基于機器視覺的汽車儀表板智能檢測探究

劉丁確

(河北省機械科學(xué)研究設(shè)計院，河北 石家莊 050000)

當前，我國普遍使用計算機視覺技術(shù)進行汽車儀表板的智能檢測工作，利用計算機視覺技術(shù)具有的高效率、高穩(wěn)定性的優(yōu)勢，保障汽車儀表板智能檢測工作的準確度和效率?；谟嬎銠C視覺技術(shù)的汽車儀表板智能檢測系統(tǒng)集各種軟硬件技術(shù)于一體，能夠最大程度地實現(xiàn)全自動檢測工作，計算機視覺技術(shù)汽車儀表板智能檢測系統(tǒng)也是現(xiàn)代科技改造傳統(tǒng)手段的典型案例。

1 計算機視覺技術(shù)的概念

計算機視覺是用計算機模擬人眼，尋找人類的視覺規(guī)律，從客觀事物或圖像中提取信息，并識別和理解物體或三維物體的運動和形態(tài)，最終應(yīng)用于檢測、測量和控制等工作。當前，計算機視覺技術(shù)正廣泛地應(yīng)用于社會領(lǐng)域的各個方面，不夸張地說，在大部分需要人類視覺或人類視覺無法感知的場合都已經(jīng)應(yīng)用了計算機視覺技術(shù)，計算機視覺技術(shù)十分明顯的優(yōu)越性，使其在汽車儀表板智能檢測領(lǐng)域也大受歡迎[1]。

2 基于計算機視覺技術(shù)的汽車儀表板智能檢測系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 汽車儀表板概述

汽車儀表板能夠準確地反饋出汽車結(jié)構(gòu)中各部分的運行狀況，從汽車儀表板的結(jié)構(gòu)原理上來看，可以分為機械儀表和電子儀表兩種類型，當前，我國汽車結(jié)構(gòu)中配備的主要儀表有：機油壓力表、電壓表、車速里程表、燃油表、水溫表等。

2.2 計算機視覺技術(shù)汽車儀表板智能檢測系統(tǒng)設(shè)計思路

一般情況下，一個完整的計算機視覺技術(shù)檢測系統(tǒng)由圖像捕捉、光學(xué)成像、圖像采集、照明和數(shù)字化系統(tǒng)五部分構(gòu)成，因此，計算機視覺技術(shù)的汽車儀表板智能檢測系統(tǒng)要以計算機為核心，以裝夾工作臺、汽車儀表板、數(shù)據(jù)采集卡、圖像采集卡、LED、打印機等外置設(shè)備為輔助部分，最終形成完整的汽車儀表板檢測系統(tǒng)。其工作原理為：首先，為確定攝像機在拍攝時垂直汽車儀表板并恰好位于指針回轉(zhuǎn)中心，要用裝夾工作臺固定攝像機和待測儀表。其次，智能檢測系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出信號源，喚醒汽車儀表。其次，利用圖像采集系統(tǒng)中的圖像采集卡激活CCD攝像機采集儀表圖像，將數(shù)字化后的圖像信號傳送到計算機，并進行存儲。最后，進行圖像處理，識別指針，計算讀數(shù)，反復(fù)對比后確定結(jié)果，打印輸出報告。智能檢測系統(tǒng)的具體硬件裝置構(gòu)成如下圖[2]。

2.3 汽車儀表板圖像采集系統(tǒng)

汽車儀表板中的圖像采集系統(tǒng)是圖像處理工作得以展開的基礎(chǔ)，而圖像采集系統(tǒng)中的圖像采集卡是控制攝像機工作、進行圖像采集和數(shù)字化的重要銜接設(shè)備。圖像采集系統(tǒng)主要包括光學(xué)成像、光源照明、圖像捕捉3個部分。首先，光學(xué)成像系統(tǒng)將所需要的圖像完整地投影到CCD傳感器；其次，利用光源照明元件捕捉目標，獲得高質(zhì)量的目標圖像，在汽車儀表板智能檢測系統(tǒng)中，選擇前向照明方式中的暗場照明，并基于汽車儀表板表盤的特點和光源的特性，選擇LED光源。最后，圖像捕捉將圖像傳感器接收到的光學(xué)圖像，轉(zhuǎn)化為計算機能處理的電信號[3]。

2.4 汽車儀表板圖像處理系統(tǒng)

汽車儀表板圖像處理系統(tǒng)能夠科學(xué)地運用圖像處理的相關(guān)算法進行圖像處理工作，并提取出有價值的信息。如何提取表盤指針信息，是當前計算機視覺汽車儀表板智能檢測系統(tǒng)中圖像處理系統(tǒng)的工作重難點。現(xiàn)階段，雖然以灰度圖像、彩色圖像和深度圖像為基礎(chǔ)的計算機視覺系統(tǒng)發(fā)展勢頭迅猛，但是二值計算機視覺系統(tǒng)憑借其極高的實用性和優(yōu)勢，目前仍被廣泛應(yīng)用。汽車儀表板圖像處理系統(tǒng)主要包括圖像存儲和圖像處理兩部分功能。

首先，圖像存儲功能中的矢量圖法和點位圖法以不同的生成方式描述數(shù)字和圖像，然后，圖像處理功能首先要進行圖像預(yù)處理，去除圖像背景中的灰度信息，校正圖像色彩等，提高圖像信噪比。其次，抽取圖像中有價值的信息，改善圖像識別。然后，采用圖像變換的方法將空間域的處理轉(zhuǎn)換成變換域處理。此外，運用圖像平滑技術(shù)，抑制圖像噪聲。還要進行圖像增強，突出圖像中有價值的信息，強調(diào)圖像整體或局部的特性，改善圖像的視覺效果。最后，在將圖像分割成若干個區(qū)域提取有意義的特征部分的基礎(chǔ)上，感受圖像特征[4]。

2.5 基于計算機視覺技術(shù)的汽車儀表板系統(tǒng)檢測流程

在應(yīng)用系統(tǒng)對汽車儀表板進行檢測的過程中，主要檢測對象實質(zhì)上是汽車儀表的指針，因此，計算機視覺技術(shù)智能檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵就在于檢測圖像中的直線、提取表盤指針信息。通常情況下，其基本檢測步驟分為3個階段，首先，獲取圖像信息。其次，對所獲取的圖像采用平滑、增強和分割的方式進行圖像預(yù)處理工作。最后，使用hough變換的中心投影法檢測圖像中的直線，提取表盤指針信息。其具體流程如下。

3 結(jié)束語

總而言之，計算機視覺技術(shù)汽車儀表板的智能檢測系統(tǒng)集光、機、電、計算機軟硬件于一體，代替了傳統(tǒng)模式下汽車儀表板的人工檢測方式，最大程度地降低了人為因素對汽車儀表板檢測結(jié)果的影響，提高了檢測效率和準確度，實現(xiàn)了汽車儀表板的全自動校驗檢測目標。