鐘志勇

摘 要：數(shù)字圖像處理技術(shù)是當(dāng)前計算機(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)動車檢測行業(yè)當(dāng)中，本文主要研究分析了圖像處理技術(shù)在機(jī)動車前照燈檢測中的應(yīng)用，包括采用CCD和CAD技術(shù)，分析了機(jī)動車前照燈的光學(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)動車車牌自動識別系統(tǒng)中的應(yīng)用、圖像處理技術(shù)在機(jī)動車零件檢測中的應(yīng)用、在輪速檢測中的應(yīng)用以及在機(jī)動車類型自動識別當(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)動車檢測 機(jī)動車自動識別 前照燈檢測

1 引言

計算機(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)過長期的實踐和完善，圖像處理技術(shù)已經(jīng)逐步完善，在機(jī)動車檢測行業(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)行模式識別和顯示的過程，通過圖像處理技術(shù)可以將機(jī)動車需要檢測的項目進(jìn)行完整的信息收集，并且轉(zhuǎn)化為可以比對的數(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)對照，就可以實現(xiàn)利用圖像處理技術(shù)對機(jī)動車進(jìn)行檢測的目的。

在當(dāng)前機(jī)動車檢測行業(yè)中，圖像處理技術(shù)幾乎應(yīng)用在每一個檢測環(huán)節(jié)，由于機(jī)動車的體積和重量，加上復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng)的檢測方法可能會導(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)行非接觸測量，能夠全面細(xì)致地收集機(jī)動車信息。在機(jī)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(shù)有著不同的功能。

2 圖像處理技術(shù)在機(jī)動車前照燈檢測中的應(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)造一個相對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面反向來車，因為在可視條件較差的情況下，司機(jī)如果靠肉眼看到對面來車再進(jìn)行變道或者避讓，以汽車運(yùn)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(qiáng)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(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。所以對汽車前照燈的照明特性進(jìn)行提升主要就是對這三個部件進(jìn)行改進(jìn)升級。而對前照燈進(jìn)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(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)光燈和近光燈對光線的強(qiáng)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(yuǎn)光中心點(diǎn)、近光明暗截止線轉(zhuǎn)角點(diǎn)）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(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跟蹤找正。（2）發(fā)光強(qiáng)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(guān)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(biāo)測量時建立的關(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)在車牌識別系統(tǒng)中的應(yīng)用

在當(dāng)前的機(jī)動車道路檢測管理過程中，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，對違章違法駕駛行為進(jìn)行監(jiān)控管理。近年來，隨著計算機(jī)圖像處理技術(shù)的進(jìn)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(shù)主要應(yīng)用在車牌識別系統(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(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別，因此牌照定位是識別系統(tǒng)的關(guān)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(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)動車零件檢測中的應(yīng)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(jìn)行擠壓，而力的作用是相互的，在擠壓金屬板料的過程中，模具本身也會受到巨大壓力的作用，導(dǎo)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(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，難免會出現(xiàn)一些誤差，導(dǎo)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(jìn)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(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(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精度方面要求很高，并且需要先進(jìn)的自動化技術(shù)。機(jī)器視覺是目前較準(zhǔn)確的檢測技術(shù)。由于它不需要人工操作并且具有獨(dú)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(gòu)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(jié)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(diǎn)序列進(jìn)行最小二乘法擬合以得到直線或圓參數(shù)的估計值。

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

機(jī)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(jìn)行匹配，通過數(shù)據(jù)和測試的資料進(jìn)行對比，就可以實現(xiàn)檢測的目的，最后將檢測結(jié)果顯示出來，合格零件可以進(jìn)入下一階段生產(chǎn)，對不合格的零件進(jìn)行后續(xù)的處理回收。

5 圖像處理技術(shù)在機(jī)動車輪速檢測中的應(yīng)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(fù)雜、效率低，而且通用性很差。因此利用圖像處理技術(shù)檢測機(jī)動車輪速成為了當(dāng)前的主流檢測方法，利用圖像處理技術(shù)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(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(jī);利用圖像處理技術(shù)對采集到的圖像進(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)行汽車輪速檢測的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(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的過程中，通過GPS定位，計算機(jī)動車的車速，汽車的車速和輪速是圖像處理技術(shù)在輪速檢測中應(yīng)用主要采集的數(shù)據(jù)。收集到的數(shù)據(jù)然后會進(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，通過計算機(jī)算法解算汽車輪速，該計算機(jī)算法經(jīng)過實踐和理論的長期檢驗，計算的結(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(dǎo)入模塊，將檢測得到的數(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)檢測得到的數(shù)據(jù)。

6 圖像處理技術(shù)在機(jī)動車類型自動識別中的應(yīng)用

圖像處理技術(shù)在道路安全，道路汽車檢測方面的應(yīng)用除了識別車牌以外，還能夠識別機(jī)動車的類型，相比起識別車牌對于攝像頭等光學(xué)信息采集設(shè)備的高要求，機(jī)動車類型自動識別對設(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(luò)，利用圖像處理技術(shù)進(jìn)行車輛類型自動識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(jī)構(gòu)辦案時有獨(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(nèi)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(shù)識別車牌的系統(tǒng)找尋出車輛的信息，并和案情對比，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)前社會生產(chǎn)中的應(yīng)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(jìn)行檢測，因此使用圖像處理技術(shù)，利用光學(xué)傳感器和計算機(jī)算法，對圖像進(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(shù)的應(yīng)用越發(fā)成熟，所檢測的結(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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