基于行車方向的汽車前照燈檢測數據誤差糾正方法
【專利摘要】本發明是一種對汽車前照燈檢測儀的水平光束照射方向測量數據進行誤差糾正的方法，主要適用于車輛性能檢測站中對汽車前照燈的全自動檢測。系統由安裝在待檢車位正前方的雙目攝像機、計算機和前照燈檢測儀構成。利用形態學圖像處理方法和Hough變換檢測汽車圖像的車身特征點，對特征點三維坐標的序列進行擬合，得汽車行駛方向，分析行車方向與行車引導線之間的角度偏差，對前照燈檢測儀的水平光束照射方向的測量數據進行修正。本發明能自動對汽車前照燈的測量數據進行誤差糾正，提高檢測結果的正確率和測量的可重復性，為汽車的夜間安全行駛提供保障。
【專利說明】基于行車方向的汽車前照燈檢測數據誤差糾正方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及的是一種對汽車前照燈的檢測數據進行誤差糾正的方法，通過分析汽 車的實際行駛方向與車輛檢測站的行車引導線之間的角度偏差，對汽車前照燈檢測儀的水 平光束照射方向的測量數據進行修正，減小測量誤差，本發明適用于車輛性能檢測站中對 汽車前照燈的全自動檢測。
【背景技術】
[0002] 前照燈是保證汽車安全運行的重要部件之一，對夜間行車安全起著重要作用。前 照燈檢測是車輛檢測站對汽車安全性能進行評價的重要項目，主要是檢測前照燈的發光強 度和照射方向是否達到標準要求，確保車輛在夜間或視覺條件不良情況下的正常行駛。
[0003] 在機動車檢測線上對前照燈進行檢測時，一般是利用前照燈檢測儀，它安裝在固 定導軌上，按一定測量距離停放在被檢車輛對面，檢測儀的光接收面及導軌與行車引導線 垂直，而車輛的縱向軸線與引導線平行。
[0004] 前照燈檢測的不合格情況主要有兩種：發光強度偏低和光束照射位置偏斜。當車 輛停放位置不對正時，即前照燈檢測儀的導軌與行車引導線不垂直，會引起前照燈光束照 射方向的測量誤差。這種誤差造成了前照燈檢測的合格率偏低、檢測結果重復性差的后果， 成為影響汽車夜間安全行駛的因素之一。因此，在對汽車前照燈進行檢測時，為了提高測 量數據的準確性，需要考慮車輛停放不正的問題，主要有兩種解決方法：車輛擺正和數據修 正。
[0005] 車輛擺正是指利用汽車擺正裝置等輔助設備，使車輛縱向軸線與行車引導線重 合，提高前照燈檢測結果的正確率，但此方法增加了檢測成本，而且檢測的實時性也較差。
[0006] 數據修正是對前照燈檢測儀的測量數據進行糾正，利用激光測距技術或數字圖像 處理技術分析汽車的縱向軸線，與行車引導線相比較，得到車輛的停放位置偏差，對檢測數 據進行修正。此方法可減小測量誤差，但車輛的縱向軸線與行駛方向不一定一致，與前照燈 的實際應用情況不相符。
【發明內容】
[0007] 本發明是一種數據修正方法，以汽車的行駛方向為基準，利用機器視覺技術，分析 汽車的實際行駛方向與車輛檢測站的行車引導線之間的偏差，自動對前照燈檢測儀的水平 光束照射方向的測量數據進行修正，提高前照燈檢測結果的正確率和測量的可重復性。
[0008] 本發明的誤差糾正原理如下：
[0009] 如圖1所示，當被檢汽車處于理想檢測位置時，應與前照燈檢測儀1對正，即被檢 汽車的縱向軸線（或行駛方向）與前照燈檢測儀運行導軌2垂直。但當實際檢測時，實際 的行車方向4與理想的行車引導線3之間難免存在誤差，假設兩者的角度偏差為α，前照燈 檢測儀測量得到的前照燈水平光束照射偏移量為β，則實際的偏移量Θ為：
[0010] θ = β - a (1)
[0011] 上式中，α , β , Θ為正表不左偏，為負表不右偏。
[0012] 本發明的誤差糾正方案如下：
[0013] 如圖2所示，雙目攝像機5設置在待檢車位正前方，在汽車方向盤回正的狀態下， 讓待檢汽車6從起始位置緩慢直線前進，行駛約3米，到達前照燈檢測停放車位。在此期 間，拍攝若干幀汽車的視覺圖像，傳輸給計算機7,由其對汽車圖像進行處理，分析汽車的行 駛方向，計算它與行車引導線之間的角度偏差，根據此偏差對汽車前照燈檢測儀的測量結 果進行修正。
[0014] 本發明的具體實現過程分為以下五步：
[0015] (1)雙目立體視覺系統的標定
[0016] 根據誤差修正方案，搭建系統，進行攝像機標定，分析雙目攝像機的內部參數、夕卜 部參數和系統結構參數。
[0017] ⑵汽車圖像的車身特征點提取
[0018] 在汽車從起始位置緩慢駛向待檢車位的過程中，由雙目攝像機拍攝若干幀的視覺 圖像，傳輸給計算機。計算機程序對每幀的左、右兩幅圖像進行分析，得到汽車前牌照形狀 中心的坐標，即車身特征點。
[0019] 汽車車身特征點的提取步驟如下：
[0020] ①圖像預處理：把采集的彩色汽車圖像轉換為灰度圖像，經直方圖均衡化處理增 強圖像的對比度，再經濾波去除噪聲。
[0021] ②邊緣檢測：由于汽車前牌照的底色與邊框在灰度上有比較大的反差，對圖像進 行邊緣檢測。
[0022] ③噪聲去除：經邊緣檢測后，除車牌區域外，圖像中還存在大量的橫向邊緣。為了 消除它們對車牌定位產生的干擾，選取具有垂直結構的元素對圖像進行腐蝕操作。
[0023] ④圖像平滑：采取矩形結構元素對邊緣圖像進行形態學閉運算，消除圖像中的間 斷、細長的鴻溝和小的孔洞，并填補輪廓線中的斷裂，使邊緣輪廓更加光滑。
[0024] ⑤車牌區域定位：經上述處理后，除得到車牌所在區域之外，還可能存在其它連通 區域。根據車牌的外形尺寸特征，對候選區域進一步分析，提取車牌區域。在中國，絕大多 數前牌照的輪廓尺寸為440mmX 140mm，S卩：車牌的長寬比r是固定的，約為3. 143。對各候 選區域按矩形分析，如其長寬比值介于[2. 85,3. 45]之間，并最接近r，則認定為車牌區域。
[0025] ⑥車牌輪廓提取：對檢測出的車牌區域的灰度圖像進行Hough變換，車牌的水平 邊緣和堅直邊緣在變換空間產生四個峰值點。這四個點在原圖像空間對應著四條直線，構 成一個矩形，即汽車前牌照的輪廓。
[0026] ⑦車身特征點提取：對汽車前牌照的輪廓進行分析，提取其形狀中心，作為汽車的 車身特征點。
[0027] (3)行車方向分析
[0028] 對每幀的左、右兩幅汽車圖像的車身特征點進行三維重建，得到在世界坐標系中 的坐標。對由車身特征點三維坐標所構成的序列進行擬合，得到一直線，即汽車的行駛方 向。
[0029] (4)行車方向的角度偏差計算
[0030] 比較汽車的實際行駛方向與車輛檢測站的行車引導線，計算它們之間的角度偏 差。
[0031] (5)前照燈檢測數據修正
[0032] 讀入前照燈檢測的測量數據，根據式（1)對其進行修正，得到實際的前照燈水平 光束照射方向。
[0033] 本發明是基于機器視覺技術而實現的，能對汽車前照燈檢測儀的水平光束照射方 向的測量數據進行自動修正，可有效提高測量的準確度。本發明的優點主要有：
[0034] (1)本發明只是在汽車前照燈檢測儀的基礎上增加了雙目攝像機和計算機分析軟 件，成本低。
[0035] (2)本發明是一種非接觸測量方式，可以實現全自動檢測，并容易和前照燈檢測儀 集成在一起。
[0036] (3)本發明的誤差糾正基準是汽車的行駛方向，符合前照燈的實際使用情況。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037] 以下結合附圖對本發明作進一步說明。
[0038] 圖1是本發明的誤差糾正原理。
[0039] 圖2是本發明的系統結構框圖。
[0040] 圖3是本發明的汽車前照燈光束照射方向測量數據誤差糾正程序的流程圖。
[0041] 在以上附圖1-3中，1 :前照燈檢測儀，2 :前照燈檢測儀導軌，3 :車輛性能檢測站 的行車引導線（理想的車輛縱向軸線），4 :汽車的實際行駛方向，5 :雙目攝像機，6 :待檢汽 車，7:計算機。
【具體實施方式】
[0042] 參照圖2構建汽車前照燈光束照射方向檢測數據誤差糾正系統，在本發明的實施 例中，在待檢車位正前方設置CMOS數碼雙目攝像機，離地約1米。首先，采集十六幅靶標圖 像，傳輸給計算機，經計算機程序進行攝像機標定，得到攝像機內部參數、外部參數和系統 結構參數，完成系統的初始化。然后，在方向盤回正的狀態下，汽車從起始位置緩慢前行，停 放到待檢車位，在此期間，拍攝十幀汽車的視覺圖像，經計算機程序分析得到汽車的實際行 駛方向，計算行車方向的角度偏差，對汽車前照燈檢測儀的測量數據進行修正。計算機執行 的程序如圖3所示。下表列出了汽車左前照燈光束水平照射方向偏移量的三次測量數據和 修正結果（單位為'）。
[0043]
【權利要求】
1. 一種基于行車方向的汽車前照燈檢測數據誤差糾正方法，其特征在于：系統由安裝 在待檢車位正前方的雙目攝像機、計算機和前照燈檢測儀構成，在汽車從起始位置緩慢駛 向待檢車位的過程中，拍攝若干幀視覺圖像，計算機程序檢測每幅汽車圖像的車身特征點， 分析汽車的實際行駛方向，根據行車方向與行車引導線之間的角度偏差，對前照燈檢測儀 的水平光束照射方向的測量數據進行誤差糾正。
2. 根據權利要求1所述的一種基于行車方向的汽車前照燈檢測數據誤差糾正方法，其 特征在于：對每幀的左、右兩幅汽車圖像進行邊緣檢測和形態學圖像處理，根據前牌照的長 寬比值約束，提取前牌照區域，對該區域的灰度圖像進行Hough變換，得到前牌照輪廓，分 析其形狀中心，作為汽車的車身特征點。
3. 根據權利要求1所述的一種基于行車方向的汽車前照燈檢測數據誤差修正方法，其 特征在于：對每幀的左、右兩幅汽車圖像的車身特征點進行三維重建，得到在世界坐標系中 的坐標，對車身特征點的三維坐標序列進行擬合，得到一直線，作為汽車的實際行駛方向。
【文檔編號】G01M11/06GK104236866SQ201410445638
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】陳佩江, 閔永軍 申請人:南京林業大學
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