CN103322918A - 测量车辆高度的设备及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
测量车辆高度的设备，包括设置在测量通道的地埋线圈、图像采集模块及与地面垂直的标尺和背景布，地埋线圈与控制器连接，图像采集模块包括固定在电动伸缩杆上的摄像头和设置在摄像头中的图像采集卡，控制器与背景布连接，控制器、电动伸缩杆和图像采集卡分别与主控计算机连接，主控计算机上安装有基于NI Vision Builder的LabVIEW模块。本发明测量车辆高度的设备自动化程度高，且设备的成本较低，易于实现，有很高的实用性，其测量方法能够快速准确的计算出车辆高度，并且可以自动存储，在很大程度上较少了工作人员的工作量。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量设备，具体涉及一种测量车辆高度的设备，本发明还涉及该测量车辆高度的设备的测量方法。
背景技术
车辆的高度参数是车辆的重要特征，车高不明确的车辆在通过有高架桥的路面和地下通道时容易引发各种交通事故。除此之外，车高数据可以作为车辆分类的重要依据，为交通管理部门自动化管理车辆提供查询和检索依据。目前，一般采用人工目测的办法检查车辆长宽高，判断是否允许通过，这种方法效率低，工作量大，准确度低。此外，人工目测无法有效快速的记录车辆相关信息，如车牌号，车型等。
发明内容
本发明的目的是提供一种测量车辆高度的设备，解决了现有技术效率低和准确度低的问题。
本发明的另一目的是提供上述测量车辆高度的设备的测量方法。
本发明所采用的技术方案是，测量车辆高度的设备，包括设置在测量通道的地埋线圈、图像采集模块及与地面垂直的标尺和背景布，地埋线圈与控制器连接，图像采集模块包括固定在电动伸缩杆上的摄像头和设置在摄像头中的图像采集卡，控制器与背景布连接，控制器、电动伸缩杆和图像采集卡分别与主控计算机连接，主控计算机上安装有基于NI Vision Builder的LabVIEW模块。
本发明的特点还在于，
主控计算机与LED灯连接，LED灯照射角度固定，具体设置根据实际情况而定，用于提供摄像头采集图像信息是的光照。
控制器采用单片机。
标尺到摄像头的距离与地埋线圈到摄像头的距离相等。
LabVIEW模块是在NI Vision Builder平台上开发设置的，包括图像采集、图像预处理、标尺和待测车辆高度提取、测量校准、结果存储和串口输出；图像采集用于将图像采集模块采集到的图像提取到LabVIEW模块上；图像预处理包括灰度变换、滤波；标尺和待测车辆高度提取的方法是：在采集图像前设置提取高度的区域，在标尺和背景布、待测车辆和背景布连接处的灰度值会有明显的突变，在提取高度的区域内，分别找到上边和下边灰度值突变的边缘，两边缘的垂直距离即为标尺和待测车辆的高度；测量校准用于计算待测车辆实际高度，其方法是首先提取标尺的高度，假设标尺的高度为N个像素，再根据已知的标尺的实际长度H0计算出一个像素代表的实际长度，然后提取待测车辆的高度，即车辆的高度为X个像素，最后根据公式
计算出车辆实际高度H；结果存储是将测量的结果以Excel的形式保存起来；串口输出是将测量的结果以串口的形式传输给其他执行结构。
本发明所采用的另一技术方案是，测量车辆高度的设备的测量方法，车辆进入测量通道行驶到地埋线圈处时线圈电感发生变化，控制器检测到有车辆进入测量通道并向主控计算机发送信号同时控制背景布下降；待车辆停放在与标尺同齐的地方后主控计算机控制电动伸缩杆位于设定好的位置，摄像头获取事实视频后，经过视频接口送至图像采集卡，视频信号依次经过模数转换和数字解码器解码得到像素值，并保存在主控计算机中，然后经过LabVIEW模块进行处理，分别得到待测车和标尺高度的像素个数，其中标尺高度为已知量，根据公式
计算出车辆实际高度，最后将结果储存并输出，其中H为待测车辆实际高度，X、N分别为数字图像中的车辆和标尺高度所占的像素个数，H0为标尺的实际长度。
本发明的有益效果是
1.本发明测量车辆高度的设备自动化程度高，且设备的成本较低，易于实现，有很高的实用性。
2.本发明测量车辆高度的设备的测量方法能够快速准确的计算出车辆高度，并且可以自动存储，在很大程度上较少了工作人员的工作量。
附图说明
图1是本发明测量车辆高度的设备的结构示意图；
图2是本发明测量车辆高度的设备中LabVIEW模块的工作流程图。
图中，1.地埋线圈，2.LED灯，3.背景布，4.标尺，5.图像采集模块，6.主控计算机，7.电动伸缩杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明测量车辆高度的设备，参见图1，包括设置在测量通道的地埋线圈1、图像采集模块5及与地面垂直的标尺4和背景布3，地埋线圈1与控制器连接，图像采集模块5包括固定在电动伸缩杆7上的摄像头和设置在摄像头中的图像采集卡，控制器与背景布3连接，控制器、电动伸缩杆7和图像采集卡分别与主控计算机6连接，主控计算机6上安装有基于NI VisionBuilder的LabVIEW模块；主控计算机6与LED灯2连接，LED灯2照射角度固定，具体设置根据实际情况而定，用于提供摄像头采集图像信息是的光照；控制器采用单片机；标尺4到摄像头的距离与地埋线圈1到摄像头的距离相等。
LabVIEW模块是在NI Vision Builder平台上开发设置的，包括图像采集、图像预处理、标尺和待测车辆高度提取、测量校准、结果存储和串口输出；图像采集用于将图像采集模块采集到的图像提取到LabVIEW模块上；图像预处理包括灰度变换、滤波；标尺4和待测车辆高度提取的方法是：在采集图像前设置提取高度的区域，在标尺4和背景布3、待测车辆和背景布3连接处的灰度值会有明显的突变，在提取高度的区域内，分别找到上边和下边灰度值突变的边缘，两边缘的垂直距离即为标尺4和待测车辆的高度；测量校准用于计算待测车辆实际高度，其方法是首先提取标尺4的高度，假设标尺的高度为N个像素，再根据已知的标尺4的实际长度H0计算出一个像素代表的实际长度，然后提取待测车辆的高度，即车辆的高度为X个像素，最后根据公式
计算出车辆实际高度H；结果存储是将测量的结果以Excel的形式保存起来；串口输出是将测量的结果以串口的形式传输给其他执行结构。
上述测量车辆高度的设备的测量方法，车辆进入测量通道行驶到地埋线圈1处时线圈电感发生变化，控制器检测到有车辆进入测量通道并向主控计算机6发送信号同时控制背景布3下降；待车辆停放在与标尺4同齐的地方后主控计算机6控制电动伸缩秆7位于设定好的位置，摄像头获取事实视频后，经过视频接口送至图像采集卡，视频信号依次经过模数转换和数字解码器解码得到像素值，并保存在主控计算机6中，然后经过LabVIEW模块进行处理，分别得到待测车和标尺4高度的像素个数，其中标尺高度为已知量，根据公式
计算出车辆实际高度，最后将结果储存并输出，其中H为待测车辆实际高度，X、N分别为数字图像中的车辆和标尺高度所占的像素个数，H0为标尺的实际长度。
如果第一次的拍摄角度不是最佳角度，计算出的车辆高度误差较大，为了防止误差过大，要对车辆进行第二次图像提取。根据第一次的测量结果，调节电动伸缩杆7，使摄像头位于车辆高度中点的位置进行拍摄，此次拍摄步骤、图像处理及计算方法与第一次相同。重复第一次的拍摄及计算步骤后得到精确测量值，通过LabVIEW模块将测量的结果以Excel的形式保存起来，串口输出将测量的结果以串口输出的形式传输其它执行机构。
本发明测量车辆高度的设备自动化程度高，且设备的成本较低，易于实现，有很高的实用性。
本发明测量车辆高度的设备的测量方法能够快速准确的计算出车辆高度，并且可以自动存储，在很大程度上较少了工作人员的工作量。
图2为LabVIEW模块工作流程图，具体工作流程如下：
步骤1，使用NI Vision Builder中的Simulate Acquisition模块打开图像采集模块采集的图像；
步骤2，在Vision Assistant中完成图像预处理的步骤设置，包括灰度变换、滤波；
步骤3，使用Caliper分别提取标尺4和待测车辆的高度，分别设置高度边缘检测区域，查找方式设置为垂直方式，在两个高度检测区域内，通过标尺4、待测车辆与背景布3连接处的灰度变换可以分别找到标尺4和待测车辆的上、下边缘，并分别以上下边缘的垂直距离作为标尺4和待测车辆的高度，记录标尺的长度为N个像素，记录待测车辆的高度为X个像素；
步骤4，使用Calibrate Image设置图像像素个数和真实距离的换算关系，例如标尺在数字图像中的长度为N个像素，其实际长度为H0，则换算关系为1个像素代表实际距离
步骤5，根据公式
和待测车辆在数字图像中的高度计算出车辆的实际高度，一般计算结果可以精确到小数点后两位；
步骤6，使用Data Logging将测量的结果以Excel的形式保存起来，存储的内容可以包括时间、测量结果；
步骤7，使用Serial I/O将测量的结果以串口的形式传输给数据收集主机。
Claims (6)
1.测量车辆高度的设备，其特征在于，包括设置在测量通道的地埋线圈（1）、图像采集模块（5）及与地面垂直的标尺（4）和背景布（3），所述地埋线圈（1）与控制器连接，所述图像采集模块（5）包括固定在电动伸缩杆（7）上的摄像头和设置在所述摄像头中的图像采集卡，所述控制器与所述背景布（3）连接，所述控制器、所述电动伸缩杆（7）和所述图像采集卡分别与主控计算机（6）连接，所述主控计算机（6）上安装有基于NI Vision Builder的LabVIEW模块。
2.根据权利要求1所述的测量车辆高度的设备，其特征在于，所述主控计算机（6）与LED灯（2）连接，所述LED灯（2）照射角度固定，具体设置根据实际情况而定，用于提供所述摄像头采集图像信息时的光照。
3.根据权利要求1或2所述的测量车辆高度的设备，其特征在于，所述控制器采用单片机。
4.根据权利要求3所述的测量车辆高度的设备，其特征在于，所述标尺（4）到所述摄像头的距离与所述地埋线圈（1）到所述摄像头的距离相等。
5.根据权利要求4所述的测量车辆高度的设备，其特征在于，所述LabVIEW模块是在NI Vision Builder平台上开发设置的，包括图像采集、图像预处理、标尺和待测车辆高度提取、测量校准、结果存储和串口输出；所述图像采集用于将图像采集模块采集到的图像提取到LabVIEW模块上；所述图像预处理包括灰度变换、滤波；所述标尺和待测车辆高度提取的方法是：在采集图像前设置提取高度的区域，在标尺和背景布、待测车辆和背景布连接处的灰度值会有明显的突变，在提取高度的区域内，分别找到上边和下边灰度值突变的边缘，两边缘的垂直距离即为标尺和待测车辆的高度；所述测 量校准用于计算待测车辆实际高度，其方法是首先提取标尺的高度，假设标尺的高度为N个像素，再根据已知的标尺的实际长度H0计算出一个像素代表的实际长度，然后提取待测车辆的高度，即车辆的高度为X个像素，最后根据公式计算出车辆实际高度H；所述结果存储是将测量的结果以Excel的形式保存起来；所述串口输出是将测量的结果以串口的形式传输给其他执行结构。
6.根据权利要求1-5任一所述的测量车辆高度的设备的测量方法，其特征在于，车辆进入测量通道行驶到地埋线圈处时线圈电感发生变化，控制器检测到有车辆进入测量通道并向主控计算机发送信号同时控制背景布下降；待车辆停放在与标尺同齐的地方后主控计算机控制电动伸缩杆位于设定好的位置，摄像头获取事实视频后，经过视频接口送至图像采集卡，视频信号依次经过模数转换和数字解码器解码得到像素值，并保存在主控计算机中，然后经过LabVIEW模块进行处理，分别得到待测车和标尺高度的像素个数，其中标尺高度为已知量，根据公式计算出车辆实际高度，最后将结果储存并输出，其中H为待测车辆实际高度，X、N分别为数字图像中的车辆和标尺高度所占的像素个数，H0为标尺的实际长度。
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