專利名稱：車身縫隙尺寸非接觸在線檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車車身縫隙的檢測方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種車身縫隙尺寸非接觸在線檢測方法。
背景技術(shù)：
汽車在裝配的過程中，由于覆蓋件尺寸誤差較大導(dǎo)致覆蓋件之間存在較大的縫隙是常見的問題，不但影響整車的密封性能而且覆蓋件之間縫隙的大小與整車的振動噪聲以及使用性能緊密相關(guān)，如果相鄰覆蓋件之間的縫隙過大，如保險杠和發(fā)動機(jī)蓋的配合處間隙過大，將降低裝配精度，在車輛的使用過程中產(chǎn)生很大的振動噪聲；門縫間隙過大，會引起車門下沉或者關(guān)不嚴(yán)，將影響整車的使用性能，從而影響乘坐舒適性和整車使用壽命。車身表面的縫隙大小還影響整車的造型以及外觀，而現(xiàn)在人們對于汽車的外觀要求越來越高，所以嚴(yán)格控制縫隙的尺寸，是造型美觀的必要條件，因而對車身覆蓋件縫隙的測量與控制具有十分重要的意義。傳統(tǒng)用于車身表面縫隙檢測的方法主要有機(jī)械接觸式測量、運(yùn)用三坐標(biāo)機(jī)、測量機(jī)器人、經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)、三維激光測量儀以及基于電容和超聲波的方法進(jìn)行測量，但是這些設(shè)備體積較龐大，不便攜帶且為接觸式測量，容易受到外界因素的影響，不能滿足在線測量和大型覆蓋件縫隙測量的需要。隨著圖像處理、計算機(jī)技術(shù)和工業(yè)攝像機(jī)制造水平的不斷發(fā)展，計算機(jī)視覺技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，不但可以實現(xiàn)物體在三維空間中形狀、位置和尺寸的測量而且相比接觸式的檢測系統(tǒng)在智能性、柔性以及檢測速度方面具有更大的優(yōu)越性，正逐步成為工業(yè)產(chǎn)品尺寸在線檢測的重要手段和未來發(fā)展趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在設(shè)備體積較龐大、不便攜帶且為接觸式測量、容易受到外界因素的影響、不能滿足在線測量與大型覆蓋件縫隙測量的問題，提供了一種車身縫隙尺寸非接觸在線檢測方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的所述的車身縫隙尺寸非接觸在線檢測方法的步驟如下1.攝像機(jī)的標(biāo)定階段(I)設(shè)定可移動的布滿黑白相間棋盤格的平面標(biāo)靶，棋盤格尺寸為30mmX30mm，以黑方塊和白方塊公共的角點作為標(biāo)定特征點，標(biāo)定特征點的數(shù)量為100個，以I號攝像機(jī)與2號攝像機(jī)的透視中心作為坐標(biāo)原點建立世界坐標(biāo)系；(2)安裝I號攝像機(jī)與2號攝像機(jī)建立雙目立體視覺系統(tǒng)，在I號攝像機(jī)與2號攝像機(jī)的公共視場范圍內(nèi)放置可移動的平面標(biāo)靶，在保持I號攝像機(jī)與2號攝像機(jī)位置靜止的前提下移動平面標(biāo)靶并由I號攝像機(jī)與2號攝像機(jī)對平面標(biāo)靶進(jìn)行15次拍攝標(biāo)靶圖像。(3)利用MATLAB軟件的標(biāo)定工具箱實現(xiàn)對由標(biāo)定程序讀入的標(biāo)靶圖像進(jìn)行修正并進(jìn)行角點提取以及I號攝像機(jī)與2號攝像機(jī)的標(biāo)定，然后對標(biāo)定的結(jié)果進(jìn)行保存；2.圖像采集階段
(I)將待測的車身覆蓋件縫隙部位放在雙目立體視覺系統(tǒng)的公共視場里進(jìn)行拍攝，得到兩幅包含覆蓋件縫隙的圖像對；(2)運(yùn)用圖像間的邏輯“或”運(yùn)算，將待測量的覆蓋件縫隙區(qū)域從背景圖像中分割出來；(3)先利用均值濾波對圖像進(jìn)行初步處理，去除圖像中高斯分布的白噪聲；再利用中值濾波進(jìn)一步進(jìn)行噪聲處理；(4)中值濾波之后，利用調(diào)整圖像灰度級的方法進(jìn)行圖像邊緣增強(qiáng)，突出縫隙輪廓，同時削弱或者去除脈沖噪聲與高頻噪聲。3.立體匹配階段:(I)利用無初始化的主動輪廓模型來進(jìn)行車身縫隙線的邊緣輪廓提取，在左圖像、右圖像上分別取得由縫隙邊緣像素點的坐標(biāo)構(gòu)成的點對；(2)利用外極線幾何約束法進(jìn)行縫隙邊緣像素點的立體匹配；(3)利用視差連續(xù)性和順序一致性約束剔除誤差匹配點，提高匹配結(jié)果的精確性。4.三維重建階段:(I)根據(jù)已建立好的雙目立體視覺系統(tǒng)的標(biāo)定結(jié)果，由立體匹配點求出覆蓋件縫隙邊緣點的三維空間坐標(biāo)；(2)根據(jù)求出的三維空間坐標(biāo)點進(jìn)行車身縫隙三維曲線的重建；(3)對三維重建曲線按曲線與x、y、z軸的夾角的角度和方向進(jìn)行空間旋轉(zhuǎn)；(4)在縫隙線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)之后分別對其進(jìn)行平面內(nèi)的投影，求出縫隙的寬度數(shù)值和面差數(shù)值。技術(shù)方案中所述的利用無初始化的主動輪廓模型來進(jìn)行車身縫隙線的邊緣輪廓提取是指:定義基于主動輪廓模型的內(nèi)部能量函數(shù):
權(quán)利要求
1.一種車身縫隙尺寸非接觸在線檢測方法，其特征在于，所述的車身縫隙尺寸非接觸在線檢測方法的步驟如下: 1)攝像機(jī)的標(biāo)定階段: (1)設(shè)定可移動的布滿黑白相間棋盤格的平面標(biāo)靶，棋盤格尺寸為30mmX30mm，以黑方塊和白方塊公共的角點作為標(biāo)定特征點，標(biāo)定特征點的數(shù)量為100個，以I號攝像機(jī)與2號攝像機(jī)的透視中心作為坐標(biāo)原點建立世界坐標(biāo)系； (2)安裝I號攝像機(jī)與2號攝像機(jī)建立雙目立體視覺系統(tǒng)，在I號攝像機(jī)與2號攝像機(jī)的公共視場范圍內(nèi)放置可移動的平面標(biāo)靶，不斷變換平面標(biāo)靶與成像平面之間的角度和方位，保持平面標(biāo)靶不動的時候，用I號攝像機(jī)與2號攝像機(jī)拍攝平面標(biāo)靶的圖像，每進(jìn)行一次角度和方位的變換拍攝一副圖像，共拍攝15副標(biāo)靶圖像； (3)利用MATLAB軟件的標(biāo)定工具箱實現(xiàn)對由標(biāo)定程序讀入的標(biāo)靶圖像進(jìn)行修正并進(jìn)行角點提取以及I號攝像機(jī)與2號攝像機(jī)的標(biāo)定，然后對標(biāo)定的結(jié)果進(jìn)行保存； 2)圖像采集階段: (1)將待測的車身覆蓋件縫隙部位放在雙目立體視覺系統(tǒng)的公共視場里進(jìn)行拍攝，得到兩幅包含覆蓋件縫隙的圖像對； (2)運(yùn)用圖像間的邏輯“或”運(yùn)算，將待測量的覆蓋件縫隙區(qū)域從背景圖像中分割出來； (3)先利用均值濾波對圖像進(jìn)行初步處理，去除圖像中高斯分布的白噪聲；再利用中值濾波進(jìn)一步進(jìn)行噪聲處理； (4)中值濾波之后，利用調(diào)整圖像灰度級的方法進(jìn)行圖像邊緣增強(qiáng)，突出縫隙輪廓，同時削弱或者去除脈沖噪聲與高頻噪聲； 3)立體匹配階段: (1)利用無初始化的主動輪廓模型來進(jìn)行車身縫隙線的邊緣輪廓提取，在左圖像、右圖像上分別取得由縫隙邊緣像素點的坐標(biāo)構(gòu)成的點對； (2)利用外極線幾何約束法進(jìn)行縫隙邊緣像素點的立體匹配； (3)利用視差連續(xù)性和順序一致性約束剔除誤差匹配點，提高匹配結(jié)果的精確性； 4)三維重建階段: (1)根據(jù)已建立好的雙目立體視覺系統(tǒng)的標(biāo)定結(jié)果，由立體匹配點求出覆蓋件縫隙邊緣點的三維空間坐標(biāo)； (2)根據(jù)求出的三維空間坐標(biāo)點進(jìn)行車身縫隙三維曲線的重建； (3)對三維重建曲線按曲線與X、y、z軸的夾角的角度和方向進(jìn)行空間旋轉(zhuǎn)； (4)在縫隙線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)之后分別對其進(jìn)行平面內(nèi)的投影，求出縫隙的寬度數(shù)值和面差數(shù)值。
2.按照權(quán)利要求1所述的車身縫隙尺寸非接觸在線檢測方法，其特征在于，所述的利用無初始化的主動輪廓模型來進(jìn)行車身縫隙線的邊緣輪廓提取是指: 定義基于主動輪廓模型的內(nèi)部能量函數(shù):
3.按照權(quán)利要求1所述的車身縫隙尺寸非接觸在線檢測方法，其特征在于，所述的利用外極線幾何約束法進(jìn)行縫隙邊緣像素點的立體匹配是指: 左圖像平面I1、右圖像平面I2為從I號攝像機(jī)與2號攝像機(jī)所獲得圖像，假設(shè)空間中一點Μ，則點M在左圖像平面I1、右圖像平面I2上的投影點分別為Hi1與m2，并且Hi1與m2是相互對應(yīng)的，O1、O2分別為兩臺攝像機(jī)的光心，則點Hi1、m2、O1、O2、M位于同一個平面S上，Ii為平面S與左圖像平面I1的交線，點Hi1位于交線I1上，I2為平面S與右圖像平面I2的交線，點m2位于交線I2上，則稱I1為左圖像平面I1對應(yīng)于右圖像平面I2上m2點的外極線，同理，稱I2為右圖像平面I2對應(yīng)于左圖像平面I1上Hi1點的外極線，稱平面S為極平面； 而在立體視覺中，外極線約束的定義為，兩幅圖像中互相對應(yīng)的兩點是位于同一條極線上的，即在左圖像平面I1中的一點Hl1對應(yīng)于右圖像平面I2上的一點Hl2，則這兩個點必定位于同一條外極線I2上，同理，在右圖像平面I2上的一點Hi2對應(yīng)于左圖像平面I1中的一點Ki1,貝U兩點位于同一條外 極線I1上； 外極線約束可以用一個簡單的代數(shù)公式來表示，即:m，F(xiàn)m = O 其中，m= [u，v，l]T與m’ = [u' V'，1]T分別為左圖像平面I1X右圖像平面I2上的對應(yīng)點，F(xiàn)為基礎(chǔ)矩陣，并且F = A, _T[t]xRA_1 其中，A’、A分別是兩個攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)，并且A'、A均為3X3的矩陣，R為旋轉(zhuǎn)矩陣，t為平移向量，[七叉是七的反對稱矩陣，如果假設(shè)t為三維的向量，即t= (tx，ty，tz)T，則t的反對稱矩陣[t]x為
4.按照權(quán)利要求1所述的車身縫隙尺寸非接觸在線檢測方法，其特征在于，所述的利用連續(xù)性和順序一致性約束剔除誤差匹配點是指: 在經(jīng)過外極線幾何匹配之后，左圖像平面I1上的一點Hi1在右圖像平面I2上可能對應(yīng)著兩個或者兩個以上的點，為了得到唯一的匹配點，我們需要對匹配之后的各個匹配對進(jìn)行視差連續(xù)性約束以及順序一致性約束，所謂連續(xù)性約束，即如果同一物體的表面上有兩點為M、N，并且兩點相距很近，若M、N在兩幅圖像上的投影點分別為H^m2與I^n2JUm1與H1的位置比較接近，同理，m2、n2的位置也很接近，而任何物體的表面均為連續(xù)的，使Μ、N的深度類似，因此，只要我們建立了 Hl1與Hl2之間的相互對應(yīng)關(guān)系，就可以根據(jù)深度差決定N點投影的位置；而順序一致性約束，即一幅圖像上的一條極線與另外一幅圖像上的一條極線相互對應(yīng)，則在這兩條極線上的對應(yīng)點的排列順序是不變的。
5.按照權(quán)利要求1所述的車身縫隙尺寸非接觸在線檢測方法，其特征在于，所述的三維重建是指:根據(jù)兩幅或者兩副以上的圖像得到物體三維幾何信息的方法，假設(shè)空間中一物體，通過I號攝像機(jī)、2號攝像機(jī)獲得左圖像平面I1、右圖像平面I2，物體上一點P在空間中的坐標(biāo)為[XYZ]T，在左圖像平面I1、右圖像平面I2上的投影點分別為？1和Pr，他們的齊次坐標(biāo)分別為[ulVll]T、[u2v2l]T，貝U Pl,Pr與P有如下的對應(yīng)關(guān)系:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車身縫隙尺寸非接觸在線檢測方法，旨在克服現(xiàn)有技術(shù)存在設(shè)備體積龐大、不便攜帶且為接觸式測量、容易受外界因素的影響、不能在線測量與大型覆蓋件縫隙測量的問題。檢測方法的步驟為1.攝像機(jī)的標(biāo)定階段；2.圖像采集階段將車身覆蓋件縫隙部位放在攝像機(jī)的視場里拍攝圖像；3.立體匹配階段；4.三維重建階段1)根據(jù)雙目立體視覺系統(tǒng)的標(biāo)定結(jié)果，由立體匹配點求出覆蓋件縫隙邊緣點的三維空間坐標(biāo)；2)根據(jù)求出的三維空間坐標(biāo)點進(jìn)行車身縫隙三維曲線的重建；3)對三維重建曲線按曲線與x、y、z軸的夾角的角度和方向進(jìn)行空間旋轉(zhuǎn)；4)在縫隙線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)之后分別對其進(jìn)行平面內(nèi)的投影，求出縫隙的寬度數(shù)值和面差數(shù)值。
文檔編號G01B11/14GK103075973SQ20121059058
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者崔岸, 陳洪柱, 陳曉博, 徐文強(qiáng), 馮沖, 趙穎, 徐利娟 申請人:吉林大學(xué)