车辆轮廓自动测量系统的研究与设计

摘要

如今，汽车数量急剧增长，为了快捷有效的识别车辆改装等违法行为，提高公路交通系统对车辆的管理水平，本文研究和设计一种车辆轮廓自动测量系统，实现对车辆尺寸快速、准确的自动测量，为车辆管理部门提供有效的监管手段。
　　通过对车辆轮廓测量手段的分析，提出了利用计算机视觉对车辆尺寸进行测量的方法。当车辆进入测量区域时，首先触发传感器，测量系统启动，计算机通过数字I/O卡控制摄像头采集图像。车辆顶部和侧面的摄像头连续不断的采集车辆照片，采集完成后通过图像采集卡传送给PC机。当车辆驶出测量区域时，传感器检测到车辆驶离测量范围后，计算机通过数字I/O卡控制摄像机停止拍照。图像通过测量系统的软件处理后显示出车辆的最宽、最高、最长值。
　　车辆轮廓自动测量系统中共有三组摄像机进行拍照，每组有两个相机组成双目视觉系统，三组摄像机分别测量车辆的长度、宽度和高度；测量系统使用光电开关作为系统的触发传感器，通过数字I/0卡实现与计算机通信；摄像机拍摄的图片通过图像采集卡传送给计算机，测量系统软件处理图像后得到最终尺寸结果。
　　系统需要对摄像机进行一次标定，标定的目的是得到三维世界坐标与摄像机像素坐标之间的对应关系。论文中使用张正友标定法进行标定，通过对图像的处理得到摄像机的内参和外参，标定完成后保存数据，以备后续的测量使用。
　　计算机收到图像后，测量软件首先对图像进行背景差分、中值滤波、Canny边缘检测等处理。然后对图像采用Harris算法提取特征点，利用相似性度量（NCC）算法对特征点进行初始匹配，利用随机抽样一致算法（Ransac）消除误匹配。匹配完成后得到图像的视差，根据视差计算出该点的三维坐标。将三维坐标中X或Y方向最大值、最小值进行相减，即可得到车辆的尺寸值。
　　论文中图像处理软件的实现是以Visual Studio2010为平台并结合OpenCV库开发。车辆轮廓自动测量系统初步完成后，系统进行了多车测量和单车的多次测量。测量的长宽高尺寸与标准对比，误差小于1％，能够满足测量要求。目前系统仅处于研究阶段，如果应用于工业，还有很多方面需要改进和完善。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 本文研究的内容及章节安排

第二章 系统测量原理及算法

2.1 系统测量原理

2.2 摄像机标定

2.3 目标图像提取

2.4 中值滤波

2.5 边缘检测

2.6 特征点提取

2.7 立体匹配

2.8 图像拼接

2.9 基于平行双目视觉的三坐标恢复及尺寸计算

2.10 本章小结

第三章 系统设计方案及硬件系统设计

3.1 测量系统方案设计

3.2 硬件系统构成

3.3 系统的工作流程

3.4 系统的防干扰措施

3.5 本章小结

第四章 系统软件设计

4.1 软件功能分析及程序流程

4.2 软件编程中的关键代码

4.3 系统界面开发

4.4 本章小结

第五章 系统测量与误差分析

5.1系统测量

5.2误差分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢