基于图像处理的ETC货车外形参数检测系统研究

发布时间：2020-03-24 02:33

【摘要】：近年来,中国的交通运输业发展迅速,全国公路建设里程不断增加。交通运输业的飞速发展不仅带来了经济的增长,也带来了诸如道路交通事故频发、城市交通拥堵等问题。其中,高速公路出入口的快速收费问题也是其中之一。ETC技术能够解决小型汽车收费缓慢的问题。但对货车而言,一些车主为增加收益而对货车进行各种非法改装,产生了严重的超限问题,导致其外形具有较大的可变性,不能通过ETC技术实现快速收费,只能依靠人工测量货车是否超限,效率极低,易出现高速公路出入口的拥堵。为了进一步提升高速公路的运输能力,减少货车超限引发的道路安全隐患,使ETC技术用于货车收费,研究了一种基于图像处理的ETC货车外形参数检测系统,利用图像处理的技术,实现了货车不停车情况下对其进行外形参数的快速测量,主要研究工作如下:(1)相机的标定。通过四个坐标系的转换得到世界坐标点和像素坐标点在相机成像模型下的关系,采用张正友标定法获取了相机的内外参数,对比不同数量、位置标定图得到的相机参数,确定了最优参数时标定图的数量、位置分布等。(2)图像处理算法研究。通过采集货车驶入检测区域前的背景图和进入检测区域后的前景图,将背景图像和前景图像运用背景差分法,去除背景,提取目标车辆。对比不同边缘检测算子的检测效果,选择了Canny边缘检测算子提取货车外部轮廓,对车身边缘轮廓绘制图像的外部矩形边界,通过Harris角点检测提取外部矩形的角点,确定货车边缘像素点,进而计算出图像中被测货车的宽度和长度的相关尺寸。(3)确立检测系统的测量方案。根据对相机视角、放置高度、货车最大外形等数据的计算,确定了检测系统采用多台单目相机进行图像获取的方案;通过设置多个光电开关同时触发多台相机,实现了货车车头、车尾图像的获取;通过图像处理算法计算出货车宽度、以及车头车尾长度,并结合相机的固定间隔最终计算出货车长度;采用激光测距传感器测量车辆外形的高度。(4)实验验证。依据系统的测量方案,选取适合的硬件设备对整个检测系统进行模拟实验,首先测量出不同高度下相机标定的参数,再通过相机的参数值和系统软件算法测量出多组不同尺寸的不同类型模型货车长度和宽度,并分析了产生测量误差的原因。
【图文】：

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图 1.1 车辆宽和高测量示意图计算机视觉测量是利用计算机模拟人眼的视觉功能，从图像或图像序列取信息，对客观世界的三维景物和物体进行形态和运动识别[10]。随着信息技迅猛发展和互联网的广泛普遍，数字图像处理技术愈加成熟。“视觉检测”机器视觉的一个应用概念，其内容不仅在于视觉感知、知识和模式识别等，重于空间几何尺寸的精确检测和定位[11]。基于计算机视觉方法的检测系统，，利用 CCD 摄像机作为图像传感器，综合运用图像处理、精密测量等技术进接触二维或者三维坐标测量的检测系统[12]。它以光学为基础，融合电子技术算机技术、图像处理技术为一体，具有检测精度高、响应速度快、智能化水以及便于集成等优点[13]。上世纪 60 年代，美、加、日等国相继开展视觉测量的相关研究工作，而相关技术的研究工作比国外晚了 30 年。国内使用计算机视觉方法的研究主要在机械零件的几何尺寸、机械产品外形尺寸（高度、直径等）等测量直径或

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图 1.2 结构光法测量汽车长宽示意图觉测量系统觉测量方法首先通过两个摄像机对同一场景拍摄获取物体图像像素之间的视差和投影变换矩阵，计算两幅图像里同的坐标值。双目视觉技术一般由五个步骤实现，分别是两的同一目标的图像、两个相机各自的内外参数以及之间的图像里的目标物的同一特征、两张图像之间相同特征的匹尺寸还原其三维空间的形态。双目视觉测量具有精度高、等优点，但在提取两张图像中目标物的同一特征的准确度征的匹配的精度等方面，限制了双目视觉测量的进一步发觉测量再国内外的应用有： Metronor[20]公司推出的 DV 等人提出了一种主动式立体声采集系统，系统利用两个红笔，通过细分曲面重建三维几何模型[21]。Xiao Chun Yin 等
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;U467

【参考文献】