专利名称：基于激光双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理和自动检测技术领域，具体涉及一种基于激光双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统。
背景技术：
汽车跑偏是汽车运行中常见的故障，汽车跑偏的危害很大，轻则造成啃胎或轮胎报废，重则导致爆胎、车辆失控或引发严重的交通事故。车辆在行驶过程中保持直线行驶是最理想的情形，事实上不同的车辆在行驶中存在或多或少的跑偏，一方面会导致驾驶员行车劳累，另一方面也会对行车安全带来不利的影响。《机动车运行安全技术条件》(GB7258-2004)属强制性标准，其4. 13条规定机动车直线行驶时，前后轴中心的连线与行驶轨迹的中心线应一致；其6. 7条规定机动车在平坦、硬实、干燥和清洁的道路上行驶不应跑偏，其方向盘不应有摆振、路感不灵或其它异常现象。我国目前正在对《机动车运行安全技术条件》(GB7258-2004)进行修改，其中重要的改变就是对行驶跑偏的定性强制规定改为定量强制规定，这就是要求机动车在出厂前对行驶跑偏作定量测量并符合标准的规定。随着车辆生产产量的日益增加，仅靠人工主观判断是否在合格范围内已经不能满足生产要求，同时人工判断存在主观性强、判断效率低下、受外界环境影响大、人的技术水平不均等和易出错等缺点。而采用GPS技术或近景摄影测量等技术进行车辆跑偏检测，成本相对较高，精度偏低，同时受环境因素的影响较大。因此开发汽车行驶跑偏测试系统无论从符合法律法规要求出发，还是为保护乘员安全，还是在提高汽车产量的同时保证汽车质量都具有重大的现实意义。检测车辆跑偏的传统方法为洒水定位，测量精度和效率低，不能满足生产要求，随着跑偏检测研究的深入与新技术的引入，出现了很多现代跑偏检测方法，像GPS技术、基于激光测距的车辆行驶跑偏测量系统、基于图像处理的车辆跑偏自动检测、基于LabVIEW的汽车行驶跑偏测试系统、光纤传感器汽车行驶跑偏在线自动检测系统、汽车侧滑台进行检测等。目前，很少有厂家使用摄影的方法来检测车辆的跑偏量，即使采用摄影测量方法，该方法也存在受光照强弱影响的缺点。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷。目的是提供一种不受测量环境影响和能提高测量精度的基于激光双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是自动检测系统包括电源柜、计算机、第一 L型架、第二 L型架、第一检测装置、第二检测装置、第一光电开关、第二光电开关和检测区。检测区由测试准备区和测试区组成。在测试准备区的终点和测试区的终点对应地固定有第一 L型架和第二 L型架，在第一L型架和第二L型架的左侧等距离地对应装有第一光电开关和第二光电开关。在第一L型架和第二L型架上部横梁的一端对应装有第一检测装置和第二检测装置，第一检测装置和第二检测装置分别位于检测区道路中心线的正上方。第一光电开关由第一光发射管和第一光电管构成，第二光电开关由第二光发射管和第二光电管构成。第一光发射管和第二光发射管位于检测区的一边，第一光电管和第二光电管位于检测区的另一边。第一检测装置由第一 (XD图像传感器、第一大视场激光光源和第一温控箱组成，第一 CCD图像传感器和第一大视场激光光源安装在第一温控箱的底板处。第二检测装置由第二 CXD图像传感器、第二大视场激光光源和第二温控箱组成，第二 CXD图像传感器和第二大视场激光光源安装在第二温控箱底板处。第一光发射管、第一光电管、第二光发射管、第二光电管、第一 CCD图像传感器、第一大视场激光光源、第一温控箱、第二 (XD图像传感器、第二大视场激光光源、第二温控箱和计算机的电源接口分别通过电缆与电源柜中对应的接线端子连接。计算机的RJ45接口通过网线与第一 CXD图像传感器的RJ45接口和第二 CXD图像传感器的RJ45接口分别连接；第一光电管通过信号线与第一 CXD图像传感器连接，第二光电管通过信号线与第二 CCD图像传感器连接。计算机装有车辆行驶跑偏在线自动检测系统软件。所述的测试准备区的终点与测试区的起点重合。所述的测试准备区的长度L1为5(Tl00m，测试区的长度L2为8(Tl50m。所述的第一 CXD图像传感器和第二 CXD图像传感器的镜头前分别配置有仅透808nm的红外光滤光片。所述的第一大视场激光光源由安装在第一温控箱内的2 10个激光器组成，2 10个激光器呈阵列式或环形均匀地安装在第一 CCD图像传感器的周围；每个激光器前分别配置有仅透808nm的红外光滤光片。第二大视场激光光源的结构与第一大视场激光光源相同。所述的车辆行驶跑偏在线自动检测系统软件的主流程为:SI初始化；S2检测是否接收到第一光电开关、第二光电开关、第一检测装置和第二检测装置的检测信号，若接收到则进入S3，若未接收到则等待上述检测信号；S3第一光电开关是否接收到被测车辆信号，若接收到则第一 CCD图像传感器采集第一次图像，若未接收到则等待；S4第二光电开关是否接收到被测车辆信号，若接收到则第二 CCD图像传感器采集第二次图像，若未接收到则等待；S5图像平滑；S6图像锐化；S7分别同时进行模板匹配和边缘检测；S8通过边缘检测，得到时刻h时被测车辆与道路中心线之间的角度为Θ i ；通过模板匹配，获得在时刻h时的第一个测点的辅助世界坐标(X1, Y1, Z1)和时刻t2时的第二个测点的辅助世界坐标(X2，Y2，Z2),计算被测车辆的平均速度v=( X2- Xi)/(t2- ti) = ΔΧ/At;跑偏量 Δ L= I IY2 - Y11 - (X2-X1) tan Θ J |/ΔΧ ；
时刻t2时被测车辆与道路中心线之间的角度02=arctan[ (Y2-Y1)/ (X2-X1)L则航向偏角Λ Q = Q2-Q1 ;假定跑偏方向向左时Λ Θ为正，跑偏方向向右时Λ Θ为负；S9数据管理，将测试数据存储和显示；SlO单辆车测试完毕；Sll若进行下一辆车测试，则重复步骤S2飞9，否则，结束测试；S12退出系统。本发明提供的基于激光双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统，其检测方法是:被测车辆的顶部放置一个光学测量标志，启动所述在线自动检测系统，被测车辆从测试准备区起点沿道路中心线出发，到达测试准备区终点前，触发第一光电开关，第一光电开关则触发第一 CCD图像传感器并进行拍摄；被测车辆继续前行，到达测试区终点前，触发第二光电开关，第二光电开关则触发第二 CCD图像传感器并进行拍摄，两次拍摄的图片传到计算机中，根据第一 CCD图像传感器拍摄的图像和第二 CCD图像传感器拍摄的图像进行匹配形成双目视觉图像，再进行图像平滑、图像锐化和同时进行模板匹配和边缘检测，得到被测车辆的驶入角度Q1、驶出角度θ2、平均速度ψ和跑偏量AL。被测车辆到达测试区终点后即完成跑偏检测，测试数据存储于计算机内，跑偏方向、航向偏角Λ Θ、跑偏量AL和平均速度 的跑偏参数显示在计算机和手持终端的屏幕上。由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下主要优点:1、本发明在测试准备区的终点和测试区终点处各设置有一台CXD图像传感器，实现双目视觉测量，提高了检测精度。 2、本发明在第一 CXD图像传感器和第二 CXD图像传感器的镜头前分别配有与之匹配的光学滤光片，避免光照对测试系统的影响，提高了检测精度。3、本发明采用激光作为光源，消除了外界环境的影响，即使在阴暗或自然光不足的条件下，亦能实现全天候检测。4、本发明将CCD图像传感器和大视场激光光源安装在温控箱内，避免了环境温度影响图像采集，也保护CCD图像传感器和大视场激光光源，延长了系统的使用寿命。5、本发明采用大视场激光光源，成本相对较低，且视场大，均匀性好，如有问题可直接在设备箱中进行维护，可实施性好。6、本发明采用的车辆行驶跑偏在线自动检测系统软件能实现车辆的在线自动检测。因此，本发明具有不受测量环境影响和能提高测量精度的特点。
图1是本发明一种示意图；图2是图1的俯视图；图3是本发明的一种电路图；图4是本发明的一种软件主流程框图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明，并非对其保护范围的限制。实施例1一种基于激光双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统。该在线自动检测系统如图1和图2所示，包括电源柜14、计算机18、第一 L型架3、第二 L型架6、第一检测装置
2、第二检测装置5、第一光电开关、第二光电开关和检测区。检测区由测试准备区7和测试区9组成。在测试准备区7的终点和测试区9的终点对应地固定有第一 L型架3和第二 L型架6，在第一 L型架3和第二 L型架6的左侧等距离地对应装有第一光电开关和第二光电开关。在第一 L型架3和第二 L型架6上部横梁的一端对应装有第一检测装置2和第二检测装置5，第一检测装置2和第二检测装置5分别位于检测区道路中心线的正上方。第一光电开关由第一光发射管8和第一光电管I构成，第二光电开关由第二光发射管10和第二光电管4构成；第一光发射管8和第二光发射管10位于检测区的一边，第一光电管I和第二光电管4位于检测区的另一边。第一检测装置2由第一 CXD图像传感器13、第一大视场激光光源11和第一温控箱12组成,第一 (XD图像传感器13和第一大视场激光光源11安装在第一温控箱12的底板处。第二检测装置5由第二 CXD图像传感器15、第二大视场激光光源17和第二温控箱16组成，第二 CXD图像传感器15和第二大视场激光光源17安装在第二温控箱16的底板处。如图3所示，第一光发射管8、第一光电管1、第二光发射管10、第二光电管4、第一CXD图像传感器13、第一大视场激光光源11、第一温控箱12、第二 CXD图像传感器15、第二大视场激光光源17、第二温控箱16和计算机18的电源接口分别通过电缆与电源柜14中对应的接线端子连接。计算机18的RJ45接口通过网线与第一 CXD图像传感器13的RJ45接口和第二CXD图像传感器15的RJ45接口分别连接；第一光电管I通过信号线与第一 CXD图像传感器13连接，第二光电管4通过信号线与第二 CXD图像传感器15连接。计算机18装有车辆行驶跑偏在线自动检测系统软件。本实施例所述的测试准备区7的终点与测试区9的起点重合。本实施例所述的测试准备区7的长度L1为50m，测试区9的长度L2为80m。本实施例所述的第一 CXD图像传感器13和第二 CXD图像传感器15的镜头前分别配置有仅透808nm的红外光滤光片。本实施例所述的第一大视场激光光源11由安装在第一温控箱12内的2 4个激光器组成，2 4个激光器呈阵列式均匀地安装在第一 CXD图像传感器13的周围；每个激光器前分别配置有仅透808nm的红外光滤光片。第二大视场激光光源17的结构与第一大视场激光光源11相同。如图4所示，本实施例所述的车辆行驶跑偏在线自动检测系统软件的主流程为SI初始化；S2检测是否接收到第一光电开关、第二光电开关、第一检测装置2和第二检测装置5的检测信号，若接收到则进入S3，若未接收到则等待上述检测信号；S3第一光电开关是否接收到被测车辆信号，若接收到则第一 CCD图像传感器13采集第一次图像，若未接收到则等待；
S4第二光电开关是否接收到被测车辆信号，若接收到则第二CCD图像传感器15采集第二次图像，若未接收到则等待；S5图像平滑；S6图像锐化；S7分别同时进行模板匹配和边缘检测；S8通过边缘检测，得到时刻h时被测车辆与道路中心线之间的角度为Θ i ；通过模板匹配，获得在时刻h时的第一个测点的辅助世界坐标(X1, Y1, Z1)和时刻t2时的第二个测点的辅助世界坐标(X2，Y2，Z2),计算被测车辆的平均速度
权利要求
1.一种基于激光双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统，其特征在于所述自动检测系统包括电源柜(14)、计算机(18)、第一 L型架(3)、第二 L型架￠)、第一检测装置(2)、第二检测装置(5)、第一光电开关、第二光电开关和检测区； 检测区由测试准备区(7)和测试区(9)组成； 在测试准备区(7)的终点和测试区(9)的终点对应地固定有第一 L型架(3)和第二 L型架￠)，在第一 L型架(3)和第二 L型架(6)的左侧等距离地对应装有第一光电开关和第二光电开关；在第一 L型架(3)和第二 L型架(6)上部横梁的一端对应装有第一检测装置(2)和第二检测装置(5)，第一检测装置(2)和第二检测装置(5)分别位于检测区道路中心线的正上方； 第一光电开关由第一光发射管(8)和第一光电管(I)构成，第二光电开关由第二光发射管(10)和第二光电管(4)构成；第一光发射管(8)和第二光发射管(10)位于检测区的一边，第一光电管(I)和第二光电管(4)位于检测区的另一边； 第一检测装置(2)由第一 CCD图像传感器(13)、第一大视场激光光源(11)和第一温控箱(12)组成,第一 (XD图像传感器(13)和第一大视场激光光源(11)安装在第一温控箱(12)的底板处；第二检测装置(5)由第二 CCD图像传感器(15)、第二大视场激光光源(17)和第二温控箱(16)组成，第二 CCD图像传感器(15)和第二大视场激光光源(17)安装在第二温控箱(16)的底板处； 第一光发射管(8)、第一光电管(I)、第二光发射管(10)、第二光电管(4)、第一 CCD图像传感器(13)、第一大视场激光光源(11)、第一温控箱(12)、第二 CCD图像传感器(15)、第二大视场激光光源(17)、第二温控箱(16)和计算机(18)的电源接口分别通过电缆与电源柜(14)中对应的接线端子连接； 计算机(18)的RJ45接口通过网线与第一 CCD图像传感器(13)的RJ45接口和第二CXD图像传感器(15)的RJ45接口分别连接；第一光电管⑴通过信号线与第一 CXD图像传感器(13)连接，第二光电管(4)通过信号线与第二 CCD图像传感器(15)连接； 计算机(18)装有车辆行驶跑偏在线自动检测系统软件。
2.根据权利要求1所述的基于激光双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统，其特征在于所述的测试准备区(7)的终点与测试区(9)的起点重合。
3.根据权利要求1或2所述的基于激光双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统，其特征在于所述的测试准备区(7)的长度1^为50 100!11，测试区(9)的长度L2S8(Tl50m。
4.根据权利要求1所述的基于激光双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统，其特征在于所述的第一 CCD图像传感器(13)和第二 CCD图像传感器(15)的镜头前分别配置有仅透808nm的红外光滤光片。
5.根据权利要求1所述的基于激光双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统，其特征在于所述的第一大视场激光光源(11)由安装在第一温控箱(12)内的2 10个激光器组成，2 10个激光器呈阵列式或环形均匀地安装在第一 CCD图像传感器(13)的周围；每个激光器前分别配置有仅透808nm的红外光滤光片； 第二大视场激光光源(17)的结构与第一大视场激光光源(11)相同。
6.根据权利要求1所 述的基于激光双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统，其特征在于所述的车辆行驶跑偏在线自动检测系统软件的主流程为:Si初始化； S2检测是否接收到第一光电开关、第二光电开关、第一检测装置(2)和第二检测装置(5)的检测信号，若接收到则进入S3，若未接收到则等待上述检测信号； S3第一光电开关是否接收到被测车辆信号，若接收到则第一CCD图像传感器(13)采集第一次图像，若未接收到则等待； S4第二光电开关是否接收到被测车辆信号，若接收到则第二CCD图像传感器(15)采集第二次图像，若未接收到则等待； S5图像平滑； S6图像锐化； S7分别同时进行模板匹配和边缘检测； S8通过边缘检测，得到时刻A时被测车辆与道路中心线之间的角度为Θ i ； 通过模板匹配，获得在时刻h时的第一个测点的辅助世界坐标(X1, Y1, Z1)和时刻t2时的第二个测点的辅助世界坐标(X2，Y2，Z2)，计算被测车辆的平均速度V=CX2- Xi)/( t2- ti) = ΔΧ/Δ ;跑偏量 Λ L= I IY2 - Y11 - (X2-X1) tan Θ J |/ΔΧ ； 时刻t2时被测车辆与道路中心线之间的角度02=arctan[ (Y2-Y1)/ (X2-X1)L则航向偏角Λ Q = Q2-Q1 ;假定跑偏方向向左时Λ Θ为正，跑偏方向向右时Λ Θ为负； S9数据管理，将测试数据存储和显示； SlO单辆车测试完毕；` Sll若进行下一辆车测试，则重复步骤S2飞9，否则，结束测试； S12退出系统。
全文摘要
本发明涉及一种基于激光双目视觉的车辆行驶跑偏在线自动检测系统。其技术方案是测试准备区(7)和测试区(9)的终点左侧装有第一光电开关和第二光电开关，测试准备区(7)和测试区(9)的终点上方对应装有第一检测装置(2)和第二检测装置(5)。第一检测装置(2)的第一CCD图像传感器(13)和第一大视场激光光源(11)安装在第一温控箱(14)的底板处；第二检测装置(5)结构同第一检测装置(2)。计算机(18)通过网线与第一CCD图像传感器(13)和第二CCD图像传感器(17)连接；第一光电管(1)与第一CCD图像传感器(13)连接，第二光电管(4)与第二CCD图像传感器(15)连接；计算机(18)装有车辆行驶跑偏在线自动检测系统软件。本发明不受测量环境影响和能提高测量精度。
文档编号G01M17/007GK103076189SQ20131000193
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者周兴林, 严运兵, 应保胜, 李程, 张云, 刘汉丽, 陈亮 申请人:武汉科技大学