CN103411565A - 小型汽车车身倾斜度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种测量小型汽车车身倾斜度的方法，主要适用于小型汽车的外观检查和性能检测。测量系统由计算机、汽车摆正器和安装在待检车辆正前方的摄像头构成。通过摄像机标定使摄像头和待检汽车对正，拍摄汽车的前端面图像，并传送给计算机。预估计汽车前号牌区域，基于长宽比值约束的Hough变换提取汽车前号牌轮廓，进行前号牌的精确定位。根据汽车前号牌和前照灯的相对位置关系，预估计汽车前照灯检测区域，对其进行图像分割，提取前照灯轮廓，利用质心法得到左右前照灯区域的中心，即左右对称点，进而得到车身倾斜度。本发明是一种非接触式测量方法，能自动检测小型汽车的车身倾斜度，并容易和其它检测项目相融合，具有较好的扩展性。

Description

小型汽车车身倾斜度测量方法

技术领域

本发明涉及一种非接触式自动测量小型汽车车身倾斜度的方法，它基于数字图像处理技术提取汽车车身左右对称点，计算车身倾斜的角度，适用于小型汽车的外部轮廓检查和性能检测。

背景技术

随着汽车工业的迅速发展，对汽车检测与诊断技术也提出了更高、更细致的要求。在汽车外观方面，车身左右对称点的高度差和车身倾斜度的检测也引起了更多的重视。汽车车身倾斜是指车身左右对称点距离水平地面的高度差值超出标准规定，引起车身的左右不对称。其可能原因有多种：汽车设计或制造不当；汽车严重超载，长期缺乏维护保养等违反操作规程的行为；汽车颠簸、碰撞引起变形等。当车身有明显倾斜时，不仅会影响汽车的外观美感，更会影响到汽车的制动和操纵稳定性等使用性能。

根据国家标准GB18565-2001“营运车辆综合性能要求和检验方法”规定：整车整备应齐全、完好、有效，各连接部件紧固完好，车体应周正，在离地高1.5m内测量时，车体外缘左右对称部位的高度差不得大于40mm。根据国家标准GB1589-2004“道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值”规定：普通乘用车车宽不得大于2.5m。较宽的车身，提高了乘坐舒适性，但会降低汽车行走、停泊的方便性。事实上，对小型汽车来说，车宽一般为1.8m左右或以下。综合考虑，本发明取小型汽车的标准车宽为1.8m，对应的车身倾斜角度为

                                             α=arctan(40/1800)=1.273°

即，如果汽车车身倾斜度小于α，则是合格的，否则，需要寻找产生汽车车身倾斜的原因，进行修正，提高其使用性能和行驶安全性。

汽车车身倾斜度的测量基础是分析车身某一左右对称点对的高度差，此差值的测量方法可分为两类，接触式测量和非接触式测量。常规的高度差测量方法是用卷尺或标杆以及其它辅助工具进行就车测量，这些方法简单，但精度和准确性较低，而且，当车身是圆弧形状时，测量不方便、比较费时。

发明内容

为了克服常规方法的测量不方便，精度低等问题，本发明提供一种非接触式测量方法，基于数字图像处理技术实现小型汽车车身倾斜度的自动检测。

本发明的小型汽车车身倾斜度测量方案如下。

如图1所示，为降低成本，采用单摄像机方法，汽车2停靠在汽车摆正器1上，摄像头3设置在汽车的正前方，两者对正，拍摄得到汽车的前端面图像，传输给计算机4，由其对汽车图像进行处理，经分析得到汽车车身左右对称点的高度差和车身倾斜度。

本发明的小型汽车车身倾斜度测量原理如下。

如图2所示，当汽车处于检测位置时，选取汽车车身的一对左右对称点，假设H _L和H _R分别为左对称点5和右对称点6的离地高度，H _D为两对称点高度差，即

H _D = H _L – H _R                                                                                                                                                                            (1)

假设两对称点之间的水平距离为L _D，则车身倾斜度为

β=arctan(H _D /L _D)                                                                                                            (2)

如β的值为正，表明汽车车身向右倾斜，反之，向左倾斜。

本发明的具体实现过程分为以下四个步骤。

(1) 摄像头和待检汽车对正

制作平面方格靶标，基于张正友平面法对摄像机进行标定，调整摄像机位置，使摄像头和汽车摆正器对正，即汽车前端面和摄像机图像平面平行。

 (2) 汽车前号牌定位

为了快速、准确地提取汽车车身左右对称点，先定位汽车前号牌。根据国家标准GA36-2007“中华人民共和国机动车号牌”规定：包括小型汽车在内的绝大多数汽车的前号牌外廓尺寸为440mm×140mm，即：前号牌的长宽比是固定的，比值r=3.143。

汽车前号牌的定位分为粗定位和精定位两个阶段。粗定位是指根据汽车和摄像头的距离、图像像素、摄像机焦距等信息，预先估计前号牌的大体位置。精定位是指前号牌粗定位后，只对预定位区域进行分析，提取前号牌的准确位置。

汽车前号牌定位步骤如下。

① 前号牌粗定位。将汽车图像平分为九格，即三行三列，取第三行第二列的小格为前号牌预定位区域。

② 对前号牌预定位区域内的图像进行Hough变换，即：f(x,y) → H(θ,ρ) ，其中， f(x,y)为图像函数，H(θ,ρ)为变换后的函数，θ为x轴与法线的夹角，ρ为原点到直线的法线距离。

③ 在H(θ,ρ)空间中θ= 90°处找到水平边所对应的若干个局部峰值点，并计算任两点之间的距离dn _pq。

④ 在H(θ,ρ)空间中θ=0°处找到竖直边所对应的若干个局部峰值点，并计算任两点之间的距离dz _st。

⑤ 在dn _pq和dz _st两个距离集合中，各取一个进行比较，取比值最接近r的那一对，这两个距离对应了四个峰值点。

⑥ 根据在H(θ,ρ)空间中提取的的四个峰值点，在原图像空间中得到对应的四条直线，构成一个矩形，即汽车前号牌的轮廓，完成前号牌的精确定位。

(3) 汽车车身左右对称点提取

为了提高检测精度和效率，需要车身对称点有较为明显的特征，而且，两对称点之间的距离适中，不能太小。综合考虑，本发明选择前照灯作为对称点的提取区域。根据汽车前号牌的定位结果，预估计汽车前照灯的大致区域，只对此区域进行特征点的提取，以期减小运算量，提高检测的实时性。

汽车车身左右对称点的提取步骤如下。

① 根据对多辆汽车前号牌和前照灯相对位置的统计分析，预估计汽车前照灯的检测区域，图3给出了汽车前号牌7与左前照灯检测区域8的相对位置关系。类似地，可得前号牌与右前照灯检测区域的位置关系。

② 对预估计的汽车前照灯检测区域进行图像分割，得到二值化图像，提取前照灯的轮廓。

③ 对前照灯区域进行分析，利用质心法得到左右前照灯区域的中心，即汽车车身左右对称点，假设其坐标分别为(x _L,y _L)和(x _R,y _R)。

(4) 汽车车身倾斜度分析

根据汽车车身左右对称点的坐标，得两者之间的水平距离为L _D = x _R- x _L ，高度差为H _D = y _L- y _R 。根据式(2)，计算出汽车车身倾斜度。

本发明是基于摄像机标定技术和数字图像处理技术而实现的一种汽车车身倾斜度测量方法，适用于对小型汽车的外观检测。本发明的优点主要有以下三个。

(1) 本发明是一种非接触测量方式，可实现全自动检测。

(2) 本发明硬件结构简单，容易和其它车辆检测项目相融合。

(3) 本发明虽然只实现了对小型汽车车身倾斜度的测量，但对其它车型来说，检测思想是完全一致的，稍加改变，即可应用到其它车型的车身倾斜度检测中。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明的汽车车身倾斜度测量系统结构框图。

图2是本发明的汽车车身倾斜度测量原理。

图3是本发明的汽车前号牌与左前照灯检测区域的相对位置关系。

图4是本发明的汽车车身倾斜度检测程序的流程。

在以上附图1-4中，1：汽车摆正器，2：待检汽车，3：摄像头，4：计算机，5：左对称点，6：右对称点，7：汽车前号牌，8：汽车左前照灯检测区域。

具体实施方式

参照图1构建小型汽车车身倾斜度测量系统。在本发明的实施例中，被检汽车停靠在汽车摆正器上，正前方设置一个CMOS数码摄像头，离汽车前端面约2米。系统第一次运行时，首先进行摄像机标定，调整摄像头和汽车摆正器的位置，使两者对正，完成系统的初始化。将汽车停放到检测位置，拍摄汽车的前端面图像，经计算机程序分析得到汽车车身倾斜度，计算机执行的程序如图4所示。下表列出了三辆普通家用轿车的车身倾斜度的测量结果（单位为＇）。

Claims (3)

1.一种小型汽车车身倾斜度测量方法，其特征在于：系统由计算机、汽车摆正器和安装在待检车辆正前方的摄像头构成，摄像头和待检汽车对正；摄像头获取汽车前端面图像，传送给计算机；计算机程序对汽车图像进行预处理，先定位汽车前号牌，再提取汽车前照灯的质心，即左右对称点，最后计算汽车车身的倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的一种小型汽车车身倾斜度测量方法，其特征在于：汽车前号牌的定位分为粗定位和精定位两个阶段；根据汽车和摄像头的距离、图像像素、摄像机焦距等信息，预估计前号牌的大体位置；对前号牌预定位区域的图像进行Hough变换，基于长宽比值约束提取汽车前号牌的轮廓，完成前号牌的精确定位。

3.根据权利要求1所述的一种小型汽车车身倾斜度测量方法，其特征在于：选择前照灯作为汽车车身左右对称点的提取区域；根据汽车前号牌和前照灯的相对位置关系，预估计汽车前照灯检测区域；对区域内图像进行分割，提取灯前照轮廓，利用质心法得到前照灯区域的形状中心，即汽车车身左右对称点。

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