CN102843507B - 气囊爆破过程的视觉检测处理系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气囊爆破过程的视觉检测处理系统，其包括：至少两个摄像装置，其用于对气囊爆破过程进行图像采集；同步装置，其连接于所述至少两个摄像装置，用于触发它们开始进行图像采集以将它们的启动时间差控制在检测许可范围内；以及数据处理装置，其连接于所述至少两个摄像装置并且包括分别用于进行数据处理、空间位置坐标转换及关键点速度曲线和/或加速度曲线拟合处理的第一处理单元、第二处理单元。本发明还涉及一种气囊爆破过程的视觉检测处理方法。采用本发明有助于针对气囊爆破过程中的关键点受力情况提供量化指导，从而能够显著提高对气囊以及周边系统的优化效率和优化效果。

Description

气囊爆破过程的视觉检测处理系统以及方法

【技术领域】

本发明涉及一种视觉检测处理系统以及方法，尤其涉及一种气囊爆破过程的视觉检测处理系统以及方法，属于气囊检测分析领域。

【背景技术】

在现有技术中，针对气囊系统的检测分析通常是采用一台高速摄像来观测气囊的爆破过程，然后对在气囊系统中周边零部件上的失效之处进行判定，其失效模式一般为爆破时发生碎裂或者飞溅而出等，以便由此来对系统进行优化设计来改进其使用性能、提高安全性。尽管采用以上方式可以取得一定效果，然而由于在气囊系统的爆破过程中所获解读信息较少，特别是不能对爆破过程中一些重要位置上的关键点的受力情况进行有效分析，因此最终难以形成针对性强的量化指导，从而不利于提高对气囊及其周边系统进行优化，无法提高优化效率和保证优化后的技术效果。

【发明内容】

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气囊爆破过程的视觉检测处理系统以及方法，以有效解决现有技术中存在的上述及其他方面的问题。

为了实现上述及其他的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种气囊爆破过程的视觉检测处理系统，其包括：

至少两个摄像装置，其用于对气囊爆破过程进行图像采集；

同步装置，其连接于所述至少两个摄像装置，用于触发它们开始进行图像采集以将它们的启动时间差控制在检测许可范围内；以及

数据处理装置，其连接于所述至少两个摄像装置并包括：

第一处理单元，其用于对由所述至少两个摄像装置所摄图像进行数据处理，以提取每张图像中根据测试需要所布设的至少一个关键点的二维坐标；

第二处理单元，其用于根据所述至少两个摄像装置的空间位置坐标将所述关键点的二维坐标转换为三维坐标，并且根据从各图像中获得的所述关键点的三维坐标来数值拟合出所述关键点的速度曲线和/或加速度曲线。

在上述的气囊爆破过程的视觉检测处理系统中，优选地，所述数据处理装置还包括第三处理单元，其用于根据所述关键点的速度曲线和/或加速度曲线来获得气囊爆破时的受力变化曲线。

在上述的气囊爆破过程的视觉检测处理系统中，优选地，所述系统还包括回光反射部件，其被设置在所述关键点上以提高所述关键点的回光反射性。

在上述的气囊爆破过程的视觉检测处理系统中，优选地，所述至少两个摄像装置的摄像速率均不低于1000帧/秒。

在上述的气囊爆破过程的视觉检测处理系统中，优选地，所述启动时间差被控制为不超过0.1ms。

一种气囊爆破过程的视觉检测处理方法，其包括步骤：

根据测试需要在气囊周边部件上布设至少一个关键点；

触发至少两个摄像装置开始对气囊爆破过程进行图像采集，并使得它们的启动时间差被控制在检测许可范围内；

对由所述至少两个摄像装置所摄图像进行数据处理，以提取每张图像中所述关键点的二维坐标；以及

根据所述至少两个摄像装置的空间位置坐标将所述关键点的二维坐标转换为三维坐标，并且根据从各图像中获得的所述关键点的三维坐标来数值拟合出所述关键点的速度曲线和/或加速度曲线。

在上述的气囊爆破过程的视觉检测处理方法中，优选地，所述方法还包括根据所述关键点的速度曲线和/或加速度曲线来获得气囊爆破时的受力变化曲线的步骤。

在上述的气囊爆破过程的视觉检测处理方法中，优选地，所述方法还包括在所述关键点上设置回光反射部件以提高所述关键点的回光反射性的步骤。

在上述的气囊爆破过程的视觉检测处理方法中，优选地，所述至少两个摄像装置的摄像速率均不低于1000帧/秒。

在上述的气囊爆破过程的视觉检测处理方法中，优选地，所述启动时间差被控制为不超过0.1ms。

本发明的有益效果在于：采用本气囊爆破过程的视觉检测处理系统以及方法，能够在气囊爆破过程中解读出更多有价值的信息，从而可以针对气囊爆破过程中设定的关键点位置上的受力情况进行量化分析指导，由此能显著地提高对气囊以及周边系统的优化效率和优化效果。

【附图说明】

以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。其中：

图1是本发明的气囊爆破过程的视觉检测处理系统一个实施例的组成结构示意图；

图2是图1示例中的数据处理装置一个实施例的组成示意图；以及

图3是本发明的气囊爆破过程的视觉检测处理方法中进行关键点二维坐标和三维坐标转换处理的原理图。

附图标记说明：

【具体实施方式】

首先，请参阅图1，它以示意性的方式图示出了本发明的气囊爆破过程的视觉检测处理系统一个实施例的基本结构，下面将通过该实施例来具体说明本发明的基本构造。

如图1所示，在上述实施例中，气囊爆破过程的视觉检测处理系统主要包括第一摄像装置1、第二摄像装置2、同步装置3和数据处理装置4等组成部分。其中，两个摄像装置(例如，CCD或CMOS摄像机)是用来对气囊爆破过程进行图像采集，其优选地在使用时都应当能够保证摄像速率至少是1000帧/秒。同步装置3被设置成与全部摄像装置均保持连接，它是被用来触发本系统中的这些摄像装置使其能够如所期望地那样开始进行同步摄像、或者将这些摄像装置开始进行图像采集的启动时间差控制在检测许可范围内(例如，在优选情形下将其控制在0.1ms以内或者其他适宜数值范围内)，以便在对这些摄像装置所摄制的图像进行后期数据处理时保证一致性、准确性，从而可以保证数据处理精度。

数据处理装置4是本气囊爆破过程的视觉检测处理系统的重要组成部分，在图2中示出了它的一个组成示例。如图2所示，该数据处理装置4包括第一处理单元5、第二处理单元6和第三处理单元7，下面再对这些组成单元的功能、特点进行说明。

在图2的示例中，第一处理单元5和第二处理单元6的主要作用在于对第一摄像装置1、第二摄像装置2所摄图像进行信息挖掘和数据加工处理。具体而言，第一处理单元5是被设置用来对摄制获得的图像进行数据处理，以便从每张图像中提取出根据测试需要所布设关键点9(例如，在图1中将关键点9布设在汽车车身上处于气囊周边的部件上，具体布设位置可以以气囊爆破过程中的常见失效点作为参考，设置数量也可以以失效面积和失效区域作为参考，比如若存在两处失效点，而每处失效点长度大致为1cm，则可以在每个失效点处设置两个关键点)的二维坐标；而第二处理单元6则是根据本系统中的摄像装置的空间位置坐标，通过数据转换处理将关键点9的二维坐标转换为三维坐标，并且更进一步地从以上这些摄像装置进行多次摄像获得的各图像中来得到关键点9的多组三维坐标，然后再根据这些三维坐标数据进行数值拟合来获得关键点的速度曲线和/或加速度曲线。

在上述的气囊爆破过程的视觉检测处理系统中还包括第三处理单元7，通过该第三处理单元7来根据上述的关键点9的速度曲线和/或加速度曲线进一步获得气囊爆破时的受力变化曲线，从而为气囊及周边系统的优化设计工作提供量化依据。以上所述的经由速度曲线和/或加速度曲线来实现受力变化曲线的处理，这是通过公知的速度、加速度、质量和作用力之间的关系来获得的，由于该部分内容是易于被本领域技术人员所熟知并加以实现的，所以在此不多赘述。然而，还需要特别指出的是，在以上示例中设置第三处理单元7仅是作为一种优选情形，根据实际应用需要或者基于某些方面考虑是能将其省略的。

作为另一种优选的情形，在图1所示的气囊爆破过程的视觉检测处理系统中还设置有回光反射部件8，这样的回光反射部件8具有高反射性的特点，将其设置在关键点9上以便提高关键点9的回光反射性能，从而使得关键点9具备高分辨率，从而有助于上述的第一处理单元5进行快速、准确的信息识别，提高信息解读效率和准确性。

在本发明中还同时提供了一种气囊爆破过程的视觉检测处理方法，下面将通过结合图3来具体说明如何采用该方法来对气囊爆破过程进行视觉检测处理。

首先，根据测试需要在气囊周边部件上布设至少一个关键点；

然后，采用至少两个摄像装置来对气囊爆破过程进行视觉跟踪，触发这些摄像装置开始对气囊爆破过程进行图像采集，并且保证它们的启动时间差被控制在检测许可范围内(例如，在优选情形下将其控制在0.1ms以内或者其他适宜数值范围内，这可以通过采用前述的同步装置3来实现)；

随后，对由摄像装置所摄图像进行数据处理，以提取每张图像中关键点的二维坐标；以及

接着，根据摄像装置的空间位置坐标将关键点的二维坐标转换为三维坐标，并且根据从各图像中获得的关键点的三维坐标来数值拟合出关键点的速度曲线和/或加速度曲线，具体而言是由两个离散点坐标可以得到该时刻速度，再由两相邻时刻速度可以得到相应该时刻加速度，然后由多个离散的速度和加速度值使用诸如MATLAB等软件工具就可以数值拟合出速度和加速度曲线，从而为进行系统优化提供量化的依据。

为了进一步理解以上步骤中将关键点的二维坐标转换成三维坐标的处理过程，以下将基于图3来对此进行说明。

在本发明中采用的是正直摄影(Normalcasephotography)方式，它属于近景摄影的基本摄影方式之一。请参照图3，对于图中的一个正直摄影像对，选取摄影测量坐标系S₁-XYZ，其原点是位于图面中左侧的左摄影中心S₁，Z轴与图面中左侧的左主光轴重合(以背离左主点o₁方向为正方向)，X轴为摄影基线的方向。在图3中，还同时图示出了位于图面中右侧的右摄影中心S₂、右主点o₂。首先，假设像片坐标系o₁-x₁y₁及o₂-x₂y₂均与平面S₁-XY相应平行。那么，对于图3中所示坐标系O₁-XYZ内的某一目标点A而言，它在摄影测量坐标系S₁-XYZ内的物方坐标为(X，Y，Z)，或者写作(X，Y，-H)，则存在以下关系式：

$X=\frac{B}{p}{x}_1=\frac{B}{p}x$

$Y=\frac{B}{p}{y}_1=\frac{B}{p}y$

$H=-Z=\frac{B}{p}f$

或者写作：

$\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=\frac{B}{p}\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ -f\end{array}\right]$

式中：X，Y，Z——目标点A在摄影测量坐标系S₁-XYZ内的物方空间坐标；

B——左、右摄影中心S₁和S₂在摄影基线上的距离；

p——像点的左、右视差，即p＝x₁-x₂；

x，y——像点坐标，这里以x代表x₁，以y代表y₁；

f——所处理像片的主距，该值为摄像装置的参数。

最后，还需要指出的是，在本发明的气囊爆破过程的视觉检测处理方法中，在优选的情形下还可以在上述的关键点上粘贴具有高反光性能的回光反射部件，以便能够有效地提高图像提取的精度、优化处理效果。

以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明的气囊爆破过程的视觉检测处理系统以及方法，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种气囊爆破过程的视觉检测处理系统，其特征在于，所述系统包括：

至少两个摄像装置，其用于对气囊爆破过程进行图像采集；

同步装置，其连接于所述至少两个摄像装置，用于触发它们开始进行图像采集以将它们的启动时间差控制在检测许可范围内；以及

数据处理装置，其连接于所述至少两个摄像装置并包括：

第一处理单元，其用于对由所述至少两个摄像装置所摄图像进行数据处理，以提取每张图像中根据测试需要所布设的至少一个关键点的二维坐标；

第二处理单元，其用于根据所述至少两个摄像装置的空间位置坐标将所述关键点的二维坐标转换为三维坐标，并且根据从各图像中获得的所述关键点的三维坐标来数值拟合出所述关键点的速度曲线和/或加速度曲线。

2.根据权利要求1所述的气囊爆破过程的视觉检测处理系统，其特征在于，所述数据处理装置还包括第三处理单元，其用于根据所述关键点的速度曲线和/或加速度曲线来获得气囊爆破时的受力变化曲线。

3.根据权利要求1所述的气囊爆破过程的视觉检测处理系统，其特征在于，所述系统还包括回光反射部件，其被设置在所述关键点上以提高所述关键点的回光反射性。

4.根据权利要求1、2或3所述的气囊爆破过程的视觉检测处理系统，其特征在于，所述至少两个摄像装置的摄像速率均不低于1000帧/秒。

5.根据权利要求1、2或3所述的气囊爆破过程的视觉检测处理系统，其特征在于，所述启动时间差被控制为不超过0.1ms。

6.一种气囊爆破过程的视觉检测处理方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

根据测试需要在气囊周边部件上布设至少一个关键点；

触发至少两个摄像装置开始对气囊爆破过程进行图像采集，并使得它们的启动时间差被控制在检测许可范围内；

对由所述至少两个摄像装置所摄图像进行数据处理，以提取每张图像中所述关键点的二维坐标；以及

根据所述至少两个摄像装置的空间位置坐标将所述关键点的二维坐标转换为三维坐标，并且根据从各图像中获得的所述关键点的三维坐标来数值拟合出所述关键点的速度曲线和/或加速度曲线。

7.根据权利要求6所述的气囊爆破过程的视觉检测处理方法，其特征在于，所述方法还包括根据所述关键点的速度曲线和/或加速度曲线来获得气囊爆破时的受力变化曲线的步骤。

8.根据权利要求6所述的气囊爆破过程的视觉检测处理方法，其特征在于，所述方法还包括在所述关键点上设置回光反射部件以提高所述关键点的回光反射性的步骤。

9.根据权利要求6、7或8所述的气囊爆破过程的视觉检测处理方法，其特征在于，所述至少两个摄像装置的摄像速率均不低于1000帧/秒。

10.根据权利要求6、7或8所述的气囊爆破过程的视觉检测处理方法，其特征在于，所述启动时间差被控制为不超过0.1ms。