基于机器视觉原理的车辆外廓尺寸在线测量系统

摘要

近年来，随着我国汽车保有量的不断增加，人们在享受机动车辆带来便利的同时，交通事故和道路设施的早期损坏等问题也频频发生。汽车的综合性能检测成为了维持良好的车辆生产和道路交通秩序、确保道路设施的完好和公路交通安全的有效手段，汽车车身尺寸检测是汽车综合性能检测的重要内容。传统的测量方法多为人工测量，测量误差大、效率低;自动化测量普遍采用红外光幕组合激光雷达测量法和采用激光雷达组合计算机视觉测量法，红外光幕组合激光雷达测量法，采样的频率受现有产品的限制，测宽时需要在地面安装红外光幕接收器，不利于维护且难于达到较高的测量精度，综合测量误差＜2.5％;激光雷达组合计算机视觉测量法，这种测量方法的硬件成本有所降低，但测量的采样率一样难于提高且占用场地较大，综合测量误差＜2％。
　　本文研发的车辆外廓尺寸在线测量仪基于先进的计算机视觉检测技术，集光学、电子、计算机等高技术于一体，在攻克一系列核心技术的基础上，开发了一套全自动、可视化、网络化的外廓尺寸测量系统。根据机器视觉检测原理建立车辆的外轮廓尺寸在线检测系统模型，研究待测车辆车身序列图像拼接算法、模板匹配算法及目标区域标记算法;详细设计了相机驱动电路，激光光幕驱动电路，FPGA数据采集电路，解决了长、宽、高测量模块间的数据同步;同时建立了车辆信息管理数据库，存储测量的外廓尺寸信息，并以图片的形式保存车辆外廓投影图和测量过程监控图，实现了测量数据科学、高效的管理。
　　在系统研制过程中，我们解决了图像拼接、图像融合，摄像机高速同步采集，目标区域标记算法，摄像机标定，误差来源及补偿等技术难点。最终结合机器视觉与激光光幕技术开发出一套简单化、低成本、高性能具有自主知识产权的车辆外轮廓尺寸智能在线测量系统，实现在不影响车辆正常行驶状态下，完成车辆外廓长度、宽度、高度等特征参数的高精度、实时快速测量，车辆外廓尺寸在线测量仪已经过四川省质量技术监督局计量处计量认证，是目前国内唯一一家测量精度最高的车辆外廓尺寸测量系统，且应用于河南安阳、郑州、洛阳等地检测站，运行结果良好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 车辆外廓机器视觉测量技术概述

1．3 国内外现状

1．4 论文主要研究内容

1．5 本章小结

第二章 车辆外廓尺寸在线测量系统研究

2．1 测量方案概述

2．1．1 红外光幕测量法

2．1．2 激光雷达结合红外光幕测量法

2．1．3 机器视觉结合激光光幕测量法

2．2 基于机器视觉检测技术的测量原理

2．2．1 长度测量原理

2．2．2 宽、高测量原理

2．3 系统硬件设计

2．4 系统软件框架设计

2．5 本章小结

第三章 序列图像处理算法研究

3．1 区域标记算法研究

3．2 边缘检测及轮廓提取算法研究

3．3 基于序列图像的拼接算法研究

3．3．1 图像预处理算法研究

3．3．2 图像拼接算法研究

3．3．3 金字塔采样算法

3．3．4 图像拼接融合算法

3．3．5 拼接试验

3．4 本章小结

第四章 测量系统参数标定及误差分析

4．1 摄像机标定模型及误差分析

4．2 结构光模型及误差分析

4．3 长度测量原理模型

4．4 高度测量误差补偿

4．5 本章小结

第五章 测试实验分析与结论

5．1 摄像机标定试验

5．2 测量系统测试实验

5．3 测试实验准确性分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢