一种基于图像识别的机动车辆外形尺寸检测系统

摘要

本发明涉及一种机动车辆外形尺寸检测系统，特别是一种基于图像识别的机动车辆外形尺寸检测系统，包括数码相机组、前端控制器、交换机和计算机，数码相机组与前端控制器相连接，前端控制器通过交换机与计算机相连接，其特征在于还包括黑白条码尺、双龙门架、单龙门架、双门龙门架为直角形双门面框架，在其直角形双门面框架外侧面上设置有黑白条码尺，在其直角形双门面框架外侧各门面的正前方2～5米处分别设置单龙门架，单龙门架为平面形单门面框架，在其平面形单门面框架的上方设置有数码相机组，数码相机组的照相方位与双龙门架门面框架上设置的黑白条码尺方位相对称。本发明能够实现对各种机动车辆外形尺寸等参数的快速、高效测量。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种机动车辆外形尺寸检测系统，特别是一种基于图像识别的机动车辆外形尺寸检测系统。

二、背景技术

随着汽车工业的发展，机动车辆检测技术也在不断提高。但目前我国车辆管理部门对于机动车辆外形尺寸检测主要还是依靠人工检测，即通过人工目测或利用测量工具测量。这种测量方式存在以下不足：①检测结果误差较大，精度无法保证；②检测时间较长，工作效率低，且占用较多人力和物力资源；③自动化程度低，不能满足机动车辆管理部门对机动车辆实施信息化管理的发展需要。

西北工业大学专利申请CN03114546.9提出的“基于图像处理的车辆外形尺寸检测系统”，该技术方案以通过图像采集单元获得两幅车辆外形图像，进入存储器，数字处理器从存储器中依次读入两幅车辆外形图像数据，经过对机动车辆外形图像分析可得到机动车辆的高度、宽度和长度数据即机动车辆的外形尺寸。该技术方案虽然能够得到机动车辆外形尺寸，但同样存在不足：①由于受摄像机的最佳视角和拍摄范围的限制，摄取的机动车辆外形图像存在误差；②该技术方案中因缺少明确的参考物像来进行参数修正，使得检测结果存在误差；③无法对机动车辆的轮距这个重要的外形参数进行测量。

成都志诚汽车保险检测设备有限公司专利申请200920079045.7提出的“获取运动中车辆图像计量车辆外廓尺寸的全自动测量装置”和专利申请200820140878.5提出的“根据运动中车辆获取图像测量车辆外廓尺寸的全自动装置”，这两种技术方案虽然都能够实现对机动车辆外廓尺寸的测量，但存在的明显不足是：①当获取的车辆截面图像存在变形或扭曲则无法实现图像之间的无缝拼接，从而不能精确地计算车辆外廓尺寸；②由于地面标志和立面标志不明确，对获取的车辆截面图像处理、分析过程复杂，从而增加了检测的难度；③地面标志和立面标志与被测车辆断面不在同一平面内，在计算车辆外廓尺寸时，还需要解决景深问题，扩大了检测数据结果的误差。

目前更进一步的技术方案提出了利用移动滑轨摄像设备实现的基于图像处理的车辆外形尺寸检测系统。该技术方案提出在移动滑轨上设置工业数字摄像机，利用滑轨带动工业摄像机对机动车辆的正面和侧面的车图像进行连续高速抓拍，然后对获取的图像进行一系列的相关处理，从而得到机动车辆外形尺寸。虽然该技术方案较前述各技术方案有进步，但仍存在明显不足：①利用移动滑轨带动工业数字摄像机采集图像时存在明显的机械运动误差，且该误差不可避免，若要降低误差必须以增加设备成本为前提，故实现困难；②由于工业数字摄像机和移动滑轨的重复移动，导致获取的图像稳定性不高，所以对图像进行一帧一帧拼接时存在误差，直接影响检测结果的精准度；③移动滑轨和工业数字摄像机的维护保养工作较复杂，对设备操作人员的要求很高；④检测过程需要的时间较长、移动滑轨等设备占用场地面积大、移动滑轨和工业数字摄像机的成本高、且重复移动导致该设备使用寿命缩短等。

如何克服以上现有技术的不足已成为当今机动车辆外形尺寸检测领域亟待解决的重大难题。

三、发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种基于图像识别的机动车辆外形尺寸检测系统，该系统能够实现对各种机动车辆外形尺寸等参数的快速、高效测量。

根据本发明提出的一种基于图像识别的机动车辆外形尺寸检测系统，包括数码相机组、前端控制器、交换机、计算机，数码相机组与前端控制器相连接，前端控制器通过交换机与计算机相连接，其特征在于还包括黑白条码尺、双龙门架、单龙门架，双龙门架为直角形双门面框架，在其直角形双门面框架外侧面上设置有黑白条码尺，在其直角形双门面框架外侧各门面的正前方2～5米处分别设置单龙门架，单龙门架为平面形单门面框架，在其平面形单门面框架的上方设置有数码相机组，数码相机组的照相方位与双龙门架门面框架上设置的黑白条码尺方位相对称。

本发明的工作原理是：首先将被测机动车辆停靠在双龙门架门面框架内侧的被测位置，保证双龙门架门面框架上设置的黑白条码尺与机动车辆被测面基本在同一平面上，然后前端控制器向数码相机组发出启动工作的指令，每一组数码相机将拍摄获得的局部图像通过前端控制器、交换机反馈给计算机，以实现对获取的机动车辆局部图像进行拼接、分割、分析和计算得出机动车辆长度、宽度、高度和轴距。按照本发明的结构布局，在拍摄机动车辆图像的同时也拍摄了作为基准面的黑白条码尺的图像，且黑白条码尺上每个条纹的尺寸是已知的，只要保证黑白条码尺与机动车辆被测面基本在同一平面上，就可以利用条码尺和机动车辆图像的比例关系得到机动车辆的外形尺寸，同时在图像拼接的过程中，可以利用黑白条码尺对获取的机动车辆图像进行非线性修正。

本发明与现有技术相比其显著优点：第一，本发明不需要复杂的轨道装置，安装使用方便，占用场地面积小，设备利用率高，使用寿命长，设备成本低，同时本发明的设备保养和维护简单方便，其运行成本很低。第二，本发明将机动车辆的被测面设置在基准面的黑白条码尺同一平面上，简化了被测面景深处理的复杂度，节省了大量时间，提高了检测速度。第三，本发明利用黑白条码尺边缘检测后获得的条码块的边缘来定位条码尺在图像中的位置，同时利用边缘检测后条码尺和机动车辆图像比例关系即可得到机动车辆的外形尺寸，既提高了检测精度，又提高了检测运行效率。第四，本发明通过固定的数码相机组获取的车辆局部图像的稳定度高，同时在图像拼接的过程中可以利用黑白条码尺对获取的图像进行非线性修正，提高了检测精度。本发明广泛适用于对各种机动车辆外形尺寸等参数的快速、高效测量。

四、附图说明

图1是本发明提出的一种基于图像识别的机动车辆外形尺寸检测系统的结构示意图。

图2是本发明提出的设置有被测机动车辆的一种基于图像识别的机动车辆外形尺寸检测系统的结构示意图。

五、具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

结合附图1，本发明的具体实施方式如下：本发明主要由数码相机(1)组成的数码相机组(2)、黑白条码尺(3)、双龙门架(4)、单龙门架(5)、前端控制器(6)、交换机(7)和计算机(8)组成。双龙门架(4)为直角形双门面框架，其规格尺寸可根据被测机动车辆的外形尺寸等因素来确定，一般以选择正门面的门面尺寸为：高度×长度＝5×5m，侧门面的门面尺寸为：高度×长度＝5×18m为佳；在双龙门架(4)外侧面框架上设置有与其尺寸相等的黑白条码尺(3)，黑白条码尺(3)中的每块黑或白条纹尺寸相等，其黑条纹或白条纹的面积大小可根据被测机动车辆的外形尺寸和测量精度要求等来确定，一般以选择每块边长为30cm为佳，其制作材料不受限，但黑或白条纹清晰可辨；以双龙门架(4)的位置为基准，在距离双龙门架(4)直角形双门面框架的2～5米处分别轴向设置单龙门架(5)，单龙门架(5)为平面形单门面框架，其规格尺寸可根据被测机动车辆的外形尺寸和所采用的数码相机(1)的规格等因素来确定，一般以选择双龙门架(4)正门面相对应的单龙门架(5)的门面尺寸为：高度×长度＝2×5m，双龙门架(4)侧门面相对应的单龙门架(5)的门面尺寸为：高度×长度＝2×18m；在每个单龙门架(5)门面框架的上方设置数码相机组(2)，数码相机组(2)中的数码相机(1)的数量可根据被测机动车辆的外形尺寸大小等因素来确定，拍摄机动车辆宽度面图的数码相机组(2)一般以2台数码相机(1)平行组成为宜，拍摄机动车辆长度面图的数码相机组(2)一般为以2～6台数码相机(1)平行组成为宜，数码相机组(2)的照相方位与双门龙门架(4)门面框架上设置的黑白条码尺(3)方位相对称，数码相机组(2)通过数据线与前端控制器(6)相连，前端控制器(6)经过交换机(7)与计算机(8)相连。

结合附图2，本发明的具体检测步骤如下：第一步，准备。将被测机动车辆(9)停靠在双龙门架(4)门面框架内侧的被测位置，保证双龙门架(4)门面框架上设置的黑白条码尺(3)与机动车辆(9)被测面基本在一个平面上；第二步，车辆外形信息获取。由前端控制器(6)向数码相机组(2)发出启动工作的指令，两个数码相机组(2)将拍摄获得的局部图像通过前端控制器(6)和交换机(7)反馈给计算机(8)，以实现图像采集与并以条码尺为基准将两幅图像拼接成完整的机动车辆(9)正面图和侧面图；第三步，车辆外形参数提取。从得到的完整的机动车辆的正面和侧面图中分割出机动车辆和黑白条码尺，并对此进行边缘检测和直方图分析提取车辆的边缘轮廓、车轮对应的直方图以及对应条码尺的边缘检测图，然后对这些进行分析、计算，得出机动车辆(9)的长度、宽度、高度和轴距的像素点个数；第四步，参数修正。利用条码尺来实现像素点和实际的尺寸的换算，从而得到机动车辆的长度、宽度、高度和轴距；第五步，结果分析。根据机动车辆(9)外形尺寸检测国家标准的有关规定，对于被测机动车辆(9)其公差允许范围分别是：汽车产品(包括M类、N类和O类)为±1％，农用运输车产品为±3％。

本发明以07款别克陆尊版GL83.0L型商务车为例，其检测值与车辆外形尺寸标准值对照，达到国家标准规定的检测误差，详见下表。

本发明检测结果与车辆外形尺寸标准值对照表

  标准值(mm)  检测值(mm)  检测误差(％)  车身长度  5213  5186  0.5  车身高度  1745  1757  -0.7  车身宽度  1847  1858  -0.6  车辆轴距  3079  3054  0.8

本发明经反复试验验证，取得了满意的应用效果。