一种车辆轮廓尺寸自动测量装置及方法
【专利摘要】本发明提供了一种车辆轮廓尺寸自动测量装置及方法，该装置包括第一框架以及设置在第一框架上的横梁，所述第一框架包含前、中、后3组支撑杆，其中中间组两根支撑杆和第一框架的交叉点为A,B，在A,B处分别布置左右各一台摄像机，在所述横梁上布置有前后两组摄像机，在所述中间组支撑杆中的任意一支撑杆上布置有上下第一和第二两台摄像机；所述装置还包括数据采集与处理单元，用于利用所述前后两组摄像机采集的车辆前沿图像和车辆后沿图像，计算车辆长度；利用所述左右两台摄像机采集的车辆左沿图像和右沿图像，计算车辆的宽度；利用所述上下第一和第二两台摄像机采集的车辆侧面图像，计算车辆的高度。本发明能够实现车辆轮廓尺寸的自动测量。
【专利说明】一种车辆轮廓尺寸自动测量装置及方法【技术领域】
[0001]本发明属于图像处理与机器视觉领域，具体涉及一种车辆轮廓尺寸自动测量装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着国内社会经济和科学技术的快速发展，汽车工业逐渐成为了我国国民经济的支柱产业。汽车生产企业逐年增多，汽车总产量逐年升高，汽车品种逐年扩宽，使得我国的市场经济竞争逐渐进入白热化。同时，随着《道路交通安全法》的发布和实施，汽车产品的管理急需从基础做起，将更加系统全面地提出产品的要求。2004年10月I日，国家质检总局、国家标准化管理委员会发布的《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB1589-2004)(以下简称《限值》)正式实施。这一项法规的贯彻落实使得一切与汽车相关的检测手段、检测技术，特别是自动化检测设备的作用和地位显得尤为重要，检测技术的先进程度往往是制约产品质量的一个重要因素。车辆轮廓尺寸参数的测量是我国车辆定型试验及安全检测的重要组成部分，它不仅仅需要有人力的支持，而且需要有相应的技术和配套措施的支持。[0003]目前，车辆轮廓尺寸参数的测量主要是依靠人工操作，即利用测量器具钢卷尺、高度尺、角度尺、外径卡规、标杆，以及光学式及电磁式检测仪等对车辆的外轮廓尺寸进行测量。这种传统的测量方法劳动强度大、测量时间长、测量精度低，已经不能满足我国现代化检测的需求。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种车辆轮廓尺寸自动测量装置及方法，能够实现车辆轮廓尺寸的自动测量。
[0005]为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
[0006]一种车辆轮廓尺寸自动测量装置，该装置包括
[0007]第一框架以及设置在第一框架上的横梁，所述第一框架包含前、中、后3组支撑杆，其中中间组两根支撑杆和第一框架的交叉点为A，B，在A，B处分别布置左右各一台摄像机，在所述横梁上布置有前后两组摄像机，在所述中间组支撑杆中的任意一支撑杆上布置有上下第一和第二两台摄像机；
[0008]所述装置还包括数据采集与处理单元，用于利用所述前后两组摄像机采集的车辆前沿图像和车辆后沿图像，计算车辆长度；利用所述左右两台摄像机采集的车辆左沿图像和右沿图像，计算车辆的宽度；利用所述上下第一和第二两台摄像机采集的车辆侧面图像，计算车辆的高度；数据采集过程采用多线程技术实现，其中前后两组摄像机利用信号量实现同步采集，左右两台摄像机和侧面上下第一和第二两台摄像机利用定时器实现同步采集。
[0009]一种利用所述装置实现车辆轮廓尺寸自动测量的方法，该方法包括测量车辆的长度，[0010]S21.计算所述前后两组摄像机中心之间的距离X ；
[0011]S22.在车辆后沿图像中，计算车辆后沿距车辆后沿图像的水平中心线的垂直距离a ;在车辆前沿图像中，计算车辆前沿距车辆前沿图像的水平中心线的垂直距离b ；
[0012]S23.计算车辆长度L = X-Sia_S2b，其中，S1表示后沿图像的图像比例尺，S2表示前沿图像的图像比例尺。
[0013]其中，所述车辆后沿距车辆后沿图像的水平中心线的垂直距离a和车辆前沿距车辆前沿图像的水平中心线的垂直距离b的计算方法包括:
[0014]设车辆后沿图像的大小为xsizeXysize，为车辆后沿图像建立直角坐标系，以车辆后沿图像的左上顶点为坐标原点，X轴方向水平向右，y轴方向竖直向下，则参数a为:
[0015]a = ysize/2-y!
[0016]其中yi表示在上述坐标系中车辆后沿的位置纵坐标；
[0017]设车辆前沿图像的大小为xsizeXysize，为车辆前沿图像建立直角坐标系，以车辆前沿图像的左上顶点为坐标原点，χ轴方向水平向右，y轴方向竖直向下，则参数b为:
[0018]b = y2-ysize/2
[0019]其中y2表示在上述坐标系中车辆前沿的位置纵坐标。
[0020]其中，所述车辆后沿的位置坐标yi和车辆前沿的位置坐标J2的计算方法包括:
[0021]在所述车辆后沿图像和前沿图像上分别选定图像处理区域；
[0022]对选定图像处理区域内彩色图像中的最大分量进行差分处理，得到车辆后沿和前沿的差分图像gi (χ, y)、g2 (χ, y)；
[0023]对差分图像gl(x，y)、g2(x，y)分别进行灰度水平累计，并绘制灰度水平累计曲线Ii (y)和 I2 (y)；
[0024]查找曲线I1 (y)从上向下扫描过程中遇到的第一个斜率突变点即为车辆后沿位置坐标Y1 ;查找曲线I2 (y)从下向上扫描过程中遇到的第一个斜率突变点即为车辆前沿位置坐标y2。
[0025]进一步，该方法还包括测量车辆的宽度，
[0026]S51.计算所述左右两台摄像机中心之间的距离Y ;
[0027]S52.在车辆左沿图像中，计算车辆左沿距车辆左沿图像的垂直中心线的水平距离d ;在车辆右沿图像中，计算车辆右沿距车辆右沿图像的垂直中心线的水平距离c ；
[0028]S53.计算车辆宽度W = Y+S3c+S4d，其中，S3表示右沿图像的图像比例尺，S4表示左沿图像的图像比例尺；
[0029]S54.按照上述步骤S51-S53计算出每一帧图像的车辆宽度，取最大值作为最终的车辆宽度。
[0030]其中，所述车辆右沿距车辆右沿图像的垂直中心线的水平距离c和车辆左沿距车辆左沿图像的垂直中心线的水平距离d的计算方法包括:
[0031]设车辆右沿图像的大小为xsizeXysize，为车辆右沿图像建立直角坐标系，以车辆右沿图像的左上顶点为坐标原点，χ轴方向水平向右，y轴方向竖直向下，则参数c为:
[0032]c = XfXsize/2 [0033]其中xl表示在上述坐标系中车辆右沿的位置横坐标；
[0034]设车辆左沿图像的大小为xsizeXysize，为车辆左沿图像建立直角坐标系，以车辆左沿图像的左上顶点为坐标原点，X轴方向水平向右，I轴方向竖直向下，则参数d为:
[0035]d = xsize/2_x2
[0036]其中X2表示在上述坐标系中车辆左沿的位置横坐标。
[0037]其中，所述车辆右沿的位置横坐标X3和车辆左沿的位置横坐标x4的计算方法包括:
[0038]在所述车辆右沿图像和左沿图像上分别选定图像处理区域；
[0039]对选定图像处理区域内彩色图像中的最大分量进行差分处理，得到车辆右沿和左沿的差分图像g3(x, y)、g4(x，y)；
[0040]对差分图像g3(x，y)、g4(x，y)分别进行灰度垂直累计，并绘制灰度垂直累计曲线I1(X)和 I2(X)；
[0041]查找曲线I1(X)从右向左扫描过程中遇到的第一个斜率突变点即为车辆右沿位置坐标X3 ;查找曲线I2(X)从左向右扫描过程中遇到的第一个斜率突变点即为车辆左沿位置坐标χ4。
[0042]进一步，该方法还包括测量车辆的高度，所述上下第一和第二两台摄像机分别用来测量大型车的高度Hl和小型车的高度H2,
[0043]S81.计算所述上下第一和第二两台摄像机与地面的距离Z1和Z2，其中Z1 > Z2 ;
[0044]S82.在车辆的侧面图像中，计算车辆上沿距车辆侧面图像的水平中心线的垂直距离为e ；
[0045]S83.计算小型车辆侧面图像的比例尺S6和大型车辆侧面图像的比例尺S5 ；
[0046]S84.计算大型车的高度H1 = Zi+S5e ;计算小型车的高度H2 = Z2+S6e ；
[0047]S85.按照上述步骤S81-S84计算出每一帧图像的车辆高度，取最大值作为最终的车辆高度。
[0048]其中，所述车辆上沿距车辆侧面图像的水平中心线的垂直距离e的计算方法包括:
[0049]设车辆侧面图像的大小为xsizeXysize，为车辆侧面图像建立直角坐标系，以车辆侧面图像的左上顶点为坐标原点，X轴方向水平向右，y轴方向竖直向下，则参数e为:
[0050]e = ysize/2-y3
[0051]其中y3表示在上述坐标系中车辆上沿的位置纵坐标。
[0052]其中，所述车辆上沿的位置纵坐标y3的计算方法包括:
[0053]在所述车辆侧面图像上选定图像处理区域；
[0054]对选定图像处理区域内彩色图像中的最大分量进行差分处理，得到车辆侧面的差分图像g5(x，y)；
[0055]对差分图像g5(x，y)进行灰度水平累计，并绘制灰度水平累计曲线I3(y)；
[0056]查找曲线I3(y)从上向下扫描过程中遇到的第一个斜率突变点即为车辆上沿位置坐标y3。
[0057]其中，所述小型车辆侧面图像的比例尺S6和大型车辆侧面图像的比例尺S5的计算方式为:
[0058]S6 =Z2/y4 — ysize / 2
【权利要求】
1.一种车辆轮廓尺寸自动测量装置，其特征在于，该装置包括 第一框架以及设置在第一框架上的横梁，所述第一框架包含前、中、后3组支撑杆，其中中间组两根支撑杆和第一框架的交叉点为A，B，在A，B处分别布置左右各一台摄像机，在所述横梁上布置有前后两组摄像机，在所述中间组支撑杆中的任意一支撑杆上布置有上下第一和第二两台摄像机； 所述装置还包括数据采集与处理单元，用于利用所述前后两组摄像机采集的车辆前沿图像和车辆后沿图像，计算车辆长度；利用所述左右两台摄像机采集的车辆左沿图像和右沿图像，计算车辆的宽度；利用所述上下第一和第二两台摄像机采集的车辆侧面图像，计算车辆的高度；数据采集过程采用多线程技术实现，其中前后两组摄像机利用信号量实现同步采集，左右两台摄像机和侧面上下第一和第二两台摄像机利用定时器实现同步采集。
2.一种利用权利要求1所述装置实现车辆轮廓尺寸自动测量的方法，其特征在于，该方法包括测量车辆的长度， 521.计算所述前后两组摄像机中心之间的距离X; 522.在车辆后沿图像中，计算车辆后沿距车辆后沿图像的水平中心线的垂直距离a;在车辆前沿图像中，计算车辆前沿距车辆前沿图像的水平中心线的垂直距离b ； 523.计算车辆长度L= X-Sia-S2b，其中，S1表示后沿图像的图像比例尺，S2表示前沿图像的图像比例尺。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述车辆后沿距车辆后沿图像的水平中心线的垂直距离a和车辆前沿距车辆前沿图像的水平中心线的垂直距离b的计算方法包括: 设车辆后沿图像的大小为xsizeXysize，为车辆后沿图像建立直角坐标系，以车辆后沿图像的左上顶点为坐标原点，X轴方向水平向右，Y轴方向竖直向下，则参数a为:
a = ysize/2-y! 其中Y1表示在上述坐标系中车辆后沿的位置纵坐标； 设车辆前沿图像的大小为xsizeXysize，为车辆前沿图像建立直角坐标系，以车辆前沿图像的左上顶点为坐标原点，X轴方向水平向右，y轴方向竖直向下，则参数b为:
b = y2-ysize/2 其中y2表示在上述坐标系中车辆前沿的位置纵坐标。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述车辆后沿的位置坐标I1和车辆前沿的位置坐标y2的计算方法包括: 在所述车辆后沿图像和前沿图像上分别选定图像处理区域； 对选定图像处理区域内彩色图像中的最大分量进行差分处理，得到车辆后沿和前沿的差分图像 gi (X，y)、g2 (χ, y)； 对差分图像&(1，7)、&(1，7)分别进行灰度水平累计，并绘制灰度水平累计曲线I1(Y)和 I2 (y)； 查找曲线I1(Y)从上向下扫描过程中遇到的第一个斜率突变点即为车辆后沿位置坐标Y1 ;查找曲线I2(y)从下向上扫描过程中遇到的第一个斜率突变点即为车辆前沿位置坐标12°
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括测量车辆的宽度，s51.计算所述左右两台摄像机中心之间的距离Y; s52.在车辆左沿图像中，计算车辆左沿距车辆左沿图像的垂直中心线的水平距离d；在车辆右沿图像中，计算车辆右沿距车辆右沿图像的垂直中心线的水平距离c ； s53.计算车辆宽度W= Y+S3c+S4d，其中，S3表示右沿图像的图像比例尺，S4表示左沿图像的图像比例尺； s54.按照上述步骤S51-S53计算出每一帧图像的车辆宽度，取最大值作为最终的车辆览度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述车辆右沿距车辆右沿图像的垂直中心线的水平距离c和车辆左沿距车辆左沿图像的垂直中心线的水平距离d的计算方法包括: 设车辆右沿图像的大小为xsizeXysize，为车辆右沿图像建立直角坐标系，以车辆右沿图像的左上顶点为坐标原点，X轴方向水平向右，Y轴方向竖直向下，则参数c为:c = Xj-xsize/2 其中X1表示在上述坐标系中车辆右沿的位置横坐标； 设车辆左沿图像的大小为xsizeXysize，为车辆左沿图像建立直角坐标系，以车辆左沿图像的左上顶点为坐标原点，X轴方向水平向右，Y轴方向竖直向下，则参数d为:d = xsize/2_x2 其中X2表示在上述坐标系中车辆左沿的位置横坐标。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述车辆右沿的位置横坐标X1和车辆左沿的位置横坐标X2的计算方法包括: 在所述车辆右沿图像和左沿图像上分别选定图像处理区域； 对选定图像处理区域内彩色图像中的最大分量进行差分处理，得到车辆右沿和左沿的差分图像 g3(x, y)、g4(x，y)； 对差分图像&0^7)、&0^7)分别进行灰度垂直累计，并绘制灰度垂直累计曲线I1(X)和 I2 (χ)； 查找曲线I1OO从右向左扫描过程中遇到的第一个斜率突变点即为车辆右沿位置坐标X1 ;查找曲线I2(X)从左向右扫描过程中遇到的第一个斜率突变点即为车辆左沿位置坐标X2O
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括测量车辆的高度，所述上下第一和第二两台摄像机分别用来测量大型车的高度H1和小型车的高度H2, s81.计算所述上下第一和第二两台摄像机与地面的距离Z1和Z2，其中Z1> Z2 ; s82.在车辆的侧面图像中，计算车辆上沿距车辆侧面图像的水平中心线的垂直距离为e ； s83.计算小型车辆侧面图像的比例尺S6和大型车辆侧面图像的比例尺S5； s84.计算大型车的高度H1= Zi+S5e ;计算小型车的高度H2 = Z2+S6 ； s85.按照上述步骤S81-S84计算出每一帧图像的车辆高度，取最大值作为最终的车辆高度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述车辆上沿距车辆侧面图像的水平中心线的垂直距离e的计算方法包括:设车辆侧面图像的大小为xsizeXysize，为车辆侧面图像建立直角坐标系，以车辆侧面图像的左上顶点为坐标原点，X轴方向水平向右，y轴方向竖直向下，则参数e为:
e = ysize/2-y3 其中y3表示在上述坐标系中车辆上沿的位置纵坐标。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述车辆上沿的位置纵坐标^的计算方法包括: 在所述车辆侧面图像上选定图像处理区域； 对选定图像处理区域内彩色图像中的最大分量进行差分处理，得到车辆侧面的差分图像 g5 (χ, y)； 对差分图像g5(x，y)进行灰度水平累计，并绘制灰度水平累计曲线I3(y)； 查找曲线I3(y)从上向下扫描过程中遇到的第一个斜率突变点即为车辆上沿位置坐标y
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述小型车辆侧面图像的比例尺S6和大型车辆侧面图像的比例尺S5的计算方式为:
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述地面在上述坐标系的位置纵坐标y4的计算方法包括: 在所述车辆侧面图像上选定图像处理区域； 对所述图像处理区域内彩色图像中的最大分量进行灰度值水平累计，并绘制累计曲线I4(y)； 分别计算所述图像处理区域内像素的亮度平均值Mean和标准偏差Std，并找出曲线I4 (y)的波谷点坐标(pos, min),以及曲线I4(y)与直线y=Mean*x_Std的两交点之间的距离c ； 查找轮胎帧，即确定在哪一帧图像上轮胎中心正好处于侧面图像中心线上，定义特征参数α，如下式所示，以该参数值最大的图像帧号为轮胎帧，
【文档编号】G01B11/02GK103913121SQ201410079662
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】陈兵旗, 刘阳, 明晓嫱, 邵敏, 王尧, 李海燕 申请人:中国农业大学, 北京现代富博科技有限公司