基于面結(jié)構(gòu)光技術(shù)貨車側(cè)防護(hù)欄安裝尺寸測(cè)量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種貨車防護(hù)欄檢測(cè)技術(shù)，尤其是涉及一種基于面結(jié)構(gòu)光技術(shù)貨車側(cè) 防護(hù)欄安裝尺寸測(cè)量系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 貨車車身較長(zhǎng)，在駕駛室中的司機(jī)存在視野盲區(qū)，在行車過(guò)程中如若發(fā)生交通事 故，容易導(dǎo)致轎車、電瓶車、摩托車等鉆入貨車車底或行人被刮擦卷入車底，致傷甚至死亡。 貨車剛度大，質(zhì)量大，當(dāng)其他物體，包括電瓶車、摩托車等向其撞擊時(shí)，貨車本身及其駕駛員 受到的傷害較輕微，反而對(duì)方受到的傷害較嚴(yán)重。作為預(yù)防措施，2004年國(guó)家發(fā)布了《機(jī)動(dòng) 車運(yùn)行安全技術(shù)條件》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB7258-2004)，對(duì)總質(zhì)量大于3500kg的貨車和掛車，必 須按要求提供、采用側(cè)后防護(hù)裝置。該預(yù)防措施大大減少了了交通事故中行人被碾壓致傷 甚至死的數(shù)量。常見的載貨車側(cè)面防護(hù)裝置焊接而成，需要有一定的剛度。當(dāng)交通事故發(fā) 生時(shí)，防護(hù)裝置能起到阻擋作用。防護(hù)裝置到貨車前、后車輪、車架及地面的距離應(yīng)大于國(guó) 家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所要求的最小距離。目前載貨車防護(hù)裝置是在機(jī)動(dòng)車安全檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、車管所檢 測(cè)。對(duì)貨車側(cè)面防護(hù)裝置安裝尺寸的檢測(cè)方法主要是人工查驗(yàn)，采用鋼卷尺或直尺進(jìn)行測(cè) 量來(lái)判斷是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在測(cè)量過(guò)程中，不可避免的會(huì)引入讀數(shù)誤差、環(huán)境誤差等隨機(jī) 誤差，人為因素比較容易影響測(cè)量結(jié)果，且測(cè)量效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中人工檢驗(yàn)貨車防護(hù)欄存在讀數(shù)誤差、環(huán)境誤差等隨 機(jī)誤差，影響測(cè)量結(jié)果，測(cè)量效率較低的問題，提供了一種無(wú)需接觸防護(hù)裝置，檢測(cè)數(shù)據(jù)更 準(zhǔn)確，檢測(cè)效率更高的基于面結(jié)構(gòu)光技術(shù)貨車側(cè)防護(hù)欄安裝尺寸測(cè)量系統(tǒng)，本發(fā)明還提供 了一種基于面結(jié)構(gòu)光技術(shù)貨車側(cè)防護(hù)欄安裝尺寸測(cè)量方法。
[0004] 本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：一種基于面結(jié)構(gòu)光 技術(shù)貨車側(cè)防護(hù)欄安裝尺寸測(cè)量系統(tǒng)，包括有探測(cè)模塊、測(cè)距模塊、圖形采集模塊和圖形處 理模塊，所述探測(cè)模塊包括兩個(gè)超聲波探測(cè)器單元，測(cè)距模塊包括結(jié)構(gòu)光單元，圖形采集模 塊包括攝像機(jī)單元，圖形處理模塊包括圖像處理單元，所述超聲波探測(cè)器單元與攝像機(jī)單 元相連，攝像機(jī)單元和結(jié)構(gòu)光單元分別與圖形處理單元相連；
[0005] 超聲波探測(cè)器單元：檢測(cè)是否有貨車接近，若檢測(cè)到貨車接近，發(fā)送指令啟動(dòng)攝像 機(jī)單元；兩個(gè)超聲波探測(cè)器單元，當(dāng)貨車接近時(shí)，首先第一個(gè)超聲波探測(cè)器單元檢測(cè)到貨 車，發(fā)送檢測(cè)信息令攝像機(jī)單元啟動(dòng)。直到貨車離去時(shí)，第二個(gè)超聲波探測(cè)器單元檢測(cè)信號(hào) 發(fā)送變換，即檢測(cè)到貨車離去，發(fā)送檢測(cè)信息令攝像機(jī)單元關(guān)閉，檢測(cè)結(jié)束，等待下輛貨車 到來(lái)。
[0006] 結(jié)構(gòu)光單元：發(fā)射結(jié)構(gòu)光到貨車側(cè)面，通過(guò)對(duì)拍攝圖像中結(jié)構(gòu)光編碼信息進(jìn)行分 析，獲得車輪和防護(hù)裝置到攝像機(jī)單元的距離；
[0007] 圖形采集模塊：每間隔一段時(shí)間采集一張圖像，直到測(cè)距模塊檢測(cè)到貨車離去，對(duì) 采集的圖像進(jìn)行對(duì)比，選取圖像清晰、范圍適中的圖像；
[0008] 圖形處理模塊：對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取目標(biāo)邊緣，計(jì)算出目標(biāo)邊緣之間的尺寸。
[0009] 本發(fā)明不用接觸貨車側(cè)面防護(hù)裝置，就能快速有效測(cè)量出貨車側(cè)面防護(hù)裝置的安 裝尺寸，相比人工查驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，檢測(cè)效率更高，另外無(wú)需刻意停車、定時(shí)定點(diǎn)測(cè)量。
[0010] 作為一種優(yōu)選方案，在車輛通過(guò)的通道上設(shè)定檢測(cè)區(qū)域，所述超聲波探測(cè)器單元、 結(jié)構(gòu)光單元、攝像機(jī)單元并排設(shè)置在檢測(cè)區(qū)域的一側(cè)，超聲波探測(cè)器單元設(shè)置在檢測(cè)區(qū)域 一側(cè)兩端位置，攝像機(jī)單元設(shè)置在檢測(cè)區(qū)域一側(cè)中間位置，結(jié)構(gòu)光單元設(shè)置在攝像機(jī)單元 旁邊，所述攝像機(jī)單元垂直朝向檢測(cè)區(qū)域，結(jié)構(gòu)光單元傾斜朝向檢測(cè)區(qū)域，結(jié)構(gòu)光單元與檢 測(cè)區(qū)域之間成150度角，所述結(jié)構(gòu)光單元包括依次排列設(shè)置的光源、單透鏡、膠合型透鏡、 偏振片、第一光闌、第二光闌和光片，所述膠合型透鏡由凸透鏡和凹透鏡膠合而成，所述第 二光闌的孔徑大于第一光闌的孔徑，在所述光片上設(shè)置有若干豎直條狀的透光區(qū)。攝像機(jī) 單元垂直朝向檢測(cè)區(qū)域，而光結(jié)構(gòu)單元再一旁傾斜朝向攝像機(jī)單元朝向方向與檢測(cè)區(qū)域相 交的地方。單透鏡和膠合型透鏡組成準(zhǔn)直系統(tǒng)，膠合型透鏡用來(lái)矯正球差和正弦差。偏振 片、第一光闌、第二光闌組成濾波系統(tǒng)，用來(lái)講笑光斑直徑，濾除雜散光，第二光闌用以濾除 由第一光闌濾波引起的次級(jí)衍射光斑，偏振片用來(lái)濾除金屬表面反射光。光源通過(guò)準(zhǔn)直系 統(tǒng)后光線得到較好的準(zhǔn)直，然后通過(guò)綠寶系統(tǒng)去除雜散光，最后通過(guò)帶豎直條狀的透光區(qū) 的光片產(chǎn)生線結(jié)構(gòu)光。
[0011] -種基于面結(jié)構(gòu)光技術(shù)貨車側(cè)防護(hù)欄安裝尺寸測(cè)量方法，采用權(quán)利要求1和2中 任一項(xiàng)中的系統(tǒng)，其特征是包括以下步驟：
[0012] SI.對(duì)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)單元設(shè)定不同距離進(jìn)行標(biāo)定，光結(jié)構(gòu)單元在設(shè)定不同距離下對(duì) 每條結(jié)構(gòu)光進(jìn)行標(biāo)定；
[0013] S2.測(cè)距模塊檢測(cè)到貨車進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域后控制圖形采集模塊開始工作，圖形采集 模塊采集多張貨車側(cè)面圖像，直到測(cè)距模塊檢測(cè)到貨車離去，圖形采集模塊對(duì)采集的圖像 進(jìn)行分類，并選取其中圖像清晰、范圍適中的圖像發(fā)送給圖形處理模塊；
[0014] S3.圖形處理模塊對(duì)圖像進(jìn)行分割，分別對(duì)防護(hù)裝置部分和輪胎部分的圖像進(jìn)行 預(yù)處理并提取邊緣，根據(jù)邊緣計(jì)算出防護(hù)裝置邊界像素?cái)?shù)據(jù)，輪胎圓心和半徑像素?cái)?shù)據(jù)，根 據(jù)這些像素?cái)?shù)據(jù)計(jì)算出防護(hù)欄安裝尺寸的像素?cái)?shù)據(jù)；
[0015] S4.根據(jù)獲得的防護(hù)裝置邊緣信息，在圖像中防護(hù)裝置邊緣點(diǎn)上尋找線結(jié)構(gòu)光編 碼信息，通過(guò)線結(jié)構(gòu)光編碼信息獲得邊緣點(diǎn)的空間深度數(shù)據(jù)?？臻g深度數(shù)據(jù)即邊緣點(diǎn)到攝 像機(jī)單元的距離。關(guān)于結(jié)構(gòu)光投影三維測(cè)量方法是一種已知技術(shù)，具體參見文獻(xiàn)結(jié)構(gòu)光投 影三維測(cè)量方法的研究。本步驟中利用該測(cè)量方法檢測(cè)攝像機(jī)單元到防護(hù)裝置的距離，該 距離檢測(cè)相比超聲波測(cè)距更加準(zhǔn)確。
[0016] 本發(fā)明不用接觸貨車側(cè)面防護(hù)裝置，就能快速有效測(cè)量出貨車側(cè)面防護(hù)裝置的安 裝尺寸，相比人工查驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，檢測(cè)效率更高。
[0017] S5.選取最接近距離的標(biāo)定參數(shù)，計(jì)算出貨車側(cè)面防護(hù)裝置的實(shí)際安裝尺寸數(shù)據(jù)。
[0018] 作為一種優(yōu)選方案，步驟Sl中對(duì)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)單元進(jìn)行標(biāo)定過(guò)程為：采用標(biāo)定板進(jìn) 行標(biāo)定，將標(biāo)定板在數(shù)字?jǐn)z像機(jī)單元工作距離設(shè)定范圍內(nèi)，每隔固定間距進(jìn)行一次標(biāo)定，獲 得每個(gè)距離的攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)；一般設(shè)定在工作距離800~1500cm距離內(nèi)，每隔50cm進(jìn)行 一次標(biāo)定。本方案采用Halcan標(biāo)定算法進(jìn)行操作。
[0019] 光結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行標(biāo)定過(guò)程為：采用標(biāo)定板進(jìn)行標(biāo)定，將標(biāo)定板在光結(jié)構(gòu)單元工作 距離設(shè)定范圍內(nèi)，每隔固定間距對(duì)每條線結(jié)構(gòu)光進(jìn)行一次標(biāo)定，獲得各條線結(jié)構(gòu)光在不同 距離下的偏移量數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)擬合出各條線結(jié)構(gòu)光空間深度和偏移量關(guān)系的曲 線。
[0020] 作為一種優(yōu)選方案，步驟S3中對(duì)圖像進(jìn)行分割包括以下步驟：
[0021] S301.對(duì)采集的圖像進(jìn)行灰度化、二值化處理；
[0022] S302.在二值圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行Hough變換處理，檢測(cè)出貨車輪胎的最大半徑，根 據(jù)圖像分類輸出輪胎最大半徑〇度或180度方向像素點(diǎn)的列坐標(biāo)；根據(jù)圖像分類，若為防護(hù) 裝置與后輪胎的圖像，則輸出輪胎最大半徑180度方向像素點(diǎn)列坐標(biāo)，若防護(hù)裝置與前輪 胎的圖像，則輸出輪胎最大半徑〇度方向像素點(diǎn)列坐標(biāo)。這里的坐標(biāo)是在圖像上的，是基于 圖像坐標(biāo)系的，都為像素坐標(biāo)。
[0023] S303.沿該列坐標(biāo)向前延拓設(shè)定數(shù)量個(gè)像素點(diǎn)，作為自動(dòng)識(shí)別點(diǎn)的起始位置，將圖 像分割成包括防護(hù)裝置部分和輪胎部分。設(shè)定數(shù)量像素點(diǎn)可以為20各像素點(diǎn)，作為自動(dòng)識(shí) 別點(diǎn)的起始位置，可以準(zhǔn)確預(yù)分隔防護(hù)裝置和輪胎。
[0024] 作為一種優(yōu)選方案，步驟S3中圖像中防護(hù)裝置邊界像素?cái)?shù)據(jù)獲取具體包括以下 步驟：
[0025] S311.對(duì)防護(hù)裝置部分的圖像進(jìn)行灰度化、圖像平滑預(yù)處理；該預(yù)處理方法為已 公開的技術(shù)，具體內(nèi)容可以參見文獻(xiàn)：劉廣起，鄭曉勢(shì)，張曉波?；趫D像紋理特征提取的車 牌定位算法[J]。中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)，2005,10 (11) : 1419-1422。
[0026] S312.采用改進(jìn)的Canny算子算法提取防護(hù)裝置的邊緣；該改進(jìn)的Canny算子算 法為已知公開的技術(shù)，具體內(nèi)容可以參見文獻(xiàn)：李慶利，張少軍，李忠富等。一種基于多項(xiàng)式 插值改進(jìn)的亞像素細(xì)分算法[J]。北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2003, 25 (3) : 280-283。對(duì)防護(hù)裝置提 取邊緣時(shí)，其