两个方块图案被该正弦块图案分隔。两种不同颜色可包括黑色和白色，或者黑色和绿色，或者红色和绿色等等。本实施例中，两种不同颜色为黑色和白色，正弦块图案为黑色。反光标靶图案的大小和尺寸可根据需要进行调整。优选的，反光标靶150的图案长宽比为4：3，长为40cm(厘米)，宽为30cm。每个黑白方块边长为2.5cm。正弦块图案长宽各为36cm和27cm，但不限于此。图2为反光标靶图案示意图。如图2所示，反光标靶150上设黑白交错的方块图案152和正弦块图案154。

该主机170分别与该摄像机130和显示设备160相连。

该摄像机130用于采集该反光标靶150，得到包含该方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将该标靶图像发送给该主机170；该主机170用于对该标靶图像进行处理，得到轮胎的定位参数，根据该定位参数得到轮胎相应的三维姿态，并将该轮胎的三维姿态发送到该显示设备160；该显示设备160还用于按照该定位参数显示轮胎的三维姿态。

具体的，该定位参数包括前束角、外倾角、主销内倾角、主销后倾角等。

上述三维四轮定位仪，通过在反光标靶上设两种不同颜色交错的方块图案和正弦块图案，通过摄像机采集反光标靶得到标靶图像，对标靶图像进行处理得到轮胎的定位参数，再根据定位参数得到轮胎的三维姿态，因反光标靶上方块图案和正弦块图案均作为标靶特征点，摄像机采集的图像中包含的标靶特征点很多，根据该图像得到的定位参数更加准确，提高了测量的准确性，且显示了轮胎的三维姿态，方便操作人员对车辆进行维修和调整。

在所有实施例之前，需要对相机进行标定，即确定透视变换方程中内参数和外参数中的内参数。标定采用Bouguet标定方法。在以标靶为基础建立的三维坐标系下，标靶中每个点的三维坐标都可确定，同时，在固定好摄像机拍摄位置后，标靶上的各个点在图像中的位置也能推算得到。依据这些特性，根据标靶上各个点的三维坐标以及通过图像处理手段获得对应点在图像中的二维坐标，即可推算摄像机的拍摄位置，该摄像机的拍摄位置建立的模型即为透视变换方程。该透视变换方程的内参数即为摄像机的焦距、主点、偏态系数、畸变等。其中，主点是指摄像机光轴与图像平面的交点；焦距是至摄像机光心与主点之间的距离；偏态系数是指x和y像素轴之间的夹角；畸变是指一些图像畸变系数。

在一个实施例中，该主机170还用于预先建立平面标靶特征点在空间坐标系下坐标与图像中对应像素点图像坐标的对应关系，根据该对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态，通过计算一组标靶图像得到反光标靶相对摄像机的连续三维姿态变化，对该反光标靶相对于摄像机的连续三维姿态变化进行拟合得到反光标靶的运动摆线，根据该运动摆线计算得到轮胎的旋转中心向量，将该旋转中心向量投射到车辆的运动平面，根据该旋转中心向量之间的夹角，求出轮胎的定位参数。

进一步的，该主机170根据该对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态包括：对该标靶图像处理求取两种不同颜色的方块的角点和正弦块边缘曲线，使用Harris法或Shi法或Tomasi法求取角点，使用固定阈值法二值化求取正弦块边缘曲线。以标靶平面为XY平面，垂直于该XY平面为Z平面，建立三维坐标系，根据反光标靶设计的尺寸推算出角点的三维坐标和正弦块边缘曲线的三维坐标，根据该角点的三维坐标以及角点在该标靶图像中的坐标，建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，这个等式方程为透视变换方程。根据该正弦块边缘曲线的三维坐标得到该正弦块边缘曲线在该标靶图像中的坐标，对该正弦块边缘曲线进行傅里叶变换，根据该傅里叶变换系数建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，这个方程是通过预先拟合确定的。因对于正弦曲线来说，正弦曲线的频率和摄像机的拍摄位置存在函数关系，即拟合函数。具体的做法是预先获取大量(确定的不同三维姿态下)反光标靶中正弦曲线(即正弦块边缘曲线)傅里叶变换系数，对这些数据进行拟合获得拟合函数。对该正弦块边缘曲线进行傅里叶变换，根据该傅里叶变换系数建立的反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程就是拟合函数。求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数，融合两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数得到最终的反光标靶相对摄像机的三维姿态参数。

具体的，角点是指黑白交错方块图案中每个单元块的四个角的位置，利用角点检测算法求取黑白交错方块图案的角点。对于角点，可根据预先建立平面标靶特征点在空间坐标系下坐标与图像中对应像素点图像坐标的对应关系，以及角点的三维坐标，得到该角点在该标靶图像中的坐标。角点或正弦曲线的三维坐标是根据固定的标靶大小和图案尺寸推算得到。

对于正弦块边缘曲线，可根据预先建立平面标靶特征点在空间坐标系下坐标与图像中对应像素点图像坐标的对应关系，以及该正弦块边缘曲线的三维坐标，得到该正弦块边缘曲线在该标靶图像中的坐标可先经过角度校正，即使正弦块的直线边缘的角度为90度后，对正弦块边缘曲线进行傅里叶变换，根据该傅里叶变换系数建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程。

可采用线性最小二乘法或非线性最小二乘法求解两个等式方程，得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数。再对黑白交错的方块图案和正弦块图案进行测量得到其结果精度，根据该精度，融合两组三维姿态参数得到最终的三维姿态参数。其中，两种图案的三维姿态测量精度通过预先的测试获得。融合方式为加权平均，以测量精度的反比为加权系数，进行加权平均，获得最终测量结果。融合方式不限于加权平均，也可以采用D-S证据理论方法、卡尔曼滤波等。

该三维四轮定位仪还包括补光设备，该补光设备安装在轨道平台120上，该补光设备照射反光标靶150，便于摄像机130采集图像，适用于光照环境较暗的场景中。补光设备可为补光灯。

图3为一个实施例中三维四轮定位仪的测量方法的流程图。该三维四轮定位仪上述的三维四轮定位仪。如图3所示，该三维四轮定位仪的测量方法，包括以下步骤：

步骤302，提供三维四轮定位仪，该三维四轮定位仪包括顶梁、悬挂在该顶梁上的轨道平台和摄像机、固定架、反光标靶、显示设备和主机，该摄像机安装在该轨道平台上，该主机分别与该摄像机和显示设备相连，该反光标靶上设有两个两种不同颜色交错的方块图案和位于反光标靶中心的正弦块图案，且该两个方块图案被该正弦块图案分隔。

具体的，该两种不同颜色包括黑色和白色。

步骤304，将车辆置于该顶梁下方，且该顶梁与该车辆车体纵向轴平行，通过该固定架将该反光标靶固定安装在该车辆的多个轮胎上，且该反光标靶位于该摄像机的拍摄视角内。

步骤306，通过该主机指示推动车辆，通过该摄像机采集包含述方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将该标靶图像发送给该主机。

步骤308，通过该主机对该标靶图像进行处理，得到轮胎的定位参数，根据该定位参数得到轮胎相应的三维姿态，并将该轮胎的三维姿态发送到该显示设备。

在一个实施例中，该主机对该标靶图像进行处理，得到轮胎的定位参数的步骤包括：预先建立平面标靶特征点在空间坐标系下坐标与图像中对应像素点图像坐标的对应关系，根据该对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态，通过计算一组标靶图像得到反光标靶相对摄像机的连续三维姿态变化，对该反光标靶相对于摄像机的连续三维姿态变化进行拟合得到反光标靶的运动摆线，根据该运动摆线计算得到轮胎的旋转中心向量，将该旋转中心向量投射到车辆的运动平面，根据该旋转中心向量之间的夹角，求出轮胎的定位参数。

进一步的，根据该对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态的步骤包括：对该标靶图像处理求取两种不同颜色的方块的角点和正弦块边缘曲线，以标靶平面为XY平面，垂直于该XY平面为Z平面，建立三维坐标系，根据所述反光标靶大小和图案尺寸推算得到角点的三维坐标和正弦块边缘曲线的三维坐标，并使用Harris法或Shi法或Tomasi法计算角点在该标靶图像中的坐标和使用固定阈值法二值化求取正弦块边缘曲线在该标靶图像中的坐标，根据该角点的三维坐标以及角点在该标靶图像中的坐标，建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，根据该正弦块边缘曲线的三维坐标以及该正弦块边缘曲线在该标靶图像中的坐标，对该标靶图像中的该正弦块边缘曲线进行傅里叶变换，根据该傅里叶变换系数建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数，融合两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数得到最终的反光标靶相对摄像机的三维姿态参数。

该求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数的步骤包括采用线性最小二乘法或非线性最小二乘法求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数。

步骤310，通过该显示设备显示轮胎的三维姿态。

上述三维四轮定位仪的测量方法，通过在反光标靶上设两种不同颜色交错的方块图案和正弦块图案，通过摄像机采集反光标靶得到标靶图像，对标靶图像进行处理得到轮胎的定位参数，再根据定位参数得到轮胎的三维姿态，因反光标靶上方块图案和正弦块图案均作为标靶特征点，摄像机采集的图像中包含的标靶特征点很多，根据该图像得到的定位参数更加准确，提高了测量的准确性，且显示了轮胎的三维姿态，方便操作人员对车辆进行维修和调整。此外，通过调整轨道平台的高度和摄像机的位置，可测量商用车或乘用车。

进一步的，该三维四轮定位仪的测量方法还包括：提供补光设备，通过该补光设备提供光给该摄像机。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种三维四轮定位仪，包括顶梁、摄像机和悬挂在所述顶梁上的轨道平台，其特征在于，所述三维四轮定位仪还包括固定架、反光标靶、显示设备和主机，所述摄像机安装在所述轨道平台上，所述固定架将所述反光标靶固定安装在多个轮胎上，且所述反光标靶位于所述摄像机的拍摄视角内；所述主机分别与所述摄像机和显示设备相连；所述反光标靶上设有两个两种不同颜色交错的方块图案和位于反光标靶中心的正弦块图案，且所述两个方块图案被所述正弦块图案分隔；所述摄像机用于采集所述反光标靶，得到包含所述方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将所述标靶图像发送给所述主机；所述主机用于对所述标靶图像进行处理，得到轮胎的定位参数，根据所述定位参数得到轮胎相应的三维姿态，并将所述轮胎的三维姿态发送到所述显示设备；所述显示设备用于显示轮胎的三维姿态；

所述主机还用于预先建立平面标靶特征点在空间坐标系下坐标与图像中对应像素点图像坐标的对应关系，根据所述对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态，通过计算一组标靶图像得到反光标靶相对摄像机的连续三维姿态变化，对所述反光标靶相对于摄像机的连续三维姿态变化进行拟合得到反光标靶的运动摆线，根据所述运动摆线计算得到轮胎的旋转中心向量，将所述旋转中心向量投射到车辆的运动平面，根据所述旋转中心向量之间的夹角，求出轮胎的定位参数；

所述主机根据所述对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态包括：对所述标靶图像处理求取两种不同颜色的方块的角点和正弦块边缘曲线，以标靶平面为XY平面，垂直于所述XY平面为Z平面，建立三维坐标系，根据所述反光标靶大小和图案尺寸推算得到角点的三维坐标和正弦块边缘曲线的三维坐标，并计算角点在所述标靶图像中的坐标和所述正弦块边缘曲线在所述标靶图像中的坐标，根据所述角点的三维坐标以及角点在所述标靶图像中的坐标，建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，根据所述正弦块边缘曲线的三维坐标以及所述正弦块边缘曲线在所述标靶图像中的坐标，对所述标靶图像中的所述正弦块边缘曲线进行傅里叶变换，根据所述傅里叶变换系数建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数，融合两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数得到最终的反光标靶相对摄像机的三维姿态参数。

2.根据权利要求1所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述摄像机垂直安装在所述轨道平台上，且所述摄像机的拍摄视角对着所述反光标靶，所述摄像机可在所述轨道平台上滑动；所述轨道平台相对于所述顶梁进行升降；所述两种不同颜色包括黑色和白色。

3.根据权利要求1所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述三维四轮定位仪还包括安装在所述轨道平台上的补光设备，所述补光设备用于照射所述反光标靶。

4.根据权利要求1所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述摄像机还用于同时采集多个轮胎的反光标靶，得到各个轮胎的包含所述方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将所述各个轮胎的标靶图像发送给所述主机；所述主机还用于对各个轮胎的所述标靶图像进行处理，得到各个轮胎的定位参数。

5.一种三维四轮定位仪的测量方法，包括以下步骤：

提供三维四轮定位仪，所述三维四轮定位仪包括顶梁、摄像机和悬挂在所述顶梁上的轨道平台、固定架、反光标靶、显示设备和主机，所述摄像机安装在所述轨道平台上，所述主机分别与所述摄像机和显示设备相连，所述反光标靶上设有两个两种不同颜色交错的方块图案和位于反光标靶中心的正弦块图案，且所述两个方块图案被所述正弦块图案分隔；

将车辆置于所述顶梁下方，且所述顶梁与所述车辆车体纵向轴平行，通过所述固定架将所述反光标靶固定安装在所述车辆的多个轮胎上，且所述反光标靶位于所述摄像机的拍摄视角内；

通过所述主机指示推动车辆，通过所述摄像机采集包含述方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将所述标靶图像发送给所述主机；

通过所述主机对所述标靶图像进行处理，得到轮胎的定位参数，根据所述定位参数得到轮胎相应的三维姿态，并将所述轮胎的三维姿态发送到所述显示设备；

通过所述显示设备显示轮胎的三维姿态；

所述主机对所述标靶图像进行处理，得到轮胎的定位参数的步骤包括：

预先建立平面标靶特征点在空间坐标系下坐标与图像中对应像素点图像坐标的对应关系，根据所述对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态，通过计算一组标靶图像得到反光标靶相对摄像机的连续三维姿态变化，对所述反光标靶相对于摄像机的连续三维姿态变化进行拟合得到反光标靶的运动摆线，根据所述运动摆线计算得到轮胎的旋转中心向量，将所述旋转中心向量投射到车辆的运动平面，根据所述旋转中心向量之间的夹角，求出轮胎的定位参数；

根据所述对应关系计算出反光标靶相对于摄像机的三维姿态的步骤包括：

对所述标靶图像处理求取两种不同颜色的方块的角点和正弦块边缘曲线，以标靶平面为XY平面，垂直于所述XY平面为Z平面，建立三维坐标系，根据所述反光标靶大小和图案尺寸推算得到角点的三维坐标和正弦块边缘曲线的三维坐标，并计算角点在所述标靶图像中的坐标和正弦块边缘曲线在所述标靶图像中的坐标，根据所述角点的三维坐标以及角点在所述标靶图像中的坐标，建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，根据所述正弦块边缘曲线的三维坐标以及所述正弦块边缘曲线在所述标靶图像中的坐标，其中，对所述标靶图像中所述正弦块边缘曲线进行傅里叶变换，根据所述傅里叶变换系数建立反光标靶相对摄像机三维姿态的等式方程，求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数，融合两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数得到最终的反光标靶相对摄像机的三维姿态参数。

6.根据权利要求5所述的三维四轮定位仪的测量方法，其特征在于，所述求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数的步骤包括采用线性最小二乘法或非线性最小二乘法求解两个等式方程得到两组反光标靶相对摄像机的三维姿态参数。

7.根据权利要求5所述的三维四轮定位仪的测量方法，其特征在于，所述两种不同颜色包括黑色和白色；

所述方法还包括：

提供补光设备，通过所述补光设备照射所述反光标靶。

8.根据权利要求5所述的三维四轮定位仪的测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过所述摄像机还用于同时采集多个轮胎的反光标靶，得到各个轮胎的包含所述方块图案和正弦块图案的标靶图像，并将所述各个轮胎的标靶图像发送给所述主机；

通过所述主机还用于对各个轮胎的所述标靶图像进行处理，得到各个轮胎的定位参数。