【技术实现步骤摘要】
本申请涉及车载测速，尤其涉及一种基于光学成像的车载测速系统及方法。
技术介绍
1、车辆导航技术无论在军事还是民用领域都非常重要。惯性导航系统以其独特的自主性、隐蔽性、抗干扰性和全天候性使得其在军事、民用领域中的应用是任何导航系统都无法替代的。但是惯性导航系统存在一个致命的缺点，由于陀螺和加速度通过连续的积分计算得到姿态和速度，随着时间的增长，误差会越来越大。在车载惯导应用领域，可以为惯导系统提供精确的线速度信息，以提高车载惯导系统的导航精度。
2、常用的高精度车载非接触测速方法有激光多普勒测速和白光测速等。激光多普勒测速系统精度高，稳定性也很好，但是受环境影响比较大，系统内部结构复杂，装调困难，而且价格较一般测速系统昂贵。白光测速系统以led白光为光源，ccd为图像传感器，通过测量路面在ccd靶面上所成像的速度来得到车辆的行进速度，系统结构简单，稳定性好，价格也相对便宜。相比于激光多普勒测速，白光测速具有明显的优势。
3、但是白光测速系统的输出速度信息受ccd相机成像放大倍率的影响，当测速装置用作车载测速时，车辆在行进中由于路面不平出现颠簸，改变镜头与路面的距离，导致ccd相机成像放大倍率发生变化，从而影响测速系统的测速精度。
技术实现思路
1、本申请提供了一种基于光学成像的车载测速系统及方法，解决了现有技术中白光测速系统用作车载测速时，由于路面不平改变了ccd相机的成像放大倍率，从而影响测速精度的问题。
2、本申请第一方面提供了一种基于光学成像
3、成像设备，所述成像设备安装在车辆的底部，用于获取路面的图像数据；
4、对称安装在成像设备两侧的两个标定光源，所述标定光源发出的光束经路面反射后被成像设备捕获；
5、与成像设备连接的信号处理器，根据成像设备获取的相邻帧路面图像数据，计算成像设备的成像靶面上像元的移动速度；根据两标定光源发出的光束经路面反射后在成像设备的成像靶面上的像距，计算成像设备的成像放大倍率；根据像元的移动速度和成像放大倍率计算车辆的瞬时速度。
6、本申请提供的技术方案中，通过实时获取两个标定光源发出的光束经路面反射后在成像设备的成像靶面上的像距，可以实时计算路面在成像设备的成像靶面上的成像放大倍率，消除由于路面不平导致成像设备物距变化对成像放大倍率的影响，从而提高了车载测速设备的精度。
7、在某些实施方式中，所述成像设备为线阵ccd相机，线阵ccd相机具有成本低、灵敏度高、精度高、动态范围宽等优势。
8、在某些实施方式中，所述成像设备的成像靶面与路面平行，保障测速的精度。
9、在某些实施方式中，所述标定光源为激光光源，激光光源具有方向性好、光亮度高等优势。
10、本申请第二方面提供了一种基于光学成像的车载测速方法，包括以下步骤：
11、获取某时刻相邻的两帧图像数据，根据相邻的两帧图像数据计算成像靶面上像元的移动速度v′；
12、获取该时刻两标定光源发出的光束经路面反射后在成像设备的成像靶面上的像距x，根据像距x计算成像设备的成像放大倍率β；
13、根据像元的移动速度v′和成像放大倍率β计算车辆的瞬时速度
14、在某些实施方式中，成像靶面上像元的移动速度v′的计算公式为：
15、v′＝δs×f0＝r0×σ×f0
16、其中，δs为连续两帧图像上像素偏移的距离；f0为成像设备的帧频；σ为成像靶面上像元的尺寸；r0为连续两帧图像上像素偏移的点数。
17、在某些实施方式中，在计算成像靶面上像元的移动速度前，利用互相关函数对相邻两帧图像进行相关性计算，找到使互相关函数的值最大时连续两帧图像上像素偏移的点数r0；
18、相邻两帧图像的互相关函数定义为：
19、
20、其中，rk，k-1(r)表示第k帧图像和第k-1帧图像之间有r个像素偏移时两帧图像的相似性大小；n表示成像靶面上的像素个数；xk(i)表示第k帧图像的第i个像素，xk-1(i)表示第k-1帧图像的第i个像素。
21、在某些实施方式中，根据像距x计算成像设备的成像放大倍率β的方法为：
22、
23、其中，f为成像靶面与成像设备的光学镜头主平面之间的距离；d为标定光源的发射点与光学镜头主平面之间的距离；h为标定光源的发射点与路面的垂直距离；x为两标定光源发出的光束经路面反射后在成像靶面上的像距；y为两标定光源发出的光束在路面上形成的两光点之间的距离；
24、根据两标定光源的光路结构可得：
25、y＝l-2htanθ其中，l为两标定光源之间的距离；θ为标定光源发出的光束与竖直方向的夹角；
26、联立上述方程可得：
27、
28、则可计算得到成像设备的成像放大倍率为：
29、
30、则车辆的瞬时速度为：
31、
32、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于光学成像的车载测速系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于光学成像的车载测速系统，其特征在于，所述成像设备(1)为线阵CCD相机。
3.根据权利要求1所述的一种基于光学成像的车载测速系统，其特征在于，所述成像设备(1)的成像靶面(4)与路面(2)平行。
4.根据权利要求1所述的一种基于光学成像的车载测速系统，其特征在于，所述标定光源(3)为激光光源。
5.一种基于光学成像的车载测速方法，基于权利要求1至4任一项所述的车载测速系统，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于光学成像的车载测速方法，其特征在于，成像靶面(4)上像元的移动速度v′的计算公式为：
7.根据权利要求5所述的一种基于光学成像的车载测速方法，其特征在于，在计算成像靶面(4)上像元的移动速度前，利用互相关函数对相邻两帧图像进行相关性计算，找到使互相关函数的值最大时连续两帧图像上像素偏移的点数r0；
8.根据权利要求5所述的一种基于光学成像的车载测速方法，其特征在于，根据像距x计算成像
...【技术特征摘要】
1.一种基于光学成像的车载测速系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于光学成像的车载测速系统，其特征在于，所述成像设备(1)为线阵ccd相机。
3.根据权利要求1所述的一种基于光学成像的车载测速系统，其特征在于，所述成像设备(1)的成像靶面(4)与路面(2)平行。
4.根据权利要求1所述的一种基于光学成像的车载测速系统，其特征在于，所述标定光源(3)为激光光源。
5.一种基于光学成像的车载测速方法，基于权利要求1至4任一项所述的车载测速系统，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜勇，原鹏，李建岭，张彭，肖跃灵，
申请(专利权)人：中船星惯科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。