(57)【要約】      （修正有）【課題】 車両ホイールの全ての特性角を測定する新しいシステムを提供し、測定を従来技術よりも更に正確且つ迅速にすること。【解決手段】測定位置に配置された車両のアライメントの特性パラメータと角度を決定するために、車両のホイール各々に、何らかのデザインを支持する平坦な目標物５を取付け、目標物５の位置とホイールとの間の関係を決定し、少なくとも一対のテレビカメラＴ１、Ｔ２を、ホイールに関連する目標物５が見えるような位置に配置し、前記一対のテレビカメラＴ１、Ｔ２によって作られた目標物５の三次元画像を用いて、空間座標系を校正し、二つのテレビカメラＴ１、Ｔ２によって収集された目標物５の三次元画像を処理し、角度方向と目標物５の位置を校正された空間座標系において決定し、該空間座標系におけるホイールのアライメントを決定するため、前記位置と角度の方向を利用する。【選択図】図７
2006308581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定位置に配置された車両のアライメントの特性パラメータと角度を決定する方法が：
車両のホイール各々に、何らかのデザインを支持する平坦な目標物を備えるステップと；
目標物の位置とホイールとの間の関係を決定するステップと；
立体システムを形成する少なくとも一対のテレビカメラを、ホイールに関連する目標物を少なくとも見えるような位置に配置するステップと；
前記少なくとも一対のテレビカメラによって作られた目標物の三次元画像に関連して、空間参照システムＷを創作するステップと；
二つのテレビカメラによって収集された目標物の三次元画像を処理し、角度方向と目標物の位置を空間参照システムＷにおいて決定するステップと；
空間参照システムに関するホイールのアライメントを決定するため、前記位置と角度の方向を利用するステップと；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
車両の各ホイール用に、一対のテレビカメラを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
空間参照システムＷが、
ｉ）何らかのデザインを有する補助目標物を連続した位置に、時間的に連続して配置することによって、その各々で第一対のテレビカメラのうち少なくとも一つのテレビカメラからと、第二対のテレビカメラのうち少なくとも一つのテレビカメラから同時に見ることができ、異なる位置で目標物の動作を繰り返して、事前に使用していたテレビカメラの一つからと、各対のテレビカメラのうち少なくとも一つのテレビカメラが使用されるまで、別の対のテレビカメラのうち一つのテレビカメラから見ることができるように；定義され、
ii）対のテレビカメラから得られた立体画像を処理して、テレビカメラの全てに共通した空間参照システムＷを定義すること；
を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
二本の車軸と四つのホイールを備えた自動車に関して、空間参照システムＷが三つのステップで定義され、個々にフロント車軸専用の二対のテレビカメラに関連し、第一に車両の一方の側と反対の側で、リア専用のテレビカメラのうち少なくとも一つと前記二対のテレビカメラの各々に関連すること、を特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
測定位置に位置された車両のアライメントの特性パラメータと角度を決定する装置において、前記装置が、
車両の少なくとも一つのホイールに付けられる何らかのデザインを支持し、何らかの形状をした少なくとも一つの目標物と；
前記目標物の三次元画像を得るため立体システムを構成する少なくとも一対のテレビカメラと；
対のテレビカメラによって収集された目標物の三次元画像を処理し、空間参照システムＷにおいて目標物の位置と角度方向を決定し、
そして空間参照システムに関するホイールのアライメントを、空間参照システムＷにおいて目標物の位置及び角度方向を利用して決定するプロセッサと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項６】
赤外線照明装置が、テレビカメラの各対に連結されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
各目標物（５）が車両のホイールに付けられるフラットシート（５４）を備え、その上に急な不連続勾配を有する何らかのデザインがあり、フラットシートが赤外線透過材料による層（５５）によってコーティングされ、赤外放射線不透過の材料によって再製作されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項８】
フラットシートが、赤外線反射材料でコーティングされることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
フラットシートが、ホイールの軸の周囲で回転できるブラケットによって、既知の位置で個々のホイールに連結されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
車両のホイールに応じて、多くの立体システムを作る多数の対のテレビカメラを備えることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項１１】
対のテレビカメラが、車両の支持平面から間隔を置いて配置された共通の支持部によって支えられ、どの対のテレビカメラも車両のホイールに関連した目標物の立体画像を収集することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
車両が配置されるリフトを備えることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項１３】
前記共通の支持部が、地上から固定の高さに配置され、車両の支持平面からの間隔により方向付けできることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のホイールの特性角とホイール同士の間隔を測定するにも適した装置に関する物で、それらの測定は実質的に車両のアライメント（心合わせ）を調節に関連している。
【背景技術】
【０００２】
ホイールの特性角と、車両の心合わせに関する別の幾何学的データは以下の通りである。
左、右及びトータルフロントトー
左、右及びトータルリアトー
右及び左フロントチャンバ
右及び左リアキャンバ
右及び左キャスター
右及び左キングピン
フロント及びリアセットバック
スラスト角度
フロントトラック
リアトラック
左サイドピッチ
右サイドピッチ
トラック差
【０００３】
本記載を一層理解できるように、以下の定義を想起する。
トーは、各ホイールの軸に対して垂直な平面と車両の長手方向対称軸とによって形成される角度である。
トータルトーは、同じ軸に沿った複数のホイールに関するトー角度の総計から成る角度である。
キャンバは、各ホイールの軸に対して垂直な平面と垂直平面とによって形成された角度である。
キャスターは、車両の縦平面上にあるステアリング軸の突起部と垂直方向との間の角度である。
キングピンは、車両の横平面上にあるステアリング軸の突起部と、垂直方向によって形成される角度である。
セットバックは、車両の対称軸に関して同じ車軸のホイール同士間の誤アライメントである。
スラスト角度は、リアトータルトー角度の二等分線によって定義される軸である。
トラック差は、同じ側だが二つの異なる車軸に沿って配置されたホイールを結合するラインと、車両の対称軸との間の角度である。
【０００４】
車両のホイールの特性角を測定し、アライメントを調節するために使用されるごく最近の装置は、光電子工学測定及び検出機器を基にしたものである。
【０００５】
それらの装置、例えば米国特許明細書US 5,535,522及び6, 252, 973に記載されているように、車両のホイールに付けられ、目標物として知られた平面体の方位を決定でき、ホイールの特性角を前記方位から算出できる。
【０００６】
各目標物の方向の決定が、それの少なくとも一つの“モノスコーピック”画像または、それにより伝えられる既知の気が学的形状のデザインを取得し、その空間位置を測定し、前記デザインのサンプル画像と各画像を比較することによって、行われている。確かに米国特許明細書US 5,535,522に記載されているように、別々の寸法の円形要素により形成されたデザインが、平坦な目標物として示されている。それらの各円のテレビカメラにおける映像は、従って楕円形である。それらの各円の中心の計算によって、システムがそれら中心間の遠近距離を算出し、それを既知である実際のものとの比較により、デザインを映し出す平面からテレビカメラの方位を決定できる。
【０００７】
米国特許明細書US 6, 252, 973は、米国特許明細書US 5,535,522に記載されている方法を含んでおり、それはもし配列のポイントが三個のセグメントの交差によるものであれば、“配列（constellation）”として知られ各々が得る参照ポイントのグループに、一つの画像を移行させることができる。
【０００８】
前記装置によって検出されたデータが、公知の幾何学式を用いて処理するプロセッサに送られ、結果として幾何学式が、フレームのアライメントの特性角の値をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来技術の制限と欠点
既知の装置には幾つかの制限がある。
第一に、プロセッサのメモリーが予め目標物によって伝えられるデザインの幾何学的形状と寸法を得ている必要があり、テレビカメラによって得られる画像から目標物の角位置を決定するために参照モデルを持っていなければならない。
【００１０】
目標物の一つだけが二次元的な変化により少し損傷するか、ホイールに関連するテレビカメラによって受像される画像の変化により汚れるので、システムを無効にすることに対して、上記の欠点は本質的なことではない。測定を普通自動車よりも長い工業車両に広げるため、異なる或いは未知の形状及び寸法の目標物を使用することは、目標物とテレビカメラとの間の間隔が長くなり、デザインを大きくし、プロセッサのメモリーデータの変更なしでは、不可能である。
【００１１】
それらの機器が直面する別の欠点は、それらが可視ライトを具備した目標物照明システムを必要としており、それはアライメントを行うオペレーターをイライラさせ得る。
【００１２】
発明の目的
本発明の目的は、車両ホイールの全ての特性角を測定するシステムを提供することで、それにより上記の欠点なくし、測定を従来技術よりも更に正確且つ迅速にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の定義
本発明は米国特許明細書US 6, 252, 973及び、米国特許明細書US 5,535,522に記載されている方法の欠点を以下の方法で克服し、平面の位置をテレビカメラに関連して決定できる。
【００１４】
第一に、研究（finding）による方法は、何らかの単一画像からデザインの特性ポイント（characteristic points）の配列に、既知の“特徴抽出”アルゴリズム（”feature extraction” algorithms）、例えば“コーナー検出（corner detection）”のアルゴリズムを用いて、移行すると見越しており、コーナー検出は以下の文献から簡単に知ることが出来る。
C.G. Harris and M.J. Stephens, “Combined Corner and Edge Detector”, in Proceeding of the Fourth Alvey Vision Conference, Manchester, page 147 - 151, 1988;
C. Tomasi and T. Kaneda, "Detection and Tracking of Point Feature", Carnegie Mellon University, Tech. Report CMU-CS-91-132, April 1991;
Assessing the Performance of Corner Detectors for Point Feature Tracking Applications
**P.  Tissainayagam  raj@tns.nec.com.au  Transmissons Systems Division NEC (Australia) Pty. Ltd.  649-655 Springvale Road, Mugrave, Victoria 3170, Australia
*D. Suter  d.suter@eng.monash.edu.au  Dept.  of Electrical and Computer Systems Engineering Monash University Clayton, Victoria 3800, Australia.
【００１５】
ポイントの配列が決定されると、テレビカメラに関して目標物上でデザインの間隔と方位を決定するため、研究では立体ビジョン法を使用している。
【００１６】
二台のテレビカメラによって得られた同じシーンの二つの画像に利用される、既知のエピ極線幾何学及び３Ｄ復元技術の使用により、画像の二つのポイントの間にある実際の間隔を確立することが可能で、概念を発展させて、荷台のテレビカメラの相対位置を識別し、“立体テレビカメラ”を画定する二台のテレビカメラの一方に関連して、未知のポイントの群の間隔及び回転を確立することが可能である。
【００１７】
立体テレビカメラは、３Ｄ（三次元）画像を取得するために使用される二つのレンズを備えたテレビカメラである。
【００１８】
物体の２Ｄ（二次元）画像は、画素の群であり、描写した物体の寸法とのメートル法の相関関係（metric correlation）がない。
【００１９】
物体の３Ｄ画像は、物体の実際の寸法との既知の相関関係により、三次元参照システムに分配される。
【００２０】
本発明は、既知の立体映像技術の使用を基にしており、それらの技術は既に知られており以下の文献を参照のこと。
Richard Hartley and A. Ziesserman “MULTIPLE VIEW GEOMETRY IN COMPUTER VISION” Cambridge University Press ISBN0521623049；
Truco e Verri - Introductory Techniques for 3-D Computer Vision.
【００２１】
既知の立体映像技術すなわち一対のテレビカメラを有し、それによって互いに関連した予定の位置に立体映像システムを構成したお陰で、どのような形状の物体の位置も、一対のテレビカメラの一方に関連して決定することが可能である。
【００２２】
従って、一対の上記テレビカメラは空間参照システムを構成し、そこに物体の位置を配置する。
【００２３】
参照システムの物体の他の位置全てが、上記で定義された空間参照システムに関する回転（Ｒ）及び並進（Ｔ）によって、確認される。
【００２４】
どのような形状の物体も、ここに関連する場合では、何らかの幾何学的デザインと未知の寸法を持った平坦な目標物である。
【００２５】
本発明によると、目標物がホイールの各々に固定される。
【００２６】
ホイールに関連する目標物の位置を知ることが出来るか、またはステップ処理測定の際に同じ装置による回転並進によって決定できる。
【００２７】
本発明によると、考慮中の車両のホイール全てに少なくとも一対のテレビカメラを立体に使用することえを見越している。
【００２８】
以下で記載される特定の例は、複数のホイールがあるので、多くの対の立体カメラの使用を見越しており、そのために一つが車両に関する位置を決定しようとする。
【００２９】
二本の車軸と四個ホイールを有する普通自動車に関して、本例は四対のテレビカメラの使用を見越しており、各対のテレビカメラの両方がホイールの一つをフレーミングするのに適している。
【００３０】
本発明は、各目標物すなわち関連するホイールの空間位置が、符号Ｓi、i=1,2,3,4で示される参照システムにおける各対のテレビカメラによって決定され、その参照システムを四対のテレビカメラに共通した単独参照システムにて画定される。単独参照システムは符号Ｗで示される。
【００３１】
本発明によると、この結果が二つの別個のステップで達成される。
【００３２】
第一ステップが、各対のテレビカメラに関して、テレビカメラの外部にある参照システムＳiを確認することを含む。
【００３３】
好ましくは、各対のテレビカメラの外部にある参照システムＳiが、目標物によって指示される画像のポイントを補間する平面を備え、“ゼロ”を定義する位置に目標物がある時、それに関して同じ目標物によって取り上げられる連続した位置全てが定義される。
【００３４】
位置“ゼロ”は、研究によると、測定動作の開始すなわち時間“ｔ0”における目標物位置である。
【００３５】
このステップは、ゼロ較正ステップ（zero calibration step）と称され、この位置では目標物の並進及び回転が、個々のシステムＳiにおいて明らかにゼロである。
【００３６】
対のテレビカメラの全てに共通する参照システムを定義する第二ステップは、“システム較正”ステップ（system calibration system）と称される。
【００３７】
各目標物の位置が現在まで、それを見る立体対と上記で定義したような対のテレビカメラの外側の参照システムＳiを参照している。
【００３８】
それは、ホイールのアライメントをチェックできるように、各対のテレビカメラによる四つの測定が送られることに関連して、単独の参照システムを定義することが必要である。
【００３９】
従って、一対のテレビカメラの間または関連する参照システムＳi同士の間の関係を定義し、そして参照システムＷとして有効な一対の参照システムを、他の三対に適合させることが必要であり、この方法で四個の目標物の空間位置の測定が、参照システムＷにて行われる。
【００４０】
これを実行するため、研究によると、異なるステップで別々の位置に配置された補助目標物が使用され、それを第一対のテレビカメラのうちテレビカメラの少なくとも一つと、第二対のテレビカメラのうちテレビカメラの少なくとも一つによって、同時に見ることが出来る。
【００４１】
よって全ての位置、対のテレビカメラの四個の参照システムＳiのうち少なくとも二つに、補助目標物を可能で、そこからカメラに共通した単独参照システムＷで互いに関連してテレビカメラ同士の位置を得る。
【００４２】
特に、三つのステップで補助目標物の配置を、フロント車軸専用のテレビカメラの二対と、その二対の各々とリア車軸専用のテレビカメラの少なくとも一つに関して、個々に行うことが必要である。
【００４３】
上記で定義された単独参照システムＷにおいて検出されたデータから、アライメントの特性角の決定に至るため、研究ではホイールの特性角の直接読み取りできる一つかそれ以上の他の角度測定参照システムの少なくとも一つを定義することを見越している。
【００４４】
前記少なくとも一つの他の角度測定参照システムが、上記で定義された参照システムＷに関する記載と似た方法で定義される。
【００４５】
参照システムは、自動車の平面、すなわち四つのホイールセンターを表す四つのポイントの補間として得られた平面を備えている。
【００４６】
特性角が、この平面と平明に垂直な平面と四つのホイールの回転平面との交差に関連して、トー及びキャンバー各々に関して測定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
本発明の有利な特性と特徴は、以下の詳細な説明を、本発明を限定しない例として好適な実施例を図示した添付図面を参照して読むことにより、明確になるであろう。
【実施例１】
【００４８】
図面から、以下のように定義された四対のテレビカメラの支持構造体１を見ることが出来る。
右側のフロントホイールを映像化するのに適したＴ１abとＴ２ab；
左側のフロントホイールを映像化するのに適したＴ１as及びＴ２as；
右側のリアホイールを映像化するのに適したＴ１pd及びＴ２pd；
左側のリアホイールを映像化するのに適したＴ１ps及びＴ２ps；
【００４９】
自動車２が構造体１に対しほぼ垂直、言い換えるとテレビカメラを整列させたラインに対して垂直な長手軸線上で、構造体支持に向かい合うように配置される。
【００５０】
言うまでもなく、複数の対のテレビカメラも別々に分配できる。
【００５１】
自動車が配置されるリフト３は、昇降できる。
【００５２】
テレビカメラが配置される支持構造体１は、地上から約3メートルの高さで、自動車に向かい合うように配置されたＣ形プロフィール１０を備え、Ｃ形プロフィールはアクチュエータ３２により軸線周囲を回転可能なシャフト３１に支持して、対のテレビカメラの視野が車両を載せるリフト３の全高を、全タイプの車両に関してカバーしている。
【００５３】
赤外線透過可能な（何か幾何学的な）表面上のパターンを有する目標物５が、公知で適切なブラケット５１によって、四個のホイールの各々に取り付けられる（図８及び図１３）。
【００５４】
目標物５が、支持部５２に連結したシャフト５６を備え、それに関連してシャフトが回転できる。
【００５５】
支持フレーム５３がシャフトに固定され、前記支持フレームがlexan、プラスチック材料のシート５４を支持し、前記シートは平面的且つ機械的な強度の優れた性質を持ち、厚さ9mmで、逆反射性の接着フィルム“3M Eba1801”或いは他に“3M 580-10”のような赤外線反射材料によってコーティングされている。
【００５６】
シート５４が、赤外放射線を透過可能なプラスチック材料によるシート５５によってカバーされ、そこに高い不連続勾配を有した何らかのデザインが、赤外放射線を透過不可能な材料によって再製造される。
【００５７】
複数の赤外線LEDを使用した照明システムＩＲ（図２）が、各テレビカメラに関連し、前記反射表面を照らすことができる。各対のテレビカメラが、ホイールの目標物５を専門に見る。
【００５８】
照明システムが、車両の前軸に取り付けられる目標物を専門に見る一対のＴ１as-Ｔ２as、Ｔ１ad-Ｔ２adを有し、後軸に取り付けられる目標物を専門に見る一対のＴ１ps-Ｔ２ps、Ｔ１pd-Ｔ２pdを有している。
【００５９】
四個の目標物が、符号５as、５ad、５ps、５pdで認識され、その接尾辞は簡単に理解されよう。
【００６０】
図示の例において、対の立体テレビカメラが適切なインターフェース装置を仮死してINTEL P4プロセッサに接続されたKodak KAC-9638のようなダブルビデオセンサーと、“Coreco LVDS 64”のようなフレームグラバを備えて使用される。Intel P4 PROCESSORは、テレビカメラから出て来た画像を既知の機械的且つ人工的な映像ライブラリ、Intel（登録商標） IPPI（Integrated Performance Primitive and Video Processing）とIntel（登録商標） MKL（Match Kernel Library）, Coreco Sapera Pro（登録商標）のグループにより、処理できる。
【００６１】
それらのライブラリにより、パターンの二つの反射画像から、各対の立体カメラに関連したシステムＳiにおいて、その後に全ての対のテレビカメラに関連する共通システムＷにおいて、各目標物の空間位置に至る。確かにLucas-TommasiまたはHarris Operatorの“コーナー検出”タイプの“特徴抽出”アルゴリズムによって、各テレビカメラから出てくる画像に関して、目標物が回転並進中であっても、画像に少なくとも三つのポイントを確実に認識することが可能である。それらのポイントが、インデックスとして割り当てられる。
【００６２】
エピ極線数学的処理（epipolar mathematics）が“対応問題（Correspondency Problem）”を解決でき、すなわち一対のテレビカメラにうち一方のテレビカメラの画像の特性ポイントが、同対のテレビカメラのうち他方のテレビカメラの所定された特性ポイントに対応するように決定できる。
【００６３】
目標物の位置を決定するアルゴリズムの詳細
二つの較正テレビカメラ有することを提唱することで、一例として右側のＴ１adとＴ２abのフロント専門の対を使用するが、処理は残りの三対（Ｔ１as及びＴ２as、Ｔ１pd及びＴ２pd、Ｔ１ps及びＴ２ps）に関して、繰り返される。
【００６４】
この対の以下の趣旨は既に知られている。：
A(i), i = 1, 2、テレビカメラＴ１ad及びＴ２ad個々の固有パラメータのマトリクス；
k1(i)及びk2(i)、i = 1, 2、テレビカメラＴ１ad及びＴ２ad個々の第一及び第二放射歪みパラメータ；
回転マトリクスＲと並進ベクトルＴも既に知られており、それによってテレビカメラＴ１adの参照システムからテレビカメラＴ２adの参照システムに移行できるので、もしＸ（１）がＴ１adの参照システムにおける所定の座標を有する3Dポイントであり、Ｘ（２）がＴ２adの参照システムにおける所定の座標を有する同じポイントであれば、下記の関係式になる。
Ｘ(2) = Ｒ * Ｘ(1) + Ｔ
【００６５】
“特徴抽出”アルゴリズム（例えば、Corner Detection of Kaneda-Lucas-Tommasi or else Harris）によって、下記の二つのグループの特徴がテレビカメラ１及び２によって取得した画像から得られる。
｛mi(1)｝及び｛mj(2)｝、i = (1, …, nf1)、j = (1, …, nf2)
第一グループの全てのポイントを、第二グループにおいて対応するポイントに関連させる必要がある。
【００６６】
特徴の関連付け（association）をより確実にするため、曖昧さがないように、“オーダーされた”近傍構造（neighbourhood structure）を二つのグループ｛m i (1)｝及び｛mj(2)｝の全特徴に関して構成され。すなわち近似の特徴が認識されて、オーダーされる。
【００６７】
二つの画像の特徴のグループの関連付けが、近傍の最高の関連付けから開始して、繰り返し行われ、それは対に関する調査によって得られ、
（nbi*(1)  , nbj*(2)）∈ nb(1) ×nb(2)
これは以下に表した評価手順によって最大スコアを得る。
１．  全ての対のインデックス（I, j）に関して、近傍（nbi(1), nbj(2)）と考える。もし二つの近傍の濃度が異なっていると、関連付けを直ちに放棄し、他にｃがその濃度になる。
２．  二つの近傍間の関連付けの評価が、“回転なしで”行われ、すなわちｐステップ、p = 0, …, c - 1によって、nbj(2)の特徴をnbi(1)の特徴に関して回転させて得られる全ての関連付けを試みて得られた最高のスコアを表している。既に時計回りにオーダーされているので、回転は特徴の係数ｃシフトに等しい。
３．  以下で説明するように、関連付けのスコアはエピ極線束縛（epipolar constraint）を活用することによって、与えられる。
【００６８】
nbi（1）においてあらゆる特徴m1 = mk(1)に関して、対応する特徴m2 = m(2)k+p mod cを考える。二つの特徴のメートル座標x1 = (A(1))-1*m1及び、x2 = (A(2))-1*m2  が計算され、それらがｚ座標に関して正規化され、それにより歪みが取り除かれる。特徴ｍ２に関する画像平面１におけるエピ極線ラインｌ１からｘ１の間隔ｄｘ１の間隔と、特徴ｍ１に関する画像平面２におけるエピ極線ｌ２からｘ２の間隔ｄｘ２は、同じ方法で計算される。ｍ１とｍ２の関連付けの評定は、下記の公式によって与えられる。：
2006308581.tif 000003
ここでｅ１は画像１におけるエピ極線、ｅ２が画像2におけるエピ極線である。定数εはデモンストレータをゼロにしないために含んでいる。対数がスコアのスケールを圧縮するために使用される。
【００６９】
nbi(1)とnbj(2)の関連付けの全体スコアが、特徴同士の個別関連付けのスコアの和として得られる。この方法で、同様に特徴同士の曖昧関連付けを表示し、より高いスコアが、より高い濃度で近傍同士間の関連付けに利用される。
【００７０】
３Ｄ復元
近傍同士間の最高の関連付けが見つけられると、近傍のｃ特徴が関連付けられる。残りの特徴の関連付けの前に、現行の関連付け（current associations）に関する３Ｄポイントが復元され、それを補間する平面が下記の方法で計算される。もし（ｘ１，ｘ２）が正規化されると、正規化されたメートル座標であれば、それから関連付け（ｍ１，ｍ２）に関するひずみが除去され、３ＤポイントのＸ座標が下記の方法で計算される。：
Ｘ１＝λ１＊ｘ１（Ｘ座標は参照システムＴ１adで与えられる）
Ｘ２＝λ２＊ｘ２（Ｘ座標は参照システムＴ２adで与えられる）
λ１とλ２スケール因数は、マトリクス式を解くことによって得られる。
2006308581.tif 000004
ここで、もしｒ１，２，３が回転マトリクスＲの三本のラインであれば、
2006308581.tif 000005
そして、
ｄ＝-Ｔ
二つのスケール因数は下記のように得られる。
2006308581.tif 000006
【００７１】
補間平面の評価
３Ｄポイントｃの全てが復元されると、平面が対（Ｏ、ｎ）として評価され、ここでＯは３Ｄポイントｃの重心（barycentre）であり、ｎがポイントの共分散マトリクスの最小単一値に関連するベクトルとして計算された平面に対して正規のユニットベクトルである。
【００７２】
残った特徴の関連付け
あらゆる対の関連付け特徴（ｍ１，ｍ１）について、関連する近傍nb(m1)及びnb(m2)を考慮して、もし下記の状態が発生するのであれば、注視して未だ関連付けされていないような近傍の特徴を関連付けする。：
nb(m1)及びnb(m2)の濃度が等しい；
既に関連づけされたnb(m1)及びnb(m2)の特徴が、同数である；
関連付けされた特徴は３Ｄポイントには至らず、その平面からの距離が確実に予定した閾値よりも大きい。
【００７３】
各々新たな関連付けの際、補間平面は最新のものにされる。
【００７４】
このステップの最後に、実行可能な関連づけの全てに関する３Ｄポイントの全てが得られる。
【００７５】
上記で略述した技術を使用して、得られる３Ｄポイントを補間する平面を計算することは簡単である。
【００７６】
どのようなアルゴリズムを考えるかにより、画像の一方または両方で目標物を部分的にブロックする場合でも、正確に動作して、実際に関連付けできる全て或いは唯一の特徴の正確な関連付けを行う。
【００７７】
３Ｄ空間における目標物の位置の評価
補間平面、３Ｄポイント及びそれに対して正規のｎを与えて、３Ｄポイントのクラウド（cloud）と関連付けられたCartesian軸の項（tern）を決定する必要がある。これを行う可能な方法は、一対の３Ｄポイント、常に見えるＰ1とＰ2を選択し、ポイント（ｃ= Ｐ2 - Ｐ1）を結合するベクトルを計算し、それを平面上でｎに対して垂直に突出させ、正規化し、ユニットベクトルｖ1を得る。参照システムの第三ユニットベクトルｖ２を得るため、一方だけがｖ1とｎの間でベクトル積（ｖ2 = v1 × n）を行う必要がある。
【００７８】
ゆえに目標物とテレビカメラの一つとの間の回転マトリクスが、
Ｒc ＝ [ｖ1  ｖ2  ｎ]
によって与えられる。
【００７９】
従ってテレビカメラＴ１adに関する一つのＲc1を有し、テレビカメラＴ２adに関する一つのＲc2を有している。
【００８０】
並進に関連する限り、一つだけが二つのポイントうち一つを、３Ｄポイントのクラウドに関連した参照システムの原点として、選択する必要があり、そのために例えばテレビカメラの一つに関して再度Ｔ＝Ｐ1とし、テレビカメラＴ１adに関するＴc1とテレビカメラＴ２adに関するＴc2を有する必要がある。このポイントで、索引付きポイントの空間における位置が決定される。
【００８１】
そして参照システムに関連した空間における三つのポイントを知り、それにより三つのポイントを通過する平面の式、すなわち規範的な形式で目標物の平面の式aX＋bY＋cZ＋d = 0を定義する。（B.K.P.  Horn  “Closed form solution of absolute orientation using quaternions”）
【００８２】
簡略化を目的に、座標軸（Ｘs，Ｙs，Ｚs）を持つ各対のテレビカメラに共通したCartesian 参照システムが選択される。
【００８３】
対のテレビカメラの全てに共通する参照システムＷを、座標軸（Ｘw,Ｙw，Ｚw）と共に定義し、立体スコープシステムが参照システムＳiの軸の回転（Ｒ＿Ｘs，Ｒ＿Ｙs，Ｒ＿Ｚs，）の角度と、参照システムＷ及びシステムＷに関するシステムＳiの原点の並進（Ｔ＿Ｘs，Ｔ＿Ｙs，Ｔ＿Ｚs，）を決定できる。
【００８４】
軸の回転と並進は、通常個々に3×3回転マトリクスと並進ベクトルの形で利用される。
【００８５】
本発明によって活用される手順は下記の通りである。予備的な“システム較正”ステップは、対のテレビカメラの全てに関して単一参照システムを立体的に定義できるように見越している。
【００８６】
四つの立体対Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の四つの参照システムＳiを呼び出して、システム較正がそれら四つのシステム間の連結を定義できる。
【００８７】
これは四つのシステムのうち一つ（例えばＳ１）を選択し、構成が他の三つの参照システム（例えばＳ２，Ｓ３，Ｓ４）の回転及び並進を、選択された一つに関連して確立し、その一つが立体対に共通した参照システムＷになり、それに関連して特性角の計算が行われ得る。
【００８８】
このステップで、何かのパターンを有した少なくとも三つの目標物を有することを必要としており、それらを５Ｘ，５Ｙ及び５Ｚと称する（図９）。第一目標物（５Ｘ）は、右側フロント軸専門の対のカメラＴ１ad、Ｔ２adの少なくとも一つのテレビカメラと、左側フロント軸専門の対のテレビカメラＴ１as、Ｔ２asのうち少なくとも一つのテレビカメラとの視野が重なり合う領域に配置される。そのような位置は普通、リフトの中心に配置される。
【００８９】
このポイントで、向かい合った側だが雄ねじ車軸専門の立体対のテレビカメラからの画像の取得と処理が、それら二対の間でリンクを形成できる。
【００９０】
対Ｔ１as、Ｔ２asと対Ｔ１ad、Ｔ２adとの間のリンクが、そのようにして形成される。
【００９１】
システムＳ１が、目標物５xの確実な回転及び並進Ｒ1＿５x、Ｔ１＿５xを測定し、同様にシステムＳ２が、目標物５xのＲ2＿５x、Ｔ２＿５xを測定する。それらの回転−並進をシンプルな数学的計算で合成することによって、Ｓ１及びＳ２との間の回転及び並進が得られる。
【００９２】
公式では、一方の参照システムから他方のそれへの変換が、ｇ（Ｒ，Ｔ）であり、Ｓ１からＳ２へ変換される。：
g(R_1_2, T_1_2) = g(R1_5x, Ｔ１_5x) * g’(R2_5x, Ｔ２_5x)
ここでg(R1_5x, Ｔ１_5x)はＳ１と目標物５xの参照システムとの間の変換であり、g’(R2_5x, Ｔ２_5x)についても類似で、動作“＊”が、参照システム間の変換の合成動作であり、ｇ’は逆並進である。
【００９３】
第二目標物５Ｙは、一方がフロントで他方がリア専門だが同じ側にあって、立体対の視野が重なり合う領域に配置される。これにより、同じ側だが向かい合う車軸専門の立体対の間のリンクを形成でき、例えば対Ｔ１as、Ｔ２asと対Ｔ１ps、Ｔ２psとの間のリンクを形成する。
【００９４】
システムＳ１が目標物５Ｙの確実な回転及び並進R1_5y, Ｔ１_5Yを測定し、同様にシステムＳ４が目標物５Ｙの確実な回転及び並進R4_5y, T4_5Yを測定する。シンプルな数学的計算によりそれらの回転−並進を合成することによって、Ｓ１とＳ４との間の回転及び並進が得られる。公式は下記の通りである。：
g(R_1_4, T_1_4) = g(R1_5y, Ｔ１_5y) * g’(R4_5y, T4_5y)
【００９５】
この動作は、別の側に関しても繰り返す必要がある（従ってもし、第一にシステムＳ１とＳ４との間にリンクを形成すれば、そこでシステムＳ１とＳ３との間のリンクし得る）。それは、同じ側だが目標物５Ｙに関して選択された側とは向かい合い、一方がフロント、他方がリア専門の立体対の視野が重なり合う領域に、第三目標物５Ｚを配置することによって、可能である。
【００９６】
システムＳ２が目標物の確実な回転及び並進R2_5z, Ｔ２_5zを測定し、同様にシステムＳ３が目標物の確実な回転及び並進R3_5z, T3_5zを測定する。シンプルな数学的計算によりそれらの回転−並進を合成することによって、Ｓ３とＳ２との間の回転及び並進が得られる。公式は下記の通りである。：
g(R_2_3, T_2_3) = g(R2_5z, Ｔ２_5z) * g’(R3_5z, T3_5z)
【００９７】
それら三つのリンクを得ることで、第四の関係を、Ｓ１とＳ３の間で回転−並進合成のシンプルな数学的動作により算出することができる。公式は下記の通りある。：
g(R_1_3, T_1_3) = g(R_1_2, T_1_2) * g’(R_2_3, T_2_3)
【００９８】
システムの較正を行うことで、自動車がリフトに配置され、目標物が個々のホールに装着される。
【００９９】
個々のホイールに装着された目標物が、上記のように符号５ＡＳ、５ＡＤ、５ＰＳ及び５ＰＤによって確認される。
【０１００】
一例で各目標物と個々のホイールとの間の関係は、知られていると仮定する。
【０１０１】
更に、目標物を取り付けるブラケットの搭載面と、ホイールの実際の平面との間で起こりえる機械結合のエラーに関して補正可能で、ヒールが作動中に多くの位置で各目標物を捕らえて測定し、それによって目標物とホイールとの間の正確な関係、並びに回転中にホイール平面の揺動を得る。
【０１０２】
特性角の検出を続けるため、参照システムＷにおいて自動車の平面を定義することが必要である。
【０１０３】
各目標物と個々のホイールとの関係を認識して、四つの立体対に共通した参照システムＷに関して、四つのホイール中心の座標を確立できる。
【０１０４】
四つのホイール平面が、ホイールの回転軸から始まり、ホイール平面が軸に対して垂直であると定義する。
【０１０５】
四つのホイール中心を補間する平面が、“自動車平面”ＰＶで定義される。
【０１０６】
補間平面に関して、四つのホイール中心に対応するポイントの四項によって定義された四つの平面の平均平面を意味している。
【０１０７】
自動車平面とホイール平面との交差点は、四本の交差ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を画定している。
【０１０８】
フロントトーは、Ｌ１及びＬ２とスラスト軸によって形成された角度であり、リアのトーは、Ｌ３及びＬ４と対称軸Ｋによって形成された角度である。
【０１０９】
自動車平面に対して垂直方向とホイール平面との間に形成された角度は、キャンバー角度になる。
【０１１０】
ステアリングホイールを真っ直ぐにした位置に関して対称的な位置に、自動車のステアリングを回転させることによって、フロント車軸に取り付けられた目標物の異なる位置を得て処理することを含んでいる。各目標物の空間位置の合成により、車両のステアリング軸と、これから自動車の特性角の全てを定義できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】四対のテレビカメラとそれに関連する支持手段。
【図２】一対の立体テレビカメラとそれに関連する赤外線照明装置。
【図３】図１のIII-III線の断面図。
【図４】別の方向から見た図１の類似図。
【図５】第一動作形態で側面から見た測定配置の概略図。
【図６】第二動作状態を図５の測定位置で示した図。
【図７】平面に見た同じ配置。
【図８】関連する目標物に接続した車両のホイールを垂直面に見た同じ配置であり、それと共に適切なブラケットによりホイール側部に接続された総体的な二つのフロント及びリア目標物を示した図。
【図９】較正用に較正された測定配置。
【図１０】目標物の拡大図。
【図１１】“ランアウト”ステップにおける目標物。
【図１２】車両及びそれに関する幾何学的車軸。
【図１３】コーナー検出アルゴリズムによるデザインの画像に見られる配列のポイント。
【符号の説明】
【０１１２】
１      支持構造体
５      シート
１０    Ｃ形プロフィール
３１    シャフト
３２    アクチュエータ
５１    ブラケット
５２    支持部
５３    支持フレーム
５４    シート
５５    層
５６    シャフト
Ｔ１ab  ビデオカメラ
Ｔ２ab  ビデオカメラ
Ｔ１as  ビデオカメラ
Ｔ２as  ビデオカメラ
Ｔ１pd  ビデオカメラ
Ｔ２pd  ビデオカメラ
Ｔ１ps  ビデオカメラ
Ｔ２ps  ビデオカメラ
５as    目標物
５ad    目標物
５ps    目標物
５pd    目標物
５Ｘ    目標物
５Ｙ    目標物
５Ｚ    目標物
ＩＲ    照明システム
Ｋ      対称軸
Ｌ１    交差ライン
Ｌ２    交差ライン
Ｌ３    交差ライン
Ｌ４    交差ライン
ＰＶ    自動車平面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
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