一种基于激光标定的车辆超高超宽检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于激光标定的车辆超高超宽检测系统及方法，利用系统中光带型激光发射器、光束型激光发射器的投射角度及二者与图像采集装置拍摄方位的几何位置关系，由检测控制处理装置通过图像处理识别出视频图像数据中由平面激光带投射到经过水平路面车道的车辆上形成的激光直线段的水平位移情况和长度情况，再利用预先标定的车辆高宽测算函数模型测算出车辆的最大高度测算值和最大宽度测算值，从而实现非接触式的车辆超高超宽检测，其系统结构简单，实用性强，测量精度较高，能够达到毫秒级的检测速率，能够实现保持长期运行执行自动在线的多辆车辆不停车连续检测和超高/超宽报警指示，避免造成交通堵塞的问题，具有很好的推广应用前景。

System and method for detecting vehicle super height and width based on laser calibration

The invention provides a laser calibration based on super wide vehicle detection system and method, projection angle by using optical system in the laser transmitter, beam laser transmitter and the two with the image acquisition device shooting range of the geometric relation, by detecting control processing device by image processing to identify video image data by plane with the laser projected through horizontal displacement and the length of the laser line segment form level road lane on the vehicle, and then use the pre calibrated vehicle width calculation model to calculate the function of measuring height values of vehicle and calculates the maximum width value, so as to realize the non-contact vehicle detection system of the super wide. Has the advantages of simple structure, strong practicability, high measurement accuracy, the detection rate can reach millisecond, can achieve long-term self execution The utility model has the advantages of no stop continuous detection and ultra high / ultra wide alarm indication for moving vehicles on the line, thereby avoiding the problem of traffic jam, and having good popularization and application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光标定的车辆超高超宽检测系统及方法
本专利技术涉及交通运输安全检测
，尤其涉及一种基于激光标定的车辆超高超宽检测系统及方法。
技术介绍
随着国民经济的飞速发展，我国高速公路建设和公路运输规模都得到了前所未有的发展，由此带来的车辆超限超载现象也日益严重。超限运输一方面会缩短公路和桥梁的使用寿命，另一方面会造成车体形状的改变及车辆性能的下降，形成交通安全的严重隐患。因此，车辆超限检测对于确保公路畅通、维护道路产权、保证运输安全及运输市场的健康发展都将起到重要作用。目前，车辆超高超宽治理是治超工作的重要组成部分，大多还处于人工阶段，主要是依靠执法人员拦截，经人工检测确实超限，再引导到停车场，接受对其超限的处理。但这种检查方式存在如下的问题：一是需要较多的执法人员执法成本高；二是容易危及到执法人员的人身安全；三是很难做到真正意义上的24小时不间断检查。为此用于智能检测车辆超高超宽的检测方法得到研究，如：车辆超宽超高定量检测装置(201120232493.3)公开了一种车辆超宽超高定量检测装置，当车辆通过检测通道时,可以自动完成对车辆的高度和宽度检测；一种城市隧道的自动超高车辆检测系统(201320097314.9)公开了一种使用雷达发射探头实现超高检测的系统；一种基于激光测距的车辆超高超宽监控方法(201410684562.2)公开了一种基于激光测距的车辆超高超宽监控方法，采用LMS二维激光测距传感器，实现对行进车辆的宽高检测和超限声光报警；一种通过激光自动测量物体宽高的方法(201410684812.2)公开了一种通过激光测距传感器左右运动和上下运动分析得出物体的宽度和高度的方法。这些专利技术大多是利用激光或者超声波对车辆的高度和宽度进行检测，但是这些检测方法主要存在三个问题：一是，当车载货物存在部位(如钢筋、支架)伸出车外时，这些体积不大的物体可能会被漏测，造成测量结果存在较大误差；二是，结构复杂，需要布设多种类型的多个传感器进行同步实时采集；三是，检测过程中需要车辆在检测区域停留，难以实现不停车连续检测，从而容易造成交通堵塞。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术目的在于提供一种结构简单、实用性强、测量精度较高的基于激光标定的车辆超高超宽检测系统，且其能够保持长期运行执行自动在线的不停车连续检测，避免造成交通堵塞的问题。为解决上述技术问题，实现专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于激光标定的车辆超高超宽检测系统，包括架设在水平路面车道上方的光带型激光发射器、光束型激光发射器和图像采集装置，以及检测控制处理装置和报警指示器；所述光带型激光发射器用于倾斜向下发射出一道平面激光带，所发射的平面激光带与水平面的夹角为α，0°＜α＜90°，使其能够在投射到水平路面车道上后形成一条沿车道宽度方向横跨过水平路面车道的激光直线条；所述光束型激光发射器用于垂直向下发射出两束激光线，使得该两束激光线与光带型激光发射器所发射的平面激光带相交，且两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点的连线与平面激光带投射到水平路面车道上后形成的激光直线条相平行；所述图像采集装置紧挨设置于光束型激光发射器所在位置处，且图像采集装置的镜头轴线垂直向下设置，用于俯视向下的对平面激光带从光带型激光发射器射出后投射到水平路面车道的投射经过区域进行视频图像采集；所述检测控制处理装置的图像数据采集端与图像采集装置的图像数据输出端进行通信连接，检测控制处理装置的信号通信端与报警指示器的信号接收端进行通信连接，且检测控制处理装置中预先通过标定存储有车辆高宽测算函数模型：其中，hvi表示车辆的最大高度测算值，wvi表示车辆的最大宽度测算值；Ki表示对车辆进行检测时的图像像素当量，且S0表示光束型激光发射器发射的两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点的实际距离，si,max表示视频图像数据中由光束型激光发射器发射的两束激光线投射到经过水平路面车道的车辆上形成的两个激光斑点的最大间距像素值；H0表示光束型激光发射器发射的两束激光线与光带型激光发射器所发射的平面激光带相交位置点到水平路面车道的实际高度，L0表示光束型激光发射器发射的两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点的连线相对于光带型激光发射器所发射的平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条的实际水平间距；Li0表示图像数据中光束型激光发射器发射的两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点的连线相对于光带型激光发射器所发射的平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条的水平间距像素值，Li,max表示图像数据中由平面激光带投射到经过水平路面车道的车辆上形成的激光直线段相对于平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条的最大水平间距像素值，wi,max表示图像数据中由平面激光带投射到经过水平路面车道的车辆上形成的激光直线段的最大长度像素值；检测控制处理装置用于接收图像采集装置所采集的视频图像数据，并通过图像处理识别出视频图像数据中由两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点及其投射到经过水平路面车道的车辆上形成的两个激光斑点、由平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条及其投射到经过水平路面车道的车辆上形成的激光直线段，将图像数据中由两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点的连线相对于平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条的水平间距像素值、由两束激光线投射到经过水平路面车道的车辆上形成的两个激光斑点的最大间距像素值、由平面激光带投射到经过水平路面车道的车辆上形成的激光直线段的最大长度像素值及其相对于平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条的最大水平间距像素值代入至车辆高宽测算函数模型中，换算得到车辆的最大高度测算值和最大宽度测算值，分别与预设的车辆高度限值和车辆宽度限值进行比较判断车辆是否超高或超宽，且在判定车辆超高或超宽时通知报警指示器执行相应的超高指示或超宽指示操作。上述基于激光标定的车辆超高超宽检测系统中，作为优选方案，所述光带型激光发射器通过横跨设置在水平路面车道上的检测门架而架设在水平路面车道的上方；所述检测门架包括两根竖立设置在水平路面车道两侧的立柱，以及沿车道宽度方向横跨设置在两根立柱上的横梁，光带型激光发射器架设安装在检测门架的横梁上。上述基于激光标定的车辆超高超宽检测系统中，作为进一步改进方案，所述光带型激光发射器上安装有第一角度传感器，用于感测光带型激光发射器的俯仰扭转角度；所述检测门架的立柱上安装有第二角度传感器，用于感测检测门架的立柱的俯仰扭转角度；所述检测控制处理装置的角度数据采集端还分别与第一角度传感器和第二角度传感器的角度数据输出端进行电连接，用于获取第一角度传感器和第二角度传感器输出的角度数据，计算出因检测光带型激光发射器的俯仰扭转角度和检测门架的立柱的俯仰扭转角度的变化而导致由平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条的位移误差值，从而根据所述位移误差值对车辆的最大高度测算值和最大宽度测算值的测算进行误差补偿修正。上述基于激光标定的车辆超高超宽检测系统中，作为改进方案，以水平路面车道上被图像采集装置的图像采集范围所覆盖的区域作为车道检测区域，在所述车道检测区域的车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光标定的车辆超高超宽检测系统，其特征在于，包括架设在水平路面车道上方的光带型激光发射器、光束型激光发射器和图像采集装置，以及检测控制处理装置和报警指示器；所述光带型激光发射器用于倾斜向下发射出一道平面激光带，所发射的平面激光带与水平面的夹角为α，0°＜α＜90°，使其能够在投射到水平路面车道上后形成一条沿车道宽度方向横跨过水平路面车道的激光直线条；所述光束型激光发射器用于垂直向下发射出两束激光线，使得该两束激光线与光带型激光发射器所发射的平面激光带相交，且两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点的连线与平面激光带投射到水平路面车道上后形成的激光直线条相平行；所述图像采集装置紧挨设置于光束型激光发射器所在位置处，且图像采集装置的镜头轴线垂直向下设置，用于俯视向下的对平面激光带从光带型激光发射器射出后投射到水平路面车道的投射经过区域进行视频图像采集；所述检测控制处理装置的图像数据采集端与图像采集装置的图像数据输出端进行通信连接，检测控制处理装置的信号通信端与报警指示器的信号接收端进行通信连接，且检测控制处理装置中预先通过标定存储有车辆高宽测算函数模型：

【技术特征摘要】
1.一种基于激光标定的车辆超高超宽检测系统，其特征在于，包括架设在水平路面车道上方的光带型激光发射器、光束型激光发射器和图像采集装置，以及检测控制处理装置和报警指示器；所述光带型激光发射器用于倾斜向下发射出一道平面激光带，所发射的平面激光带与水平面的夹角为α，0°＜α＜90°，使其能够在投射到水平路面车道上后形成一条沿车道宽度方向横跨过水平路面车道的激光直线条；所述光束型激光发射器用于垂直向下发射出两束激光线，使得该两束激光线与光带型激光发射器所发射的平面激光带相交，且两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点的连线与平面激光带投射到水平路面车道上后形成的激光直线条相平行；所述图像采集装置紧挨设置于光束型激光发射器所在位置处，且图像采集装置的镜头轴线垂直向下设置，用于俯视向下的对平面激光带从光带型激光发射器射出后投射到水平路面车道的投射经过区域进行视频图像采集；所述检测控制处理装置的图像数据采集端与图像采集装置的图像数据输出端进行通信连接，检测控制处理装置的信号通信端与报警指示器的信号接收端进行通信连接，且检测控制处理装置中预先通过标定存储有车辆高宽测算函数模型：其中，hvi表示车辆的最大高度测算值，wvi表示车辆的最大宽度测算值；Ki表示对车辆进行检测时的图像像素当量，且S0表示光束型激光发射器发射的两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点的实际距离，si,max表示视频图像数据中由光束型激光发射器发射的两束激光线投射到经过水平路面车道的车辆上形成的两个激光斑点的最大间距像素值；H0表示光束型激光发射器发射的两束激光线与光带型激光发射器所发射的平面激光带相交位置点到水平路面车道的实际高度，L0表示光束型激光发射器发射的两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点的连线相对于光带型激光发射器所发射的平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条的实际水平间距；Li0表示图像数据中光束型激光发射器发射的两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点的连线相对于光带型激光发射器所发射的平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条的水平间距像素值，Li,max表示图像数据中由平面激光带投射到经过水平路面车道的车辆上形成的激光直线段相对于平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条的最大水平间距像素值，wi,max表示图像数据中由平面激光带投射到经过水平路面车道的车辆上形成的激光直线段的最大长度像素值；检测控制处理装置用于接收图像采集装置所采集的视频图像数据，并通过图像处理识别出视频图像数据中由两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点及其投射到经过水平路面车道的车辆上形成的两个激光斑点、由平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条及其投射到经过水平路面车道的车辆上形成的激光直线段，将图像数据中由两束激光线投射到水平路面车道上形成的两个激光斑点的连线相对于平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条的水平间距像素值、由两束激光线投射到经过水平路面车道的车辆上形成的两个激光斑点的最大间距像素值、由平面激光带投射到经过水平路面车道的车辆上形成的激光直线段的最大长度像素值及其相对于平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条的最大水平间距像素值代入至车辆高宽测算函数模型中，换算得到车辆的最大高度测算值和最大宽度测算值，分别与预设的车辆高度限值和车辆宽度限值进行比较判断车辆是否超高或超宽，且在判定车辆超高或超宽时通知报警指示器执行相应的超高指示或超宽指示操作。2.根据权利要求1所述基于激光标定的车辆超高超宽检测系统，其特征在于，所述光带型激光发射器通过横跨设置在水平路面车道上的检测门架而架设在水平路面车道的上方；所述检测门架包括两根竖立设置在水平路面车道两侧的立柱，以及沿车道宽度方向横跨设置在两根立柱上的横梁，光带型激光发射器架设安装在检测门架的横梁上。3.根据权利要求2所述基于激光标定的车辆超高超宽检测系统，其特征在于，所述光带型激光发射器上安装有第一角度传感器，用于感测光带型激光发射器的俯仰扭转角度；所述检测门架的立柱上安装有第二角度传感器，用于感测检测门架的立柱的俯仰扭转角度；所述检测控制处理装置的角度数据采集端还分别与第一角度传感器和第二角度传感器的角度数据输出端进行电连接，用于获取第一角度传感器和第二角度传感器输出的角度数据，计算出因检测光带型激光发射器的俯仰扭转角度和检测门架的立柱的俯仰扭转角度的变化而导致由平面激光带投射到水平路面车道上形成的激光直线条的位移误差值，从而根据所述位移误差值对车辆的最大高度测算值和最大宽度测算值的测算进行误差补偿修正。4.根据权利要求1所述基于激光标定的车辆超高超宽检测系统，其特征在于，以水平路面车道上被图像采集装置的图像采集范围所覆盖的区域作为车道检测区域，在所述车道检测区域的车辆驶入位置处和车辆驶出位置处均设有减速带，且车道检测区域的车辆驶入位置处和车辆驶出位置处的减速带内分别设有驶入侧压电传感器和驶出侧压电传感器；所述检测控制处理装置的压电信号采集端分别与驶入侧压电传感器和驶出侧压电传感器的压电信号输出端进行电连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝章礼，李战，黄涛，匡恒，姚进强，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50