基于机器视觉及激光光幕车辆外轮廓尺寸测量系统技术方案

本实用新型专利技术属于测试计量技术领域，为在不影响车辆正常行驶状态下，实现车辆的长、宽、高的特征尺寸的高精度、实时快速测量。为达到上述目的，本实用新型专利技术采用的技术方案是，基于机器视觉及激光光幕的车辆外轮廓尺寸测量系统，包括：第一部分为车辆外轮廓长度尺寸测量模块；第二部分为车辆外轮廓宽度尺寸测量模块；第三部分为车辆外轮廓高度尺寸测量模块；进一步地，同时待检测车辆行驶测量区域的另一侧，相对于横向激光光幕相同高度的位置上安装一组一维激光探测器阵列，用以检测未被待检测车辆遮挡的横向激光光幕输出的激光光束。本实用新型专利技术主要应用于车辆检测。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉及激光光幕车辆外轮廓尺寸测量系统
本技术属于测试计量
，特别是针对车辆外轮廓尺寸测量技术中的行进车辆的高度尺寸、宽度尺寸及长度尺寸的实时动态测量系统的设计方法，即基于机器视觉及激光光幕的车辆外轮廓尺寸测量系统。技术背景近年来，随着经济的快速发展及国内各类机动车辆保有量逐年快速增长，由大型运输车辆引起的重大交通事故频频发生，从而导致了大量的人员伤害及财产损失。其主要原因为:由于车辆运营企业竞争激烈，过剩的运输能力不断挤压有限的市场空间，运营者为压缩成本，常常在运输车辆超限的条件下运营以增加利润，从而增大的出现重大交通事故概率，给人民生活和社会经济带来了安全隐患。但目前国内对于车辆外轮廓尺寸检测与测量还没有完全达到自动化程度，主要测量方法为手工卷尺法，即根据车辆外廓在地面以及墙壁上的垂直投影，通过卷尺以人工方式对车辆的长、宽、高等特征尺寸进行测量；或者利用卷尺直接在车体上测量，且该方法需要在车辆处于静止状态下，还有一些采用目视的方法来估测，存在测量效率较低，人为误差大，不利于信息管理等局限。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本技术旨在在不影响车辆正常行驶状态下，实现车辆的长、宽、高的特征尺寸的高精度、实时快速测量。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是，基于机器视觉及激光光幕的车辆外轮廓尺寸测量系统，包括:第一部分为车辆外轮廓长度尺寸测量模块；在待检测车辆行驶测量区域的左侧，设置4个激光发射器，并发射激光光束，其中第一个激光发射器的位置距离横向与竖向激光光幕架为a，0m < a < 10m，其余激光发射器随激光发射器后每隔I放置一个，2m< I ( 5m ;同时在待检测车辆行驶路径区域的右侧，对应激光发射器与横向与竖向光幕架的等距离且相同高度的位置上分别安装4个激光探测器，用以接收激光发射器输出的激光光束；第二部分为车辆外轮廓宽度尺寸测量模块；在待检测车辆行驶测量区域内，在与地面平行方向上设置一组激光光幕，即将多个激光发射器以一维排列形式构建一组一维分布的激光发射器阵列，且每两个激光发射器间隔为n, 5mm ^ n ^ 15mm,从而投射与地面垂直的激光光束面,形成竖向激光光幕,该一维激光发射器阵列安装于待检测车辆行驶测量区域的正上方；在该竖向激光光幕的一侧的一定高度上安装2台面阵或线阵CXD相机，在竖向激光光幕投射至地面的区域内设置散射体，用以反射激光光幕投射至地面的区域内的激光光条;当待检测车辆行驶至竖向激光光幕下时，部分激光光幕中的激光光束被待检测车辆遮挡无法投射至地面区域内的散射体上，而未被待检测车辆遮挡的竖向激光光束投射于地面散射体上后，反射至2部面阵或线阵CXD相机内成像，然后输入至计算机内；第三部分为车辆外轮廓高度尺寸测量模块；与车辆外轮廓宽度尺寸测量模块相同，在与地面垂直方向上设置一组激光光幕，即将多个激光发射器以一维排列形式构建一组一维分布的激光发射器阵列，且每两个激光发射器间隔为n,5_ < η < 15mm,从而投射与地面平行的激光光束面,形成横向激光光幕，该一维激光发射器阵列安装于待检测车辆行驶测量区域的一侧；进一步地，同时待检测车辆行驶测量区域的另一侧，相对于横向激光光幕相同高度的位置上安装一组一维激光探测器阵列，用以检测未被待检测车辆遮挡的横向激光光幕输出的激光光束。基于机器视觉及激光光幕车辆外轮廓尺寸测量方法，包括如下步骤:步骤I为借助于车辆外轮廓长度尺寸测量模块检测车辆长度尺寸，当车辆的车头部分触碰到横、竖向激光光幕时，触发激光探测器工作，当激光探测器接收到任意激光发射器输出激光光束信号时，则对应面阵CCD相机组对待检测车辆车身图像进行拍摄，并将车身图像传输到计算机上，根据每组面阵CCD相机拍摄的待检测车辆车身图像进行匹配及分害I]，通过图像处理分析算法计算出车辆尾部相对于对该拍摄区域的长度，记为X(m)，结合面阵CXD相机组合标号K，从而计算得出各种车辆型号的长度尺寸L，为L=a+(K-1) X 1+X(m)，K=1、2、3,单位:m ；步骤2为借助于车辆外轮廓宽度尺寸测量模块对待检测车辆宽度尺寸测量:竖向激光光幕中每相邻两个激光发射器以间隔n,5mm ^ n ^ 15mm安装，由于待检测车辆I存在最小宽度，以光幕架中点位置的±0.5m的范围内不设置激光发射器；当待检测车辆I穿过光幕时，部分激光光束被车辆遮挡，而车辆两边未被遮挡的激光光束经由散射体反射后，在面阵或线阵CCD相机内成像，对激光光束成像图像进行处理及计算得出拍摄到的激光反射点数量，设待测车辆两侧的激光反射点数量分别为K、N2，则待检测车辆的宽度为W=D-(NfN2) XnX0.001,,单位:m ；步骤3为借助于车辆外轮廓高度尺寸测量模块对待检测车辆高度尺寸的测量，横向激光光幕中的一维激光发射器阵列中每个激光发射器以n，5mm≤η≤15mm间隔安装，当待检测车辆驶过横向激光光幕时，部分激光光束被待检测车辆遮挡，从而横向一维激光探测器阵列中的部分激光探测器将无法接收激光光束信号，而未被遮挡的激光光束将由一维激光探测器阵列接收，通过计算处理得出受待检测车辆I遮挡而未接收到横向激光光束的一维激光探测器阵列中激光探测器数量N，从而得出待检测车辆的高度尺寸H，即H=NXnX0.001，单位:m。当待检测车辆行驶方向与激光光幕垂直方向存在一定角度时，通过3组面阵CCD相机组中的顶部相机同时拍摄待检测车辆车身与地面图像，通过相机交叉区域实现图像拼接，经拼接后图像分析计算出车辆相对于地面标志线的实时偏斜角度Θ，根据偏斜角度Θ可以修正出车辆实际尺寸，则待检测车辆实际长度为:L’ =L/cos Θ。本技术具备下列技术效果:本技术是一种基于机器视觉及激光光幕的车辆外轮廓尺寸的测量系统设计方法，该系统简单，成本低，因为采用机器视觉和光投影相结合的方法，使得系统简单化，而且相较于采用二维激光扫描仪，成本得到降低，测量时间短，可测车辆范围较大，本方案利用多台相机对待检测车辆车身进行同步拍摄图像进行图像拼接与匹配处理，大大降低了系统的响应时间和运算时间，可以实现实时检测输出的功能；同时也可实现待检测车辆在正常行驶下外轮廓尺寸的准确测量；由于本技术采用机器视觉技术结合激光光幕检测方式，使得本系统有很强的灵活性和延伸性。【附图说明】图1示出本技术车辆外轮廓尺寸测量系统结构图。图2示出本技术车辆外轮廓长度尺寸测量模块原理图。图3示出本技术车辆行进角度测量结构图。图4示出本技术车辆外轮廓宽度尺寸测量模块原理图。图5示出本技术车辆外轮廓高度尺寸测量模块原理图。图1中:1为待检测车辆；2为一维激光探测器阵列；3为横向激光光幕；4为竖向激光光幕；5为线阵或面阵CCD相机(I) ；6为线阵或面阵CCD相机(2) ;7为激光光幕架；8为散射体；9为激光发射器(I) ；10为面阵CCD相机组合(I)中相机(a) ;11为面阵CCD相机组合⑴中的相机(b) ；12为激光发射器(2) ;13为面阵CCD相机组合⑵相机(a) ;14为面阵C⑶相机组合⑵相机(b) ;15为激光发射器(3) ;16为面阵C⑶相机组合(3)相机(a);17为面阵CC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机器视觉及激光光幕的车辆外轮廓尺寸测量系统，其特征是，包括：第一部分为车辆外轮廓长度尺寸测量模块；在待检测车辆行驶测量区域的左侧，设置4个激光发射器，并发射激光光束，其中第一个激光发射器的位置距离横向与竖向激光光幕架为a，0m≤a≤10m，其余激光发射器随激光发射器后每隔l放置一个，2m≤l≤5m；同时在待检测车辆行驶路径区域的右侧，对应激光发射器与横向与竖向光幕架的等距离且相同高度的位置上分别安装4个激光探测器，用以接收激光发射器输出的激光光束；第二部分为车辆外轮廓宽度尺寸测量模块；在待检测车辆行驶测量区域内，在与地面平行方向上设置一组激光光幕，即将多个激光发射器以一维排列形式构建一组一维分布的激光发射器阵列，且每两个激光发射器间隔为n，5mm≤n≤15mm，从而投射与地面垂直的激光光束面，形成竖向激光光幕，该一维激光发射器阵列安装于待检测车辆行驶测量区域的正上方；在该竖向激光光幕的一侧的一定高度上安装2台面阵或线阵CCD相机，在竖向激光光幕投射至地面的区域内设置散射体，用以反射激光光幕投射至地面的区域内的激光光条；当待检测车辆行驶至竖向激光光幕下时，部分激光光幕中的激光光束被待检测车辆遮挡无法投射至地面区域内的散射体上，而未被待检测车辆遮挡的竖向激光光束投射于地面散射体上后，反射至2部面阵或线阵CCD相机内成像，然后输入至计算机内；第三部分为车辆外轮廓高度尺寸测量模块；与车辆外轮廓宽度尺寸测量模块相同，在与地面垂直方向上设置一组激光光幕，即将多个激光发射器以一维排列形式构建一组一维分布的激光发射器阵列，且每两个激光发射器间隔为n，5mm≤n≤15mm，从而投射与地面平行的激光光束面，形成横向激光光幕，该一维激光发射器阵列安装于待检测车辆行驶测量区域的一侧；进一步地，同时待检测车辆行驶测量区域的另一侧，相对于横向激光光幕相同高度的位置上安装一组一维激光探测器阵列，用以检测未被待检测车辆遮挡的横向激光光幕输出的激光光束。...

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉及激光光幕的车辆外轮廓尺寸测量系统，其特征是，包括: 第一部分为车辆外轮廓长度尺寸测量模块； 在待检测车辆行驶测量区域的左侧，设置4个激光发射器，并发射激光光束，其中第一个激光发射器的位置距离横向与竖向激光光幕架为a，Om < a < 10m，其余激光发射器随激光发射器后每隔I放置一个，2m < I ( 5m ;同时在待检测车辆行驶路径区域的右侧，对应激光发射器与横向与竖向光幕架的等距离且相同高度的位置上分别安装4个激光探测器，用以接收激光发射器输出的激光光束； 第二部分为车辆外轮廓宽度尺寸测量模块； 在待检测车辆行驶测量区域内，在与地面平行方向上设置一组激光光幕，即将多个激光发射器以一维排列形式构建一组一维分布的激光发射器阵列，且每两个激光发射器间隔为n，5mm < η < 15mm,从而投射与地面垂直的激光光束面，形成竖向激光光幕，该一维激光发射器阵列安装于待检测车辆行驶测量区域的正上方；在该竖向...

【专利技术属性】
技术研发人员：段发阶，段晓杰，吴韡，徐赢，吕昌荣，蒋佳佳，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：实用新型
国别省市：