基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法与系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法与系统，所述方法包括以下步骤：无车辆经过时，使驱动电机以预设转速n带动三棱镜转动，对ToF传感器发射的调制光信号进行角度调制，获得第0扇形检测面；通过所述第0扇形检测面获得一系列地面扫描点，读取每个地面扫描点与所述三棱镜之间的距离L

【技术实现步骤摘要】
基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法与系统
本专利技术涉及激光检测
，具体的说，涉及了一种基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法与系统。
技术介绍
传统动态称重系统一般包括称重设备、车辆分离设备、外轮廓尺寸检测设备、车型识别设备和车牌识别设备。在科技治超行业，无论哪种形式的称重设备均需要车辆分离设备将不同车辆的重量和轴数进行分离，依次作为超限参数的自动化检测的基础；而超限参数的自动检测则依靠各种形式的外轮廓尺寸检测设备。常规动态车辆分离方法包括调制光信号幕式和地感线圈式，调制光信号幕式的缺点是仅适用于低速单车道场合，且安装成本较高易遭受车辆撞击损坏；地感线圈式的问题是高底盘拖挂货车易产生分车错误，安装需破坏路面。现有的车辆分离与车辆宽高检测分属不同设备与系统，存在安装使用复杂、成本高和效率低的问题。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法与系统。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术第一方面提供一种基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法，所述动态车辆分离与宽高检测方法包括以下步骤：无车辆经过时，使驱动电机以预设转速n带动三棱镜转动，对ToF传感器发射的调制光信号进行角度调制，获得第0扇形检测面；通过所述第0扇形检测面获得一系列地面扫描点，读取每个地面扫描点与所述三棱镜之间的距离Li以及每个地面扫描点与所述三棱镜之间的连接线与水平方向的夹角Φi，根据距离Li和夹角Φi计算出每个地面扫描点与三棱镜之间的水平距离Xi以及每个地面扫描点与三棱镜之间的垂直距离Yi，并将所述夹角Φi、水平距离Xi和垂直距离Yi存储至第0数组内，获得基准平面点阵；进行车辆分离与宽高检测时，根据车辆表面或地面反射回的调制光信号，按照扫描周期T的顺序获得N个扇形检测面，每个扇形检测面对应一系列待测像素点；读取每个待测像素点与所述三棱镜之间的距离L’i以及每个待测像素点与所述三棱镜之间连接线与水平方向的夹角Φ’i，根据距离L’i和夹角Φ’i计算出每个待测像素点与三棱镜之间的水平距离X’i以及每个待测像素点与三棱镜之间的垂直距离Y’i，并将所述夹角Φ’i、所述水平距离X’i和垂直距离Y’i存储至相应数组内，获得N个平面点阵；对于每个平面点阵进行修正，获得N个修正平面点阵，获取N个修正平面点阵对应的目标横向宽度差值和目标纵向高度差值，并在检测到某个修正平面点阵对应的目标横向宽度差值和目标纵向高度差值均超过预设阈值时，将对应的平面点阵标记为第一平面点阵，并判定有车辆驶入待测区域，生成车辆驶入信号并输出；在输出车辆驶入信号后，若检测到某个修正平面点阵对应的目标横向宽度差值或者目标纵向高度差值未超过预设阈值，则将该平面点阵作为第M平面点阵，并判定该车辆驶出待测区域，生成车辆驶出信号并输出；按照扫描周期的时间顺序依次获取第一平面点阵至第M平面点阵，将所述第一平面点阵至所述第M平面点阵与所述基准平面点阵进行对比，剔除M个平面点阵中与所述基准平面点阵中的地面扫描点重合的待测像素点，通过剩余待测像素点构建N个实时车辆宽高截面；基于N个实时车辆宽高截面，获得N个待测车辆宽度和N个待测车辆高度，将N个待测车辆宽度中的最大值作为待测车辆实际宽度，将N个待测车辆高度中最大值作为待测车辆实际高度，并进行输出。本专利技术第二方面提供一种基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测系统，包括N个车辆分离与宽高检测装置、网络交换机和工控机，每个所述车辆分离与宽高检测装置包括三棱镜、ToF传感器、驱动电机和控制器，所述三棱镜、所述ToF传感器、所述驱动电机和所述控制器设置在待测区域上方，驱动电机传动连接所述三棱镜，按间隔距离d布设所述三棱镜和所述ToF传感器，使三棱镜的中心点与ToF传感器的镜头中心点处于同一水平面，在进行车辆分离与宽高检测过程中，所述ToF传感器的镜头方向和镜头角度保持不变；所述控制器与所述ToF传感器通信连接，并执行上述的基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法的步骤，以及通过所述网络交换机向所述工控机传输相应待测区域的车辆驶入信号、车辆驶出信号、待测车辆宽度和待测车辆高度；所述工控机在接收到相应待测区域的车辆驶入信号和车辆驶出信号后，生成车辆称重指令并下发至相应待测区域的车辆称重设备，以及生成图片抓拍指令并下发至相应待测区域的图像采集设备。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说：1）本专利技术提供了一种基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法及系统，基于单个车辆分离与宽高检测装置即可同时输出车辆分离信号与车辆宽度高度数据；在生成车辆分离信号时，先将对应平面点阵中相邻待测像素点进行聚合获得有效待测像素点，通过有效待测像素点获得目标横向宽度差值和目标纵向高度差值，依据所述目标横向宽度差值和所述目标纵向高度差值与预设阈值的对比排异，来剔除飞鸟、落叶或者行人等特征干扰，从而将大量距离信息分组聚合排异，以最大程度地降低异常数据和干扰数据对检测结果的影响，提高检测效率和检测精度；在所述目标横向宽度差值和所述目标纵向高度差值均超过预设阈值时，触发生成车辆驶入信号，提高车辆分离检测精度；在生成车辆宽度高度数据时，构建N个实时车辆宽高截面，获得N个待测车辆宽度和N个待测车辆高度，将N个待测车辆宽度中的最大值作为待测车辆实际宽度，将N个待测车辆高度中最大值作为待测车辆实际高度，从而提高车辆宽高检测的精确度；2）所述ToF传感器的镜头方向和镜头角度始终保持固定，所述驱动电机以预设转速n带动所述三棱镜转动，对所述ToF传感器发射的调制光信号进行角度调制，获得一个个扇形检测面，从而在实现动态扫描的同时，减少扫描盲区以增加检测频率，且并未引入抖动噪声，提高了检测精度；3）该基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测系统采用高集成ToF传感器，且使所述三棱镜、所述ToF传感器、所述驱动电机和所述控制器集成为车辆分离与宽高检测装置，通过该车辆分离与宽高检测装置单机挂装，降低安装使用复杂度及成本，提升整体效率。附图说明图1是本专利技术的转动三棱镜构成扫描扇面的示意图；图2是本专利技术的第0扇形检测面的部分示意图；图3是本专利技术的无车辆经过时的待测像素点的示意图；图4是本专利技术的有车辆经过时的检测示意图；图5是本专利技术的有车辆经过时的待测像素点的示意图；图6是本专利技术的像素聚合示意图；图7是三棱镜和ToF传感器存在没有完全水平时采集到的待测像素点的示意图；图8是本专利技术的排异流程图；图9是本专利技术的工作流程示意图；图中：1.三棱镜；2.ToF传感器。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1如附图8和附图9所示，一种基于ToF传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n无车辆经过时，使驱动电机以预设转速n带动三棱镜转动，对ToF传感器发射的调制光信号进行角度调制，获得第0扇形检测面；通过所述第0扇形检测面获得一系列地面扫描点，读取每个地面扫描点与所述三棱镜之间的距离L

【技术特征摘要】
1.一种基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
无车辆经过时，使驱动电机以预设转速n带动三棱镜转动，对ToF传感器发射的调制光信号进行角度调制，获得第0扇形检测面；通过所述第0扇形检测面获得一系列地面扫描点，读取每个地面扫描点与所述三棱镜之间的距离Li以及每个地面扫描点与所述三棱镜之间的连接线与水平方向的夹角Φi，根据距离Li和夹角Φi计算出每个地面扫描点与三棱镜之间的水平距离Xi以及每个地面扫描点与三棱镜之间的垂直距离Yi，并将所述夹角Φi、水平距离Xi和垂直距离Yi存储至第0数组内，获得基准平面点阵；
进行车辆分离与宽高检测时，根据车辆表面或地面反射回的调制光信号，按照扫描周期T的顺序获得N个扇形检测面，每个扇形检测面对应一系列待测像素点；
读取每个待测像素点与所述三棱镜之间的距离L’i以及每个待测像素点与所述三棱镜之间连接线与水平方向的夹角Φ’i，根据距离L’i和夹角Φ’i计算出每个待测像素点与三棱镜之间的水平距离X’i以及每个待测像素点与三棱镜之间的垂直距离Y’i，并将所述夹角Φ’i、所述水平距离X’i和垂直距离Y’i存储至相应数组内，获得N个平面点阵；
对于每个平面点阵进行修正，获得N个修正平面点阵，获取N个修正平面点阵对应的目标横向宽度差值和目标纵向高度差值，并在检测到某个修正平面点阵对应的目标横向宽度差值和目标纵向高度差值均超过预设阈值时，将对应的平面点阵标记为第一平面点阵，并判定有车辆驶入待测区域，生成车辆驶入信号并输出；在输出车辆驶入信号后，若检测到某个修正平面点阵对应的目标横向宽度差值或者目标纵向高度差值未超过预设阈值，则将该平面点阵作为第M平面点阵，并判定该车辆驶出待测区域，生成车辆驶出信号并输出；
按照扫描周期的时间顺序依次获取第一平面点阵至第M平面点阵，将所述第一平面点阵至所述第M平面点阵与所述基准平面点阵进行对比，剔除M个平面点阵中与所述基准平面点阵中的地面扫描点重合的待测像素点，通过剩余待测像素点构建N个实时车辆宽高截面；
基于N个实时车辆宽高截面，获得N个待测车辆宽度和N个待测车辆高度，将N个待测车辆宽度中的最大值作为待测车辆实际宽度，将N个待测车辆高度中最大值作为待测车辆实际高度，并进行输出。


2.根据权利要求1所述的基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法，其特征在于，对于每个平面点阵进行修正，执行：将每个平面点阵中相邻待测像素点对应的水平距离差值不超过距离阈值W0，垂直距离差值不超过距离阈值W1，且夹角差值不超过预设夹角Φ0的待测像素点聚合为一个有效待测像素点；将所述有效待测像素点对应的水平距离和垂直距离存储至新的数组中，获得N个修正平面点阵。


3.根据权利要求1或2所述的基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法，其特征在于，若待测区域为双车道，则基于N个实时车辆宽高截面，获得N个待测车辆宽度和N个待测车辆高度时，执行：
按预设顺序依次遍历每个实时车辆宽高截面中的待测像素点，将实时车辆宽高截面中垂直距离小于等于高度阈值的第一个待测像素点作为目标像素点Ⅰ；
将所述目标像素点Ⅰ的垂直距离作为基准垂直距离，提取与所述基准垂直距离之间差值不超过距离阈值W2的一组待测像素点，将该组待测像素点的最后一个待测像素点作为目标像素点Ⅱ；
通过目标像素点Ⅰ、目标像素点Ⅱ以及目标像素点Ⅰ与目标像素点Ⅱ之间的待测像素点，获得N个待测车辆宽度和N个待测车辆高度；
通过目标像素点Ⅰ、目标像素点Ⅱ以及目标像素点Ⅰ与目标像素点Ⅱ之间的待测像素点，获得N个待测车辆宽度和N个待测车辆高度时，执行：
获取所述目标像素点Ⅰ对应的水平距离X’k和所述目标像素点Ⅱ对应的水平距离X’p，将所述水平距离X’k与所述水平距离X’p之间的差值作为该平面点阵对应的待测车辆宽度；
获取目标像素点Ⅰ、目标像素点Ⅱ以及目标像素点Ⅰ与目标像素点Ⅱ之间的待测像素点对应的垂直距离Y’m，将地面扫描点对应的基准垂直距离Y0与相应垂直距离Y’m之间的差值作为一组待测车辆高度，并将该组待测车辆高度的平均值作为该平面点阵对应的待测车辆高度。


4.根据权利要求1或2所述的基于ToF传感器的动态车辆分离与宽高检测方法，其特征在于，若待测区域为单车道，则基于N个实时车辆宽高截面，获得N个待测车辆宽度和N个待测车辆高度时，执行：
按预设顺序依次遍历每个实时车辆宽高截面中的待测像素点，将实时车辆宽高截面中垂直距离小于等于高度阈值的第一个待测像素点作为目标像素点Ⅰ；
以目标像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳正军，楚银龙，
申请(专利权)人：郑州衡量科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41