圖像處理技術(shù)在機(jī)動(dòng)車檢測(cè)行業(yè)中的應(yīng)用

鐘志勇

摘 要：數(shù)字圖像處理技術(shù)是當(dāng)前計(jì)算機(jī)信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的熱門，被廣泛地應(yīng)用到現(xiàn)代機(jī)動(dòng)車檢測(cè)行業(yè)當(dāng)中，本文主要研究分析了圖像處理技術(shù)在機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)中的應(yīng)用，包括采用CCD和CAD技術(shù)，分析了機(jī)動(dòng)車前照燈的光學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)作用。本文還研究了圖像處理技術(shù)在機(jī)動(dòng)車車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中的應(yīng)用、圖像處理技術(shù)在機(jī)動(dòng)車零件檢測(cè)中的應(yīng)用、在輪速檢測(cè)中的應(yīng)用以及在機(jī)動(dòng)車類型自動(dòng)識(shí)別當(dāng)中的作用，充分體現(xiàn)了數(shù)字圖像處理技術(shù)的可靠性和靈活性。

關(guān)鍵詞：圖像處理技術(shù) 機(jī)動(dòng)車檢測(cè) 機(jī)動(dòng)車自動(dòng)識(shí)別 前照燈檢測(cè)

1 引言

計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)是當(dāng)前信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的重點(diǎn)內(nèi)容，經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐和完善，圖像處理技術(shù)已經(jīng)逐步完善，在機(jī)動(dòng)車檢測(cè)行業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。圖像處理技術(shù)主要的原理就是通過CCD等電子元件接收光學(xué)圖像和光學(xué)信息，并且利用計(jì)算機(jī)將信息數(shù)字化，進(jìn)而提取其中需要的信息加以加工處理，然后進(jìn)行模式識(shí)別和顯示的過程，通過圖像處理技術(shù)可以將機(jī)動(dòng)車需要檢測(cè)的項(xiàng)目進(jìn)行完整的信息收集，并且轉(zhuǎn)化為可以比對(duì)的數(shù)字指標(biāo)，根據(jù)指標(biāo)信息和行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，就可以實(shí)現(xiàn)利用圖像處理技術(shù)對(duì)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行檢測(cè)的目的。

在當(dāng)前機(jī)動(dòng)車檢測(cè)行業(yè)中，圖像處理技術(shù)幾乎應(yīng)用在每一個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)，由于機(jī)動(dòng)車的體積和重量，加上復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法可能會(huì)導(dǎo)致誤差或者數(shù)據(jù)遺漏缺失的問題，而圖像處理技術(shù)進(jìn)行非接觸測(cè)量，能夠全面細(xì)致地收集機(jī)動(dòng)車信息。在機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)、車牌識(shí)別、零件檢測(cè)、輪速檢測(cè)、類型自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中，圖像處理技術(shù)有著不同的功能。

2 圖像處理技術(shù)在機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)中的應(yīng)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(jī)正常視物的情境下，為司機(jī)創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)清晰舒適的光照效果，以保證司機(jī)駕駛的安全性。在夜晚或者大霧條件下，司機(jī)的駕駛視野嚴(yán)重受限，就需要前照燈來提供視野和提醒對(duì)面反向來車，因?yàn)樵诳梢晽l件較差的情況下，司機(jī)如果靠肉眼看到對(duì)面來車再進(jìn)行變道或者避讓，以汽車運(yùn)行時(shí)的速度，很難及時(shí)避讓開，從而造成事故的產(chǎn)生，而前照燈的強(qiáng)烈光線，對(duì)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(yīng)。

汽車前照燈的構(gòu)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(duì)燈光的強(qiáng)度和距離進(jìn)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(duì)汽車前照燈的照明特性進(jìn)行提升主要就是對(duì)這三個(gè)部件進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)。而對(duì)前照燈進(jìn)行照明特性測(cè)試也需要分別測(cè)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(yuǎn)光燈絲是前照燈遠(yuǎn)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(zhuǎn)換后由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將燈光圖像傳入主控計(jì)算機(jī)。（1）光軸偏移絲則是近光燈的光源。遠(yuǎn)光燈和近光燈對(duì)光線的強(qiáng)度、距離、覆蓋范圍都有不同的要求。角的測(cè)量：主要利用燈光（遠(yuǎn)光中心點(diǎn)、近光明暗截止線轉(zhuǎn)角點(diǎn)）在屏幕上會(huì)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(diǎn)的位移獲得的數(shù)字化圖像分析求出，進(jìn)而推算出光軸偏轉(zhuǎn)角度，再通過計(jì)算機(jī)給伺服電機(jī)下達(dá)脈沖指令，控制前照燈的燈箱自動(dòng)跟蹤找正。（2）發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量：由于在低照度下，CCD的輸出電壓與照度有良好的線性關(guān)系，這樣CCD面元信號(hào)的數(shù)字量便可與外部光源照射到檢測(cè)幕布上的照度值聯(lián)系起來了。根據(jù)定標(biāo)測(cè)量時(shí)建立的關(guān)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(diǎn)（或小鄰域）的照度。

3 圖像處理技術(shù)在車牌識(shí)別系統(tǒng)中的應(yīng)用

在當(dāng)前的機(jī)動(dòng)車道路檢測(cè)管理過程中，圖像處理技術(shù)應(yīng)用更加普遍，尤其是最開始圖像處理技術(shù)就是應(yīng)用在道路交通檢測(cè)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(shù)，將道路車輛運(yùn)行情況收集記錄分析，對(duì)違章違法駕駛行為進(jìn)行監(jiān)控管理。近年來，隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，道路檢測(cè)的清晰度和分辨率得到極大提高，因此圖像處理技術(shù)主要應(yīng)用在車牌識(shí)別系統(tǒng)當(dāng)中。通過圖像處理技術(shù)能夠清楚捕捉到違章違法車輛的車牌和駕駛員，而車牌識(shí)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(shù)捕捉的信息能夠直接用于交警執(zhí)法監(jiān)督。

車牌識(shí)別系統(tǒng)一般可順序地分為車輛圖像獲取，車輛牌照?qǐng)D像定位與分割，字符識(shí)別（OCR）三大部分。系統(tǒng)中關(guān)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(shí)別，因此牌照定位是識(shí)別系統(tǒng)的關(guān)鍵。 車牌定位就是從包含整個(gè)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(diǎn)是通過車牌區(qū)域的特征來判斷牌照。

4 圖像處理技術(shù)在機(jī)動(dòng)車零件檢測(cè)中的應(yīng)用

汽車的零部件大多是采用沖壓工藝從同一個(gè)模具里生產(chǎn)出來的，但是因?yàn)闆_壓往往都是使用較大的壓力對(duì)金屬板料進(jìn)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(huì)受到巨大壓力的作用，導(dǎo)致微小的形變，長(zhǎng)此以往，就會(huì)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?yàn)楹附舆^程中出現(xiàn)的毛刺和焊材問題，會(huì)使得零部件的連接處尺寸發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)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(fù)雜的，在這么復(fù)雜的工藝流程當(dāng)中，難免會(huì)出現(xiàn)一些誤差，導(dǎo)致零部件的尺寸不對(duì)。

研究汽車零件視覺檢測(cè)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(cè)量產(chǎn)品尺寸并根據(jù)產(chǎn)品輪廓進(jìn)行判斷。其次，它檢測(cè)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(jī)技術(shù)的應(yīng)用，像素越高，產(chǎn)品缺陷的確定就越清晰。第三，可以檢測(cè)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(cè)試產(chǎn)品的完整性。汽車視覺檢測(cè)是機(jī)器視覺行業(yè)中較早的應(yīng)用之一。汽車零件的制造和組裝對(duì)精度方面要求很高，并且需要先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)。機(jī)器視覺是目前較準(zhǔn)確的檢測(cè)技術(shù)。由于它不需要人工操作并且具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，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(gòu)成汽車零件幾何元素的基本要素，系統(tǒng)對(duì)于各幾何元素的測(cè)量基本上都可歸結(jié)到對(duì)直線和圓的測(cè)量。對(duì)于直線與圓（圓?。┑臋z測(cè)，通常采用測(cè)量點(diǎn)序列進(jìn)行最小二乘法擬合以得到直線或圓參數(shù)的估計(jì)值。

圖像處理技術(shù)在汽車零件檢測(cè)中的應(yīng)用具體流程如圖1所示：

機(jī)動(dòng)車零件通過深度圖像傳感器之后被分割，然后識(shí)別，主要識(shí)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(jìn)行匹配，通過數(shù)據(jù)和測(cè)試的資料進(jìn)行對(duì)比，就可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的目的，最后將檢測(cè)結(jié)果顯示出來，合格零件可以進(jìn)入下一階段生產(chǎn)，對(duì)不合格的零件進(jìn)行后續(xù)的處理回收。

5 圖像處理技術(shù)在機(jī)動(dòng)車輪速檢測(cè)中的應(yīng)用

輪速是汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、汽車動(dòng)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(shí)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(hào)的安裝工具，這種方法不僅安裝工序復(fù)雜、效率低，而且通用性很差。因此利用圖像處理技術(shù)檢測(cè)機(jī)動(dòng)車輪速成為了當(dāng)前的主流檢測(cè)方法，利用圖像處理技術(shù)測(cè)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(jī)能夠捕捉到這種特征線的運(yùn)行狀況，采用CCD工業(yè)相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝貼有特征線的車輪圖像，并將采集到的圖像實(shí)時(shí)發(fā)送至上位機(jī);利用圖像處理技術(shù)對(duì)采集到的圖像進(jìn)行預(yù)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(shù)進(jìn)行汽車輪速檢測(cè)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，該系統(tǒng)一共分為了四個(gè)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(jī)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(cè)的過程中，通過GPS定位，計(jì)算機(jī)動(dòng)車的車速，汽車的車速和輪速是圖像處理技術(shù)在輪速檢測(cè)中應(yīng)用主要采集的數(shù)據(jù)。收集到的數(shù)據(jù)然后會(huì)進(jìn)入到圖像處理模塊，進(jìn)行圖像的預(yù)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(jìn)入到輪速結(jié)算模塊，通過計(jì)算機(jī)算法解算汽車輪速，該計(jì)算機(jī)算法經(jīng)過實(shí)踐和理論的長(zhǎng)期檢驗(yàn)，計(jì)算的結(jié)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(shè)計(jì)模塊，主要包括參數(shù)設(shè)置模塊，用以調(diào)整不同零件的測(cè)試參數(shù)，適用于多種零件，輪速顯示模塊，用以顯示檢測(cè)得到的輪速，以及數(shù)據(jù)保存模塊和數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊，將檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)出保存或者導(dǎo)入外界數(shù)據(jù)，用以分析其他機(jī)構(gòu)檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)。

6 圖像處理技術(shù)在機(jī)動(dòng)車類型自動(dòng)識(shí)別中的應(yīng)用

圖像處理技術(shù)在道路安全，道路汽車檢測(cè)方面的應(yīng)用除了識(shí)別車牌以外，還能夠識(shí)別機(jī)動(dòng)車的類型，相比起識(shí)別車牌對(duì)于攝像頭等光學(xué)信息采集設(shè)備的高要求，機(jī)動(dòng)車類型自動(dòng)識(shí)別對(duì)設(shè)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(xué)設(shè)備收集的車輛信息，進(jìn)入數(shù)據(jù)庫對(duì)比，從而確定車輛的類型信息。我國(guó)的道路交通安全系統(tǒng)是一張龐大的網(wǎng)絡(luò)，利用圖像處理技術(shù)進(jìn)行車輛類型自動(dòng)識(shí)別可以快速在大范圍內(nèi)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(xiǎn)情時(shí)，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(jī)構(gòu)辦案時(shí)有獨(dú)特的作用，其功能是無法代替的。

利用圖像處理技術(shù)對(duì)車輛類型自動(dòng)識(shí)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(gè)較大的范圍內(nèi)按照條件搜索相似的車輛，由于每個(gè)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(shù)識(shí)別車牌的系統(tǒng)找尋出車輛的信息，并和案情對(duì)比，進(jìn)而縮小搜索的目標(biāo)范圍。

7 結(jié)語

圖像處理技術(shù)在當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，尤其是在檢測(cè)類型行業(yè)，因?yàn)樵S多產(chǎn)品或是對(duì)象無法由人工進(jìn)行檢測(cè)，因此使用圖像處理技術(shù)，利用光學(xué)傳感器和計(jì)算機(jī)算法，對(duì)圖像進(jìn)行處理分析，再進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)化，就可以得到需要的數(shù)據(jù)資料，通過對(duì)比搜集的數(shù)據(jù)資料與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，就能夠?qū)崿F(xiàn)全方位檢測(cè)的目的。在汽車檢測(cè)行業(yè)中，這種檢測(cè)主要是針對(duì)汽車前照燈檢測(cè)，汽車車牌識(shí)別，汽車零部件檢測(cè)，汽車輪速檢測(cè)和汽車類型自動(dòng)識(shí)別等多個(gè)方面，經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐驗(yàn)證，圖像處理技術(shù)的應(yīng)用越發(fā)成熟，所檢測(cè)的結(jié)果也更加霍尊卻可靠，充分展示出了圖像處理技術(shù)應(yīng)用的可靠性和靈活性。

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