一种车辆VIN码检测方法及装置与流程

一种车辆vin码检测方法及装置
技术领域
1.本发明涉及汽车生产技术领域，尤其涉及一种车辆vin码检测方法及装置。


背景技术：

2.车辆识别代号(vehicle identification number，或车架号码)，简称vin，由17位数字或字母组成，可用于识别汽车生产国家、制造商、发动机型号等信息，相当于车辆的身份证号，因此vin码的识别尤为重要。目前vin码的打刻形貌、深度等都有非常严格的要求，根据国标(gb 16735-2019)规定，对于汽车及挂车，打刻字码字高应大于或等于7.0mm、打刻深度应大于或等于0.3mm；对于乘用车及总质量小于或等于3500kg的封闭式货车，打刻深度应大于或等于0.2mm，打刻总长度应小于或等于200mm。
3.传统的vin码打刻一般采用机械打刻方法，打刻头容易磨损，并且在面对高硬度材料时打刻效果不理想，因此，激光加工方式以其速度快、功率高、寿命长等优势逐渐开始在车辆vin码打刻中得到应用。但由于激光加工属于热加工，如果加工过程中出现异常将对打刻结果产生不可逆的影响，很容易出现批量的整车报废，会造成严重的后果。同时，容易由工件表面污染等因素导致vin码打刻深度不足的缺陷。因此，传统的二维字符缺陷检测无法完整地判断打刻质量，还需要实时地对打刻结果进行三维深度检测，以便及时发现所有问题并尽早采取措施解决。
4.目前对vin码的识别与检测主要通过对打刻区域拍照，并使用深度学习方法训练模型或使用图像处理方法分析图片，并进行简单的缺陷检测，但这些检测方法均仅止步于二维检测，无法同时检测深度情况，不符合激光加工vin码的检测要求；还可以通过接触式检测的方法对vin码的质量进行检验，通过使用特制的深度测量装置、使用检测针与百分表读取深度数据，这种方式的检测精度较低，而且非常依赖检测人员的技术水平，存在着人为误差、系统误差以及观测误差，难以得到正确的检测结果。


技术实现要素：

5.本发明提供一种车辆vin码检测方法及装置，用以解决现有技术中，对vin码的打刻正确性、字符形状、打刻深度与宽度的检测不能一步到位、容易遗漏单个字符的缺陷且检测效率低的问题，实现对vin码的实时扫描和检测，提高vin码检测的自动化水平，落实对单个字符的检测避免出现遗漏，提高检测的准确率。
6.本发明提供一种车辆vin码检测方法，包括步骤：
7.s1扫描vin码打刻区域，获取多个表面形貌特征曲线；
8.s2基于所述表面形貌特征曲线，生成对应区域的二维深度图像；
9.s3根据所述二维深度图像，获取vin码的字符高度和字符总长度，并将所述字符高度和字符总长度分别与对应的标准范围比较，若符合所述标准范围，则进一步分割vin码的每个字符，否则判断所述vin码不合格；
10.识别分割后的vin码的每个字符，组合得到vin码，并将vin码与vin码实际值比对，
若与所述vin码实际值相同，则判断字符识别正确；
11.s4基于预设的字符特征库，提取每个字符的特征点，计算每个字符的打刻深度以及字符笔画宽度，将每个字符的打刻深度以及字符笔画宽度与对应的标准范围比对，若每个字符的比对结果均符合对应的标准范围，则判断所述vin码合格。
12.根据本发明提供的一种车辆vin码检测方法，所述步骤s1具体包括：
13.在所述vin码打刻区域标定扫描的初始位置与终止位置，通过3d相机扫描初始位置到终止位置内的vin码打刻区域，从而获取所述表面形貌特征数据。
14.根据本发明提供的一种车辆vin码检测方法，所述步骤s3具体包括：
15.在所述二维深度图像上建立坐标系，以任一角点为坐标原点，原点处水平方向为x轴、竖直方向为y轴；
16.对所述二维深度图像作二值化处理，将字符分别投影至x轴和y轴上，存在投影字符的位置置1，其余位置置0；
17.获取x轴方向上投影字符的最左端和最右端的位置，获取两端端点位置的横坐标的差值，获取字符的总长度；
18.获取y轴方向上投影字符的最顶端和最底端的位置，获取对应的两端端点的纵坐标的差值，获取字符的高度。
19.根据本发明提供的一种车辆vin码检测方法，所述步骤s3中，分割vin码的每个字符，具体包括步骤：
20.基于二值化处理后的二维深度图像，根据在x轴上的投影字符，获取多个由0变化为1的跳变点；
21.在每个所述跳变点处对原二维深度图像进行分割，获得17个单独的字符。
22.根据本发明提供的一种车辆vin码检测方法，所述步骤s3具体包括步骤：
23.获取每个单独的字符后，与vin码的标准字符进行比对，判断每个字符的笔画是否存在缺陷；
24.所述缺陷至少包括笔画错误和笔画缺失；若存在所述缺陷，则判断vin码的打刻不合格。
25.根据本发明提供的一种车辆vin码检测方法，所述步骤s4包括：
26.基于vin码所有的可使用字符建立对应的字符特征库；
27.基于所述字符特征库，对每个单独的字符提取特征点，获取每个特征点的坐标，基于表面形貌特征曲线的分辨率以及表面形貌特征曲线的扫描速率，获取每个特征点的坐标对应的表面形貌特征曲线；
28.将所述表面形貌特征曲线上高度跳变的区域作为字符打刻区域，获取对应特征点的打刻深度；
29.获取所述字符打刻区域两端点之间的间距，通过角度换算，获取对应特征点的字符笔画宽度。
30.可选的，由于vin码允许使用的数字和字母字符是固定的，故可以针对固定数量的数字和字母字符进行分析，获取对应的字符特征点；包括但不限于：对每个不同的可使用字符，将字符的笔画端点、笔画之间的交点作为对应字符的特征点加入所述字符特征库；将历史检测数据中的缺陷点位作为对应字符的特征点加入所述字符特征库；
31.根据本发明提供的一种车辆vin码检测方法，所述步骤s4包括：
32.计算单次vin码检测的所有特征点的平均打刻深度以及平均字符笔画宽度，统计所述平均打刻深度以及所述平均字符笔画宽度的变化趋势；
33.如果所述平均打刻深度和/或所述平均字符笔画宽度的变化趋势高于预设的阈值，则判断vin码不合格。
34.另一方面，本发明还提供一种车辆vin码检测装置，包括机器人、扫描模块和分析模块：
35.所述扫描模块安装于所述机器人上，用于扫描vin码打刻区域，获取对应的表面形貌特征曲线；
36.所述分析模块基于所述表面形貌特征曲线，生成对应区域的二维深度图像；
37.所述分析模块还用于根据所述二维深度图像，获取vin码的字符高度和字符总长度，并将所述字符高度和字符总长度分别与对应的标准范围比较，若符合所述标准范围，则进一步分割vin码的每个字符，否则判断所述vin码不合格；
38.识别分割后的vin码的每个字符，组合得到vin码，并将vin码与vin码实际值比对，若与所述vin码实际值相同，则判断字符识别正确；
39.并基于预设的字符特征库，提取每个字符的特征点，计算每个字符的打刻深度以及字符笔画宽度，将每个字符的打刻深度以及字符笔画宽度与对应的标准范围比对，若每个字符的比对结果均符合对应的标准范围，则判断所述vin码合格。
40.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述车辆vin码检测方法的步骤。
41.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述车辆vin码检测方法的步骤。
42.本发明提供的一种车辆vin码检测方法及装置，通过扫描vin码打刻区域，获取vin码在纵向上的多组表面形貌特征曲线，并组合生成对应的二维深度图像，从而更准确的反应vin码刻印区域的表面形貌特征；将二维深度图像进行二值化坐标处理，从而准确的获取vin码的字符高度和字符总长度；通过进一步分割vin码的每个字符，对单个字符进行识别后再组合以获取完整的vin码，有利于提高识别的准确率；进一步根据预设的字符特征库对每个单独的字符进行特征点的分析，从而避免遗漏单个字符的打刻缺陷，实现对vin码的完整检测；本发明提供的一种车辆vin码检测装置，通过将扫描模块可拆卸的安装于机器人上，从而容易根据实际检测车型对装置进行拆卸，通过机器人使得检测装置能够适应多种工作角度，便于实现检测过程的自动化。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1是本发明提供的车辆vin码检测方法的流程示意图；
45.图2是本发明提供的车辆vin码检测方法的表面形貌特征曲线示意图；
46.图3是本发明提供的车辆vin码检测方法获取的二维深度图像示意图；
47.图4是本发明提供的车辆vin码检测方法的宽度与深度计算示意图。
具体实施方式
48.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
50.在一个实施例中，本发明提供了一种车辆vin码检测方法，具体包括步骤：
51.s1扫描vin码打刻区域，获取多个表面形貌特征曲线；
52.s2基于所述表面形貌特征曲线，生成对应区域的二维深度图像；
53.s3根据所述二维深度图像，获取vin码的字符高度和字符总长度，并将所述字符高度和字符总长度分别与对应的标准范围比较，若符合所述标准范围，则进一步分割vin码的每个字符，否则判断所述vin码不合格；
54.识别分割后的vin码的每个字符，组合得到vin码，并将vin码与vin码实际值比对，若与所述vin码实际值相同，则判断字符识别正确；
55.s4基于预设的字符特征库，提取每个字符的特征点，计算每个字符的打刻深度以及字符笔画宽度，将每个字符的打刻深度以及字符笔画宽度与对应的标准范围比对，若每个字符的比对结果均符合对应的标准范围，则判断所述vin码合格。
56.进一步，所述步骤s1包括：
57.在所述vin码打刻区域标定扫描的初始位置与终止位置，通过3d相机扫描初始位置到终止位置内的vin码打刻区域，从而获取所述表面形貌特征数据；
58.需要说明的是，所述初始位置与终止位置可以设置为vin码打刻区域的左右两端，扫描方向可以为从左到右，也可以为从右至左，只要获取vin码打刻区域内的表面形貌特征信息；本发明对扫描的方向不作进一步的限定；进行横向扫描时，获取的是vin码打刻区域内在纵向的多个表面形貌特征曲线；
59.所述初始位置与终止位置也可以设置为vin码打刻区域的上端和下端，可以从上至下或从下至上进行扫描；由于从上至下或从下至上进行纵向扫描时，获取的是vin码打刻区域的多个横向表面形貌特征曲线，vin码的字符数较多，横向的表面形貌特征曲线会更为复杂，不利于对字符进行分析和分割，因此从上之下或从下至上进行纵向扫描的效率不及于从左到右或从右至左的扫描方式。
60.具体的，在对vin码打刻区域进行扫描后，获取的表面形貌特征曲线如图2所示，对字母“a”、“b”、“c”进行扫描，在字母b处时，获取的纵向表面形貌特征曲线有三个波谷段，三
个波谷段对应的即为字符b中的高度跳变的区域，即为字符b的打刻区域；
61.将字母“a”、“b”、“c”扫描获取的多个纵向表面形貌特征曲线进行整合获得二维灰度图像，以浅色标记平波段，以深色标记高度跳变的波谷段，即获取对应深度图像；
62.可选的，用于扫描的装置可以为3d相机和可发射射线结构光的激光器，本发明对具体的扫描装置不作限定；
63.作为示例的，如附图图3所示的，即为组合多个表面形貌特征曲线整合获取的二维深度图像；
64.进一步的，根据获取的完整vin码打刻区域的二维深度图像，计算vin码的字高和字符总长，所述步骤s3包括：
65.在所述二维深度图像上建立坐标系，以任一角点为坐标原点，原点处水平向右为x轴，竖直向下为y轴；
66.对所述二维深度图像作二值化处理，将字符分别投影至x轴和y轴上，存在投影字符的位置置1，其余位置置0；
67.获取x轴方向上投影字符的最左端和最右端的位置，获取两端端点位置的横坐标的差值，获取字符的总长度；
68.获取y轴方向上投影字符的最顶端和最底端的位置，获取对应的两端端点的纵坐标的差值，获取字符的高度；
69.具体的，以二维深度图像的任意一个角的定点作为原点，建立平面直角坐标系，将二维深度图像二值化处理；
70.在将字符投影至x轴时，只要其中一列像素对应的表面形貌特征曲线存在高度跳变的区域，则表明该列像素属于字符刻印区域，则将该处的投影置为“1”；同理，在向y轴投影时，若该行对应的像素属于字符刻印区域则将对应的投影数值置为“1”；
71.由此测得在x轴和y轴上的总投影，进而获得x轴方向上的长度数值，以及y轴方向上的高度数值，即为字符总长度和字符高度。
72.具体的，在一个实施例中，上述步骤s3中，分割vin码的每个字符，具体包括步骤：
73.基于二值化处理后的二维深度图像，根据在x轴上的投影字符，获取多个由0变化为1的跳变点；
74.在每个所述跳变点处对原二维深度图像进行分割，获得17个单独的字符。
75.具体的，由于vin码一共有17位，意味着vin码17个字符中间存在着16个无印刻痕迹的空白区域；那么在对图像进行分割时，基于上述步骤获取的在x轴上的字符投影，存在着16个投影数值为0的区域；
76.可选的，选投影数值首次由“1”变化为“0”的跳变点作为分割点，也可以根据实际情况选择空白区域中的其中一个跳变点作为分割点，本发明对此不作限定；
77.可选的，在对字符完成分割后，再次对分割后的图像进行二值化处理，计算到y轴的投影，从而计算单个字符的字高，从而检验是否每个字符的字高都符合相关的标准；
78.更进一步的，所述步骤s3还包括：
79.获取每个单独的字符后，与vin码的标准字符进行比对，判断每个字符的笔画是否存在缺陷；
80.若存在缺陷，则判断vin码的打刻不合格。
81.可选的，通过ocr技术对分割后的每个区域的字符进行识别，并判断每个字符的笔画是否存在缺陷，缺陷的类型包括但不限于笔画的缺失、笔画漏打、笔画错误、字符错误以及笔画不均等，则表明字符刻印不合格；若字符难以识别，则表明原字符区域表面可能存在干扰识别的污渍等异物，或表明字符刻印不合格。
82.在一个实施例中，所述步骤s4还包括：
83.基于vin码所有的可使用字符建立对应的字符特征库；
84.基于所述字符特征库，对每个单独的字符提取特征点，获取每个特征点的坐标；
85.基于所述二维深度图像的分辨率以及扫描速度，获取每个特征点的坐标对应的表面形貌特征曲线；
86.将所述表面形貌特征曲线上高度跳变的区域作为字符打刻区域，获取对应特征点的打刻深度；
87.获取所述字符打刻区域两端点之间的间距，通过角度换算，获取对应特征点的字符笔画宽度。
88.其中，由于vin码允许使用的数字和字母字符是固定的，故可以针对固定数量的数字和字母字符进行分析，获取对应的字符特征点；包括但不限于：对每个不同的可使用字符，将字符的笔画端点、笔画之间的交点作为对应字符的特征点加入所述字符特征库；
89.可选的，在多次对vin码的刻印进行检测的过程中，收集多次检测的历史数据，将历史检测数据中各个字符缺陷频率高的区域作为对应字符的特征点加入所述字符特征库；
90.从而节省每次检测的算力消耗，直接检测特征点，通过多个特征点的平均深度来反馈对应字符的深度。
91.具体的，获取打刻笔画的深度和宽度的示意如图4所示，获取分割后的单个字符，根据上述的特征点位库选取检测的特征点位，根据图片的分辨率确定像素的位置，根据传感器的扫描速度获取该位置对应的表面形貌特征曲线；
92.可选的，在提取出来的表面形貌特征曲线上，使用线性滤波使得曲线光滑，从而防止检测过程中受到的外界扰动影响检测的结果；
93.进一步，如图4所示，根据提取出来的表面形貌特征曲线，标记曲线上出现高度跳变的区域，将非打刻区域对应的线段拟合为直线，计算该直线到波谷的高度差，即为该特征点的打刻深度；
94.取高度跳变区域的前后端点，取两端点之间的间距作为初始笔画宽度，由于部分笔画存在与竖直方向的角度，因此根据角度对获得的初始笔画宽度进行换算，进而获得打刻笔画的宽度；
95.对单个字符，计算所有特征点的打刻深度的平均值以及笔画宽度的平均值，与vin码标准要求的范围进行比较，若存在任意一个字符的打刻深度或打刻笔画宽度不满足标准的要求，则表面被测的vin码不合格。
96.另一方面，在一个实施例中，本发明还提供了一种车辆vin码检测装置，下文描述的检测装置与上文描述的检测方法可相互对应参照，具体包括机器人、扫描模块和分析模块：
97.所述扫描模块可拆卸的安装于所述机器人上，用于扫描vin码打刻区域，获取对应的表面形貌特征曲线；
98.所述分析模块基于所述表面形貌特征曲线，生成对应区域的二维深度图像；
99.所述分析模块还用于根据所述二维深度图像，获取vin码的字符高度和字符总长度，并将所述字符高度和字符总长度分别与对应的标准范围比较，若符合所述标准范围，则进一步分割vin码的每个字符，否则判断所述vin码不合格；
100.识别分割后的vin码的每个字符，组合得到vin码，并将vin码与vin码实际值比对，若与所述vin码实际值相同，则判断字符识别正确；
101.并基于预设的字符特征库，提取每个字符的特征点，计算每个字符的打刻深度以及字符笔画宽度，将每个字符的打刻深度以及字符笔画宽度与对应的标准范围比对，若每个字符的比对结果均符合对应的标准范围，则判断所述vin码合格。
102.优选的，所述机器人选为六轴机器人；机器人可选用夹爪或气动吸盘抓取检测装置；检测装置包括但不限于3d相机与可发射线结构光的激光器，本发明对此不作限定。
103.本发明还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括：处理器(processor)、通信接口(communicationsinterface)、存储器(memory)和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行上述的车辆vin码检测方法。
104.此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
105.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述提供的车辆vin码检测方法。
106.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述的车辆vin码检测方法。
107.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
108.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
109.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。