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基于行車方向的汽車前照燈檢測數(shù)據(jù)誤差糾正方法
【專利摘要】本發(fā)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(shù)據(jù)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(tǒng)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(gòu)成。利用形態(tài)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(shù)據(jù)進行修正。本發(fā)明能自動對汽車前照燈的測量數(shù)據(jù)進行誤差糾正，提高檢測結(jié)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(shù)據(jù)誤差糾正方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種對汽車前照燈的檢測數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行修正，減小測量誤差，本發(fā)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(shù)】
[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(fā)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(fā)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(jié)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)修 正。
[0005] 車輛擺正是指利用汽車擺正裝置等輔助設(shè)備，使車輛縱向軸線與行車引導線重 合，提高前照燈檢測結(jié)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(shù)據(jù)修正是對前照燈檢測儀的測量數(shù)據(jù)進行糾正，利用激光測距技術(shù)或數(shù)字圖像 處理技術(shù)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(shù) 據(jù)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(yīng)用情況不相符。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是一種數(shù)據(jù)修正方法，以汽車的行駛方向為基準，利用機器視覺技術(shù)，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(shù)據(jù)進行修正，提高前照燈檢測結(jié)果的正確率和測量的可重復性。
[0008] 本發(fā)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(yīng)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(shè)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(fā)明的誤差糾正方案如下：
[0013] 如圖2所示，雙目攝像機5設(shè)置在待檢車位正前方，在汽車方向盤回正的狀態(tài)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(jù)此偏差對汽車前照燈檢測儀的測量結(jié) 果進行修正。
[0014] 本發(fā)明的具體實現(xiàn)過程分為以下五步：
[0015] (1)雙目立體視覺系統(tǒng)的標定
[0016] 根據(jù)誤差修正方案，搭建系統(tǒng)，進行攝像機標定，分析雙目攝像機的內(nèi)部參數(shù)、夕卜 部參數(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[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?qū)γ繋淖?、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(zhuǎn)換為灰度圖像，經(jīng)直方圖均衡化處理增 強圖像的對比度，再經(jīng)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(jīng)邊緣檢測后，除車牌區(qū)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(chǎn)生的干擾，選取具有垂直結(jié)構(gòu)的元素對圖像進行腐蝕操作。
[0023] ④圖像平滑：采取矩形結(jié)構(gòu)元素對邊緣圖像進行形態(tài)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(qū)域定位：經(jīng)上述處理后，除得到車牌所在區(qū)域之外，還可能存在其它連通 區(qū)域。根據(jù)車牌的外形尺寸特征，對候選區(qū)域進一步分析，提取車牌區(qū)域。在中國，絕大多 數(shù)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(qū)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(qū)域。
[0025] ⑥車牌輪廓提?。簩z測出的車牌區(qū)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(chǎn)生四個峰值點。這四個點在原圖像空間對應(yīng)著四條直線，構(gòu) 成一個矩形，即汽車前牌照的輪廓。
[0026] ⑦車身特征點提?。簩ζ嚽芭普盏妮喞M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(gòu)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(shù)據(jù)修正
[0032] 讀入前照燈檢測的測量數(shù)據(jù)，根據(jù)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(fā)明是基于機器視覺技術(shù)而實現(xiàn)的，能對汽車前照燈檢測儀的水平光束照射方 向的測量數(shù)據(jù)進行自動修正，可有效提高測量的準確度。本發(fā)明的優(yōu)點主要有：
[0034] (1)本發(fā)明只是在汽車前照燈檢測儀的基礎(chǔ)上增加了雙目攝像機和計算機分析軟 件，成本低。
[0035] (2)本發(fā)明是一種非接觸測量方式，可以實現(xiàn)全自動檢測，并容易和前照燈檢測儀 集成在一起。
[0036] (3)本發(fā)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(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0038] 圖1是本發(fā)明的誤差糾正原理。
[0039] 圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0040] 圖3是本發(fā)明的汽車前照燈光束照射方向測量數(shù)據(jù)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(gòu)建汽車前照燈光束照射方向檢測數(shù)據(jù)誤差糾正系統(tǒng)，在本發(fā)明的實施 例中，在待檢車位正前方設(shè)置CMOS數(shù)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(jīng)計算機程序進行攝像機標定，得到攝像機內(nèi)部參數(shù)、外部參數(shù)和系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成系統(tǒng)的初始化。然后，在方向盤回正的狀態(tài)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(jīng)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(shù)據(jù)進行修正。計算機執(zhí)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(shù)據(jù)和 修正結(jié)果（單位為'）。
[0043]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于行車方向的汽車前照燈檢測數(shù)據(jù)誤差糾正方法，其特征在于：系統(tǒng)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(gòu)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(jù)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(shù)據(jù)進行誤差糾正。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于行車方向的汽車前照燈檢測數(shù)據(jù)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(tài)學圖像處理，根據(jù)前牌照的長 寬比值約束，提取前牌照區(qū)域，對該區(qū)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于行車方向的汽車前照燈檢測數(shù)據(jù)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(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】陳佩江, 閔永軍 申請人:南京林業(yè)大學