一种基于3D结构光技术的胎纹深度提取方法和系统技术方案

本申请提供一种基于3D结构光技术的胎纹深度提取方法和系统。该方法包括以下步骤：1)由初始提取的胎纹点云数据经过配准、平面簇提取并旋转得到一系列胎纹点云数据集。2)在XZ平面上预设一张投影面，利用投影方法二维化数据集中每个点云数据的胎纹数据，通过拟合得到胎纹曲线。3)分沟槽求得胎纹深度并取平均值，即得到花纹深度值。与现有的技术相比，本申请采用先进的结构光点云数据采集与分析技术，检测精度相较于传统的线激光式得到了明显的提高，且不同于传统的线激光式需要手动配准，本申请只需要导入轮胎表面点云数据即可提取深度，实现了技术上的自动化，智能化，提高了检测效率，从而规范的机动车胎纹深度检测，以轮胎安全服务交通安全。务交通安全。务交通安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D结构光技术的胎纹深度提取方法和系统


[0001]本申请涉及点云数据处理
，尤其涉及一种基于3D结构光技术的胎纹深度提取方法和系统。

技术介绍

[0002]针对轮胎花纹磨损问题，目前国内市场上仍没有有效检验机动车胎纹的规范设备，对轮胎状况检查的手段多为目测或卡尺检测，无法有效判断机动车胎纹是否符合规范。同时，目前无有效手段防止轮胎不达标的车辆在道路上行驶。综上分析，轮胎状况对于交通安全起着至关重要的影响，因此急需一款可以准确、高效地检测轮胎花纹深度的智能化设备，使车辆的轮胎安全隐患能够被及时发现，减少因爆胎引发的交通事故，提升我国道路交通安全水平。
[0003]国内对胎纹深度的智能化检测正处于发展的初期阶段，除了传统的胎纹深度检测工具，国内市场上现有的胎纹深度自动测量装置所采用的方法依旧存在诸多缺陷。基于线激光的胎纹深度检测虽然有较高的检测精度，能自动地对轮胎的磨损程度做出评估，但是对设备的操作要求较高，容易产生因人为操作失误引起的巨大误差，产生的异常数据需人工补录，产品不够智能化。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提出一种基于3D结构光技术的胎纹深度提取方法和系统，根据轮胎花纹深度检测的实际需求，基于现有胎纹深度检测中检测精度低、检测方法效率低下、检测设备不够智能化、检测结果无法实现信息化管理等问题，本方法能够实时、准确、高效的实现胎纹深度智能检测，覆盖多种应用场景，实现了胎纹深度检测的实时化、高效化、智能化。
[0005]基于上述目的，本申请提出了一种基于3D结构光技术的胎纹深度提取方法，包括：
[0006]由初始提取的胎纹点云数据经过配准、平面簇提取并旋转得到一系列胎纹点云数据集；
[0007]在XZ平面上预设一张投影面，利用投影方法二维化所述胎纹点云数据集中每个点云数据的胎纹数据，通过拟合得到胎纹曲线；
[0008]分沟槽求得胎纹深度并取平均值，即得到胎纹深度值。
[0009]进一步地，所述初始提取的胎纹点云数据由3D结构光传感器提取得到，角度状态随机。
[0010]进一步地，所述由初始提取的胎纹点云数据经过配准、平面簇提取并旋转得到一系列胎纹点云数据集，包括：
[0011]胎纹点云配准：根据所述胎纹点云数据，预设一个以Z轴为中心轴的圆柱面，将所述胎纹点云数据与圆柱面拟合，当所述胎纹点云数据与圆柱面基本重合时，配准完成；
[0012]平面簇提取：选取以Z轴为中心，每隔15
°
为一个平面的平面簇与轮胎表面点云相
交，选取每个平面附近一定范围内的点作为一束点云数据，存到数据集中；
[0013]旋转点云束至XZ平面：将每一束所述点云数据，根据对应平面旋转相应的角度，旋转至XZ平面，得到新的点云数据集。
[0014]进一步地，所述在XZ平面上预设一张投影面，利用投影方法二维化所述胎纹点云数据集中每个点云数据的胎纹数据，通过拟合得到胎纹曲线，包括：
[0015]二维化投影：在XZ平面上预设一张投影平面，点云数据集中的每一束点云数据都投影在平面上，得到XZ坐标，得到二维平面的胎纹数据集；
[0016]曲线拟合：对每一个二维胎纹数据做曲线拟合，拟合得到曲线，存在新的数据集中。
[0017]进一步地，所述分沟槽求得胎纹深度并取平均值，即得到胎纹深度值，包括：
[0018]深度提取：对每一个数据进行沟槽分割，在分割的窗口内取最大最小值，相减得到对应的胎纹深度，得到一系列的胎纹深度数据；
[0019]深度数据处理：根据多次等精度测量原则，将所述胎纹深度数据以三倍标准差原则进行多次等精度测量，剔除粗大误差，最终得到测量结果。
[0020]进一步地，所述多次等精度测量原则如下：
[0021]依次计算输入数据的算术平均值、残余误差、标准偏差；
[0022]判断是否存在粗大误差，如果存在则剔除粗大误差，如果不存在则计算算术平均值的标准差，输出测量结果。
[0023]基于上述目的，本申请还提出了一种基于3D结构光技术的胎纹深度提取系统，包括：
[0024]点云数据预处理模块，用于由初始提取的胎纹点云数据经过配准、平面簇提取并旋转得到一系列胎纹点云数据集；
[0025]二维化拟合曲线模块，用于在XZ平面上预设一张投影面，利用投影方法二维化所述胎纹点云数据集中每个点云数据的胎纹数据，通过拟合得到胎纹曲线；
[0026]胎纹深度计算模块，用于分沟槽求得胎纹深度并取平均值，即得到胎纹深度值。
[0027]总的来说，本申请的优势及给用户带来的体验在于：
[0028]与现有的技术相比，本申请采用先进的结构光点云数据采集与分析技术，检测精度相较于传统的线激光式得到了明显的提高，且不同于传统的线激光式需要手动配准，本申请只需要导入轮胎表面点云数据即可提取深度，实现了技术上的自动化，智能化，提高了检测效率，从而规范的机动车胎纹深度检测，以轮胎安全服务交通安全。
[0029]本申请基于面结构光，采用边缘计算思想，大大缩短响应时间，实现精度更高的轮胎花纹深度检测效果。本申请融合了3D结构光和图像处理技术，在提高检测精度的基础上，也能很好地判断轮胎鼓包、胎面划伤等问题，集多项功能于一体，弥补了传统手段只能检测胎纹深度的不足。
附图说明
[0030]在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。
[0031]图1为基于3D结构光技术的高精度胎纹深度自动提取方法的逻辑图；
[0032]图2为初始胎纹点云数据；
[0033]图3为一束点云数据二维胎纹曲线拟合图；
[0034]图4为多次等精度测量数据处理方法逻辑图；
[0035]图5示出根据本申请实施例的基于3D结构光技术的胎纹深度提取系统的构成图；
[0036]图6示出了本申请一实施例所提供的一种电子设备的结构示意图；
[0037]图7示出了本申请一实施例所提供的一种存储介质的示意图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。
[0039]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0040]如图1所示，一种基于3D结构光技术的高精度胎纹深度自动提取方法，包括以下流程：首先由初始提取的胎纹点云数据经过配准、平面簇提取并旋转得到一系列胎纹点云数据集。其次在XZ平面上预设一张投影面，利用投影方法二维化数据集中每个点云数据的胎纹数据，通过拟合得到胎纹曲线。最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D结构光技术的胎纹深度提取方法，其特征在于，包括：由初始提取的胎纹点云数据经过配准、平面簇提取并旋转得到一系列胎纹点云数据集；在XZ平面上预设一张投影面，利用投影方法二维化所述胎纹点云数据集中每个点云数据的胎纹数据，通过拟合得到胎纹曲线；分沟槽求得胎纹深度并取平均值，即得到胎纹深度值。2.根据权利要求1所述的一种基于3D结构光技术的胎纹深度提取方法，其特征在于，所述初始提取的胎纹点云数据由3D结构光传感器提取得到，角度状态随机。3.根据权利要求1或2所述的一种基于3D结构光技术的胎纹深度提取方法，其特征在于，所述由初始提取的胎纹点云数据经过配准、平面簇提取并旋转得到一系列胎纹点云数据集，包括：胎纹点云配准：根据所述胎纹点云数据，预设一个以Z轴为中心轴的圆柱面，将所述胎纹点云数据与圆柱面拟合，当所述胎纹点云数据与圆柱面基本重合时，配准完成；平面簇提取：选取以Z轴为中心，每隔15
°
为一个平面的平面簇与轮胎表面点云相交，选取每个平面附近一定范围内的点作为一束点云数据，存到数据集中；旋转点云束至XZ平面：将每一束所述点云数据，根据对应平面旋转相应的角度，旋转至XZ平面，得到新的点云数据集。4.根据权利要求1或2所述的一种基于3D结构光技术的胎纹深度提取方法，其特征在于，所述在XZ平面上预设一张投影面，利用投影方法二维化所述胎纹点云数据集中每个点云数据的胎纹数据，通过拟合得到胎纹曲线，包括：二维化投影：在XZ平面上预设一张投影平面，点云数据集中的每一束点云数据都投影在平面上，得到XZ坐标，得到二维平面的胎纹数据集；曲线拟合：对每一个二维胎纹数据做曲线拟合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张哲源，杨泽，赵如意，赵子健，朱易，俞文捷，何雅莉，郑建颖，黄伟国，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：