CN108428246A - 基于低温仓环境下汽车除霜试验用的前挡玻璃面积获取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于低温仓环境下汽车除霜试验用的前挡玻璃面积获取方法，其步骤包括：基于低温仓环境下通过摄像机采集、保存前挡玻璃原始图，对其进行标定获得系数；根据图像灰度跳变差值规律确定前挡玻璃原图中车窗边界坐标点，计算出前挡玻璃像素面积，已知标定系数获取前挡玻璃实际面积。本发明基于摄像机系统计算前挡玻璃面积，省时省力，自动化测试方便高效，减小了人工测量误差，适用于不同类型的汽车自动计算并实时显示其前挡玻璃的面积值。
Description
技术领域
本发明属于汽车控制和检测领域，更具体的说是涉及一种基于摄像机自动计算低温仓环境下汽车除霜试验用前挡玻璃面积方法。
背景技术
汽车空调是汽车结构中必不可少的一部分，夏天需要空调制冷，冬天需要空调制热，汽车空调在汽车上得到了广泛应用，同时汽车空调的除霜、除雾系统对汽车的行车安全性与乘坐舒适性产生了至关重要的影响。若汽车没有除霜、除雾能力或者性能较差都会严重影响驾驶员的视野，导致驾驶员不能继续驾驶车辆行驶，甚至还会发生交通事故等更严重的情况。因此，为了保证车辆在恶劣的天气下能够正常行驶，任何车辆均需要具有满足要求的除霜、除雾系统，确保驾驶员有足够开阔清晰的视野。
我国汽车风窗系统性能试验标准GB 10555-2009对汽车风窗玻璃除霜、除雾系统的性能要求、试验前准备条件和试验步骤都进行了规范说明。其中风窗玻璃除霜试验方法中试验程序中试验车进入低温室后熄火，在试验温度下至少停放10h后，用喷枪将0.044g/cm2乘以风窗玻璃面积值的水量均匀地喷射到玻璃外表面上，生成均匀的冰层。在进行除霜试验前就需要知道风窗玻璃面积值才能对风窗玻璃喷射相对应计算得到的水量，以确保汽车风窗除霜试验正常进行。
综上所述，国家标准内容明确提出需要已知风窗玻璃面积值从而计算喷霜装置产生的水量。目前很多企业在进行空调除霜性能测试时，为了获得风窗玻璃面积值，需要在试验前通过卷尺对车窗边长进行手动测量，再求取车窗玻璃面积值，并且车窗玻璃形状复杂，并不是简单的梯形或者是矩形形状，人工测量误差大，弧度部分无法很好的实际测量，这种测试方法会大大降低了试验效率，影响喷霜装置喷出的水量值，试验数据不够准确，精度不够高，这会对汽车风窗玻璃除霜系统测试造成极大影响，更严重后果是导致汽车风窗玻璃除霜试验不能正常开展。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足之处，提供一种操作简便且成本低的基于低温仓环境下汽车除霜试验用的前挡玻璃面积获取方法，以期能自动化、高精度地实时获取汽车除霜试验用的前挡玻璃面积，从而减少人工测量前挡玻璃计算面积的误差。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明一种基于低温仓环境下汽车除霜试验用的前挡玻璃面积获取方法的特点是按如下步骤进行：
步骤1、在汽车前挡玻璃的中心区域覆盖一圆形点阵标定板；并在所述低温仓下利用摄像机采集带有所述圆形点阵标定板的前挡玻璃原图A；
步骤2、利用式(1)得到标定系数k：
式(1)中，L1表示所述圆形点阵标定板中相邻两圆点之间的实际距离；P1表示所述前挡玻璃原图A中，所述圆形点阵标定板中相邻两圆点之间的像素距离；
步骤3、计算所述前挡玻璃原图A中前挡玻璃边界上坐标点：
步骤3.1、以所述前挡玻璃原图A的任意一顶点作为原点O，以与所述原点O相邻的两条边分别作为X轴和Y轴，建立图像坐标系O-XY；
步骤3.2、在所述前挡玻璃原图A上选定前挡玻璃区域R1以及圆形点阵标定板区域R2；
步骤3.3、将所述圆形点阵标定板区域R2上任意一条边界上的点记为pi；
步骤3.4、以所述点pi为起始点，向前挡玻璃区域R1的上边界作垂线，并在所述前挡玻璃区域R1的上边界上形成1个交点，记为pi,上；
步骤3.5、计算所述点pi与交点pi,上连线上所有点的灰度值，并计算相邻两个点的灰度值的差值，选取最大差值绝对值对应的两点中的一点作为前挡玻璃上相应的拟边界点bi,上；
步骤3.6、遍历所述点pi与交点pi,上连线上所有点，并分别作为起始点，向前挡玻璃区域 R1的左边界和右边界作垂线，得到一系列的交点；
步骤3.7、根据步骤3.4计算得到所有起始点与其相应交点连线上最大差值绝对值所对应中灰度值较低的一点作为前挡玻璃的左上斜边和右上斜边的拟边界点；
步骤3.8、以所述点pi为起始点，向前挡玻璃区域R1的下边界作垂线，并在所述前挡玻璃区域R1的下边界上形成1个交点，记为pi,下；
步骤3.9、根据步骤4.4-步骤4.5，得到前挡玻璃的左下斜边和右下斜边的拟边界点；
步骤4.9、以所述点pi为起始点，向前挡玻璃区域R1的左边界作垂线，并在所述前挡玻璃区域R1的左边界上形成1个交点，记为pi,左；
步骤4.10、根据步骤4.4，得到前挡玻璃上相应的拟边界点bi,左；
步骤4.11、遍历所述点pi与交点pi,左连线上所有点，并分别作为起始点，向前挡玻璃区域R1的上边界和下边界作垂线，得到一系列的交点；
步骤4.12、根据步骤4.6，得到前挡玻璃的左上边和左下边的拟边界点；
步骤4.13、以所述点pi为起始点，向前挡玻璃区域R1的右边界作垂线，并在所述前挡玻璃区域R1的右边界上形成1个交点，记为pi,右；
步骤4.14、根据步骤4.4，得到前挡玻璃上相应的拟边界点bi,右；
步骤4.15、遍历所述点pi与交点pi,右连线上所有点，并分别作为起始点，向前挡玻璃区域R1的上边界和下边界作垂线，得到一系列的交点；
步骤4.16、根据步骤4.6，得到前挡玻璃的右上边和右下边的拟边界点；
由所述左上斜边和右上斜边的拟边界点、左下斜边和右下斜边的拟边界点、左上边和左下边的拟边界点和右上边和右下边的拟边界点构成所述前挡玻璃上所有边界上的拟边界点；
步骤5、筛选所述前挡玻璃上的拟边界点，剔除干扰点；
步骤5.1、将所述左上斜边的拟边界点以及左下斜边的拟边界点进行线性拟合，得到左斜边的拟合线，将所述左斜边的拟合线外的所有点作为干扰点并删除，从而得到所述前挡玻璃的左斜边的边界点；
步骤5.2、将所述右上斜边的拟边界点以及右下斜边的拟边界点进行线性拟合，得到右斜边的拟合线，将所述右斜边的拟合线外的所有点作为干扰点并删除，从而得到所述前挡玻璃的右斜边的边界点；
步骤5.3、将所述左上边的拟边界点以及右上边的拟边界点进行线性拟合，得到上边的拟合线，将所述上边的拟合线外的所有点作为干扰点并删除，从而得到所述前挡玻璃的上边的边界点；
步骤5.4、将所述左下边的拟边界点以及右下边的拟边界点进行线性拟合，得到下边的拟合线，将所述下边的拟合线外的所有点作为干扰点并删除，从而得到所述前挡玻璃的下边的边界点；
由所述前挡玻璃的左斜边的边界点、右斜边的边界点、上边的边界点和下边的边界点构成所述前挡玻璃的边界点并形成所述前挡玻璃的封闭边界图形；
步骤6、将所述前挡玻璃的封闭边界图形分割成多个三角形，并利用式(2)得到所述前挡玻璃的封闭边界图形的像素面积S1：
式(2)中，k表示所述前挡玻璃封闭边界图形上第k个顶点，k＝1,2,...,m；m表示所述封闭边界图形的顶点总数；xk表示所述前挡玻璃的边界上第k个顶点在X轴上的坐标值；yk表示所述前挡玻璃的边界上第k个顶点在Y轴上的坐标值；xk+1表示所述前挡玻璃的边界上第 k+1个顶点在X轴上的坐标值；yk+1表示所述前挡玻璃的边界上第k+1个顶点在Y轴上的坐标值；
步骤7、利用式(3)得到所述前挡玻璃的实际面积S2：
S2＝k2·S1 (3)。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明通过在低温仓内采集图像数据、标定、计算前挡玻璃边界坐标点、获取到前挡玻璃实际面积的方法步骤，能准确获取前挡玻璃车窗面积值，为汽车风窗玻璃除霜试验前做好充分准备，提高了试验效率。
2、本发明结合摄像机系统采集前挡原图，基于图像方法计算前挡玻璃车窗面积值，提高了计算精度。
3、本发明的获取方法不依赖于人工方法，避免了人工测量前挡玻璃车窗参数的误差，减少了人力操作，高效方便。
4、本发明自动计算汽车前挡玻璃车窗面积方法测试成本低、提高了试验效率且安装方便。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明计算前挡玻璃车窗面积示意图。
具体实施方式
本实施例中，一种基于低温仓环境下汽车除霜试验用的前挡玻璃面积获取方法是基于摄像机系统采集汽车前挡玻璃原图，对前挡玻璃原图标定得到系数k，根据图像中汽车车窗边框的灰度跳变规律计算出前挡玻璃原图边界坐标点，获取前挡玻璃车窗实际面积，具体的说，如图1所示，按如下步骤进行：
步骤1、在汽车前挡玻璃的中心区域覆盖一圆形点阵标定板；并在低温仓下利用摄像机采集带有圆形点阵标定板的前挡玻璃原图A；
步骤2、利用式(1)得到标定系数k：
式(1)中，L1表示圆形点阵标定板中相邻两圆点之间的实际距离，单位mm；P1表示前挡玻璃原图A中，圆形点阵标定板中相邻两圆点之间的像素距离，单位pixel；
步骤3、计算前挡玻璃原图A中前挡玻璃边界上坐标点：
步骤3.1、以前挡玻璃原图A的任意一顶点作为原点O，以与原点O相邻的两条边分别作为X轴和Y轴，建立图像坐标系O-XY，如图2所示；
步骤3.2、在前挡玻璃原图A上选定前挡玻璃区域R1以及圆形点阵标定板区域R2；
步骤3.3、将圆形点阵标定板区域R2上任意一条边界上的点记为pi；
步骤3.4、以点pi为起始点，向前挡玻璃区域R1的上边界作垂线，并在前挡玻璃区域R1的上边界上形成1个交点，记为pi,上；
步骤3.5、计算点pi与交点pi,上连线上所有点的灰度值，并计算相邻两个点的灰度值的差值，选取最大差值绝对值对应两点中灰度值低的一点作为前挡玻璃上相应的拟边界点bi,上；
步骤3.6、遍历点pi与交点pi,上连线上所有点，并分别作为起始点，向前挡玻璃区域R1的左边界和右边界作垂线，得到一系列的交点；
步骤3.7、根据步骤4.4计算得到所有起始点与其相应交点连线上最大差值绝对值所对应中灰度值较低的一点作为前挡玻璃的左上斜边和右上斜边的拟边界点；
步骤3.8、以点pi为起始点，向前挡玻璃区域R1的下边界作垂线，并在前挡玻璃区域R1的下边界上形成1个交点，记为pi,下；
步骤3.9、根据步骤4.4-步骤4.5，得到前挡玻璃的左下斜边和右下斜边的拟边界点；
步骤4.9、以点pi为起始点，向前挡玻璃区域R1的左边界作垂线，并在前挡玻璃区域R1的左边界上形成1个交点，记为pi,左；
步骤4.10、根据步骤4.4，得到前挡玻璃上相应的拟边界点bi,左；
步骤4.11、遍历点pi与交点pi,左连线上所有点，并分别作为起始点，向前挡玻璃区域R1的上边界和下边界作垂线，得到一系列的交点；
步骤4.12、根据步骤4.6，得到前挡玻璃的左上边和左下边的拟边界点；
步骤4.13、以点pi为起始点，向前挡玻璃区域R1的右边界作垂线，并在前挡玻璃区域R1的右边界上形成1个交点，记为pi,右；
步骤4.14、根据步骤4.4，得到前挡玻璃上相应的拟边界点bi,右；
步骤4.15、遍历点pi与交点pi,右连线上所有点，并分别作为起始点，向前挡玻璃区域R1的上边界和下边界作垂线，得到一系列的交点；
步骤4.16、根据步骤4.6，得到前挡玻璃的右上边和右下边的拟边界点；
由左上斜边和右上斜边的拟边界点、左下斜边和右下斜边的拟边界点、左上边和左下边的拟边界点和右上边和右下边的拟边界点构成前挡玻璃上所有边界上的拟边界点；
步骤5、摄像机采集前挡原图A受到低温仓内环境和汽车驾驶室内环境的干扰，所以会对选取前挡玻璃边界点造成影响，产生错误的前挡玻璃边界点，需要筛选前挡玻璃上的拟边界点，剔除干扰点；
步骤5.1、将左上斜边的拟边界点以及左下斜边的拟边界点通过最小绝对残差方法进行线性拟合，得到左斜边的拟合线，将左斜边的拟合线外的所有点作为干扰点并删除，从而得到前挡玻璃的左斜边的边界点；
步骤5.2、将右上斜边的拟边界点以及右下斜边的拟边界点进行线性拟合，得到右斜边的拟合线，将右斜边的拟合线外的所有点作为干扰点并删除，从而得到前挡玻璃的右斜边的边界点；
步骤5.3、将左上边的拟边界点以及右上边的拟边界点进行线性拟合，得到上边的拟合线，将上边的拟合线外的所有点作为干扰点并删除，从而得到前挡玻璃的上边的边界点；
步骤5.4、将左下边的拟边界点以及右下边的拟边界点进行线性拟合，得到下边的拟合线，将下边的拟合线外的所有点作为干扰点并删除，从而得到前挡玻璃的下边的边界点；
由前挡玻璃的左斜边的边界点、右斜边的边界点、上边的边界点和下边的边界点构成前挡玻璃的边界点并形成前挡玻璃的封闭边界图形；
步骤6、已知前挡玻璃封闭边界图形是一个m边形，将其分割成多个三角形，利用式(2) 得到所述前挡玻璃的封闭边界图形的像素面积S1：
式(2)中，k表示所述前挡玻璃封闭边界图形上第k个顶点，k＝1,2,...,m；xk表示所述前挡玻璃边界上第k个顶点在X轴上的坐标值；yk表示所述前挡玻璃边界上第k个顶点在Y轴上的坐标值；xk+1表示所述前挡玻璃边界上第k+1个顶点在X轴上的坐标值；yk+1表示所述前挡玻璃边界上第k+1个顶点在Y轴上的坐标值；
步骤7、已知之前标定求得系数k，利用式(3)得到前挡玻璃的实际面积S2：
S2＝k2·S1 (3)
综合上述实施例，一种基于低温仓环境下汽车除霜试验用的前挡玻璃面积获取方法，原理简单易懂，数据测量精度高，操作方便，成本低廉，且避免了试验人员手工测量误差，减少人了力操作，十分适用于多种汽车在低温仓环境中进行除霜试验。
Claims (1)
1.一种基于低温仓环境下汽车除霜试验用的前挡玻璃面积获取方法，其特征是按如下步骤进行：
步骤1、在汽车前挡玻璃的中心区域覆盖一圆形点阵标定板；并在所述低温仓下利用摄像机采集带有所述圆形点阵标定板的前挡玻璃原图A；
步骤2、利用式(1)得到标定系数k：
式(1)中，L1表示所述圆形点阵标定板中相邻两圆点之间的实际距离；P1表示所述前挡玻璃原图A中，所述圆形点阵标定板中相邻两圆点之间的像素距离；
步骤3、计算所述前挡玻璃原图A中前挡玻璃边界上坐标点：
步骤3.1、以所述前挡玻璃原图A的任意一顶点作为原点O，以与所述原点O相邻的两条边分别作为X轴和Y轴，建立图像坐标系O-XY；
步骤3.2、在所述前挡玻璃原图A上选定前挡玻璃区域R1以及圆形点阵标定板区域R2；
步骤3.3、将所述圆形点阵标定板区域R2上任意一条边界上的点记为pi；
步骤3.4、以所述点pi为起始点，向前挡玻璃区域R1的上边界作垂线，并在所述前挡玻璃区域R1的上边界上形成1个交点，记为pi,上；
步骤3.5、计算所述点pi与交点pi,上连线上所有点的灰度值，并计算相邻两个点的灰度值的差值，选取最大差值绝对值对应的两点中的一点作为前挡玻璃上相应的拟边界点bi,上；
步骤3.6、遍历所述点pi与交点pi,上连线上所有点，并分别作为起始点，向前挡玻璃区域R1的左边界和右边界作垂线，得到一系列的交点；
步骤3.7、根据步骤3.4计算得到所有起始点与其相应交点连线上最大差值绝对值所对应中灰度值较低的一点作为前挡玻璃的左上斜边和右上斜边的拟边界点；
步骤3.8、以所述点pi为起始点，向前挡玻璃区域R1的下边界作垂线，并在所述前挡玻璃区域R1的下边界上形成1个交点，记为pi,下；
步骤3.9、根据步骤4.4-步骤4.5，得到前挡玻璃的左下斜边和右下斜边的拟边界点；
步骤4.9、以所述点pi为起始点，向前挡玻璃区域R1的左边界作垂线，并在所述前挡玻璃区域R1的左边界上形成1个交点，记为pi,左；
步骤4.10、根据步骤4.4，得到前挡玻璃上相应的拟边界点bi,左；
步骤4.11、遍历所述点pi与交点pi,左连线上所有点，并分别作为起始点，向前挡玻璃区域R1的上边界和下边界作垂线，得到一系列的交点；
步骤4.12、根据步骤4.6，得到前挡玻璃的左上边和左下边的拟边界点；
步骤4.13、以所述点pi为起始点，向前挡玻璃区域R1的右边界作垂线，并在所述前挡玻璃区域R1的右边界上形成1个交点，记为pi,右；
步骤4.14、根据步骤4.4，得到前挡玻璃上相应的拟边界点bi,右；
步骤4.15、遍历所述点pi与交点pi,右连线上所有点，并分别作为起始点，向前挡玻璃区域R1的上边界和下边界作垂线，得到一系列的交点；
步骤4.16、根据步骤4.6，得到前挡玻璃的右上边和右下边的拟边界点；
由所述左上斜边和右上斜边的拟边界点、左下斜边和右下斜边的拟边界点、左上边和左下边的拟边界点和右上边和右下边的拟边界点构成所述前挡玻璃上所有边界上的拟边界点；
步骤5、筛选所述前挡玻璃上的拟边界点，剔除干扰点；
步骤5.1、将所述左上斜边的拟边界点以及左下斜边的拟边界点进行线性拟合，得到左斜边的拟合线，将所述左斜边的拟合线外的所有点作为干扰点并删除，从而得到所述前挡玻璃的左斜边的边界点；
步骤5.2、将所述右上斜边的拟边界点以及右下斜边的拟边界点进行线性拟合，得到右斜边的拟合线，将所述右斜边的拟合线外的所有点作为干扰点并删除，从而得到所述前挡玻璃的右斜边的边界点；
步骤5.3、将所述左上边的拟边界点以及右上边的拟边界点进行线性拟合，得到上边的拟合线，将所述上边的拟合线外的所有点作为干扰点并删除，从而得到所述前挡玻璃的上边的边界点；
步骤5.4、将所述左下边的拟边界点以及右下边的拟边界点进行线性拟合，得到下边的拟合线，将所述下边的拟合线外的所有点作为干扰点并删除，从而得到所述前挡玻璃的下边的边界点；
由所述前挡玻璃的左斜边的边界点、右斜边的边界点、上边的边界点和下边的边界点构成所述前挡玻璃的边界点并形成所述前挡玻璃的封闭边界图形；
步骤6、将所述前挡玻璃的封闭边界图形分割成多个三角形，并利用式(2)得到所述前挡玻璃的封闭边界图形的像素面积S1：
式(2)中，k表示所述前挡玻璃封闭边界图形上第k个顶点，k＝1,2,...,m；m表示所述封闭边界图形的顶点总数；xk表示所述前挡玻璃的边界上第k个顶点在X轴上的坐标值；yk表示所述前挡玻璃的边界上第k个顶点在Y轴上的坐标值；xk+1表示所述前挡玻璃的边界上第k+1个顶点在X轴上的坐标值；yk+1表示所述前挡玻璃的边界上第k+1个顶点在Y轴上的坐标值；
步骤7、利用式(3)得到所述前挡玻璃的实际面积S2：
S2＝k2·S1 (3)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Ge Shengxun Inventor after: Luo Hao Inventor after: Cheng Lin Inventor after: Zhang Xiaolong Inventor after: Chen Fafa Inventor after: Jing Mei Inventor after: Liu Pengfei Inventor after: Qian Peng Inventor after: Hu Bowen Inventor before: Zhang Xiaolong Inventor before: Cheng Lin Inventor before: Chen Fafa Inventor before: Jing Mei Inventor before: Liu Pengfei Inventor before: Qian Peng Inventor before: Hu Bowen |