【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及車載測(cè)速，尤其涉及一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、車輛導(dǎo)航技術(shù)無論在軍事還是民用領(lǐng)域都非常重要。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以其獨(dú)特的自主性、隱蔽性、抗干擾性和全天候性使得其在軍事、民用領(lǐng)域中的應(yīng)用是任何導(dǎo)航系統(tǒng)都無法替代的。但是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)存在一個(gè)致命的缺點(diǎn)，由于陀螺和加速度通過連續(xù)的積分計(jì)算得到姿態(tài)和速度，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，誤差會(huì)越來越大。在車載慣導(dǎo)應(yīng)用領(lǐng)域，可以為慣導(dǎo)系統(tǒng)提供精確的線速度信息，以提高車載慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。
2、常用的高精度車載非接觸測(cè)速方法有激光多普勒測(cè)速和白光測(cè)速等。激光多普勒測(cè)速系統(tǒng)精度高，穩(wěn)定性也很好，但是受環(huán)境影響比較大，系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝調(diào)困難，而且價(jià)格較一般測(cè)速系統(tǒng)昂貴。白光測(cè)速系統(tǒng)以led白光為光源，ccd為圖像傳感器，通過測(cè)量路面在ccd靶面上所成像的速度來得到車輛的行進(jìn)速度，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，價(jià)格也相對(duì)便宜。相比于激光多普勒測(cè)速，白光測(cè)速具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
3、但是白光測(cè)速系統(tǒng)的輸出速度信息受ccd相機(jī)成像放大倍率的影響，當(dāng)測(cè)速裝置用作車載測(cè)速時(shí)，車輛在行進(jìn)中由于路面不平出現(xiàn)顛簸，改變鏡頭與路面的距離，導(dǎo)致ccd相機(jī)成像放大倍率發(fā)生變化，從而影響測(cè)速系統(tǒng)的測(cè)速精度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于光學(xué)成像的車載測(cè)速系統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中白光測(cè)速系統(tǒng)用作車載測(cè)速時(shí)，由于路面不平改變了ccd相機(jī)的成像放大倍率，從而影響測(cè)速精度的問題。
2、本申請(qǐng)第一方面提供了一種基于光學(xué)成像
3、成像設(shè)備，所述成像設(shè)備安裝在車輛的底部，用于獲取路面的圖像數(shù)據(jù)；
4、對(duì)稱安裝在成像設(shè)備兩側(cè)的兩個(gè)標(biāo)定光源，所述標(biāo)定光源發(fā)出的光束經(jīng)路面反射后被成像設(shè)備捕獲；
5、與成像設(shè)備連接的信號(hào)處理器，根據(jù)成像設(shè)備獲取的相鄰幀路面圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算成像設(shè)備的成像靶面上像元的移動(dòng)速度；根據(jù)兩標(biāo)定光源發(fā)出的光束經(jīng)路面反射后在成像設(shè)備的成像靶面上的像距，計(jì)算成像設(shè)備的成像放大倍率；根據(jù)像元的移動(dòng)速度和成像放大倍率計(jì)算車輛的瞬時(shí)速度。
6、本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案中，通過實(shí)時(shí)獲取兩個(gè)標(biāo)定光源發(fā)出的光束經(jīng)路面反射后在成像設(shè)備的成像靶面上的像距，可以實(shí)時(shí)計(jì)算路面在成像設(shè)備的成像靶面上的成像放大倍率，消除由于路面不平導(dǎo)致成像設(shè)備物距變化對(duì)成像放大倍率的影響，從而提高了車載測(cè)速設(shè)備的精度。
7、在某些實(shí)施方式中，所述成像設(shè)備為線陣ccd相機(jī)，線陣ccd相機(jī)具有成本低、靈敏度高、精度高、動(dòng)態(tài)范圍寬等優(yōu)勢(shì)。
8、在某些實(shí)施方式中，所述成像設(shè)備的成像靶面與路面平行，保障測(cè)速的精度。
9、在某些實(shí)施方式中，所述標(biāo)定光源為激光光源，激光光源具有方向性好、光亮度高等優(yōu)勢(shì)。
10、本申請(qǐng)第二方面提供了一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速方法，包括以下步驟：
11、獲取某時(shí)刻相鄰的兩幀圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)相鄰的兩幀圖像數(shù)據(jù)計(jì)算成像靶面上像元的移動(dòng)速度v′；
12、獲取該時(shí)刻兩標(biāo)定光源發(fā)出的光束經(jīng)路面反射后在成像設(shè)備的成像靶面上的像距x，根據(jù)像距x計(jì)算成像設(shè)備的成像放大倍率β；
13、根據(jù)像元的移動(dòng)速度v′和成像放大倍率β計(jì)算車輛的瞬時(shí)速度
14、在某些實(shí)施方式中，成像靶面上像元的移動(dòng)速度v′的計(jì)算公式為：
15、v′＝δs×f0＝r0×σ×f0
16、其中，δs為連續(xù)兩幀圖像上像素偏移的距離；f0為成像設(shè)備的幀頻；σ為成像靶面上像元的尺寸；r0為連續(xù)兩幀圖像上像素偏移的點(diǎn)數(shù)。
17、在某些實(shí)施方式中，在計(jì)算成像靶面上像元的移動(dòng)速度前，利用互相關(guān)函數(shù)對(duì)相鄰兩幀圖像進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，找到使互相關(guān)函數(shù)的值最大時(shí)連續(xù)兩幀圖像上像素偏移的點(diǎn)數(shù)r0；
18、相鄰兩幀圖像的互相關(guān)函數(shù)定義為：
19、
20、其中，rk，k-1(r)表示第k幀圖像和第k-1幀圖像之間有r個(gè)像素偏移時(shí)兩幀圖像的相似性大小；n表示成像靶面上的像素個(gè)數(shù)；xk(i)表示第k幀圖像的第i個(gè)像素，xk-1(i)表示第k-1幀圖像的第i個(gè)像素。
21、在某些實(shí)施方式中，根據(jù)像距x計(jì)算成像設(shè)備的成像放大倍率β的方法為：
22、
23、其中，f為成像靶面與成像設(shè)備的光學(xué)鏡頭主平面之間的距離；d為標(biāo)定光源的發(fā)射點(diǎn)與光學(xué)鏡頭主平面之間的距離；h為標(biāo)定光源的發(fā)射點(diǎn)與路面的垂直距離；x為兩標(biāo)定光源發(fā)出的光束經(jīng)路面反射后在成像靶面上的像距；y為兩標(biāo)定光源發(fā)出的光束在路面上形成的兩光點(diǎn)之間的距離；
24、根據(jù)兩標(biāo)定光源的光路結(jié)構(gòu)可得：
25、y＝l-2htanθ其中，l為兩標(biāo)定光源之間的距離；θ為標(biāo)定光源發(fā)出的光束與豎直方向的夾角；
26、聯(lián)立上述方程可得：
27、
28、則可計(jì)算得到成像設(shè)備的成像放大倍率為：
29、
30、則車輛的瞬時(shí)速度為：
31、
32、上述說明僅是本申請(qǐng)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請(qǐng)的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本申請(qǐng)的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，所述成像設(shè)備(1)為線陣CCD相機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，所述成像設(shè)備(1)的成像靶面(4)與路面(2)平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)定光源(3)為激光光源。
5.一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速方法，基于權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的車載測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速方法，其特征在于，成像靶面(4)上像元的移動(dòng)速度v′的計(jì)算公式為：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速方法，其特征在于，在計(jì)算成像靶面(4)上像元的移動(dòng)速度前，利用互相關(guān)函數(shù)對(duì)相鄰兩幀圖像進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，找到使互相關(guān)函數(shù)的值最大時(shí)連續(xù)兩幀圖像上像素偏移的點(diǎn)數(shù)r0；
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速方法，其特征在于，根據(jù)像距x計(jì)算成像
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，所述成像設(shè)備(1)為線陣ccd相機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，所述成像設(shè)備(1)的成像靶面(4)與路面(2)平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)定光源(3)為激光光源。
5.一種基于光學(xué)成像的車載測(cè)速方法，基于權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的車載測(cè)速系統(tǒng)，其特...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：杜勇，原鵬，李建嶺，張彭，肖躍靈，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中船星慣科技武漢有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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