圖像處理技術在機動車檢測行業(yè)中的應用

鐘志勇

摘 要：數(shù)字圖像處理技術是當前計算機信息技術應用領域的熱門，被廣泛地應用到現(xiàn)代機動車檢測行業(yè)當中，本文主要研究分析了圖像處理技術在機動車前照燈檢測中的應用，包括采用CCD和CAD技術，分析了機動車前照燈的光學性質和生物學作用。本文還研究了圖像處理技術在機動車車牌自動識別系統(tǒng)中的應用、圖像處理技術在機動車零件檢測中的應用、在輪速檢測中的應用以及在機動車類型自動識別當中的作用，充分體現(xiàn)了數(shù)字圖像處理技術的可靠性和靈活性。

關鍵詞：圖像處理技術 機動車檢測 機動車自動識別 前照燈檢測

1 引言

計算機圖像處理技術是當前信息技術應用領域的重點內容，經(jīng)過長期的實踐和完善，圖像處理技術已經(jīng)逐步完善，在機動車檢測行業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。圖像處理技術主要的原理就是通過CCD等電子元件接收光學圖像和光學信息，并且利用計算機將信息數(shù)字化，進而提取其中需要的信息加以加工處理，然后進行模式識別和顯示的過程，通過圖像處理技術可以將機動車需要檢測的項目進行完整的信息收集，并且轉化為可以比對的數(shù)字指標，根據(jù)指標信息和行業(yè)的相關標準對照，就可以實現(xiàn)利用圖像處理技術對機動車進行檢測的目的。

在當前機動車檢測行業(yè)中，圖像處理技術幾乎應用在每一個檢測環(huán)節(jié)，由于機動車的體積和重量，加上復雜的結構，采用傳統(tǒng)的檢測方法可能會導致誤差或者數(shù)據(jù)遺漏缺失的問題，而圖像處理技術進行非接觸測量，能夠全面細致地收集機動車信息。在機動車前照燈檢測、車牌識別、零件檢測、輪速檢測、類型自動識別系統(tǒng)中，圖像處理技術有著不同的功能。

2 圖像處理技術在機動車前照燈檢測中的應用

汽車前照燈是汽車最基本最重要的部件之一，它的主要作用是在外部光線情況較弱或者影響司機正常視物的情境下，為司機創(chuàng)造一個相對清晰舒適的光照效果，以保證司機駕駛的安全性。在夜晚或者大霧條件下，司機的駕駛視野嚴重受限，就需要前照燈來提供視野和提醒對面反向來車，因為在可視條件較差的情況下，司機如果靠肉眼看到對面來車再進行變道或者避讓，以汽車運行時的速度，很難及時避讓開，從而造成事故的產(chǎn)生，而前照燈的強烈光線，對大霧天氣也具有一定的穿透效果，可以讓相向行駛的汽車提前做出反應。

汽車前照燈的構成部分包括燈具、反射鏡和折射透鏡。其中燈具是前照燈發(fā)光的來源，反射鏡是對燈光的強度和距離進行控制的，折射鏡則是為了控制燈光的覆蓋范圍和光線形狀。所以對汽車前照燈的照明特性進行提升主要就是對這三個部件進行改進升級。而對前照燈進行照明特性測試也需要分別測試這些部件。

汽車前照燈的燈具又通過采用不同的燈絲發(fā)揮不同的作用，遠光燈絲是前照燈遠光的燈光來源，近光燈汽車前照燈光束照射向屏幕經(jīng)光電轉換后由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將燈光圖像傳入主控計算機。（1）光軸偏移絲則是近光燈的光源。遠光燈和近光燈對光線的強度、距離、覆蓋范圍都有不同的要求。角的測量：主要利用燈光（遠光中心點、近光明暗截止線轉角點）在屏幕上會有X的位移，經(jīng)透鏡成像后，在透鏡像方焦平面上引起的成像點的位移獲得的數(shù)字化圖像分析求出，進而推算出光軸偏轉角度，再通過計算機給伺服電機下達脈沖指令，控制前照燈的燈箱自動跟蹤找正。（2）發(fā)光強度的測量：由于在低照度下，CCD的輸出電壓與照度有良好的線性關系，這樣CCD面元信號的數(shù)字量便可與外部光源照射到檢測幕布上的照度值聯(lián)系起來了。根據(jù)定標測量時建立的關系數(shù)據(jù)庫，將空間采樣后各像元的數(shù)字量查表 即得出各點（或小鄰域）的照度。

3 圖像處理技術在車牌識別系統(tǒng)中的應用

在當前的機動車道路檢測管理過程中，圖像處理技術應用更加普遍，尤其是最開始圖像處理技術就是應用在道路交通檢測方面，比如電子警察和各種交通探頭，都是利用圖像處理技術，將道路車輛運行情況收集記錄分析，對違章違法駕駛行為進行監(jiān)控管理。近年來，隨著計算機圖像處理技術的進一步發(fā)展，道路檢測的清晰度和分辨率得到極大提高，因此圖像處理技術主要應用在車牌識別系統(tǒng)當中。通過圖像處理技術能夠清楚捕捉到違章違法車輛的車牌和駕駛員，而車牌識別系統(tǒng)和交警部門的執(zhí)法系統(tǒng)是一體的，通過圖像處理技術捕捉的信息能夠直接用于交警執(zhí)法監(jiān)督。

車牌識別系統(tǒng)一般可順序地分為車輛圖像獲取，車輛牌照圖像定位與分割，字符識別（OCR）三大部分。系統(tǒng)中關鍵在于第二和第三部分。牌照定位又決定其后的車牌字符識別，因此牌照定位是識別系統(tǒng)的關鍵。 車牌定位就是從包含整個車輛的圖像中找到牌照區(qū)域 的位置。車牌定位方法的出發(fā)點是通過車牌區(qū)域的特征來判斷牌照。

4 圖像處理技術在機動車零件檢測中的應用

汽車的零部件大多是采用沖壓工藝從同一個模具里生產(chǎn)出來的，但是因為沖壓往往都是使用較大的壓力對金屬板料進行擠壓，而力的作用是相互的，在擠壓金屬板料的過程中，模具本身也會受到巨大壓力的作用，導致微小的形變，長此以往，就會使得生產(chǎn)出來的零部件在尺寸上存在著偏差。另一方面，因為焊接過程中出現(xiàn)的毛刺和焊材問題，會使得零部件的連接處尺寸發(fā)生變化，進而導致零部件的連接使用出現(xiàn)問題。此外，汽車車身的零部件制造工藝是極其復雜的，在這么復雜的工藝流程當中，難免會出現(xiàn)一些誤差，導致零部件的尺寸不對。

研究汽車零件視覺檢測首先是把三維物體圖像化，即得到二維的平面圖像，然后再根據(jù)圖像去分析和理解三維空間物體。首先，測量產(chǎn)品尺寸并根據(jù)產(chǎn)品輪廓進行判斷。其次，它檢測缺陷，例如明顯的劃痕，劃痕和產(chǎn)品缺失。根據(jù)圖片，可以確定產(chǎn)品是否有缺陷。隨著相機技術的應用，像素越高，產(chǎn)品缺陷的確定就越清晰。第三，可以檢測表面污染并確定產(chǎn)品表面是否被污染。第四，無論產(chǎn)品是否破裂或泄漏，都可以測試產(chǎn)品的完整性。汽車視覺檢測是機器視覺行業(yè)中較早的應用之一。汽車零件的制造和組裝對精度方面要求很高，并且需要先進的自動化技術。機器視覺是目前較準確的檢測技術。由于它不需要人工操作并且具有獨特的優(yōu)勢，因此被廣泛用于汽車零件。

在大部分汽車零件中，直線和圓是構成汽車零件幾何元素的基本要素，系統(tǒng)對于各幾何元素的測量基本上都可歸結到對直線和圓的測量。對于直線與圓（圓弧）的檢測，通常采用測量點序列進行最小二乘法擬合以得到直線或圓參數(shù)的估計值。

圖像處理技術在汽車零件檢測中的應用具體流程如圖1所示：

機動車零件通過深度圖像傳感器之后被分割，然后識別，主要識別零件的特征、表面表示和表面參數(shù)，而后將零件參數(shù)與CAD數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行匹配，通過數(shù)據(jù)和測試的資料進行對比，就可以實現(xiàn)檢測的目的，最后將檢測結果顯示出來，合格零件可以進入下一階段生產(chǎn)，對不合格的零件進行后續(xù)的處理回收。

5 圖像處理技術在機動車輪速檢測中的應用

輪速是汽車防抱死制動系統(tǒng)（ABS）、汽車動態(tài)控制系統(tǒng)（VDC）及汽車電子穩(wěn)定程序（ESP）等眾多控制系統(tǒng)中的重要信息源。傳統(tǒng)的輪速采集依靠輪速傳感器。要實現(xiàn)輪速傳感器的安裝需要根據(jù)車型的不同配備多種型號的安裝工具，這種方法不僅安裝工序復雜、效率低，而且通用性很差。因此利用圖像處理技術檢測機動車輪速成為了當前的主流檢測方法，利用圖像處理技術測量汽車輪速的額原理就是在車輪上張貼特征線，CCD工業(yè)相機能夠捕捉到這種特征線的運行狀況，采用CCD工業(yè)相機實時拍攝貼有特征線的車輪圖像，并將采集到的圖像實時發(fā)送至上位機;利用圖像處理技術對采集到的圖像進行預處理和特征線提取;通過曲線擬合求出連續(xù)兩幀圖像特征線之間的夾角，解算出汽車輪速。

圖2為利用圖像處理技術進行汽車輪速檢測的系統(tǒng)結構圖，該系統(tǒng)一共分為了四個板塊，首先是數(shù)據(jù)采集板塊，包括圖像采集模塊和GPS車速采集模塊，圖像采集模塊就是通過CCD工業(yè)相機和特征線，收集汽車輪速圖像，而GPS車速采集模塊則是在檢測的過程中，通過GPS定位，計算機動車的車速，汽車的車速和輪速是圖像處理技術在輪速檢測中應用主要采集的數(shù)據(jù)。收集到的數(shù)據(jù)然后會進入到圖像處理模塊，進行圖像的預處理，以及特征線的提取。緊接著處理過后的圖像和數(shù)據(jù)進入到輪速結算模塊，通過計算機算法解算汽車輪速，該計算機算法經(jīng)過實踐和理論的長期檢驗，計算的結果具有較高的精確度。最后就是該系統(tǒng)的用戶界面，也就是客戶的界面設計模塊，主要包括參數(shù)設置模塊，用以調整不同零件的測試參數(shù)，適用于多種零件，輪速顯示模塊，用以顯示檢測得到的輪速，以及數(shù)據(jù)保存模塊和數(shù)據(jù)導入模塊，將檢測得到的數(shù)據(jù)導出保存或者導入外界數(shù)據(jù)，用以分析其他機構檢測得到的數(shù)據(jù)。

6 圖像處理技術在機動車類型自動識別中的應用

圖像處理技術在道路安全，道路汽車檢測方面的應用除了識別車牌以外，還能夠識別機動車的類型，相比起識別車牌對于攝像頭等光學信息采集設備的高要求，機動車類型自動識別對設備的要求并不是很高，更多的依賴于龐大的數(shù)據(jù)資料庫，通過光學設備收集的車輛信息，進入數(shù)據(jù)庫對比，從而確定車輛的類型信息。我國的道路交通安全系統(tǒng)是一張龐大的網(wǎng)絡，利用圖像處理技術進行車輛類型自動識別可以快速在大范圍內定位某一車輛的位置和信息，這種系統(tǒng)通常是模糊搜索常用的系統(tǒng)，鑒于發(fā)生事故或者險情時，受害者心理壓力較大，可能無法記住車牌，但是能夠記住車輛的大體顏色款式，所以該系統(tǒng)在協(xié)助公安機構辦案時有獨特的作用，其功能是無法代替的。

利用圖像處理技術對車輛類型自動識別的主要流程是，通過天眼和天網(wǎng)攝像頭系統(tǒng)，在某一個較大的范圍內按照條件搜索相似的車輛，由于每個城市的類似車輛數(shù)量都較大，所以還需要根據(jù)圖像處理技術識別車牌的系統(tǒng)找尋出車輛的信息，并和案情對比，進而縮小搜索的目標范圍。

7 結語

圖像處理技術在當前社會生產(chǎn)中的應用非常廣泛，尤其是在檢測類型行業(yè)，因為許多產(chǎn)品或是對象無法由人工進行檢測，因此使用圖像處理技術，利用光學傳感器和計算機算法，對圖像進行處理分析，再進行數(shù)字化轉化，就可以得到需要的數(shù)據(jù)資料，通過對比搜集的數(shù)據(jù)資料與標準數(shù)據(jù)庫，就能夠實現(xiàn)全方位檢測的目的。在汽車檢測行業(yè)中，這種檢測主要是針對汽車前照燈檢測，汽車車牌識別，汽車零部件檢測，汽車輪速檢測和汽車類型自動識別等多個方面，經(jīng)過長期的實踐驗證，圖像處理技術的應用越發(fā)成熟，所檢測的結果也更加霍尊卻可靠，充分展示出了圖像處理技術應用的可靠性和靈活性。

參考文獻：

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