VIN图像采集装置及其图像复原系统、图像复原方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种VIN图像采集装置及其图像复原系统、图像复原方法，涉及图像采集和处理技术领域。本发明专利技术通过构建包含结构激光发生器、结构激光相机和可见光相机的图像采集装置，利用细线上任意一点的空间三维坐标与结构激光图像像素坐标、可见光图像像素坐标三者之间的转换关系，获得结构激光图像中待测面的形面参数，利用形面参数对可见光图像进行几何变换和曲面展开，并最终得到包含比例尺度的复原图像。本发明专利技术获得的车辆识别代号复原图像具有已知的空间分辨率，因此可以将该复原图像打印出来与实物或纸质拓印材料进行1:1的比对。

Vin image acquisition device, image restoration system and image restoration method

【技术实现步骤摘要】
VIN图像采集装置及其图像复原系统、图像复原方法
本专利技术涉及图像采集和处理
，特别是一种VIN图像采集装置及其图像复原系统、图像复原方法。
技术介绍
车辆识别代号，英文缩写为VIN（VehicleIdentificationNumber），是汽车制造商为了识别一辆车所指定的一组字码，它如同人的身份证，具有在世界范围内对一辆车的唯一识别性。根据机动车运行安全技术条件GB7258-2017的规定：“汽车、摩托车、挂车应具有唯一的车辆识别代号，其内容和构成应符合GB16735的规定；应至少有一个车辆识别代号打刻在车架（无车架的机动车为车身主要承载且不能拆卸的部件）能防止锈蚀、磨损的部位上；打刻的车辆识别代号（或产品识别代码、整车型号和出厂编码）从上（前）方应易于观察、拓印；对于汽车和挂车还应能拍照。”当每一辆新出厂的车辆被刻上车辆识别代号，此识别码将伴随着车辆的注册、保险、年检、维修与保养，直至回收或者报废而载入每辆车的辅以档案。利用车辆识别代号可方便地查找车辆的制造商、销售商及使用者。目前，在公安部门的车辆管理系统中，车辆识别代号的信息采集一直是通过人工拓印来完成。人工拓印不仅占用人力资源，而且由于操作不便，使得车辆检验速度慢、效率低。并且，人工拓印形成的纸质材料不利于保存、使用和管理，这使得现有车辆档案的真实性判别无法实现数字化、网络化。另一方面，由于车辆识别代号是打刻在车架上的，车辆识别代号的打刻面既具有平面形态，也具有三维立体形态。在形成纸质拓印材料的过程中，车辆识别代号以及打刻面的大量立体形态与细节特征会不可避免的出现丢失，这些细节特征的丢失降低了车辆识别代号纸质材料对比的可靠性。为了克服人工拓印方法带来的缺点，有必要设计一套VIN图像采集装置及图像复原方法，利用机器视觉检测和图像处理技术实现车辆识别代号高精度真实尺度的图像自动复原。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对车辆识别代号拓印采集方式繁琐耗时，不利于实现车辆档案的网络化管理的问题，以及拓印形成的纸质材料细节特征大量丢失的问题，本专利技术提供一种VIN图像采集装置及其图像复原系统、图像复原方法。本专利技术采用的技术方案如下：根据本公开的一方面，提供了一种VIN图像采集装置，包括：结构激光发生器，结构激光发生器发出至少两束结构激光（结构激光指的是已知空间方向的投影光线的集合，激光从激光发射器发出，经过柱面透镜后汇聚成宽度很窄的光带，称为结构激光），至少两束结构激光在包含车辆识别代号的待测面上形成至少两条细线；图像采集组件，包括视野重叠的结构激光相机和可见光相机，结构激光相机采集待测面包含结构激光和可见光的结构激光图像，结构激光图像带有至少两条细线；可见光相机采集待测面包含可见光的可见光图像，其中，待测面为平面或曲面。待测面为平面，则至少两束结构激光在待测面上形成至少两条直线；待测面为曲面，则至少两束结构激光在待测面上形成至少两条曲线。另外，结构激光相机和可见光相机同步采集图像，结构激光波长在可见光波长范围以外。进一步地，VIN图像采集装置还包括用于辅助图像采集组件采集图像的补光灯组，补光灯组包括若干LED灯。进一步地，结构激光发生器发出的至少两束结构激光分别与待测面呈预定角度，预定角度范围为0-90°。进一步地，结构激光相机的光轴与可见光相机的光轴呈平行设置或交叉设置。进一步地，VIN图像采集装置还包括壳体，结构激光发生器、图像采集组件和补光灯组固定在壳体内；壳体一侧外壁上设置有视窗，视窗分别与结构激光发生器、图像采集组件、补光灯组配合；壳体外壁上还连接有手柄。根据本公开的另一方面，提供了一种图像复原系统，包括图像处理平台和如前的VIN图像采集装置。其中，图像处理平台包括：系统参数存储模块，系统参数存储模块用于储存结构激光发生器的光平面参数、结构激光相机参数和可见光相机参数；形面参数计算模块，形面参数计算模块从系统参数存储模块调用光平面参数和结构激光相机参数以进行细线上任意一点的空间三维坐标与结构激光图像像素坐标的转换，利用结构激光图像获取待测面的形面参数；图像复原模块，图像复原模块从系统参数存储模块调用结构激光相机参数和可见光相机参数以细线上任意一点的空间三维坐标与可见光图像像素坐标的转换，并利用形面参数对可见光图像进行几何变换和曲面展开，得到复原图像。进一步地，图像处理平台还包括旋转校正模块，旋转校正模块对可见光图像或复原图像进行旋转校正。进一步地，图像处理平台还包括字符图像提取模块，字符图像提取模块对可见光图像或复原图像中包含车辆识别代号的字符区域进行定位和提取。进一步地，图像处理平台还包括显示模块，显示模块用于预览可见光图像和显示复原图像。根据本公开的另一方面，提供了一种标定方法，用于如前所述的VIN图像采集装置，包括：结构激光相机自标定步骤，通过结构激光相机自标定获取结构激光相机参数，建立空间三维点坐标与结构激光相机的图像像素坐标之间的转换关系；线结构激光平面标定步骤，利用结构激光相机参数标定线结构激光平面，获取光平面参数，建立细线上点的三维空间坐标与结构激光相机的图像像素坐标之间的转换关系；双目立体标定步骤，对结构激光相机和可见光相机的进行立体标定，以获取优化的结构激光相机参数和可见光相机参数，建立结构激光相机的图像像素坐标与可见光相机的图像像素坐标之间的转换关系。进一步地，结构激光相机自标定步骤包括：激光成像步骤，结构激光相机针对不同角度和位置的二维标定板拍摄多幅包含可见光和线结构激光的标定板结构激光图像，标定板结构激光图像带有细线；结构激光相机参数计算步骤，提取标定板结构激光图像上的角点，采用相机成像模型计算结构激光相机参数。进一步地，线结构激光平面标定步骤包括：光斑中心提取步骤，针对激光成像步骤中的标定板结构激光图像，提取细线上的若干光斑中心，利用结构激光相机参数获取若干光斑中心对应的空间三维坐标；光平面参数获取步骤，通过光斑中心提取步骤获取的若干光斑中心的空间三维坐标拟合得到对应的平面，并获取光平面参数，该平面即为线结构激光所在的空间平面。进一步地，双目立体标定步骤包括：可见光相机自标定步骤，可见光相机与结构激光相机自标定步骤中的结构激光相机同步拍摄，针对不同角度和位置的二维标定板拍摄多幅包含可见光的标定板可见光图像；可见光相机参数计算步骤，提取标定板可见光图像上的角点，采用相机成像模型计算可见光相机的内参数和外参数；优化相机参数步骤，对结构激光相机和可见光相机引入相对位置和姿态不变约束，计算得出优化的可见光相机参数和结构激光相机参数。根据本公开的另一方面，提供一种图像复原方法，用于如上所述的VIN图像采集装置，包括以下步骤：装置标定步骤，获取结构激光相机参数、可见光相机参数和结构激光发生器的光平面参数，建立细线上任意一点的空间三维坐标、结构激光相机图像像素坐标与可见光相机图像像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种VIN图像采集装置，其特征在于，包括：/n结构激光发生器(1)，所述结构激光发生器(1)发出至少两束结构激光，所述至少两束结构激光投射到打刻有车辆识别代号VIN的待测面上形成至少两条细线；/n图像采集组件，包括结构激光相机(2)和可见光相机(3)，所述结构激光相机(2)采集待测面包含结构激光和可见光的结构激光图像，所述结构激光图像带有所述至少两条细线；所述可见光相机(3)采集待测面包含可见光的可见光图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种VIN图像采集装置，其特征在于，包括：
结构激光发生器(1)，所述结构激光发生器(1)发出至少两束结构激光，所述至少两束结构激光投射到打刻有车辆识别代号VIN的待测面上形成至少两条细线；
图像采集组件，包括结构激光相机(2)和可见光相机(3)，所述结构激光相机(2)采集待测面包含结构激光和可见光的结构激光图像，所述结构激光图像带有所述至少两条细线；所述可见光相机(3)采集待测面包含可见光的可见光图像。


2.如权利要求1所述的VIN图像采集装置，其特征在于，还包括用于辅助所述图像采集组件采集图像的补光灯组(6)，所述补光灯组(6)包括若干LED灯。


3.如权利要求1所述的VIN图像采集装置，其特征在于，所述待测面为平面或曲面，所述至少两束结构激光投射到呈平面的待测面上形成至少两条直线；所述结构激光波长在所述可见光波长范围以外；所述结构激光发生器(1)发出的至少两束结构激光分别与待测面呈预定角度，所述预定角度范围为0-90°。


4.如权利要求1所述的VIN图像采集装置，其特征在于，所述结构激光相机(2)的光轴与可见光相机(3)的光轴呈平行设置或交叉设置。


5.如权利要求1-4任一项所述的VIN图像采集装置，其特征在于，还包括壳体(4)，所述结构激光发生器(1)、图像采集组件和补光灯组(6)固定在壳体内；所述壳体(4)一侧外壁上设置有视窗，所述视窗分别与结构激光发生器(1)、图像采集组件、补光灯组(6)配合；所述壳体(4)外壁上还连接有手柄(5)。


6.一种图像复原系统，包括图像处理平台和如权利要求1-5任一项所述的VIN图像采集装置，其特征在于，所述图像处理平台包括：
系统参数存储模块，所述系统参数存储模块用于储存结构激光发生器的光平面参数、结构激光相机参数和可见光相机参数；
形面参数计算模块，所述形面参数计算模块从系统参数存储模块调用光平面参数和结构激光相机参数以进行细线上任意一点的空间三维坐标与结构激光图像像素坐标的转换，利用结构激光图像获取待测面的形面参数；
图像复原模块，所述图像复原模块从系统参数存储模块调用结构激光相机参数和可见光相机参数以进行细线上任意一点的空间三维坐标与可见光图像像素坐标的转换，并利用形面参数对可见光图像进行几何变换和曲面展开，得到复原图像。


7.如权利要求6所述的图像复原系统，其特征在于，所述图像处理平台还包括旋转校正模块，所述旋转校正模块对可见光图像或复原图像进行旋转校正。


8.如权利要求6所述的图像复原系统，其特征在于，所述图像处理平台还包括字符图像提取模块，所述字符图像提取模块对可见光图像或复原图像中包含车辆识别代号的字符区域进行定位和提取。


9.如权利要求6所述的图像复原系统，其特征在于，所述图像处理平台还包括显示模块，所述显示模块用于预览可见光图像和显示复原图像。


10.一种用于如权利要求1-4所述的VIN图像采集装置的标定方法，其特征在于，包括：
结构激光相机自标定步骤，通过结构激光相机自标定获取结构激光相机参数，建立空间三维点坐标与结构激光相机的图像像素坐标之间的转换关系；
线结构激光平面标定步骤，利用结构激光相机参数标定线结构激光平面，获取光平面参数，建立细线上点的三维空间坐标与结构激光相机的图像像素坐标之间的转换关系；
双目立体标定步骤，对结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，赵光明，杨景云，方人宇，
申请(专利权)人：成都佳诚弘毅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51