一种基于激光散斑图像处理的车速测量方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108734971A(43)申请公布日2018.11.02(21)申请号201810089214.9(22)申请日2018.01.30(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市玄武区孝陵卫200号(72)发明人沈泽武刘翔皓陈奕夫方俊彭富明(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人封睿(51)Int.Cl.G08G1/052(2006.01)G08G1/04(2006.01)G01S17/58(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图3页(54)发明名称一种基于激光散斑图像处理的车速测量方法及装置(57)摘要本发明公开了一种基于激光散斑图像处理的车速测量方法及装置。首先利用逻辑起停模块实时监控ABS系统的运行状态，如ABS系统正常工作，则继续监控，否则利用定时器设置采样间隔时间t，然后每隔采样间隔时间t，利用检测模块启动激光发射模块发射激光束，启动CCD传感器将光信号转成模拟电信号；接着利用图像处理模块中的信号调理电路，将接收到的模拟电信号转为数字电信号，得到激光散斑图像，利用数字图像处理模块对连续两次采样的图像进行对比，确定采样有效性，若无效，则重新设定采样时间t采样，否则对比计算图像的重叠部分，得车速和方向。本发明在车辆驱动轮出现打滑或者抱死，或者ABS系统出现故障时，仍能精确测量车速，提高了测量的可靠性。CN108734971ACN108734971A权利要求书1/2页1.基于激光散斑图像处理的车速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、实时监控ABS系统的运行状态，若ABS系统正常工作，则继续监控；否则进入步骤2；步骤2、设置采样间隔时间t；步骤3、每隔采样时间t，发射激光束至路面，并采集激光束经地表反射后形成的激光散斑图；步骤4、根据连续两次采样的图像，判断采样的有效性，若采样有效，则进入步骤6，否则，返回步骤2调整采样时间t；步骤5、对比计算图像的重叠部分，计算车速和方向。2.根据权利要求1所述的基于激光散斑图像处理的车速测量方法，其特征在步骤4判断采样的有效性的具体方法为：步骤4.1、利用Surf特征点检测算法，分别计算两幅图的特征点集A和特征点集B；步骤4.2、利用Surf特征点匹配算法，匹配点集A和点集B；步骤4.3、利用RANSAC算法，去除两个点集的误匹配；步骤4.4、若去除误匹配后的匹配点少于设置的最小阈值，则判定两幅图没有重叠部分，此次采集无效；若去除误匹配后的匹配点大于设置的最大阈值，则判定两幅图几乎重合，此次采集无效，否则，判定采集有效。3.根据权利要求2所述的基于激光散斑图像处理的车速测量方法，其特征在于，步骤2根据采集无效性的类型，重新设定定时采样间隔时间，其变更规则为：若判定两幅图没有重叠部分，则缩短定时采样间隔时间；若判定两幅图几乎重合，则延长定时采样间隔时间。4.根据权利要求1所述的基于激光散斑图像处理的车速测量方法，其特征在于，步骤5通过对比计算图像重叠部分确定车速，具体方法为：步骤5.1、建立点集A的元素和点集B元素的关系式：设(x,y)为点集A的元素，(x’,y’)为点集B中与(x,y)匹配的点，为全仿射变换阵，为旋转变换矩阵，为平移变换矩阵，则一组匹配点对应方程为：将其展开，即得：步骤5.2、代入任意3对匹配点，利用最小方差原理，求最优矩阵M和b，目标函数表示为：式中，A(i)、B(i)表示代入的第i对点；2CN108734971A权利要求书2/2页步骤5.3、根据旋转变换矩阵M，求解旋转角度，得到车辆转动角度θ：步骤5.4、根据平移变换矩阵b，求解车辆位移s：步骤5.5、根据车辆车辆的位移s和采样间隔时间t，求解车辆速度v：5.基于激光散斑图像处理的车速测量装置，其特征在于，包括逻辑起停模块、检测模块和图像处理模块，其中：逻辑起停模块，用于监测ABS系统状态，在ABS系统发生故障时，控制检测模块工作；检测模块，包括激光发射器和激光接收模块，所述激光发射器发射激光束到路面，所述激光接收模块接收经路面反射的激光，得到散斑图像；图像处理模块，包括信号调理电路和数字图像处理模块，所述信号调理电路用于将检测模块接收的模拟电流信号放大、A/D转换后，送到数字图像处理模块；所述数字图像处理模块对比计算数字图像数据，得到车速。6.根据权利要求5所述的车速测量装置，其特征在于，所述逻辑起停模块还包括控制模块，用于调整检测模块的采样间隔时间t。7.根据权利要求5所述的基于激光散斑图像处理的车速测量装置，其特征在于，所述激光接收模块包括面阵列CCD传感器。8.根据权利要求5所述的车速测量装置，其特征在于，所述检测模块安装于汽车底盘上。3CN108734971A说明书1/3页一种基于激光散斑图