基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法及其应用与流程

1.本发明属于汽车表面缝隙尺寸检测技术领域，涉及一种基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法及其应用。


背景技术：

2.传统的汽车表面缝隙尺寸检测方式主要采用塞尺等机械式量具等。塞尺检测精度可达0.1mm，但是在测量过程当中，塞尺会划伤车身表面，并且测量结果无法实时处理。除此之外，还可以通过计算机视觉、电感式检测工具、激光检测工具进行检测。传统的计算机视觉检测方式利用离散点匹配的方法对缝隙线进行三维重建，其检测结果误差较大。电感式检测工具、激光检测工具虽然可以保证检测精度，但是价格昂贵，检测成本和维修费用较高，对于国内主机厂来说是沉重的负担。
3.因此，开发一种检测精度高、检测成本低廉且对检测对象无伤的汽车表面缝隙尺寸检测方法极具现实意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有汽车表面缝隙尺寸检测方法容易划伤车身、检测精度差且检测成本过高的缺陷，提供一种检测精度高、检测成本低廉且对检测对象无伤的汽车表面缝隙尺寸检测方法，本发明具体是将图像处理技术与机器视觉技术相结合，采用最小外接矩形对汽车表面缝隙尺寸进行检测，其检测效率及检测精度高且操作方便，具有实际应用价值。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法，应用于电子设备，其步骤如下：
7.(1)通过双目相机拍摄汽车表面缝隙的图像；
8.(2)对缝隙图像进行预处理，获得缝隙的边缘图像；
9.(3)在获得缝隙边缘的基础上采用旋转卡壳法来确定缝隙轮廓的最小外接矩形，以最小外接矩形的四个顶点为基础，将两条缝隙线等分为n段，从而在每条缝隙上得到n 1个特征点，进行固定点的匹配；
10.(4)根据双目相机的内外参数对匹配点对进行三维重建，并对缝隙线进行空间旋转，从而求出缝隙宽度与面差，完成对汽车表面缝隙尺寸的检测。
11.本发明的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法，将图像处理技术与机器视觉技术相结合，采用最小外接矩形对汽车表面缝隙尺寸进行检测，检测全程对检测对象无伤，同时其检测精度高、检测成本低廉、检测效率高、操作便捷性好，极具应用前景。
12.作为优选的技术方案：
13.如上所述的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法，所述双目相机的内外参数是通过以上操作获取的：
14.使用双目相机拍摄标定板的图像，采集的图像存储到计算机中，通过标定板的图
像对双目相机进行标定，从而获得双目相机的内外参数。本发明的保护范围并不仅限于此，此处仅给出一种可行的技术方案而已，本领域技术人员可根据实际需求选择合适的方法获取双目相机的内外参数。
15.如上所述的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法，所述预处理包括灰度化、图像平滑及二值化。本发明的保护范围并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求选择预处理的具体方法。
16.如上所述的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法，所述灰度化具体是采用加权平均值灰度化方法进行灰度化；所述图像平滑具体是采用中值滤波进行平滑；所述二值化具体是采用阈值分割方法对图像进行分割。本发明的保护范围并不仅限于此，此处仅给出一种可行的技术方案而已，本领域技术人员可根据实际需求选择合适的方法。
17.如上所述的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法，所述采用旋转卡壳法来确定缝隙轮廓的最小外接矩形具体是指通过建立缝隙的凸壳并且旋转凸壳以寻找包围给定2d点集的最小面积矩形，在步骤(1)获取的汽车表面缝隙的图像中将缝隙轮廓的最小外接矩形绘制出来。
18.本发明还提供一种电子设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器、一个或多个程序及拍摄汽车表面缝隙的图像的双目相机；
19.所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述电子设备执行如上所述的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法。
20.此外，本发明还提供一种计算机存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如上所述的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法。
21.本发明还提供一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行如上所述的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法。
22.有益效果：
23.本发明的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法，将图像处理技术与机器视觉技术相结合，采用最小外接矩形对汽车表面缝隙尺寸进行检测，检测全程对检测对象无伤，同时其检测精度高、检测成本低廉、检测效率高、操作便捷性好，极具应用前景。
附图说明
24.图1为本发明的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法的步序图；
25.图2为实施例1中的缝隙实景拍摄图；
26.图3为缝隙灰度化示意图；
27.图4为缝隙中值滤波示意图；
28.图5为缝隙阈值分割示意图；
29.图6为凸壳旋转前示意图；
30.图7为凸壳旋转后示意图；
31.图8为缝隙最小外接矩形示意图；
32.图9为缝隙特征点示意图；
33.图10为缝隙特征点三维重建示意图；
34.图11为缝隙空间旋转示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步阐述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
36.实施例1
37.一种基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法，应用于电子设备，其步骤如图1所示，具体为：
38.步骤一：打印一张棋盘方格图贴在一个平面上，然后从不同的角度拍摄最少三张图像，检测出每幅图像中的特征点，由检测到的特征点可以计算出每幅图像的平面投影矩阵，最后确定相机的内外参数。
39.步骤二：如图2所示，通过双目相机拍摄汽车翼子板与前车门缝隙图像，并对缝隙图像进行预处理。预处理方法包括灰度化，图像平滑以及二值化。本发明采用加权平均值灰度化方法对缝隙图像进行灰度化，其公式为gray＝0.299r 0.587g 0.144b，如图3所示。采用中值滤波对图像进行平滑，去除图像中的噪声，获得高质量图像，如图4所示。采用阈值分割方法对缝隙图像进行分割，将缝隙部分提取出来，如图5所示。
40.步骤三：对缝隙图像进行特征匹配，采用提取缝隙上的特征点并对特征点进行特征匹配。为了提高精度与效率，本发明采用旋转卡壳法来寻找缝隙轮廓的最小外接矩形。其具体方法为：如图6所示，设有一凸壳p，顶点p
l
、p
i
、p
j
、p
k
处的有向卡壳分别以逆时针方向的c
l
、c
i
、c
j
、c
k
来表示，四个有向卡壳均在凸壳外侧，通过顶点p
i
、p
j
的凸壳边以p
i
p
j
来表示。令c
i
与p
i
‑1p
i
的边所处的直线贴合起来，接着对矩形进行构建。在这当中，有向支撑卡壳c
i
、c
j
、c
k
、c
l
与凸多边形个边之间呈现的角度分别为θ
i
、θ
j
、θ
k
、θ
l
，在转向后续凸边的时候，需对θ
i
、θ
j
、θ
k
、θ
l
的大小进行判断。令θ
l
＝min{θ
i
、θ
j
、θ
k
、θ
l
}，使四条有向卡壳全部旋转θ
l
角度，如图7所示。由于θ
l
最小，因此将c
l
逆时针旋转θ
l
角度，可以看出c
l
与凸多边形的边p
l
p
l 1
所在直线相重合。除此之外，有向卡壳c
i
、c
j
、c
k
分别以相应的原贴合点逆时针旋转θ
l
角度，计算此时的外接矩形面积s
i
。不断扫描整个凸多边形来重复这个过程，卡壳的转角控制在[0,π/2]。一旦转角之和处于90
°
以上的时候，就意味着扫描正式的完结，针对相应的矩形面积进行对比，接着获取最小包围矩形s
min
，如图8所示。之后以最小外接矩形的四个顶点为基础，将两条缝隙线进行16等分，获得17对匹配点对，如图9所示；
[0041]
步骤四：通过立体匹配，得到左右图像对应的匹配点坐标，就可以依据两幅图像的对应关系，可以反求出空间点的世界坐标，如图10所示。对缝隙进行空间旋转，并将其向空间平面投影，求出缝隙宽度与面差，如图11所示。
[0042]
经验证，本发明的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法，将图像处理技术与机器视觉技术相结合，采用最小外接矩形对汽车表面缝隙尺寸进行检测，检测全程对检测对象无伤，同时其检测精度高、检测成本低廉、检测效率高、操作便捷性好，极具应用前景。
[0043]
实施例2
[0044]
一种电子设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器、一个或多个程序及拍
摄汽车表面缝隙的图像的双目相机；
[0045]
所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述电子设备执行如实施例1所述的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法。
[0046]
实施例3
[0047]
一种计算机存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如实施例1所述的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法。
[0048]
实施例4
[0049]
一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行如实施例1所述的基于最小外接矩形的汽车表面缝隙尺寸检测方法，具体即利用mfc将如实施例1所述的算法，封装起来，编写用户界面，通过运行该程序即可在用户界面获取缝隙的宽度与面差。
[0050]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，这些仅是举例说明，在不违背本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。