车辆外廓尺寸测量方法与流程

本发明涉及车辆测量技术领域，具体涉及一种车辆外廓尺寸测量方法。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，更多的机动车辆驶入公路，使公路经常发生堵车现象，且为满足人们日益增长的物质需求，越来越多的车辆未经批准私自改装并上路，近年来，因车辆私自改装而酿成交通事故的典例常有发生，给国家和人民生命财产安全造成了严重的影响。

而传统的车辆外廓尺寸测量也有动态测量的方式，由于传统的动态测量的方式只适用于被测车辆在低速行驶下测量，在车道数量多、车况复杂的高速公路上，无法实时对高速行驶中的车辆进行外廓尺寸的测量，且传统的车辆外廓尺寸测量方式的检测数据结果误差较大，该方式无法对高速行驶中的车辆进行准确地测量，影响数据的准确性。

技术实现要素：

本发明的目的在于改进现有技术的缺陷，提供一种车辆外廓尺寸测量方法，本发明的测量方法适用于对高速行驶车辆的测量，能够在车况复杂、车道数量多的环境下准确地对车辆的外廓尺寸进行测量。

其技术方案如下：

车辆外廓尺寸测量方法，该方法包括如下步骤：

第一检测装置发射出一维光束，该一维光束扫描车辆并获取第一点云数据，存储第一点云数据及与第一点云数据相对应的时间点；

第二检测装置发射出二维光束，该二维光束形成光束面，所述光束面扫描车辆并获取第二点云数据，存储第二点云数据及与第二点云数据相对应的时间点；

从第一检测装置中采集第一点云数据；从第二检测装置中采集第二点云数据；并将采集到的第一点云数据及第二点云数据进行去干扰处理；

根据去干扰处理后的第一点云数据及第二点云数据，对第一点云数据及第二点云进行后续整理，获得车辆的外廓尺寸数据。

通过获取的第一点云数据及第二点云数据的时间点，按照时间的先后顺序在三维空间上进行排列。

当车辆驶过一维光束及光束面时，随着时间的推移及车辆的行进，当一段段频率的一维光束或二维光束正在发射的途中，而未到达车辆外廓时，显示为三维空隙；当一段段频率的一维光束或二维光束到达车辆外廓时，扫描车辆外廓并获取第一点云数据或第二点云数据，并将第一点云数据及第二点云数据逐渐一层一层地显示在三维空间上形成三维点云数据图。

所述第一点云数据还包括有车辆外廓尺寸的垂直距离，第二点云数据还包括有车辆外廓尺寸的垂直距离及竖直距离；通过数据的运算获得该车辆驶过一维光束及光束面的速度及加速度，进而计算获得车辆外廓尺寸的第一点云数据及第二点云数据的水平距离，通过水平距离、竖直距离及垂直距离得到车辆的外廓尺寸。

所述第一点云数据及第二点云数据的去干扰处理的方式为点云滤波处理，该点云滤波处理的判断依据为：

相邻两个第一点云数据或第二点云数据的距离不超过200毫米，则为同一辆车上的点云；相邻两个第一点云数据或第二点云数据的距离超过200毫米，则分割相邻的两个点云，分割后的点云200毫米范围内有第一点云数据或第二点云数据，则该点云为另一辆车的点云，反之，则该点云为无效点云，并将该点云删除。

还包括有数据处理终端模块，所述数据处理终端模块向第一检测装置及第二检测装置发送采集数据的指令，第一检测装置及第二检测装置收到指令后，向数据处理终端模块传输第一点云数据及第二点云数据，数据处理终端模块删除无效的第一点云数据或第二点云数据，并分割出各车辆所属的第一点云数据及第二点云数据。

所述第一检测装置及第二检测装置的下方还设有被测路段，所述被测路段还包括有多条车道及路面。

所述第一检测装置发射出的一维光束的数量为至少两条，各一维光束的位置相对，各一维光束的水平方向与被测路段的车道走向方向相同。

所述一维光束的方向朝向被测路段，且一维光束与被测路段的路面垂直；所述第二检测装置发射出的二维光束的方向朝向被测路段，且二维光束与被测路段的路面垂直，所述光束面的宽度至少大于被测路段的一条车道的宽度。

车辆外廓尺寸测量装置，包括：

第一检测装置，用于发射出一维光束，并获取第一点云数据；

第二检测装置，用于发射出二维光束，并获取第二点云数据；

数据处理终端模块，用于对第一点云数据及第二点云数据的采集、时间点的存储、点云滤波处理，第一点云数据及第二点云数据和三维点云数据图的显示；数据处理终端模块设有与第一检测装置及第二检测装置相对应的通讯端口。

车辆外廓尺寸测量系统，包括：

调节装置，在调节装置上设有如前述权利要求9所述的第一检测装置；

担架体，所述调节装置及第一检测装置均安装于担架体的内部。

下面对本发明的优点或原理进行说明：

1、车辆外廓尺寸测量方法，在被测路段上安装多个第一检测装置及第二检测装置，通过第一检测装置及第二检测装置的扫描配合，可以分别对多条车道进行测量，利用第一检测装置发射出的一维光束及第二检测装置发射出的二维光束去获取第一点云数据及第二点云数据，再进行去干扰处理，使第一点云数据及第二点云数据更加真实、准确；由于第一检测装置的测量频率高达5000赫兹以上，能够准确地存储与第一点云数据及第二点云数据相对应的精确的时间点，同时能够在多条车道、车况复杂、天气恶劣环境下对高速行驶中的车辆进行扫描及获取准确的外廓尺寸数据；能够有效地减少改装车辆上路，从源头上降低交通事故的发生概率。

2、将第一点云数据及第二点云数据排列在三维空间上，使第一点云数据及第二点云数据能够通过三维点云数据图的形式形象地表达出来。

3、一维光束及光束面的测量频率高，通过一维光束及光束面，随着时间的推移，能够扫描车辆外廓并将第一点云数据及第二点云数据逐渐一层一层实时地显示在三维空间上，并形成三维点云数据图，通过快速扫描及实时显示，能够适应于高速公路上快速行驶中车辆的测量。

4、所述光束面能够测量出车辆截面的第二点云数据，通过竖直距离及垂直距离能够得到车辆驶过的速度及加速度，进而计算出第一点云数据及第二点云数据的水平距离，组合成完整的车辆外廓尺寸数据，得到完整的车辆三维点云数据，即可准确地获得被测车辆各个部分的长度、宽度及高度。

5、去干扰处理的方式为点云滤波处理，通过点云滤波处理，能够减少因外在环境因素的影响而造成的错误点云，使获取的第一点云数据及第二点云数据更加真实、准确；该点云滤波处理还能识别并分割出每一辆被测车辆所属的点云数据，使车辆与车辆之间的点云分开。

6、所述数据处理终端模块能够对第一点云数据及第二点云数据进行采集、时间点的存储、点云滤波处理，第一点云数据及第二点云数据和三维点云数据图的显示，该数据处理终端模块经过一系列的处理能够得出被测车辆的外廓尺寸数据。

7、两条一维光束能够更加准确地测量车辆的外廓，并使获得的第一点云数据更加精准；该一维光束的走向方向能够获取更多的第一点云数据。

8、对第一检测装置及第二检测装置安装校准时，保持一维光束及二维光束与被测路段的路面垂直，有利于准确地扫描被测车辆的外廓，使获取的第一点云数据及第二点云数据更加精确；光束面的宽度大于一条车道的宽度，避免被测车辆的横截面积过大，导致光束面无法完全扫描被测车辆的外廓。

附图说明

图1是本发明实施例中被测车辆驶过第一检测装置及第二检测装置安装在龙门架上的实体结构示意图；

图2是本发明实施例中第一检测装置及第二检测装置在单车道上的示意图；

图3是本发明实施例中第一检测装置及担架体的轴侧图；

图4是本发明实施例中第二检测装置的轴测放大图；

图5是本发明实施例中车辆外廓尺寸测量方法的具体流程框图；

图6是本发明实施例中一条车道上一辆车的第一点云数据及第二点云数据在三维空间上的点云数据图；

图7是本发明实施例中多条车道上车辆的第一点云数据及第二点云数据在三维空间上的点云数据图；

图8是本发明实施例中车辆外廓尺寸测量系统的调节装置的结构示意图；

图9是本发明实施例中第二安装体的结构放大图；

图10是本发明实施例中第一检测装置的剖视图；

附图标记说明：

10、安装基体，11、通孔，20、第一安装体，21、第一支撑部，22、第一限位孔，30、第二安装体，31、固定板，32、贯穿槽，33、第二支撑部，34、第二限位孔，341、螺钉，40、第一调节件，41、第一旋转件，50、第二调节件，51、第二旋转件，60、传感器，70、第二检测装置，71、防水板，80、担架体，82、箱体，83、挡雨板，84、透窗，85、串口服务器，90、固定部，91、夹板，92、连接杆，100、散热器，110、龙门架，01、第一检测装置，03、调节装置，0111、一维光束，0211、光束面，050、被测路段，051、车道，052、路面。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明。

如图1至图10所示，车辆外廓尺寸测量系统(包括机械结构：龙门架110、调节装置03及担架体80)及车辆外廓尺寸测量装置(包括机械结构：第一检测装置01及第二检测装置70)；所述车辆外廓尺寸测量系统的调节装置03包括安装基体10、第一安装体20、第二安装体30及传感器60，所述第一安装体20与第二安装体30的位置相对，第一安装体20及第二安装体30均设置于安装基体10的内部，所述传感器60设置于第二安装体30上，该传感器60的朝向方向为向下或斜向下；还包括有第一调节件40、第二调节件50、第一旋转件41及第二旋转件51，所述第一调节件40及第一旋转件41设置于安装基体10与第一安装体20之间，所述第二调节件50及第二旋转件51设置于安装基体10与第二安装体30之间，所述第一旋转件41与安装基体10的内壁活动铰接，第二旋转件51与第一安装体20活动铰接。

所述第一安装体20、第二安装体30及传感器60的数量为两个，所述安装基体10的内部中空，各第一安装体20固定安装在安装基体10内部的两端，所述第二安装体30还设有固定板31，该固定板31的一侧安装在第二安装体30上，所述传感器60固定安装在固定板31的另一侧；所述第二安装体30及固定板31均设有贯穿槽32。

所述第一安装体20具有第一支撑部21，该第一支撑部21向内凹陷形成凹槽；所述第二安装体30具有第二支撑部33，该第二支撑部33向内凹陷形成凹槽；所述第一调节件40及第二调节件50均具有第一端及第二端，该第一端与第二端的方向相反，所述第一调节件40的第一端位于第一支撑部21，第二调节件50的第一端位于第二支撑部33，所述安装基体10的侧部设有多个通孔11，第一调节件40及第二调节件50的第二端与通孔11相配合。

所述第一调节件40及第二调节件50均为螺杆，第一调节件40的数量为至少两个，各第一调节件40设置在第一安装体20的对立方向；第二调节件50的数量为至少两个，各第二调节件50设置在第二安装体30的相对侧上；所述第一调节件40及第二调节件50的第二端上还设有锁紧件；所述第一调节件40及第二调节件50的外壁至少部分区域设有螺纹，该第一调节件40及第二调节件50与通孔11螺纹配合。

所述担架体80的中部为通槽，该通槽向内凹陷形成安装通道，该安装通道的端口处设有固定部90，所述担架体80的两端为箱体82，担架体80至少在顶部的位置处设有挡雨板83，所述箱体82的底部设有透窗84；还包括有串口服务器85及散热器100，所述串口服务器85与散热器100均固定安装在箱体82的内壁上；所述固定部90包括有夹板91及连接杆92，该连接杆92的一端安装在夹板91上，连接杆92的另一端安装在通槽上。

所述第一安装体20还设有第一限位孔22，该第一限位孔22的截面为圆弧形，所述第二调节件50贯穿于第一限位孔22；所述第二安装体30还设有第二限位孔34，该第二限位孔34的截面为圆弧形，第二限位孔34内设有螺钉341，螺钉341安装在第一安装体20上，该螺钉341与第二限位孔34配合；还包括有第二检测装置70，该第二检测装置70的两侧固定安装有防水板71，第二检测装置70的数量为至少两个。

本实施例的车辆外廓尺寸测量方法，包括如下步骤：第一检测装置01发射出一维光束0111，该一维光束0111扫描车辆并获取第一点云数据，存储第一点云数据及与第一点云数据相对应的时间点；第二检测装置70发射出二维光束，该二维光束形成光束面0211，所述光束面0211扫描车辆并获取第二点云数据，存储第二点云数据及与第二点云数据相对应的时间点；从第一检测装置01中采集第一点云数据；从第二检测装置70中采集第二点云数据；并将采集到的第一点云数据及第二点云数据进行去干扰处理；根据去干扰处理后的第一点云数据及第二点云数据，对第一点云数据及第二点云进行后续整理，获得车辆的外廓尺寸数据。

通过获取的第一点云数据及第二点云数据的时间点，按照时间的先后顺序在三维空间上进行排列；所述第一点云数据还包括有车辆外廓尺寸的垂直距离，第二点云数据还包括有车辆外廓尺寸的垂直距离及竖直距离；通过数据的运算获得该车辆驶过一维光束0111及光束面0211的速度及加速度，进而计算获得车辆外廓尺寸的第一点云数据及第二点云数据的水平距离，通过水平距离、竖直距离及垂直距离得到车辆的外廓尺寸。

当车辆驶过一维光束0111及光束面0211时，随着时间的推移及车辆的行进，当一段段频率的一维光束0111或二维光束正在发射的途中，而未到达车辆外廓时，显示为三维空隙；当一段段频率的一维光束0111或二维光束到达车辆外廓时，扫描车辆外廓并获取第一点云数据或第二点云数据，并将第一点云数据及第二点云数据逐渐一层一层地显示在三维空间上形成三维点云数据图。

所述第一点云数据及第二点云数据的去干扰处理的方式为点云滤波处理，该点云滤波处理的判断依据为：相邻两个第一点云数据或第二点云数据的距离不超过200毫米，则为同一辆车上的点云；相邻两个第一点云数据或第二点云数据的距离超过200毫米，则分割相邻的两个点云，分割后的点云200毫米范围内有第一点云数据或第二点云数据，则该点云为另一辆车的点云，反之，则该点云为无效点云，并将该点云删除。

还包括有数据处理终端模块，所述数据处理终端模块向第一检测装置01及第二检测装置70发送采集数据的指令，第一检测装置01及第二检测装置70收到指令后，向数据处理终端模块传输第一点云数据及第二点云数据，数据处理终端模块删除无效的第一点云数据或第二点云数据，并分割出各车辆所属的第一点云数据及第二点云数据。

所述第一检测装置01及第二检测装置70的下方还设有被测路段050，所述被测路段050还包括有多条车道051及路面052；所述一维光束0111的方向朝向被测路段050，且一维光束0111与被测路段050的路面052垂直；所述第二检测装置70发射出的二维光束的方向朝向被测路段050，且二维光束与被测路段050的路面052垂直，所述光束面0211的宽度大于被测路段050的一条车道051的宽度；所述第一检测装置01发射出的一维光束0111的数量为两条，各一维光束0111的位置相对，各一维光束0111的水平方向与被测路段050的车道051走向方向相同。

车辆外廓尺寸测量装置，包括：

第一检测装置01，用于发射出一维光束0111，并获取第一点云数据；

第二检测装置70，用于发射出二维光束，并获取第二点云数据；

数据处理终端模块，用于对第一点云数据及第二点云数据的采集、时间点的存储、点云滤波处理，第一点云数据及第二点云数据和三维点云数据图的显示；数据处理终端模块设有与第一检测装置01及第二检测装置70相对应的通讯端口。

请参图2，在安装第一检测装置01及第二检测装置70时，设定原点坐标，该原点坐标为零点坐标(0，0，0)；所述第一点云数据包括垂直距离z及获取与第一点云数据相对应的时间点t1；所述第二点云数据包括竖直距离y、垂直距离z及与第一点云数据相对应的时间点t2。

所述与第一点云数据相对应的时间点t1包括：所述被测车辆开始驶过一条一维光束0111所获取的数据为第一点云数据的时间点t11，所述被测车辆最后离开一条一维光束0111所获取的数据为第一点云数据的时间点t21；所述被测车辆开始驶过另一条一维光束0111所获取的数据为第一点云数据的时间点t12，所述被测车辆最后离开另一条一维光束0111所获取的数据为第一点云数据的时间点t22。

通过被测车辆的速度及加速度可以计算出被测车辆驶过被测路段050的水平距离x，被测车辆的速度及加速度根据以下公式获得：

被测车辆开始驶过一维光束0111及光束面0211的速度v1：

被测车辆最后离开一维光束0111及光束面0211的速度v2：

被测车辆开始驶过一维光束0111及光束面0211的时间点t1：

被测车辆最后离开一维光束0111及光束面0211的时间点t2：

被测车辆驶过第一检测装置01及第二检测装置70的平均时间点t1：t1＝t2-t1，

被测车辆的加速度a：

根据上述数据及公式可以获得第一点云数据及第二点云数据的水平距离x：x＝v1t1+(t1-t1)²。

根据上述运算，可以得出第一点云数据及第二点云数据的水平距离x、竖直距离y及垂直距离z的坐标点(x,y,z)，最终得出被测车辆的外廓尺寸：

被测车辆的长：l0＝xmax-xmin；

被测车辆的宽：w0＝ymax-ymin；

被测车辆的高：h0＝zmax-zmin；

其中，xmax表示第一点云数据及第二点云数据中水平距离的最大值，xmin表示第一点云数据及第二点云数据中水平距离的最小值；ymax表示第一点云数据及第二点云数据中竖直距离的最大值，ymin表示第一点云数据及第二点云数据中竖直距离的最小值；zmax表示第一点云数据及第二点云数据中垂直距离的最大值，zmin表示第一点云数据及第二点云数据中垂直距离的最小值。

本实施例具有如下优点：

1、车辆外廓尺寸测量系统，第一调节件40调节第一安装体20，通过第一旋转件41使第一安装体20相对于安装基体10旋转，第一调节件40调节完成后，锁紧第一调节件40及第一旋转件41，使第一安装体20固定在安装基体10上；接着第二调节件50调节第二安装体30，通过第二旋转件51使第二安装体30相对于第一安装体20旋转，锁紧第二调节件50及第二旋转件51，使第二安装体30固定在第一安装体20上，进而快速准确地调节传感器60的距离及方向，使传感器60发射出的光束与路面052垂直，测量的数据更加准确；该车辆外廓尺寸测量系统的结构简单，调节调试方便、快捷，且有效地使车辆外廓尺寸测量系统对高速行驶的车辆外廓进行检测，提高了工作效率，并降低劳动强度。

2、通过两个第一安装体20及第二安装体30固定在安装基体10的内部，使两个传感器60发射出的两束光束形成一个固定的水平距离，该距离一般为590毫米至600毫米；传感器60固定安装在固定板31上，增强传感器60检测的稳定性，避免在外界因素的干扰下影响传感器60的精度；该车辆外廓尺寸测量系统在高温、恶劣的环境下长时间工作，该贯穿槽32能够更好地为传感器60通风散热，增加设备的使用寿命。

3、两个扫描监测装置设置在担架体80的两边，两个第二检测装置70发射出的激光形成一个激光面，该激光面的面积至少大于车辆的最大横截面积，在被测区域驶过的车辆进行激光扫描，并获得一系列的扫描点云数据；第二检测装置70的两侧固定安装有防水板71，以便于防止在下雨时雨水影响第二检测装置70的扫描效果。

4、该第一支撑部21的凹槽能够支撑住第一调节件40，避免第一调节件40在调节时产生打滑等现象，第二支撑部33的凹槽能够支撑住第二调节件50，避免第二调节件50在调节时产生打滑的现象。

5、所述第一调节件40及第二调节件50的第二端与通孔11配合，通过通孔11即可操作第一调节件40及第二调节件50，进而调节传感器60的方向及距离，方便快捷。

6、所述第一调节件40及第二调节件50的数量一共为至少四个，四个螺杆分别调节第一安装体20及第二安装体30的上下左右不同的角度，调节完成后，通过锁紧件将四个螺杆牢牢地锁紧固定。

7、圆弧形的第一限位孔22及第二限位孔34能够顺着第一安装体20及第二安装体30转动，且通过第一限位孔22及第二限位孔34能使锁紧件更好地将第一安装体20及第二安装体30固定，该螺钉341与限位孔配合滑动，增加第二安装体30的稳定性。

8、所述第一调节件40及第二调节件50与通孔11螺纹配合，通过旋转即可调节两个第一调节杆相对于通孔11外露的长短，来调节第一安装体20的方向及角度；同理，通过旋转调节两个第二调节杆相对于通孔11外露的长短，即可调节第二安装体30的方向及角度。

9、所述担架体80能够通过安装通道端口处的固定部90安装在龙门架110上，对过往车辆的外廓尺寸进行检测；在下雨或暴晒等恶劣的天气中，该挡雨板83有效地保护了箱体82内部的机构；箱体82底部设有透窗84，以便于传感器60发射的光束穿过透窗84对过往车辆进行外廓尺寸的测量。

10、散热器100有效地将设备在工作中产生的热量带到外界，使设备内保持相对恒定的温度；串口服务器85连接传感器60，该串口服务器85是传感器60将检测数据输送至服务器终端的载体；所述夹板91及连接杆92相互配合锁紧，使担架体80稳定地安装在龙门架110上。

11、车辆外廓尺寸测量方法，在被测路段050上安装多个第一检测装置01及第二检测装置70，通过第一检测装置01及第二检测装置70的扫描配合，可以分别对多条车道051进行测量，利用第一检测装置01发射出的一维光束0111及第二检测装置70发射出的二维光束去获取第一点云数据及第二点云数据，再进行去干扰处理，使第一点云数据及第二点云数据更加真实、准确；由于第一检测装置01的测量频率高达5000赫兹以上，能够准确地存储与第一点云数据及第二点云数据相对应的精确的时间点，同时能够在多条车道051、车况复杂、天气恶劣环境下对高速行驶中的车辆进行扫描及获取准确的外廓尺寸数据；能够有效地减少改装车辆上路，从源头上降低交通事故的发生概率。

12、将第一点云数据及第二点云数据排列在三维空间上，使第一点云数据及第二点云数据能够通过三维点云数据图的形式形象地表达出来。

13、一维光束0111及光束面0211的测量频率高，通过一维光束0111及光束面0211，随着时间的推移，能够扫描车辆外廓并将第一点云数据及第二点云数据逐渐一层一层实时地显示在三维空间上，并形成三维点云数据图，通过快速扫描及实时显示，能够适应于高速公路上快速行驶中车辆的测量。

14、所述光束面0211能够测量出车辆截面的第二点云数据，通过竖直距离及垂直距离能够得到车辆驶过的速度及加速度，进而计算出第一点云数据及第二点云数据的水平距离，组合成完整的车辆外廓尺寸数据，得到完整的车辆三维点云数据，即可准确地获得被测车辆各个部分的长度、宽度及高度。

15、去干扰处理的方式为点云滤波处理，通过点云滤波处理，能够减少因外在环境因素的影响而造成的错误点云，使获取的第一点云数据及第二点云数据更加真实、准确；该点云滤波处理还能识别并分割出每一辆被测车辆所属的点云数据，使车辆与车辆之间的点云分开。

16、所述数据处理终端模块能够对第一点云数据及第二点云数据进行采集、时间点的存储、点云滤波处理，第一点云数据及第二点云数据和三维点云数据图的显示，该数据处理终端模块经过一系列的处理能够得出被测车辆的外廓尺寸数据。

17、两条一维光束0111能够更加准确地测量车辆的外廓，并使获得的第一点云数据更加精准；该一维光束0111的走向方向能够获取更多的第一点云数据。

18、对第一检测装置01及第二检测装置70安装校准时，保持一维光束0111及二维光束与被测路段050的路面052垂直，有利于准确地扫描被测车辆的外廓，使获取的第一点云数据及第二点云数据更加精确；光束面0211的宽度大于一条车道051的宽度，避免被测车辆的横截面积过大，导致光束面0211无法完全扫描被测车辆的外廓。

以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。