基于圖像處理的汽車輪速檢測系統(tǒng)研究

李學(xué)達(dá)+李巖+李志偉

吉林大學(xué) 吉林省長春市130022

摘要：一般來說，汽車防抱死制動系統(tǒng)以及汽車動態(tài)控制系統(tǒng)當(dāng)中的重要信息源都來自汽車輪速，通過對汽車輪速進(jìn)行合理的檢測，我們就可以充分掌握這些重要的信息源。為了保障這些系統(tǒng)的穩(wěn)定，并且提高相關(guān)工作效率，我們就必須對輪速的信息進(jìn)行準(zhǔn)確的掌握，從而對這些系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。綜上所述我們可以看出，輪速信息具有十分重要的意義，而且只有獲取了較為準(zhǔn)確的輪速信息，那么它的意義才能在最大程度上發(fā)揮出來。但是目前在道路性能測試的過程中，很多汽車采用的都是傳統(tǒng)的輪速，其次，汽車輪速傳感器的安裝通常情況下都是十分復(fù)雜的，它的安裝工具的型號必須根據(jù)車型來進(jìn)行選擇，這就在一定程度上增加了安裝的難度，它不僅會使安裝效率變低，同時(shí)還會使安裝的過程變得極其繁瑣，所以由此看來，這種方法的通用性并不是十分的樂觀。針對以上情況，我們現(xiàn)在必須要做的就是開發(fā)出一套高效、通用性強(qiáng)的輪速檢測系統(tǒng)，其次，開發(fā)出來的輪速檢測系統(tǒng)也要便于安裝。

關(guān)鍵詞：動態(tài)控制；通用性；輪速檢測

隨著我國社會的不斷進(jìn)步，我國汽車行業(yè)的發(fā)展也變得越來越快，尤其是最近幾年高速公路的建設(shè)規(guī)模壯大，這樣的發(fā)展情形就導(dǎo)致汽車的保有量不斷上升，同時(shí)，一些重大人員傷亡的交通事故發(fā)生率也變得越來越多。根據(jù)相關(guān)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)我們可以發(fā)現(xiàn)，由于車輛采取緊急制動時(shí)車輪發(fā)生抱死情況而出現(xiàn)的交通事故就就高達(dá)15%。一般來說，當(dāng)汽車在進(jìn)行制動時(shí)，如果前輪出現(xiàn)了抱死的情況，那么汽車就會喪失轉(zhuǎn)向控制能力，這樣一來，汽車就會不斷向前滑行，從而導(dǎo)致意外的出現(xiàn)。與前輪抱死不同的是，一旦后輪出現(xiàn)抱死的情況，那么汽車還是具有轉(zhuǎn)向控制能力的，但如果后輪遭受外力的作用，那么就會出現(xiàn)側(cè)滑，嚴(yán)重情況下甚至?xí)?dǎo)致汽車甩尾的情況出現(xiàn)，造成這一現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因就是汽車后輪在抱死的情況下，抵抗橫向外力的能力就變得很弱，所以就會造成汽車甩尾等意外事故的發(fā)生。這樣的現(xiàn)象不僅會威脅到駕駛?cè)藛T的生命安全，同時(shí)還會造成大型交通事故的出現(xiàn)，所以為了保障車輛的安全，我們必須使其具備良好的制動性能以及操縱穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段，汽車安全技術(shù)中最為重要的體現(xiàn)技術(shù)就是防抱死制動系統(tǒng)，它可以有效的確保車輛制動時(shí)的穩(wěn)定性。

一.輪速檢測技術(shù)現(xiàn)狀

隨著社會的快速發(fā)展，微電子技術(shù)以及傳感器技術(shù)的發(fā)展進(jìn)度也變得越來越快，也正是因?yàn)槿绱耍芏嗥嚨目刂葡到y(tǒng)當(dāng)中都加入了電子控制系統(tǒng)。在汽車控制系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用的就是輪速傳感器，它不僅有著極其重要的作用，同時(shí)還是最為關(guān)鍵的部件，另外，汽車的防抱死制動系統(tǒng)以及變速器等眾多控制系統(tǒng)當(dāng)中的重要信息源都是來源于輪速傳感器，由此我們可以看出，輪速傳感器對于汽車來說有著極其重要的價(jià)值?，F(xiàn)在，國內(nèi)外很多汽車專家都開始對輪速信息進(jìn)行了深入的研究，其研究的內(nèi)容主要是怎樣獲取較為精準(zhǔn)的輪速信息，但是現(xiàn)在絕大部分的都是采用角速度傳感器或者輪速傳感器?，F(xiàn)在磁電式輪速傳感器就是我國對于輪速傳感器的主要研究內(nèi)容。

二.基于圖像處理方法的適用性研究

現(xiàn)階段，圖像處理技術(shù)主要分為兩大類，即：模擬圖像處理以及數(shù)字圖像處理。就拿數(shù)字圖像處理舉例來說，在該類圖像處理進(jìn)行操作時(shí)，首先要做到的就是利用A/D對圖像信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其順利的變成數(shù)字信號，之后在通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行下一步的處理。其中，圖像變換、圖像分割、圖像識別等就是該種圖像處理主要的研究內(nèi)容。現(xiàn)階段，圖像處理的技術(shù)已經(jīng)得到了極大的進(jìn)步，并且其取得的成績也是十分明顯的，目前，很多民生領(lǐng)域已經(jīng)廣泛的應(yīng)用起了圖像處理技術(shù)。不僅如此，像氣象監(jiān)測、石油勘查、土地測繪等方面也采取了圖像處理技術(shù)。另外，我國在進(jìn)行國防軍事時(shí)，也采取了圖像處理技術(shù)，該技術(shù)主要起著以下作用：偵查、導(dǎo)彈精確制導(dǎo)等等。隨著圖像處理技術(shù)的迅速發(fā)展，其運(yùn)用的領(lǐng)域也變得越來越廣泛，由此我們可以看出，圖像處理技術(shù)有著十分廣闊的發(fā)展前景。

三.基于圖像處理的汽車輪速檢測算法研究

在圖像處理過程中，所需的圖像數(shù)據(jù)往往是十分巨大的，而且對于系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性也是有著較高的要求標(biāo)準(zhǔn)的。所以，我們應(yīng)該盡量減少圖像中存在的無用信息。在多次實(shí)驗(yàn)過程中，通過對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比，我們主要將圖像處理的過程分為了兩大模塊，即：圖像與處理以及特征線提取。

（一）圖像預(yù)處理

通常在進(jìn)行圖像預(yù)處理時(shí)，我們需要采用合理的算法將圖像中沒有實(shí)際用處的信息進(jìn)行削弱，這樣后面的圖像處理工作就會變得更為便捷。由于圖像預(yù)處理當(dāng)中的運(yùn)算量比較大，所以我們必須讓處理的效果變得更為明顯，這樣對于后續(xù)圖像的處理是十分有利的，它可以在一定程度上保障后續(xù)圖像處理算法的準(zhǔn)確，另外，處理的效果對于后續(xù)圖像處理算法的適應(yīng)性和穩(wěn)定性都有起著十分重要的影響作用。所以，對于一個良好的圖像處理系統(tǒng)來說，圖像預(yù)處理是必不可少的一部分。

在圖像處理當(dāng)中，最為重要的一個環(huán)節(jié)就是圖像壓縮，一般在進(jìn)行圖像壓縮時(shí)，壓縮過后的圖像必須符合后續(xù)圖像處理的要求，否則就會對后續(xù)圖像的處理造成一定的影響。其次，在壓縮過程中，我們應(yīng)該將圖像的存儲空間盡可能的縮小，這樣不僅可以加強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，同時(shí)還可以降低圖像的處理負(fù)擔(dān)。在圖像處理過程中，由于壓縮機(jī)制的差異，其壓縮種類也是不同的，最為常見的兩種壓縮種類就是無損壓縮以及有損壓縮，目前為止，數(shù)字圖像中最常用的壓縮方法就是有損壓縮。

（二）特征線提取

在完成圖像預(yù)處理的相關(guān)操作之后，我們就可以得到差分圖像，而得出的差分圖像必須是只含有兩條特征線的。其次，把兩條特征線結(jié)合成直線，并且將特征線之間的夾角進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其變?yōu)閮蓷l之間當(dāng)中的夾角，這樣就可以求出兩條特征線當(dāng)中的夾角。在進(jìn)行曲線擬合之前，為了提高特征線分離以及擬合的效率，我們必須先對特征線進(jìn)行邊緣檢測。

正常情況下，在圖像當(dāng)中相鄰切像素值變化較大的點(diǎn)進(jìn)行的集合就是邊緣的主要內(nèi)容，同時(shí)，邊緣在圖像的描述中起著十分關(guān)鍵的作用，簡單來說就是，邊緣是圖像描述當(dāng)中最為重要的一個特征。一般邊緣具備的特性都有以下兩點(diǎn)，即：沿邊方向的像素值變化較為平緩，而像素值變化比較劇烈的則是邊緣垂直的方向。在進(jìn)行邊緣檢測時(shí)，我們最常采用的方法就是圖像邊緣信息的提取，這樣一來，目標(biāo)的識別就會變得更加方便，特征描述也會變得十分便捷。目前，在進(jìn)行邊緣檢測時(shí)，采用的方法很多，其中最為常見的就是微分算子的邊緣檢測法。本篇論文中在選取圖像邊緣檢測法時(shí)主要分析了微分算子的工作原理，并且根據(jù)相關(guān)的分析結(jié)果進(jìn)行對比，從而選出最為合適的邊緣檢測法。

結(jié)束語：

綜上所述我們可以看出，現(xiàn)在基于圖像處理的汽車輪速檢測系統(tǒng)是一種全新的嘗試，它與傳統(tǒng)的輪速采集存在較大的差異，對于傳統(tǒng)輪速采集當(dāng)中存在的一些弊端它能夠順利的克服，并且在這個過程中實(shí)現(xiàn)輪速采集的非接觸測量。本篇論文在對圖像處理的汽車輪速檢測系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的分析時(shí)查閱樂大量的文獻(xiàn)資料，從而做出了以上的分析，另外，對于圖像處理的相關(guān)算法，本篇論文中也做出了詳細(xì)的介紹，同時(shí)還分析出了系統(tǒng)當(dāng)中具備的特點(diǎn)，以此來進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化改進(jìn)。

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