CN101050962A

CN101050962A - 汽车物理特征参数的测量方法

Info

Publication number: CN101050962A
Application number: CN 200710049125
Authority: CN
Inventors: 林江莉; 许涛
Original assignee: JUNRUI IMAGES TECH Co Ltd CHENGDU
Current assignee: JUNRUI IMAGES TECH Co Ltd CHENGDU
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2007-10-10

Abstract

本发明涉及一种汽车特征的测量方法，尤其是一种汽车物理特征参数的测量方法。该测量方法其特征是按照以下步骤进行：a.让需要测量的汽车进入预先设定的参考位置内；b.再用摄像机对所要测量的汽车的正面和侧面分别进行水平移动图像扫描，获取汽车正面和侧面的若干数字图像信号，将获取的汽车正面和侧面的数字图像信号传输至存储单元分别进行保存；c.利用计算机处理单元分别对存储单元中汽车正面和侧面的数字图像信号进行拼接，成为完整的汽车正面和侧面结果图像特征，按照参考模版在水平和垂直轴向分别对特征进行计算得出数据值作为汽车长度、宽度、高度和轴距输出。

Description

汽车物理特征参数的测量方法

技术领域

本发明涉及一种汽车特征的测量方法，尤其是一种汽车物理特征参数的测量方法。

背景技术

中国发明专利ZL 03107717.X公开了一种用于测量车辆队列长度的装置和方法，该装置和方法中通过在与道路上车辆行进方向相同的方向上安装摄像机，在车辆后部拍摄道路图像，并测量车辆队列长度，从而可以精确地测量车辆队列长度。该装置包括摄像机，用于拍摄道路上车辆的后部；图像转换器，用于将对应于摄像机拍摄的图像的模拟图像信号转换为数字图像信号；和控制单元，用于从转换的数字图像中提取车辆特征，根据提取的特征计算道路上车辆的位置，并根据计算的车辆位置计算道路上的车辆队列长度。但随着中国汽车工业的迅速发展，不仅要对汽车在道路上行驶情况进行管理，还要具体到单独的汽车安全问题，根据国家相关部门(技术监督部门)的规定，要求车辆管理职能部门(车管所)在对汽车进行定期的检定审查时，需要测量车辆主要的物理几何尺寸，包括汽车的长度、宽度、高度以及轴距等参数从而保证检测完毕的汽车的安全性能。

现在的车辆管理部门对汽车的长、宽、高以及轴距等参数主要采用钢卷尺进行人工测量的方法，该方法存在以下问题：1、测试误差大，精度无法保障；2、工作效率低，且占用较多人力资源；3、不能适应车管部门信息化建设发展需要；4、不能与车管网络进行联接实现数据共享。因此，急需一种快速自动化测量的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车物理特征参数的测量方法。

本发明的汽车物理特征参数的测量方法，其特征是按照以下步骤进行：

a、让需要测量的汽车进入预先设定的参考位置内；

b、再用摄像机对所要测量的汽车的正面和侧面分别进行水平移动图像扫描，获取汽车正面和侧面的若干数字图像信号，将获取的汽车正面和侧面的数字图像信号传输至存储单元分别进行保存；

c、利用计算机处理单元分别对存储单元中汽车正面和侧面的数字图像信号进行拼接，成为完整的汽车正面和侧面结果图像特征，按照参考模版在水平和垂直轴向分别对特征进行计算得出数据值作为汽车长度、宽度、高度和轴距输出。

总的来说，本发明中汽车物理特征参数的测量方法即是汽车图像扫描法，就是对处于预先设定的参考位置(测试区域)内的静止汽车利用正面和侧面移动装置上的一个或多个工业数字摄像机(视具体需要而定)，在移动装置动作过程中对汽车正面和侧面进行不间断高速图像抓拍，所述侧面移动装置和正面移动装置可以分时工作，分时工作可以尽可能的减少设备投入使成本降低，必要时也可以让其同时工作加快图像信息采集速度。当分时工作时，首先是侧面移动装置及其安装在它上面的一个或多个摄像机对汽车侧面进行图像扫描，之后正面移动装置及其安装在它上面的一个或多个摄像机对汽车正面进行图像扫描，待图像扫描完成后再把正面和侧面各摄像机所获得的各个局部图像分别进行图像拼接处理，最后得到汽车正面和侧面的完整图像。通过对汽车正面和侧面的完整图像采用相应的操作处理和数学模型算法用计算机处理单元计算出汽车的长、宽、高、轴距以及轮距等参数。

本发明中所述摄像机均采用工业数字摄像机，所述工业数字摄像机可以采用现有市售的产品，如：陕西维视数字图像技术有限公司生产的MV-300型彩色工业摄像机(300万像素)，该摄像机工作稳定可靠，清晰度高。

具体来说，本发明的测量方法采用以下步骤进行：

在本发明的步骤a中可以先设置一套装置增加采集质量，包括红绿灯指示器、系统计算机、带移动装置的摄像机和参考位置(区域)，所述红绿灯指示器、带移动装置的摄像机均与系统计算机相连通，所述系统计算机具有与其相连通的光电开关，所述系统计算机具有信号采集控制单元、计算机处理单元和存储单元，先让系统计算机处于待检状态，红绿灯指示器显示为绿灯，表示待检车辆可以驶入参考位置，车辆行驶速度此时不应太快，并且沿行驶方向左侧(也可右侧，只是左侧便于驾驶员观查车轮的行驶状况)的前、后轮应行驶于地面绿色指示带(参考位置)内侧，当车辆到达指定参考位置时，光电开关感应汽车到位并通过系统计算机控制红绿灯指示器显示为红灯，此时待检车辆在驾驶员的控制下将车停在参考位置内，这样待检车辆就位即可进入下一步的测量。本发明中所述带移动装置的摄像机可以由单独的移动装置和单独的摄像机组合而成(活动连接)，当然也可以是摄像机通过焊接等方式固定在移动装置上形成的一个整体。

在本发明的步骤b中，待检车辆到达参考位置(测试区域)后，系统计算机通过信号采集控制单元控制侧面带移动装置的摄像机开始工作，侧面移动装置可以以3km/h左右的速度(移动装置的运行速度太快则摄像机抓拍图像就少，会影响测试精度；太慢抓拍图像太多计算机存储单元空间有限不能存贮)从左至右或从右至左对车辆侧面开始图像扫描，在侧面带移动装置的摄像机的移动装置上可以由下至上安装多个高分辨率工业摄像机，为了保证测试精度，摄像机分辨率必须在1600*1200以上，由于往往工作现场空间有限，一个摄像机不能完整的拍摄汽车侧面，所以一般情况下需要架设多个工业摄像机进行不间断抓拍，每个摄像机以6帧/秒的速率(MV-300型摄像机的最高工作速率，为了降低测试时间所以调至最高)向系统计算机传输抓拍图像，侧面带移动装置的摄像机在走完相应距离后停止，这个距离可以由系统计算机设定时间并由系统计算机通过信号采集控制单元输出控制信号控制其停止，同时系统计算机也传输命令控制摄像机停止工作，这样就完成了对汽车侧面的图像扫描工作，此时系统计算机将侧面各摄像机抓拍的若干图像保存到存储单元(计算机硬盘)待后期处理，之后系统计算机通过信号采集控制单元控制侧面带移动装置的摄像机开始往回走至起始位置，同时系统计算机通过信号采集控制单元控制正面带移动装置的摄像机开始工作。

在本发明的步骤b中，同侧面带移动装置的摄像机工作原理一样，正面带移动装置的摄像机可以以3km/h的速度从左至右或从右至左对车辆正面开始图像扫描，在正面带移动装置的摄像机的移动装置上由下至上也可以安装了多个高分辨率工业摄像机，每个摄像机以6帧/秒的速率向系统计算机传输抓拍图像，正面带移动装置的摄像机在走完相应距离后停止，这个距离可以由系统计算机设定时间并输出控制信号进行控制，同时正面摄像机也由系统计算机控制停止工作，这样就完成了对汽车正面的图像扫描工作，此时系统计算机将正面各摄像机抓拍的若干图像保存到存储单元(计算机硬盘)待后期处理并由系统计算机控制正面带移动装置的摄像机开始回走至起始位置。

在本发明的步骤c中，汽车侧面若干扫描图像经过图像拼接处理后得到完整的汽车侧面结果图像，此图像用于计算汽车长度、高度、轴距等参数，按照参考模版在水平和垂直轴向分别对特征进行计算得出数据值作为汽车长度、宽度、高度和轴距输出，本发明中所述参考模版为参考位置距离摄像机的长度和摄像机的摄像头的中心到地面的距离。在本发明中由于工作现场存在对背景图像的意外干扰，所以可以提供人工修正功能。所述人工修正功能即是指人为参与适当调整系统计算机程序，让其输出结果更加精确。

本发明中当系统计算机完成了对车辆图像的各种计算后，系统计算机控制红绿灯指示器显示为绿色，表示车辆已测试完毕可以出车，系统计算机通过光电开关感应并判断车辆完全离开参考位置(测试区域)后恢复到待检状态，等待下一辆车的就位检测。由于系统计算机处理能力强，所需时间很短，从而让检测速度快捷、节约了时间。

与前述现有同类产品相比，本发明的汽车物理特征参数的测量方法，可以让测试误差大幅减小、精度得到保障、工作效率高、基本不占用人力资源，系统计算机能够适应车管部门信息化建设发展需要且能与车管网络进行联接实现数据共享，检测结果图像和数据可以长期存贮并方便查询打印输出。

本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

附图说明

图1是实施例中汽车物理特征参数的测量方法采用的数据流程示意图。

图2是实施例中测量方法的设备布局图示意图。

图3是实施例中透镜成像示意图。

具体实施方式

如图1～2所示，本实施例中汽车物理特征参数的测量方法其特征是按照以下步骤进行：

a、让需要测量的汽车进入预先设定的参考位置内；

具体测量方式如下：

在本实施例中的步骤a中先设置一套采集装置，包括红绿灯指示器1一套、系统计算机2一台、带移动装置3、4的摄像机正面9和侧面10各一套和参考位置5(区域)，所述移动装置3、4分别具有轨道6、11，本实施例中摄像机9、10采用陕西维视数字图像技术有限公司生产的MV-300型彩色工业摄像机，正面移动装置3上设置有两台摄像机，侧面移动装置4上设置有四台摄像机，所述红绿灯指示器1、移动装置3、4和摄像机9、10均与系统计算机2相连通，所述系统计算机2具有与其相连通的光电开关7，先让系统计算机2处于待检状态，红绿灯指示器1显示为绿灯，表示待检车辆可以驶入参考位置5，车辆行驶速度此时不应太快，并且沿行驶方向左侧的前、后轮应行驶于参考位置5内侧，当车辆到达指定参考位置5时，光电开关7感应汽车到位并通过系统计算机2控制红绿灯指示器1显示为红灯，此时待检车辆在驾驶员的控制下将车停在参考位置5内，这样待检车辆就位即可进入下一步的测量。本实施例中所述带移动装置的摄像机是由单独的移动装置3、4和单独的摄像机9、10组合而成。

在本实施例中的步骤b中，待检车辆到达参考位置5(测试区域)后，系统计算机2通过信号采集控制单元8控制侧面移动装置4开始工作，侧面移动装置4以3km/h左右的速度从左至右沿轨道11行进，侧面摄像机10对车辆侧面开始图像扫描，侧面移动装置4上由下至上安装四个高分辨率工业摄像机10，为了保证测试精度，摄像机分辨率设置在1600*1200，每个侧面摄像机10以6帧/秒的速率向系统计算机2传输抓拍图像，侧面移动装置4在走完相应距离后停止，这个距离由系统计算机2设定时间并由系统计算机通过信号采集控制单元8输出控制信号控制其停止，同时系统计算机2也传输命令控制侧面摄像机10停止工作，这样就完成了对汽车侧面的图像扫描工作，此时系统计算机2将侧面摄像机10抓拍的若干图像保存到存储单元待后期处理，之后系统计算机2通过信号采集控制单元8控制侧面移动装置4开始往回走至起始位置，同时系统计算机2通过信号采集控制单元8控制正面移动装置3和正面摄像机9开始工作。

在本实施例中的步骤b中，同侧面移动装置4工作原理一样，正面移动装置3以3km/h的速度从左至右沿轨道6行进，正面摄像机9对车辆正面开始图像扫描，在正面移动装置3上由下至上安装了两个高分辨率工业摄像机，每个摄像机以6帧/秒的速率向系统计算机2传输抓拍图像，正面移动装置3在走完相应距离后由系统计算机2控制其停止，同时正面摄像机9也由系统计算机2控制停止工作，这样就完成了对汽车正面的图像扫描工作，此时系统计算机2将正面摄像机9抓拍的若干图像保存到存储单元待后期处理并由系统计算机2控制正面移动装置3开始回走至起始位置。

在本实施例中的步骤c中，汽车侧面若干扫描图像经过图像拼接处理后得到完整的汽车侧面结果图像，此图像用于计算汽车长度、宽度、高度、轴距等参数，按照参考模版在水平和垂直轴向分别对特征进行计算得出数据值作为汽车长度、宽度、高度和轴距输出。

具体汽车车高的测量算法如下：

如图3所示，物高H，物距L，成像屏距透镜的距离为L’，像高为h，显然有

\tan θ = \frac{H}{L} = \frac{h}{L^{'}}

设车的实际高度为H，车距摄像头的距离为L，车在图像中的高度为h，像屏距透镜的距离为L’，此时的L’为等效成像距离，实际的成像距离为透镜距CCD的距离。h，L’，L为已知，求H.

①L’的标定

a.将物体置于足够远的位置，使得透镜的厚度d＜＜L。

b.计算

\tan θ = \frac{H}{L_{1}} .

c.测量像的高度h₁。

d.由

L_{1}^{'} = \frac{h_{1}}{\tan θ}

算出成像距离。

e.改变L，重复a，b，c，d，测得L₂′，L₃′，L₄′……，求平均值L′，作为标定的成像距离。

②镜头到车的距离L的测量

摄像头的中心到地面的距离D是固定的，其在图像上的距离d是可测量的，又成像距离L’已经测得，H＝D，h＝d，由下式可计算出L。

\tan θ = \frac{H}{L} = \frac{h}{L^{'}}

③H的计算

a.测量像高h。

b.计算

\tan θ = \frac{h}{L^{'}} .

c.由H＝Ltanθ求得车高H。

此处像高从透镜的中心量起。

本实施例中汽车长度、宽度和轴距的计算方式与汽车高度计算相似，此处不再赘述。

Claims

1、一种汽车物理特征参数的测量方法，其特征是按照以下步骤进行：

a、让需要测量的汽车进入预先设定的参考位置内；

2、如权利要求1所述的汽车物理特征参数的测量方法，其特征是在步骤b中摄像机以3km/h的速度水平移动，并以6帧/秒的速率抓拍图像。

3、如权利要求1所述的汽车物理特征参数的测量方法，其特征是在步骤c中所述参考模版为参考位置距离摄像机的长度和摄像机的摄像头的中心到地面的距离。