一种汽车玻璃副像偏离参数检测方法及系统与流程

本发明涉及汽车玻璃光学性能检测，特别涉及一种汽车玻璃副像偏离参数检测方法及系统。

背景技术：

1、汽车玻璃是汽车安全的重要组成部分，其光学性能直接影响驾驶安全。其中，副像偏离参数是指光线透过玻璃后产生的主像与副像之间的偏移量，该参数对辅助驾驶摄像头成像质量及hud投影效果具有关键影响。现有技术中，通常采用准直望远镜法进行副像偏离检测，即由准直镜将带亮点的极坐标系成像于无限远处，人眼通过望远镜观察副像在极坐标中的位置并读取偏移值。然而，该方法中，副像偏移量依赖于人眼主观判读，缺乏客观量化标准，且人眼无法直接获取高精度的像素级坐标数据，导致测量精度低、重复性差，难以满足汽车玻璃产线对高效、自动化检测的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种汽车玻璃副像偏离参数检测方法及系统。

2、本发明的第一个方面提供了一种汽车玻璃副像偏离参数检测方法，包括：

3、获取透过待测玻璃采集的至少一帧检测图像数据，所述检测图像数据中包含由显示装置显示的测试图案；

4、对所述检测图像数据进行畸变补偿处理，利用摄像头的内参矩阵对原始像素坐标进行径向畸变和切向畸变的校正，得到畸变补偿后的图像；

5、对所述畸变补偿后的图像进行主像与副像的自动识别，分别获取主像像素坐标和副像像素坐标；

6、根据所述主像像素坐标和所述副像像素坐标，计算副像偏离参数，所述副像偏离参数至少包括水平分量和垂直分量。

7、进一步，所述畸变补偿处理按照以下数学模型进行：

8、设原始像素坐标为

，归一化坐标为，，其中，为水平方向焦距，为垂直方向焦距，、为主点坐标；

9、设径向畸变系数、、和切向畸变系数、，令，则畸变补偿后的归一化坐标为：

10、

11、

12、矫正后的像素坐标为

，

。

13、进一步，所述主像与副像的自动识别包括：

14、采用harris角点检测算法定位特征点，harris响应函数定义为，其中，为结构张量矩阵，为经验系数，当值超过设定阈值时判定为角点，将检测到的所有角点作为候选特征点，每个候选特征点具有对应的像素坐标；

15、计算图像背景区域的灰度均值和灰度标准差，按以下公式确定第一亮度阈值和第二亮度阈值；

16、其中，为第一信噪比系数，为第二信噪比系数，且；

17、所述第一亮度阈值用于区分主像与背景，主像区域由光线直接透过玻璃成像，亮度高于的特征点判定为主像；所述第二亮度阈值用于区分副像与背景噪声，副像区域由玻璃内部二次反射成像，亮度较主像弱但仍高于背景噪声，亮度介于与之间的特征点判定为副像。

18、进一步，还包括多帧融合降噪步骤：对于同一测试位置，连续采集预定帧数的检测图像；计算每一帧图像中副像区域的信噪比；以所述信噪比作为权重，对多帧图像中副像的像素坐标进行加权融合，得到融合后的副像像素坐标。

19、进一步，所述计算副像偏离参数具体包括：根据主像像素坐标和副像像素坐标计算像素偏移量；根据摄像头的像素尺寸和焦距，将所述像素偏移量转换为初始偏离角；获取待测汽车玻璃的折射率、厚度以及实车安装角度偏差，对所述初始偏离角进行折射修正和角度误差补偿，得到修正后的偏离角；根据摄像头镜头焦点到显示装置的距离，将修正后的偏离角转换为副像偏离参数的水平分量和垂直分量。

20、进一步，所述折射修正根据斯涅尔定律进行，所述角度误差补偿根据玻璃实际安装角度与标准角度的偏差进行计算；并且，所述方法还包括温度补偿步骤：获取环境温度，根据温度对摄像头的焦距和待测汽车玻璃的折射率进行补偿，所述补偿采用线性温度系数模型。

21、进一步，还包括摄像头外参标定步骤：在显示装置上同时显示标定图案与测试图案；在摄像头的多个移动位置采集标定图像，建立统一的世界坐标系；通过最小化重投影误差，求解各位置的外参矩阵，所述重投影误差为标定点的实测像素坐标与投影像素坐标之间的欧氏距离。

22、进一步，在获取检测图像数据之前，还包括路径规划步骤：获取待测汽车玻璃的尺寸参数和检测步长参数；计算测试点总数，并生成遍历所有测试点的移动路径，所述移动路径采用双向蛇形扫描路径以最小化总移动路程；自动跳过待测汽车玻璃边缘区域的不可达测试点。

23、本发明的第二个方面提供了一种汽车玻璃副像偏离参数检测系统，包括：

24、显示屏，用于显示测试图案；

25、摄像头，用于透过待测汽车玻璃采集所述显示屏上的图像，所述待测汽车玻璃按照实车安装角度放置于所述摄像头与所述显示屏之间；

26、平移机构，与所述摄像头连接，用于驱动所述摄像头在水平与垂直方向上移动；

27、计算单元，与所述摄像头和所述平移机构相连，所述计算单元包括：图像采集模块，用于获取所述摄像头采集的至少一帧检测图像；畸变补偿模块，用于对所述检测图像进行畸变补偿；识别模块，用于对畸变补偿后的图像进行主像与副像的自动识别，分别获取主像像素坐标和副像像素坐标；参数计算模块，用于根据所述主像像素坐标和所述副像像素坐标计算副像偏离参数。

28、进一步，还包括遮光腔体，用于将所述显示屏、所述待测汽车玻璃和所述摄像头封闭在同一腔体内；角度传感器，设置于用于放置所述待测汽车玻璃的托架上，用于实时监测玻璃安装角度；温度传感器，用于监测环境温度；所述计算单元还用于根据所述角度传感器和所述温度传感器的数据进行角度误差补偿和温度补偿。

29、进一步，所述平移机构为闭环伺服控制的电动平移台，配合光栅尺或编码器实现满足预设重复定位精度的定位；所述摄像头的底座设有减振结构，并且所述摄像头在移动停稳后延时预设时长再进行图像采集。

30、进一步，还包括多摄像头阵列，该多摄像头阵列中包含多个所述摄像头，用于同时对所述待测汽车玻璃的不同区域进行并行检测，所述计算单元同步采集多路图像并分别计算各区域的副像偏离参数后汇总输出。

31、本发明的第三个方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的汽车玻璃副像偏离参数检测方法中的步骤。

32、本发明的第四个方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的汽车玻璃副像偏离参数检测方法中的步骤。

33、本发明的第五个方面提供了一种计算机程序产品，包括软件代码，所述软件代码中的程序执行如本发明第一方面所述的汽车玻璃副像偏离参数检测方法中的步骤。

34、与现有技术相比，本发明提供的一种汽车玻璃副像偏离参数检测方法及系统，用摄像头和显示屏替代人眼与望远镜，通过图像处理算法自动提取主像与副像的像素坐标并计算偏移量，将主观的人眼观测转换为客观的像素级定量计算，实现了检测过程自动化、结果客观可量化的技术效果，并显著提升了测量精度。