專利名稱：基于機(jī)器視覺和gps的汽車列車最大橫向擺動量檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車列車行駛過程中牽引車和掛車最大橫向擺動量的檢測方法，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺和GPS的汽車列車橫向擺動量自動檢測方法，它是利用安裝在牽引車和掛車底部的兩個攝像頭，實時采集汽車列車下方放置的直線標(biāo)志線的圖像信息，運(yùn)用機(jī)器視覺檢測算法分別計算牽引車和掛車底部中心固連點相對于直線標(biāo)志線的距離值，同時利用GPS獲得汽車列車沿直線標(biāo)志線的縱向行駛速度信息，根據(jù)同一時刻牽引車和掛車相對直線標(biāo)志線的距離信息統(tǒng)計出牽引車和掛車之間的最大橫向擺動值，進(jìn)而對汽車列車在行駛過程中的最大橫向擺動量進(jìn)行檢測的方法。屬于汽車列車橫向穩(wěn)定性檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著汽車工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，汽車列車以其裝載量大、運(yùn)輸成本低等優(yōu)點， 受到汽車運(yùn)輸業(yè)的高度重視和普遍發(fā)展。汽車列車橫向擺動是汽車橫向穩(wěn)定性的重要研究內(nèi)容，它是指汽車列車直線行駛時，抵抗橫向擺動，保持直線行駛的能力。汽車列車橫向擺動不僅使汽車的操縱穩(wěn)定性變差，加重了行駛阻力和輪胎磨損，增加了行駛通道寬度，嚴(yán)重時產(chǎn)生側(cè)滑、側(cè)翻，誘發(fā)交通碰撞事故。因此，在汽車列車出廠前對其橫向穩(wěn)定性進(jìn)行檢測就顯得非常重要。但目前的檢測方法主要是利用在牽引車和掛車底盤中間下方各固定一個噴槍，在汽車行駛過程中同時朝下方地面噴射某種白色液體，在地面上形成兩條曲線，然后兩個人用皮尺對重合的曲線進(jìn)行分段測量，然后比較記錄下的最短距離，將這些最短距離中的最大值作為汽車列車的最大橫向擺動量。由此可見，目前的汽車列車橫向擺動檢測主要還是靠人工進(jìn)行，檢測效率低。由于是隨機(jī)抽檢，準(zhǔn)確率低，漏檢率高；再加上噴槍噴出的液體容易受到周圍氣流的影響，對環(huán)境的適應(yīng)性差，同時檢測可靠性也受到影響，這些都給傳統(tǒng)的汽車列車最大橫向擺動量檢測方法帶來了極大地挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有汽車列車橫向擺動檢測方法的不足，提供一種自動、可靠的基于機(jī)器視覺和GPS的汽車列車最大橫向擺動量自動檢測方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種汽車列車最大橫向擺動量的檢測方法，所述的汽車列車包括牽引車和掛車， 其特征在于，分別在牽引車前橋和掛車后橋下方安裝CCD攝像頭C1和CCD攝像頭C2，CCD攝像頭C1負(fù)責(zé)牽引車下方圖像信息的采集，CCD攝像頭C2負(fù)責(zé)掛車下方圖像信息的采集；另外，在牽引車上方安裝GPS，負(fù)責(zé)實時采集汽車列車行駛速度，在CCD攝像頭C1和CCD攝像頭C2的拍攝范圍內(nèi)設(shè)置白色直線標(biāo)志線，以后步驟如下步驟1分別求解CXD攝像頭C1和CXD攝像頭C2所拍圖像像素的標(biāo)定值(1)求解CXD攝像頭C1所拍圖像像素的標(biāo)定值在CXD攝像頭C1的拍攝范圍內(nèi)設(shè)置第一圓形標(biāo)志，并由CXD攝像頭C1對圓形標(biāo)志進(jìn)行拍攝，獲得第一圓形標(biāo)志的圖像；對第一圓形標(biāo)志的圖像進(jìn)行閾值分割并二值化處理，得到二值化圖像的灰度值
如果萬O, "-1)==25 5&&萬O,於 1)==25 5&&
E{m, )=
0
B{m-\ fi)==255&&B(m+l, ")=255
B{m,ri)否則 m、η分別為當(dāng)前位置像素的橫、縱坐標(biāo)，接著利用點Hough變換和最小二乘法計算第一圓形標(biāo)志圓心0'工的橫坐標(biāo)值U、縱坐標(biāo)值ν及半徑值R，并將第一圓形標(biāo)志的圓心坐標(biāo)0'工作為與牽引車固連的固連點O1的坐標(biāo)，即固連點O1的橫縱坐標(biāo)值也為u和v，
R=^u1 -Irn^r ^，其中，
(λ2χ+ x/ -X^ -x/)(/-/)-(^γ+γ/ -^γ-/){xy-xy)
變換確定的圓邊緣像素點的個數(shù)，Xi、yi分別表示點Hough變換確定的第i個邊緣像素點的橫、縱坐標(biāo)值，利用直尺直接測得第一圓形標(biāo)志的直徑值Da，單位毫米，再計算得到CCD攝像頭 C1所拍圖像像素的標(biāo)定值Cv，即=Cv = Da/D。，單位毫米/像素，其中，D。= 2R，單位像素，(2)求解CCD攝像頭C2所拍圖像像素的標(biāo)定值在CXD攝像頭C2的拍攝范圍內(nèi)設(shè)置第二圓形標(biāo)志，并由CXD攝像頭C2對圓形標(biāo)志進(jìn)行拍攝，獲得第二圓形標(biāo)志的圖像；對第二圓形標(biāo)志的圖像進(jìn)行閾值分割并二值化處理，得到二值化圖像的灰度 ^ [255 如果/(>,/ )> 尸
值外功，= \ι ’ ,,,，1' (m，η)為采集的第二圓形標(biāo)志圖像數(shù)據(jù)
如果及 O , "-1)==25 5&& 及 O,於1)==25 5&&
m、η分別為當(dāng)前位置像素的橫、縱坐標(biāo)，接著利用點Hough變換和最小二乘法計算第二圓形標(biāo)志圓心0' 2的橫坐標(biāo)值u'、縱坐標(biāo)值ν'及半徑值R'，并將圓形標(biāo)志的圓心坐標(biāo)0' 2作為與牽引車固連的固連點O2的坐標(biāo)，即固連點O2的橫、縱坐標(biāo)值也為u'和
權(quán)利要求
1. 一種基于機(jī)器視覺和GPS的汽車列車最大橫向擺動量檢測方法，所述的汽車列車包括牽引車和掛車，其特征在于，分別在牽引車前橋和掛車后橋下方安裝CCD攝像頭C1和CCD 攝像頭C2，CCD攝像頭C1負(fù)責(zé)牽引車下方圖像信息的采集，CCD攝像頭C2負(fù)責(zé)掛車下方圖像信息的采集；另外，在牽引車上方安裝GPS，負(fù)責(zé)實時采集汽車列車行駛速度，在CCD攝像頭C1和CCD攝像頭C2的拍攝范圍內(nèi)設(shè)置白色直線標(biāo)志線，以后步驟如下 步驟1分別求解CCD攝像頭C1和CCD攝像頭C2所拍圖像像素的標(biāo)定值 (1)求解CCD攝像頭C1所拍圖像像素的標(biāo)定值在CXD攝像頭C1的拍攝范圍內(nèi)設(shè)置第一圓形標(biāo)志，并由CXD攝像頭C1對圓形標(biāo)志進(jìn)行拍攝，獲得第一圓形標(biāo)志的圖像；對第一圓形標(biāo)志的圖像進(jìn)行閾值分割并二值化處理，得到二值化圖像的灰度值B(m， [255 如果/Ο,/ )〉/7、η)，所外功=二 , ‘ ^IOiun)為采集的第一圓形標(biāo)志圖像數(shù)據(jù)的灰度值，T為、[ο 如果二值化圖像分割閾值，T = 210，然后，利用基于形態(tài)學(xué)的邊緣檢測算法，求得二值化后的邊緣圖像E(m，η),如果萬O, "-1)==25 5&&萬O,於 1)==25 5&&E{m, )-、0B{m-\ fi)==255&&B(m+l, ")=255B{m,n)否則m、η分別為當(dāng)前位置像素的橫、縱坐標(biāo)，接著利用點Hough變換和最小二乘法計算第一圓形標(biāo)志圓心0'工的橫坐標(biāo)值U、縱坐標(biāo)值ν及半徑值R，并將第一圓形標(biāo)志的圓心坐標(biāo)0'工作為與牽引車固連的固連點O1的坐標(biāo)，即固連點O1的橫縱坐標(biāo)值也為u和v，R^ ^u1 -Ixu+ ^-2γν+^ +/ ，其中，(λ2χ+ x/ -X^ -x/)(/-/)-(^γ+γ/ -^γ-/){xy-xy)U =V-2{χ-/)-l(7y-^yf(χ2γ+γγ2 -χ2γ-γ2)(χ2 -χ2)-^χ+χγ2 -Xi -χ/)(χγ-χγ)、2(7 -/)-2(^}-^)2Ic=Y4XiIQ.,孓=受少,/Ω，χ2, /=Y4^IQ. , χ3,/=1 /=1 /=1 /=1 /=1 _ Ω_ Ω一 Ω_ Ω=·ι;2>'=Σ^7Ω' / = Σ-^/Ω'Ω 為點Hough變換確定的圓邊緣像素點的個數(shù)，Xi> Ii分別表示點Hough變換確定的第i個邊緣像素點的橫、 縱坐標(biāo)值，利用直尺直接測得第一圓形標(biāo)志的直徑值Da，單位毫米，再計算得到CCD攝像頭C1所拍圖像像素的標(biāo)定值Cv，即CV = Da/D。，單位毫米/像素，其中，、Dc = 2R，單位像素， (2)求解CCD攝像頭C2所拍圖像像素的標(biāo)定值在CXD攝像頭C2的拍攝范圍內(nèi)設(shè)置第二圓形標(biāo)志，并由CXD攝像頭C2對圓形標(biāo)志進(jìn)行拍攝，獲得第二圓形標(biāo)志的圖像；對第二圓形標(biāo)志的圖像進(jìn)行閾值分割并二值化處理，得到二值化圖像的灰度值
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于汽車列車行駛過程中牽引車和掛車之間最大橫向擺動量的檢測方法，其特征是利用安裝在牽引車和掛車底部的兩個攝像頭，實時采集汽車列車下方直線標(biāo)志線的圖像信息，運(yùn)用機(jī)器視覺檢測算法分別計算牽引車和掛車底部中心固連點相對于直線標(biāo)志線的距離值，同時利用GPS獲得列車沿直線標(biāo)志線的縱向行駛速度信息，根據(jù)同一時刻牽引車和掛車相對直線標(biāo)志線的距離信息計算出牽引車和掛車之間的最大橫向擺動值，實現(xiàn)汽車列車在行駛過程中最大橫向擺動量的檢測。
文檔編號G01B11/02GK102322800SQ20111014561
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者唐慧強(qiáng), 夏旻, 孫偉, 張小瑞, 李超, 閭軍 申請人:南京信息工程大學(xué)