CN101556208A - 智能灯光自动检测分析系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能灯光自动检测分析系统及其检测方法，包括导轨、底座小车、立柱、受光箱、光学系统、CCD摄像机、单片机处理系统和DSP图像处理系统，受光箱内的CCD摄像机拍得图像经过预处理、等照度环带提取、等照度环带中心计算和对称性检验后，得到远光灯光斑的对称性，图像经过预处理、近光灯明暗转折线提取、明暗分界线亮带宽度计算，得到近光灯光斑在明暗截止区分界的清晰度。本发明采用等照度环带中心坐标相对于光斑中心的平均偏移量来判断远光灯光斑对称性的方法以及偏移量的计算方法，采用转折线上方图像亮带带宽的大小来判断近光灯光斑在明暗转折处清晰度的方法，以及亮带带宽的计算方法，检测远光灯和近光灯的照明质量。

Description

智能灯光自动检测分析系统及其检测方法

技术领域

本发明属于专用测试设备领域，涉及一种智能灯光自动检测分析系统及其检测方法，能对汽车前照灯的远光灯进行光斑对称性判断和汽车前照灯的近光照明进行拐点处明暗截止区分界的清晰度判断，可检测远光灯和近光灯的照明质量，为灯的生产厂家提供详细的灯斑数据，从而为改进灯的结构提供依据。此外，还可用于其它灯具照明质量的检测。

背景技术

前照灯是汽车在夜间或在能见度较低的情况下，为驾驶员提供道路照明的重要设备，而且也是驾驶员发出警示，进行联络的灯光信号装置，因此前照灯必须具有足够的发光强度、正确的方向和灯光形状。由于在行车过程中，汽车受到振动，可能引起前照灯部件的安装位置发生变动，从而改变光束的形状和照射方向，同时，灯泡在使用过程中会逐步老化，反射镜也会受到污染而使其聚光的性能变差，导致前照灯的照明质量变坏。这些变化都会使驾驶员对前方道路情况辨认不清，或在与对面来车交会时造成对方驾驶员眩目等，从而导致事故的发生。因此，前照灯的发光强度和光束的照射方向被列为机动车运行安全检测的必检项目。

目前前照灯的检测方法主要有以下三种：

(1)采用全光电池的方法。测量近光时用光电池进行扫描，以得到平面图像进行近光分析。硅光电池的检测精度低，同时由于前照灯远光的光形分布为标准的椭圆形，其光轴中心也是光强最强点，利用对称的上下左右四个硅光电池可以对远光进行追光，利用四象限硅光电池可以测量，但由于近光的光形分布并不具有对称的特点，因此当检测双灯单光轴的近光灯时，就无法利用远光的测量方法进行近光的测量。

(2)采用图像传感器和光电池相结合的方法。利用光电池进行远光测量，利用图像传感器进行近光测量，这是目前使用最多的方法。

(3)采用全图像测量的方法。用图像传感器替代光电池进行远光的定位、角度和光强测量。图像传感器法在测量远光灯光型不符合标准而具有多组对称点时，具有角度测量上的优势，其精度和重复性较好。

汽车前照灯远光灯的光斑应该是一个椭圆形的光斑，中心的光强最强，向外光强逐渐减弱，由一个个等光强的同心椭圆组成，且长轴在水平方向，即理想的汽车前照灯远光的光斑应该是一个相对于最强照明区域的长轴在水平方向的椭圆对称图形。但是，目前的远光灯由于发光体质量和反光板质量的原因，有的发出的光的长轴不在水平方向，有的虽然中心的光强能够满足要求，但是越向外光强的发散程度远大，并且有不对称的情况。当有这些现象存在时，将会影响对远方道路的照明，极大地影响司机的观察区域和观察范围。但是目前的前照灯检测仪都不具备检测这个性能的功能。

汽车前照灯的近光为非对称式，即光形分布有一条明显的明暗截止线。非对称式配光有两种：一种是在配光屏幕上，明暗截止线的水平部分在V-V线的左半边，右半边为水平线向上成15°的斜线，如图1a所示。另一种是明暗截止线右半边为水平线向上成45°斜线至垂直距离25cm转向水平的折线，由于明暗截止线呈Z形，亦称Z形配光，如图1b所示。这样才能防止夜间会车时给对方驾驶员造成眩目。但是，对于高质量的近光灯不仅要满足上述条件，而且还要满足明暗截止区分界的要清晰，这样才能最大限度地保护对方的驾驶员。但是目前的近光灯，由于遮光板的形状以及安装位置的原因，经常存在满足光型的形状，但是在光斑的左上方亮度虽然比右下方弱，但是仍然有一定的强度，这样对对方的驾驶员会造成一些不好的影响，因此要求近光灯暗截止区分界的要清晰是非常重要的，但是目前的前照灯检测仪都不具备检测这个性能的功能。

总之，目前的检测仪只能进行汽车前照灯灯高、远光的光强、光斑中心的偏斜以及近光的拐点等参数的测量。不具备远、近灯光的照明质量的检测，比如不能对汽车前照灯的远光灯进行光斑对称性检测，也不能对汽车前照灯的近光照明进行拐点处明暗截止区分界的清晰度的检测，而这些性能对判断汽车前照灯照明质量的好坏是非常有用的。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种智能灯光自动检测分析系统及其检测方法，采用CCD摄像机，除了完成灯高、远光的光强、光斑中心的偏斜以及近光的拐点等参数的测量外，还增加了远光灯和近光灯照明质量的自动评估的功能，即增加对汽车前照灯的远光灯进行光斑对称性检测，对汽车前照灯的近光照明进行拐点处明暗截止区分界的清晰度进行检测，从而为判断汽车前照灯照明质量的好坏提供依据。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

依据本发明提供的一种智能灯光自动检测分析系统，包括导轨、底座小车、立柱、受光箱、光学系统、CCD摄像机、单片机处理系统和DSP图像处理系统，所述的底座小车下装有导轨，立柱安装在底座小车上，受光箱装在立柱上，受光箱内装有菲涅尔透镜、两个CCD摄像头、成像屏和测光强光电池传感器；菲涅尔透镜用于远光或近光的成像，其中一个CCD摄像头用于瞄准发光的机动车前照灯；另一个CCD摄像头通过高像速的面阵CCD成像，将二维平面的远近光配光图形一次性完成采集，通过DSP图像处理技术，获得远近光配光参数；测光强光电池传感器用于测量远光的光强，光电池输出的模拟信号经过预处理板处理后进入A/D转换器转换成数字信号，然后进入单片机处理系统进行运算和处理；受光箱内的输出信号通过控制总线连接单片机处理系统。

一种用于智能灯光自动检测分析系统的检测方法，安装在受光箱内的CCD摄像机拍得前照灯通过菲涅尔透镜后在幕上的图像，图像经过预处理、等照度环带提取、等照度环带中心计算和对称性检验后，得到远光灯光斑的对称性；图像经过预处理、近光灯明暗转折线提取、明暗分界线亮带宽度计算，得到近光灯光斑在明暗截止区分界的清晰度；采用等照度环带中心坐标相对于光斑中心的平均偏移量来判断远光灯光斑对称性的方法以及偏移量的计算方法；采用转折线上方图像亮带带宽的大小来判断近光灯光斑在明暗转折处清晰度的方法，以及亮带带宽的计算方法。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果。

本发明数据处理部分采用高端的数字图像处理技术，控制单元采用单片机控制核心。图像采集单元使用图像卡及摄像机。系统采用先进的计算机通信技术进行数据交换。整套系统自动化高，具有智能化图像识别检测能力，对实现无人作业，具有重要意义。

本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1a是本发明的V型灯配光图；

图1b是本发明的Z型灯配光图；

图2是本发明的灯光检测仪外部整体结构示意图；

图3是本发明受光箱结构示意图；

图4是本发明的总体功能框图；

图5是本发明远光灯光斑的对称性检测的总体框图；

图6是本发明远光灯光斑等照度环带中心坐标相对于光斑中心的平均偏移量计算方法的框图；

图7是发明近光灯光斑在明暗截止区分界的清晰度检测的总体框图；

图8是本发明近光灯光斑转折线附近亮带带宽计算的框图。

具体实施方式

以下结合附图及较佳的实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

参见图2～3，一种智能灯光自动检测分析系统，包括导轨1、底座小车2、立柱3、受光箱4、光学系统、CCD摄像机、单片机处理系统10和DSP图像处理系统11，所述的底座小车下装有导轨，立柱安装在底座小车上，受光箱装在立柱上，受光箱内装有菲尼尔透镜5、两个CCD摄像头6、7、成像屏8和测光强光电池传感器9；菲尼尔透镜用于远光或近光的成像，其中一个CCD摄像头6用于瞄准发光的机动车前照灯；另一个CCD摄像头7通过高像素的CCD面阵成像，将二维平面的远近光配光图形在瞬间一次性完成采集，通过DSP图像处理技术，获得远近光配光参数；测光强光电池传感器用于测量远光的光强，光电池输出的模拟信号经过预处理板处理后进入A/D转换器转换成数字信号，然后进入单片机处理系统进行运算和处理；受光箱内的输出信号通过控制总线连接单片机处理系统。

参见图4～8，一种用于智能灯光自动检测分析系统的检测方法，安装在受光箱内的CCD摄像机拍得前照灯通过菲涅尔透镜后在幕上的图像，图像经过预处理、等照度环带提取、等照度环带中心计算和对称性检验后，得到远光灯光斑的对称性；图像经过预处理、近光灯明暗转折线提取、明暗分界线亮带宽度计算，得到近光灯光斑在明暗截止区分界的清晰度；采用等照度环带中心坐标相对于光斑中心的平均偏移量来判断远光灯光斑对称性的方法以及偏移量的计算方法；采用转折线上方图像亮带带宽的大小来判断近光灯光斑在明暗转折处清晰度的方法，以及亮带带宽的计算方法。

工作原理：

一、远光灯光斑的对称性检测

安装在受光箱内的CCD摄像机拍得前照灯通过滤光片和菲涅尔透镜在幕上的远光灯光斑图像，由DSP构成的图像采集与处理系统将CCD的模拟信号转变成数字信号后，在该图像采集与处理系统中对该图像进行处理。首先进行图像的滤波处理，消除图像中的孤立噪声点和突变噪声；然后，对图像进行均匀化处理，使所得的图像的均匀性更好；在此基础上，综合精度和处理速度的要求，将图像的灰度分成n(10-50)个等级，根据区域整体灰度值分布情况和灰度值的大小以及相邻性和封闭性的原则将整幅图像分成n个等灰度的区域，根据等灰度区域的宽度提取其中心点，构成n个等灰度曲线；最后根据等灰度曲线的情况，计算出远光灯光斑的中心，据此得出其对称性情况，由此可以判断出远光灯的照射光斑的质量。

进行完等灰度区域的分割后，整幅图像由一系列灰度相等的封闭环组成，找出灰度最大的区域，计算其质心，就可以得到远光灯光斑的中心位置；根据中心光斑的灰度值的大小，取灰度值大于等于最大值50％的等灰度环作为有效光斑，分别计算每个等灰度环的质心坐标，作为该等灰度环的中心位置；计算这些等灰度环的中心坐标相对于光斑中心的平均偏移量；根据在水平和垂直两个方向的偏移情况，就可以得出远光灯光斑相对于中心在水平和垂直两个方向的对称性。

二、近光灯光斑在明暗截止区分界的清晰度检测

安装在受光箱内的CCD摄像机拍得前照灯通过滤光片和菲涅尔透镜后在幕上的近光灯光斑图像，由DSP构成的图像采集与处理系统将CCD的模拟信号转变成数字信号后，在该图像采集与处理系统中对该图像进行处理。首先进行图像的滤波处理，消除图像中的孤立噪声点和突变噪声；进行梯度运算处理提取出明暗转折线；采用最小二乘法对所提取出的数据进行拟合，提取出近光灯光斑的两条转折线；然后，在原图像中计算出转折线每点的法线方向，在该方向上提取转折线上方100个像素点，做这些像素点的灰度值和位置之间的统计图；取转折线灰度值的30％作为亮带截止线，计算出转折线每点处的亮度带宽；计算出转折线所有点的亮带带宽平均值作为总体带宽，根据总体带宽的大小，就可以判断出近光灯的照射光斑在明暗转折处的清晰度情况。

Claims (2)

1.一种智能灯光自动检测分析系统，包括导轨、底座小车、立柱、受光箱、光学系统、CCD摄像机、单片机处理系统和DSP图像处理系统，其特征在于：所述的底座小车下装有导轨，立柱安装在底座小车上，受光箱装在立柱上，受光箱内装有菲涅尔透镜、两个CCD摄像头、成像屏和测光强光电池传感器；菲涅尔透镜用于远光或近光的成像，其中一个CCD摄像头用于瞄准发光的机动车前照灯；另一个CCD摄像头通过高像速的CCD面阵成像，将二维平面的远近光配光图形一次性完成采集，通过DSP图像处理技术，获得远近光配光参数；测光强光电池传感器用于测量远光的光强，光电池输出的模拟信号经过预处理板处理后进入A/D转换器转换成数字信号，然后进入单片机处理系统进行运算和处理；受光箱内的输出信号通过控制总线连接单片机处理系统。

2.一种用于权利要求1所述的智能灯光自动检测分析系统的检测方法，其特征在于：安装在受光箱内的CCD摄像机拍得前照灯通过菲涅尔透镜后在幕上的图像，图像经过预处理、等照度环带提取、等照度环带中心计算和对称性检验后，得到远光灯光斑的对称性；图像经过预处理、近光灯明暗转折线提取、明暗分界线亮带宽度计算，得到近光灯光斑在明暗截止区分界的清晰度；采用等照度环带中心坐标相对于光斑中心的平均偏移量来判断远光灯光斑对称性的方法以及偏移量的计算方法；采用转折线上方图像亮带带宽的大小来判断近光灯光斑在明暗转折处清晰度的方法，以及亮带带宽的计算方法。

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