基于行車(chē)方向的汽車(chē)前照燈檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差糾正方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種對(duì)汽車(chē)前照燈檢測(cè)儀的水平光束照射方向測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差糾正的方法，主要適用于車(chē)輛性能檢測(cè)站中對(duì)汽車(chē)前照燈的全自動(dòng)檢測(cè)。系統(tǒng)由安裝在待檢車(chē)位正前方的雙目攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)和前照燈檢測(cè)儀構(gòu)成。利用形態(tài)學(xué)圖像處理方法和Hough變換檢測(cè)汽車(chē)圖像的車(chē)身特征點(diǎn)，對(duì)特征點(diǎn)三維坐標(biāo)的序列進(jìn)行擬合，得汽車(chē)行駛方向，分析行車(chē)方向與行車(chē)引導(dǎo)線(xiàn)之間的角度偏差，對(duì)前照燈檢測(cè)儀的水平光束照射方向的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。本發(fā)明能自動(dòng)對(duì)汽車(chē)前照燈的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差糾正，提高檢測(cè)結(jié)果的正確率和測(cè)量的可重復(fù)性，為汽車(chē)的夜間安全行駛提供保障。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于行車(chē)方向的汽車(chē)前照燈檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差糾正方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種對(duì)汽車(chē)前照燈的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差糾正的方法，通過(guò)分析汽 車(chē)的實(shí)際行駛方向與車(chē)輛檢測(cè)站的行車(chē)引導(dǎo)線(xiàn)之間的角度偏差，對(duì)汽車(chē)前照燈檢測(cè)儀的水 平光束照射方向的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，減小測(cè)量誤差，本發(fā)明適用于車(chē)輛性能檢測(cè)站中對(duì) 汽車(chē)前照燈的全自動(dòng)檢測(cè)。

【背景技術(shù)】
[0002] 前照燈是保證汽車(chē)安全運(yùn)行的重要部件之一，對(duì)夜間行車(chē)安全起著重要作用。前 照燈檢測(cè)是車(chē)輛檢測(cè)站對(duì)汽車(chē)安全性能進(jìn)行評(píng)價(jià)的重要項(xiàng)目，主要是檢測(cè)前照燈的發(fā)光強(qiáng) 度和照射方向是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，確保車(chē)輛在夜間或視覺(jué)條件不良情況下的正常行駛。
[0003] 在機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)線(xiàn)上對(duì)前照燈進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，一般是利用前照燈檢測(cè)儀，它安裝在固 定導(dǎo)軌上，按一定測(cè)量距離停放在被檢車(chē)輛對(duì)面，檢測(cè)儀的光接收面及導(dǎo)軌與行車(chē)引導(dǎo)線(xiàn) 垂直，而車(chē)輛的縱向軸線(xiàn)與引導(dǎo)線(xiàn)平行。
[0004] 前照燈檢測(cè)的不合格情況主要有兩種：發(fā)光強(qiáng)度偏低和光束照射位置偏斜。當(dāng)車(chē) 輛停放位置不對(duì)正時(shí)，即前照燈檢測(cè)儀的導(dǎo)軌與行車(chē)引導(dǎo)線(xiàn)不垂直，會(huì)引起前照燈光束照 射方向的測(cè)量誤差。這種誤差造成了前照燈檢測(cè)的合格率偏低、檢測(cè)結(jié)果重復(fù)性差的后果， 成為影響汽車(chē)夜間安全行駛的因素之一。因此，在對(duì)汽車(chē)前照燈進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，為了提高測(cè) 量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要考慮車(chē)輛停放不正的問(wèn)題，主要有兩種解決方法：車(chē)輛擺正和數(shù)據(jù)修 正。
[0005] 車(chē)輛擺正是指利用汽車(chē)擺正裝置等輔助設(shè)備，使車(chē)輛縱向軸線(xiàn)與行車(chē)引導(dǎo)線(xiàn)重 合，提高前照燈檢測(cè)結(jié)果的正確率，但此方法增加了檢測(cè)成本，而且檢測(cè)的實(shí)時(shí)性也較差。
[0006] 數(shù)據(jù)修正是對(duì)前照燈檢測(cè)儀的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正，利用激光測(cè)距技術(shù)或數(shù)字圖像 處理技術(shù)分析汽車(chē)的縱向軸線(xiàn)，與行車(chē)引導(dǎo)線(xiàn)相比較，得到車(chē)輛的停放位置偏差，對(duì)檢測(cè)數(shù) 據(jù)進(jìn)行修正。此方法可減小測(cè)量誤差，但車(chē)輛的縱向軸線(xiàn)與行駛方向不一定一致，與前照燈 的實(shí)際應(yīng)用情況不相符。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是一種數(shù)據(jù)修正方法，以汽車(chē)的行駛方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，分析 汽車(chē)的實(shí)際行駛方向與車(chē)輛檢測(cè)站的行車(chē)引導(dǎo)線(xiàn)之間的偏差，自動(dòng)對(duì)前照燈檢測(cè)儀的水平 光束照射方向的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，提高前照燈檢測(cè)結(jié)果的正確率和測(cè)量的可重復(fù)性。
[0008] 本發(fā)明的誤差糾正原理如下：
[0009] 如圖1所示，當(dāng)被檢汽車(chē)處于理想檢測(cè)位置時(shí)，應(yīng)與前照燈檢測(cè)儀1對(duì)正，即被檢 汽車(chē)的縱向軸線(xiàn)（或行駛方向）與前照燈檢測(cè)儀運(yùn)行導(dǎo)軌2垂直。但當(dāng)實(shí)際檢測(cè)時(shí)，實(shí)際 的行車(chē)方向4與理想的行車(chē)引導(dǎo)線(xiàn)3之間難免存在誤差，假設(shè)兩者的角度偏差為α，前照燈 檢測(cè)儀測(cè)量得到的前照燈水平光束照射偏移量為β，則實(shí)際的偏移量Θ為：
[0010] θ = β - a (1)
[0011] 上式中，α , β , Θ為正表不左偏，為負(fù)表不右偏。
[0012] 本發(fā)明的誤差糾正方案如下：
[0013] 如圖2所示，雙目攝像機(jī)5設(shè)置在待檢車(chē)位正前方，在汽車(chē)方向盤(pán)回正的狀態(tài)下， 讓待檢汽車(chē)6從起始位置緩慢直線(xiàn)前進(jìn)，行駛約3米，到達(dá)前照燈檢測(cè)停放車(chē)位。在此期 間，拍攝若干幀汽車(chē)的視覺(jué)圖像，傳輸給計(jì)算機(jī)7,由其對(duì)汽車(chē)圖像進(jìn)行處理，分析汽車(chē)的行 駛方向，計(jì)算它與行車(chē)引導(dǎo)線(xiàn)之間的角度偏差，根據(jù)此偏差對(duì)汽車(chē)前照燈檢測(cè)儀的測(cè)量結(jié) 果進(jìn)行修正。
[0014] 本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程分為以下五步：
[0015] (1)雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定
[0016] 根據(jù)誤差修正方案，搭建系統(tǒng)，進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定，分析雙目攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)、夕卜 部參數(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0017] ⑵汽車(chē)圖像的車(chē)身特征點(diǎn)提取
[0018] 在汽車(chē)從起始位置緩慢駛向待檢車(chē)位的過(guò)程中，由雙目攝像機(jī)拍攝若干幀的視覺(jué) 圖像，傳輸給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)程序?qū)γ繋淖?、右兩幅圖像進(jìn)行分析，得到汽車(chē)前牌照形狀 中心的坐標(biāo)，即車(chē)身特征點(diǎn)。
[0019] 汽車(chē)車(chē)身特征點(diǎn)的提取步驟如下：
[0020] ①圖像預(yù)處理：把采集的彩色汽車(chē)圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，經(jīng)直方圖均衡化處理增 強(qiáng)圖像的對(duì)比度，再經(jīng)濾波去除噪聲。
[0021] ②邊緣檢測(cè)：由于汽車(chē)前牌照的底色與邊框在灰度上有比較大的反差，對(duì)圖像進(jìn) 行邊緣檢測(cè)。
[0022] ③噪聲去除：經(jīng)邊緣檢測(cè)后，除車(chē)牌區(qū)域外，圖像中還存在大量的橫向邊緣。為了 消除它們對(duì)車(chē)牌定位產(chǎn)生的干擾，選取具有垂直結(jié)構(gòu)的元素對(duì)圖像進(jìn)行腐蝕操作。
[0023] ④圖像平滑：采取矩形結(jié)構(gòu)元素對(duì)邊緣圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算，消除圖像中的間 斷、細(xì)長(zhǎng)的鴻溝和小的孔洞，并填補(bǔ)輪廓線(xiàn)中的斷裂，使邊緣輪廓更加光滑。
[0024] ⑤車(chē)牌區(qū)域定位：經(jīng)上述處理后，除得到車(chē)牌所在區(qū)域之外，還可能存在其它連通 區(qū)域。根據(jù)車(chē)牌的外形尺寸特征，對(duì)候選區(qū)域進(jìn)一步分析，提取車(chē)牌區(qū)域。在中國(guó)，絕大多 數(shù)前牌照的輪廓尺寸為440mmX 140mm，S卩：車(chē)牌的長(zhǎng)寬比r是固定的，約為3. 143。對(duì)各候 選區(qū)域按矩形分析，如其長(zhǎng)寬比值介于[2. 85,3. 45]之間，并最接近r，則認(rèn)定為車(chē)牌區(qū)域。
[0025] ⑥車(chē)牌輪廓提?。簩?duì)檢測(cè)出的車(chē)牌區(qū)域的灰度圖像進(jìn)行Hough變換，車(chē)牌的水平 邊緣和堅(jiān)直邊緣在變換空間產(chǎn)生四個(gè)峰值點(diǎn)。這四個(gè)點(diǎn)在原圖像空間對(duì)應(yīng)著四條直線(xiàn)，構(gòu) 成一個(gè)矩形，即汽車(chē)前牌照的輪廓。
[0026] ⑦車(chē)身特征點(diǎn)提?。簩?duì)汽車(chē)前牌照的輪廓進(jìn)行分析，提取其形狀中心，作為汽車(chē)的 車(chē)身特征點(diǎn)。
[0027] (3)行車(chē)方向分析
[0028] 對(duì)每幀的左、右兩幅汽車(chē)圖像的車(chē)身特征點(diǎn)進(jìn)行三維重建，得到在世界坐標(biāo)系中 的坐標(biāo)。對(duì)由車(chē)身特征點(diǎn)三維坐標(biāo)所構(gòu)成的序列進(jìn)行擬合，得到一直線(xiàn)，即汽車(chē)的行駛方 向。
[0029] (4)行車(chē)方向的角度偏差計(jì)算
[0030] 比較汽車(chē)的實(shí)際行駛方向與車(chē)輛檢測(cè)站的行車(chē)引導(dǎo)線(xiàn)，計(jì)算它們之間的角度偏 差。
[0031] (5)前照燈檢測(cè)數(shù)據(jù)修正
[0032] 讀入前照燈檢測(cè)的測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)式（1)對(duì)其進(jìn)行修正，得到實(shí)際的前照燈水平 光束照射方向。
[0033] 本發(fā)明是基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的，能對(duì)汽車(chē)前照燈檢測(cè)儀的水平光束照射方 向的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)修正，可有效提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要有：
[0034] (1)本發(fā)明只是在汽車(chē)前照燈檢測(cè)儀的基礎(chǔ)上增加了雙目攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)分析軟 件，成本低。
[0035] (2)本發(fā)明是一種非接觸測(cè)量方式，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)檢測(cè)，并容易和前照燈檢測(cè)儀 集成在一起。
[0036] (3)本發(fā)明的誤差糾正基準(zhǔn)是汽車(chē)的行駛方向，符合前照燈的實(shí)際使用情況。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0038] 圖1是本發(fā)明的誤差糾正原理。
[0039] 圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0040] 圖3是本發(fā)明的汽車(chē)前照燈光束照射方向測(cè)量數(shù)據(jù)誤差糾正程序的流程圖。
[0041] 在以上附圖1-3中，1 :前照燈檢測(cè)儀，2 :前照燈檢測(cè)儀導(dǎo)軌，3 :車(chē)輛性能檢測(cè)站 的行車(chē)引導(dǎo)線(xiàn)（理想的車(chē)輛縱向軸線(xiàn)），4 :汽車(chē)的實(shí)際行駛方向，5 :雙目攝像機(jī)，6 :待檢汽 車(chē)，7:計(jì)算機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0042] 參照?qǐng)D2構(gòu)建汽車(chē)前照燈光束照射方向檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差糾正系統(tǒng)，在本發(fā)明的實(shí)施 例中，在待檢車(chē)位正前方設(shè)置CMOS數(shù)碼雙目攝像機(jī)，離地約1米。首先，采集十六幅靶標(biāo)圖 像，傳輸給計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定，得到攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)、外部參數(shù)和系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成系統(tǒng)的初始化。然后，在方向盤(pán)回正的狀態(tài)下，汽車(chē)從起始位置緩慢前行，停 放到待檢車(chē)位，在此期間，拍攝十幀汽車(chē)的視覺(jué)圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)程序分析得到汽車(chē)的實(shí)際行 駛方向，計(jì)算行車(chē)方向的角度偏差，對(duì)汽車(chē)前照燈檢測(cè)儀的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。計(jì)算機(jī)執(zhí)行 的程序如圖3所示。下表列出了汽車(chē)左前照燈光束水平照射方向偏移量的三次測(cè)量數(shù)據(jù)和 修正結(jié)果（單位為'）。
[0043]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于行車(chē)方向的汽車(chē)前照燈檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差糾正方法，其特征在于：系統(tǒng)由安裝 在待檢車(chē)位正前方的雙目攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)和前照燈檢測(cè)儀構(gòu)成，在汽車(chē)從起始位置緩慢駛 向待檢車(chē)位的過(guò)程中，拍攝若干幀視覺(jué)圖像，計(jì)算機(jī)程序檢測(cè)每幅汽車(chē)圖像的車(chē)身特征點(diǎn)， 分析汽車(chē)的實(shí)際行駛方向，根據(jù)行車(chē)方向與行車(chē)引導(dǎo)線(xiàn)之間的角度偏差，對(duì)前照燈檢測(cè)儀 的水平光束照射方向的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差糾正。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于行車(chē)方向的汽車(chē)前照燈檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差糾正方法，其 特征在于：對(duì)每幀的左、右兩幅汽車(chē)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)和形態(tài)學(xué)圖像處理，根據(jù)前牌照的長(zhǎng) 寬比值約束，提取前牌照區(qū)域，對(duì)該區(qū)域的灰度圖像進(jìn)行Hough變換，得到前牌照輪廓，分 析其形狀中心，作為汽車(chē)的車(chē)身特征點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于行車(chē)方向的汽車(chē)前照燈檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差修正方法，其 特征在于：對(duì)每幀的左、右兩幅汽車(chē)圖像的車(chē)身特征點(diǎn)進(jìn)行三維重建，得到在世界坐標(biāo)系中 的坐標(biāo)，對(duì)車(chē)身特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)序列進(jìn)行擬合，得到一直線(xiàn)，作為汽車(chē)的實(shí)際行駛方向。
【文檔編號(hào)】G01M11/06GK104236866SQ201410445638
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】陳佩江, 閔永軍 申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)