一种基于单目视觉的轮眉高度测量装置及方法与流程 专利技术说明

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及一种基于单目视觉的轮眉高度测量装置及方法，属于汽车检测技术领域。背景技术：2.汽车轮眉，简称轮眉，是指汽车轮胎上方的镀珞亮条，即汽车轮胎上方翼子板突出的一个半圆型的部件。在装配轮眉以及车身传感器标定之前，需要对轮眉高度进行测量，确保轮眉安装高度值在规定的误差范围内。3.目前轮眉高度测量采取人工测量，或者采用进口双目视觉测量装置进行，前者的测量速度慢，测量精度受到工具和人为因素影响较大，后者采用的进口双目视觉装置设备成本昂贵，算法复杂，后期使用和维护成本较高。因此，需要一种测量速度快、设备成本低的轮眉高度测量装置。技术实现要素：4.本发明针对现有的技术的上述缺陷，提供一种基于单目视觉的轮眉高度测量装置及方法。5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：6.本发明的目的之一在于提供一种基于单目视觉的轮眉高度测量装置，包括支架，所述支架上设有相机和激光器，所述激光器设有两个，两个所述激光器设在所述相机的两侧。7.在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下的改进：8.进一步，所述激光器为一字线激光器，两个所述激光器所发射的激光相平行。9.进一步，所述激光器所发射的激光垂直于地面。10.本发明的目的之二在于提供一种基于单目视觉的轮眉高度测量方法，采用如上所述的基于单目视觉的轮眉高度测量装置进行轮眉高度的测量。11.进一步，包括以下步骤：12.a.将轮眉高度测量装置放置于汽车的侧面；13.b.在相机两侧的激光器开启的状态下，采用相机拍摄轮眉的照片一张；14.c.在相机两侧的激光器关闭的状态下，采用相机拍摄轮眉的照片一张；15.d.通过软件对上述步骤a和步骤b所拍摄得到的轮眉照片进行处理，得到清晰的轮眉图片；16.e.通过计算得到轮眉的高度；17.f.重复上述步骤b、步骤c、步骤d和步骤e分别进行汽车其他轮眉的高度测量。18.进一步，所述步骤e中的计算方法如下：19.将两个激光器在相片上的成像点之间的距离定义为ab，ab通过像素值计算；20.将两个激光器所发射的激光线之间的距离定义为ab，ab通过测量得到；21.将相机的焦距定义为oc；22.将轮眉在相片上的成像的最高点的高度定义为dc，dc通过像素值计算；23.将轮眉到相机的距离定义为oz；24.将轮眉的高度定义为pz；25.oz通过下述公式(1)计算：26.oz＝(oc×ab)/abꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(1)；27.pz通过下述公式(2)计算：28.pz＝(dc×oz)/ocꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(2)。29.本发明的有益效果在于：30.本发明通过单目相机加上平行结构光的组合，在测量装置固定的情况下，拍摄两张图像，一张是平行结构光打开的状态下拍摄的图像，另一张是平行结构光关闭的状态下拍摄的图像，通过对两张图像的处理计算，实现单目视觉加结构平行光测量车辆轮眉高度的目的。本发明的轮眉测量装置通过固定位置安装，测量时无需多位置移动，此外，只需要一个相机即可完成对轮眉高度的视觉测量，大大的降低了测量设备的复杂程度和图片数据需求，该装置具有成本低、标定简单、算法简单、测量速度快等特点；大大的提高了轮眉高度测量的速度和精度，设备成本低，后期维护方便。附图说明31.图1为本发明的基于单目视觉的轮眉高度测量装置的结构示意图；32.图2为具体实施方式的单个相机未借助激光器测量轮眉高度的相机坐标系；33.图3为本发明的基于单目视觉的轮眉高度测量装置测量轮眉高度的相机坐标系。34.附图标记记录如下：1、相机；2、激光器；3、支架。具体实施方式35.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。36.参见图1，本实施例的一种基于单目视觉的轮眉高度测量装置，包括支架3，所述支架3上设有相机1和激光器2，所述激光器2设有两个，两个所述激光器2设在所述相机1的两侧。所述激光器2为一字线激光器，两个所述激光器2所发射的激光相平行；所述激光器2所发射的激光垂直于地面。37.本实施例的一种基于单目视觉的轮眉高度测量方法，采用上述测量装置进行车辆轮眉高度的测量，主要包括以下步骤：38.a.将轮眉高度测量装置放置于汽车的侧面；39.b.在相机两侧的激光器开启的状态下，采用相机拍摄轮眉的照片一张；40.c.在相机两侧的激光器关闭的状态下，采用相机拍摄轮眉的照片一张；41.d.通过对上述步骤a和步骤b所拍摄得到的轮眉照片进行处理，使其；42.e.通过计算得到轮眉的高度；计算方法如下：43.将两个激光器在相片上的成像点之间的距离定义为ab，ab通过像素值计算；44.将两个激光器所发射的激光线之间的距离定义为ab，ab通过测量得到；45.将相机的焦距定义为oc；46.将轮眉在相片上的成像的最高点的高度定义为dc，dc通过像素值计算；47.将轮眉到相机的距离定义为oz；48.将轮眉的高度定义为pz；49.oz通过下述公式(1)计算：50.oz＝(oc×ab)/abꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(1)；51.pz通过下述公式(2)计算：52.pz＝(dc×oz)/ocꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ(2)；53.f.重复上述步骤b、步骤c、步骤d和步骤e分别进行汽车其他轮眉的高度测量。54.本实施例测量计算轮眉高度的过程如下：55.本实施例的测量装置由一台相机和两个一字线激光器组成，两个一字线激光器所发射的激光线成垂直地面的平行光线，平行光线的间距固定为已知数值ab＝100mm。本实施例使用单目相机(即一个相机)固定安装，通过拍摄轮眉区域的图像，然后进行图像处理，将图片传输到上位机上，通过opencv程序对图片进行处理，首先对图片进行锐化处理，然后运用canny()函数进行边缘检测、findcontours()函数提取轮廓，最后使用drawcontours()函数绘制轮廓得到轮眉轮廓的图片，由于单目相机的图像为二维平面，如果不借助相机两侧的激光器的平行结构光，仅通过一个位置拍摄的一幅图片无法直接通过图像上轮眉的轮廓计算出轮眉的高度。因为通过一幅图片无法计算出物体的景深，参见图2，图中表示相机成像的模型，模型经过简化方便计算。假设轮眉的高度为pz，在距离像平面为cz距离的时候拍摄，p点在图像上的像点坐标为d。当同样的高度为pz的轮眉移动到z'的位置时候，相机拍摄轮眉的最高点p',此时p'在图像上的点坐标为d',通过此模型可以得出如下结论，单个相机在同一个位置拍摄同样高度的物体只要是物体距离相机的远近不同，物体高度的点坐标在图像上是不同的。56.本实施例在相机的左右两侧分别设置一个一字线激光器，两个一字线激光器发射出相互平行并垂直于地面的结构光，并且两个激光线之间的距离ab已知。如图3所示，ab是两个激光器发射出的两条水平激光线照射汽车上，两条水平激光线与轮眉边缘相交上的点的距离，由于ab的距离是平行激光线的间距，即为已知的值，结合物体的成像原理，可以得到相似三角形δoab∽δoab，三角形δoca∽δoda。根据这两组三角形相似原理可以得到：①ab/ab＝oa/oa；②oa/oa＝oc/od。由①和②可以得到：ab/ab＝oc/od，式中ab为两个激光线在相片上的成像点之间的距离，可以由相片的像素值计算出来，ab已知为100mm,oc为相机的焦距f，通过相机的标定可以得到数值。所以图3中的od＝(oc×ab)/ab。这样就可以测得相机距离轮眉的距离(即景深)。相机距离车辆轮眉的距离数据得到后，关闭两个平行激光线，再通过相机拍摄一幅轮眉轮廓的图片，轮眉轮廓图片经过处理后，得到清晰的弧形轮廓，通过图2的相机成像原理及相似三角形原理，pz/dc＝oz/oc，则轮眉高度pz＝(dc×oz)/oc。其中dc为轮眉在相片上的成像的最高点的高度，利用公式y＝(v-cy)*dy，y表示成像的高度值(即为dc),cy为像主点在(u,v)坐标系中的坐标，v表示该点在高度上的像素值，dy表示像素在y方向上的物理尺寸，通过计算得到dc值，oz即图3中的od，oc为相机的焦距，可以通过相机的内参标定获得数值，即可计算出轮眉的高度pz的数值。57.本实施例的测量装置固定在车辆两侧，通过在平行的激光线打开时单目相机拍摄一幅图片，然后平行的激光线关闭时单目相机再拍摄一幅图片，两幅图片进行图像处理后，通过公式即可计算得到车辆轮眉的高度，本实施例的单目视觉加结构光的测量算法简单，计算速度快，设备成本低。58.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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