專利名稱：智能燈光自動檢測分析系統(tǒng)及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于專用測試設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種智能燈光自動檢測分析系統(tǒng)及 其檢測方法，能對汽車前照燈的遠光燈進行光斑對稱性判斷和汽車前照燈的
近光照明進行拐點處明暗截止區(qū)分界的清晰度判斷，可^r測遠光燈和近光燈 的照明質(zhì)量，為燈的生產(chǎn)廠家提供詳細的燈斑數(shù)據(jù)，從而為改進燈的結(jié)構(gòu)提 供依據(jù)。此外，還可用于其它燈具照明質(zhì)量的檢測。
背景技術(shù)：
前照燈是汽車在夜間或在能見度較低的情況下，為駕駛員提供道路照明 的重要設(shè)備，而且也是駕駛員發(fā)出警示，進行聯(lián)絡(luò)的燈光信號裝置，因此前 照燈必須具有足夠的發(fā)光強度、正確的方向和燈光形狀。由于在行車過程中， 汽車受到振動，可能引起前照燈部件的安裝位置發(fā)生變動，從而改變光束的 形狀和照射方向，同時，燈泡在使用過程中會逐步老化，反射鏡也會受到污 染而使其聚光的性能變差，導(dǎo)致前照燈的照明質(zhì)量變壞。這些變化都會使駕 駛員對前方道路情況辨認不清，或在與對面來車交會時造成對方駕駛員眩目 等，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此，前照燈的發(fā)光強度和光束的照射方向被列 為機動車運行安全檢測的必檢項目。
目前前照燈的檢測方法主要有以下三種
(1) 釆用全光電池的方法。測量近光時用光電池進4亍掃描，以得到平面 圖像進行近光分析。硅光電池的檢測精度低，同時由于前照燈遠光的光形分 布為標(biāo)準(zhǔn)的橢圓形，其光軸中心也是光強最強點，利用對稱的上下左右四個 硅光電池可以對遠光進行追光，利用四象限硅光電池可以測量，但由于近光 的光形分布并不具有對稱的特點，因此當(dāng)檢測雙燈單光軸的近光燈時，就無 法利用遠光的測量方法進行近光的測量。(2) 采用圖像傳感器和光電池相結(jié)合的方法。利用光電池進行遠光測 量，利用圖像傳感器進行近光測量，這是目前使用最多的方法。
(3) 采用全圖像測量的方法。用圖像傳感器替代光電池進行遠光的定 位、角度和光強測量。圖像傳感器法在測量遠光燈光型不符合標(biāo)準(zhǔn)而具有多 組對稱點時，具有角度測量上的優(yōu)勢，其精度和重復(fù)性較好。
汽車前照燈遠光燈的光斑應(yīng)該是一個橢圓形的光斑，中心的光強最強， 向外光強逐漸減弱，由一個個等光強的同心橢圓組成，且長軸在水平方向， 即理想的汽車前照燈遠光的光斑應(yīng)該是一個相對于最強照明區(qū)域的長軸在水 平方向的橢圓對稱圖形。但是，目前的遠光燈由于發(fā)光體質(zhì)量和反光板質(zhì)量 的原因，有的發(fā)出的光的長軸不在水平方向，有的雖然中心的光強能夠滿足 要求，但是越向外光強的發(fā)散程度遠大，并且有不對稱的情況。當(dāng)有這些現(xiàn) 象存在時，將會影響對遠方道路的照明，極大地影響司機的觀察區(qū)域和觀察 范圍。但是目前的前照燈檢測儀都不具備檢測這個性能的功能。
汽車前照燈的近光為非對稱式，即光形分布有一條明顯的明暗截止線。 非對稱式配光有兩種 一種是在配光屏幕上，明暗截止線的水平部分在V-V 線的左半邊，右半邊為水平線向上成15。的斜線，如圖la所示。另一種是明 暗截止線右半邊為水平線向上成45。斜線至垂直距離25cm轉(zhuǎn)向水平的折線， 由于明暗截止線呈Z形，亦稱Z形配光，如圖lb所示。這樣才能防止夜間會 車時給對方駕駛員造成眩目。但是，對于高質(zhì)量的近光燈不僅要滿足上述條 件，而且還要滿足明暗截止區(qū)分界的要清晰，這樣才能最大限度地保護對方 的駕駛員。但是目前的近光燈，由于遮光板的形狀以及安裝位置的原因，經(jīng) 常存在滿足光型的形狀，但是在光斑的左上方亮度雖然比右下方弱，但是仍 然有一定的強度，這樣對對方的駕駛員會造成一些不好的影響，因此要求近 光燈暗截止區(qū)分界的要清晰是非常重要的，但是目前的前照燈檢測儀都不具 備檢測這個性能的功能。
4總之，目前的檢測儀只能進行汽車前照燈燈高、遠光的光強、光斑中心 的偏斜以及近光的拐點等參數(shù)的測量。不具備遠、近燈光的照明質(zhì)量的檢觀'J， 比如不能對汽車前照燈的遠光燈進行光斑對稱性;險測，也不能對汽車前照燈 的近光照明進行拐點處明暗截止區(qū)分界的清晰度的檢測，而這些性能對判斷 汽車前照燈照明質(zhì)量的好壞是非常有用的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種智能燈光
自動檢測分析系統(tǒng)及其檢測方法，采用CCD攝像機，除了完成燈高、遠光的 光強、光斑中心的偏斜以及近光的拐點等參數(shù)的測量外，還增加了遠光燈和 近光燈照明質(zhì)量的自動評估的功能，即增加對汽車前照燈的遠光燈進行光斑 對稱性檢測，對汽車前照燈的近光照明進行拐點處明暗截止區(qū)分界的清晰度 進行;險測，從而為判斷汽車前照燈照明質(zhì)量的好壞提供依據(jù)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
依據(jù)本發(fā)明提供的一種智能燈光自動檢測分析系統(tǒng)，包括導(dǎo)軌、底座小 車、立柱、受光箱、光學(xué)系統(tǒng)、CCD攝像機、單片機處理系統(tǒng)和DSP圖像處理 系統(tǒng)，所述的底座小車下裝有導(dǎo)軌，立柱安裝在底座小車上，受光箱裝在立 柱上，受光箱內(nèi)裝有菲涅爾透鏡、兩個CCD攝像頭、成像屏和測光強光電池 傳感器；菲涅爾透鏡用于遠光或近光的成像，其中一個CCD攝像頭用于瞄準(zhǔn) 發(fā)光的機動車前照燈；另一個CCD攝像頭通過高像速的面陣CCD成像，將二 維平面的遠近光配光圖形一次性完成采集，通過DSP圖像處理技術(shù)，獲得遠 近光配光參數(shù)；測光強光電池傳感器用于測量遠光的光強，光電池輸出的模 擬信號經(jīng)過預(yù)處理板處理后進入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后進入單片 機處理系統(tǒng)進行運算和處理；受光箱內(nèi)的輸出信號通過控制總線連接單片機 處理系統(tǒng)。
一種用于智能燈光自動檢測分析系統(tǒng)的檢測方法，安裝在受光箱內(nèi)的CCD 攝像機拍得前照燈通過菲涅爾透鏡后在幕上的圖像，圖像經(jīng)過預(yù)處理、等照 度環(huán)帶提取、等照度環(huán)帶中心計算和對稱性檢驗后，得到遠光燈光斑的對稱
5性；圖像經(jīng)過預(yù)處理、近光燈明暗轉(zhuǎn)折線提取、明暗分界線亮帶寬度計算，得 到近光燈光斑在明暗截止區(qū)分界的清晰度；采用等照度環(huán)帶中心坐標(biāo)相對于 光斑中心的平均偏移量來判斷遠光燈光斑對稱性的方法以及偏移量的計算方 法；采用轉(zhuǎn)折線上方圖像亮帶帶寬的大小來判斷近光燈光斑在明暗轉(zhuǎn)折處清 晰度的方法，以及亮帶帶寬的計算方法。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點和有益效果。
本發(fā)明數(shù)據(jù)處理部分采用高端的數(shù)字圖像處理技術(shù)，控制單元采用單片 機控制核心。圖像釆集單元使用圖像卡及攝像機。系統(tǒng)采用先進的計算機通 信技術(shù)進行數(shù)據(jù)交換。整套系統(tǒng)自動化高，具有智能化圖像識別檢測能力， 對實現(xiàn)無人作業(yè)，具有重要意義。
本發(fā)明的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。


圖la是本發(fā)明的V型燈配光圖lb是本發(fā)明的Z型燈配光圖2是本發(fā)明的燈光檢測儀外部整體結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明受光箱結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明的總體功能框圖5是本發(fā)明遠光燈光斑的對稱性檢測的總體框圖6是本發(fā)明遠光燈光斑等照度環(huán)帶中心坐標(biāo)相對于光斑中心的平均偏
移量計算方法的框圖； 圖7是發(fā)明近光燈光斑在明暗截止區(qū)分界的清晰度檢測的總體框圖； 圖8是本發(fā)明近光燈光斑轉(zhuǎn)折線附近亮帶帶寬計算的框圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖及較佳的實施例，對依據(jù)本發(fā)明提供的具體實施方式
、結(jié) 構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。
參見圖2 ~ 3, —種智能燈光自動檢測分析系統(tǒng)，包括導(dǎo)軌1、底座小車2、
6立柱3、受光箱4、光學(xué)系統(tǒng)、CCD攝像機、單片機處理系統(tǒng)IO和DSP圖像處 理系統(tǒng)11,所述的底座小車下裝有導(dǎo)軌，立柱安裝在底座小車上，受光箱裝 在立柱上，受光箱內(nèi)裝有菲尼爾透鏡5、兩個CCD攝像頭6、 7、成像屏8和 測光強光電池傳感器9;菲尼爾透鏡用于遠光或近光的成像，其中一個CCD攝 像頭6用于瞄準(zhǔn)發(fā)光的機動車前照燈；另一個CCD攝像頭7通過高像素的CCD 面陣成像，將二維平面的遠近光配光圖形在瞬間一次性完成采集，通過DSP 圖像處理技術(shù)，獲得遠近光配光參數(shù)；測光強光電池傳感器用于測量遠光的 光強，光電池輸出的模擬信號經(jīng)過預(yù)處理板處理后進入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號，然后進入單片機處理系統(tǒng)進行運算和處理；受光箱內(nèi)的輸出信號通 過控制總線連接單片機處理系統(tǒng)。
參見圖4-8， 一種用于智能燈光自動檢測分析系統(tǒng)的檢測方法，安裝在 受光箱內(nèi)的CCD攝像機拍得前照燈通過菲涅爾透鏡后在幕上的圖像，圖像經(jīng) 過預(yù)處理、等照度環(huán)帶提取、等照度環(huán)帶中心計算和對稱性檢驗后，得到遠 光燈光斑的對稱性；圖像經(jīng)過預(yù)處理、近光燈明暗轉(zhuǎn)折線提取、明暗分界線亮 帶寬度計算，得到近光燈光斑在明暗截止區(qū)分界的清晰度;采用等照度環(huán)帶中 心坐標(biāo)相對于光斑中心的平均偏移量來判斷遠光燈光斑對稱性的方法以及偏 移量的計算方法；采用轉(zhuǎn)折線上方圖像亮帶帶寬的大小來判斷近光燈光斑在 明暗轉(zhuǎn)折處清晰度的方法，以及亮帶帶寬的計算方法。
工作原理 一、遠光燈光斑的對稱性檢測
安裝在受光箱內(nèi)的CCD攝像機拍得前照燈通過濾光片和菲涅爾透鏡在幕 上的遠光燈光斑圖像，由DSP構(gòu)成的圖像采集與處理系統(tǒng)將CCD的模擬信號 轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后，在該圖像采集與處理系統(tǒng)中對該圖像進行處理。首先進 行圖像的濾波處理，消除圖像中的孤立噪聲點和突變噪聲；然后，對圖像進 行均勻化處理，使所得的圖像的均勻性更好；在此基礎(chǔ)上，綜合精度和處理 速度的要求，將圖像的灰度分成n (10-50)個等級，根據(jù)區(qū)域整體灰度值分布情況和灰度值的大小以及相鄰性和封閉性的原則將整幅圖像分成n個等灰 度的區(qū)域，根據(jù)等灰度區(qū)域的寬度提取其中心點，構(gòu)成n個等灰度曲線；最 后根據(jù)等灰度曲線的情況，計算出遠光燈光斑的中心，據(jù)此得出其對稱性情 況，由此可以判斷出遠光燈的照射光斑的質(zhì)量。
進行完等灰度區(qū)域的分割后，整幅圖像由 一 系列灰度相等的封閉環(huán)組成， 找出灰度最大的區(qū)域，計算其質(zhì)心，就可以得到遠光燈光斑的中心位置；根 據(jù)中心光斑的灰度值的大小，取灰度值大于等于最大值50%的等灰度環(huán)作為有 效光斑，分別計算每個等灰度環(huán)的質(zhì)心坐標(biāo)，作為該等灰度環(huán)的中心位置； 計算這些等灰度環(huán)的中心坐標(biāo)相對于光斑中心的平均偏移量；根據(jù)在水平和 垂直兩個方向的偏移情況，就可以得出遠光燈光斑相對于中心在水平和垂直 兩個方向的對稱性。
二、近光燈光斑在明暗截止區(qū)分界的清晰度^r測
安裝在受光箱內(nèi)的CCD攝像機拍得前照燈通過濾光片和菲涅爾透鏡后在 幕上的近光燈光斑圖像，由DSP構(gòu)成的圖像采集與處理系統(tǒng)將CCD的模擬信 號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后，在該圖像采集與處理系統(tǒng)中對該圖像進行處理。首先 進行圖像的濾波處理，消除圖像中的孤立噪聲點和突變噪聲；進行梯度運算 處理提取出明暗轉(zhuǎn)折線；采用最小二乘法對所提取出的數(shù)據(jù)進行擬合，提取 出近光燈光斑的兩條轉(zhuǎn)折線；然后，在原圖像中計算出轉(zhuǎn)折線每點的法線方 向，在該方向上提取轉(zhuǎn)折線上方100個像素點，做這些像素點的灰度值和位 置之間的統(tǒng)計圖；取轉(zhuǎn)折線灰度值的30%作為亮帶截止線，計算出轉(zhuǎn)折線每點 處的亮度帶寬；計算出轉(zhuǎn)折線所有點的亮帶帶寬平均值作為總體帶寬，根據(jù) 總體帶寬的大小，就可以判斷出近光燈的照射光斑在明暗轉(zhuǎn)折處的清晰度情 況。
權(quán)利要求
1.一種智能燈光自動檢測分析系統(tǒng)，包括導(dǎo)軌、底座小車、立柱、受光箱、光學(xué)系統(tǒng)、CCD攝像機、單片機處理系統(tǒng)和DSP圖像處理系統(tǒng)，其特征在于所述的底座小車下裝有導(dǎo)軌，立柱安裝在底座小車上，受光箱裝在立柱上，受光箱內(nèi)裝有菲涅爾透鏡、兩個CCD攝像頭、成像屏和測光強光電池傳感器；菲涅爾透鏡用于遠光或近光的成像，其中一個CCD攝像頭用于瞄準(zhǔn)發(fā)光的機動車前照燈；另一個CCD攝像頭通過高像速的CCD面陣成像，將二維平面的遠近光配光圖形一次性完成采集，通過DSP圖像處理技術(shù)，獲得遠近光配光參數(shù)；測光強光電池傳感器用于測量遠光的光強，光電池輸出的模擬信號經(jīng)過預(yù)處理板處理后進入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后進入單片機處理系統(tǒng)進行運算和處理；受光箱內(nèi)的輸出信號通過控制總線連接單片機處理系統(tǒng)。
2. —種用于權(quán)利要求1所述的智能燈光自動檢測分析系統(tǒng)的檢測方法， 其特征在于安裝在受光箱內(nèi)的CCD攝像機拍得前照燈通過菲涅爾透 鏡后在幕上的圖像，圖像經(jīng)過預(yù)處理、等照度環(huán)帶提取、等照度環(huán)帶 中心計算和對稱性檢驗后，得到遠光燈光斑的對稱性；圖像經(jīng)過預(yù)處 理、近光燈明暗轉(zhuǎn)折線提取、明暗分界線亮帶寬度計算，得到近光燈 光斑在明暗截止區(qū)分界的清晰度；采用等照度環(huán)帶中心坐標(biāo)相對于光 斑中心的平均偏移量來判斷遠光燈光斑對稱性的方法以及偏移量的計 算方法；釆用轉(zhuǎn)折線上方圖像亮帶帶寬的大小來判斷近光燈光斑在明 暗轉(zhuǎn)折處清晰度的方法，以及亮帶帶寬的計算方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能燈光自動檢測分析系統(tǒng)及其檢測方法，包括導(dǎo)軌、底座小車、立柱、受光箱、光學(xué)系統(tǒng)、CCD攝像機、單片機處理系統(tǒng)和DSP圖像處理系統(tǒng)，受光箱內(nèi)的CCD攝像機拍得圖像經(jīng)過預(yù)處理、等照度環(huán)帶提取、等照度環(huán)帶中心計算和對稱性檢驗后，得到遠光燈光斑的對稱性，圖像經(jīng)過預(yù)處理、近光燈明暗轉(zhuǎn)折線提取、明暗分界線亮帶寬度計算，得到近光燈光斑在明暗截止區(qū)分界的清晰度。本發(fā)明采用等照度環(huán)帶中心坐標(biāo)相對于光斑中心的平均偏移量來判斷遠光燈光斑對稱性的方法以及偏移量的計算方法，采用轉(zhuǎn)折線上方圖像亮帶帶寬的大小來判斷近光燈光斑在明暗轉(zhuǎn)折處清晰度的方法，以及亮帶帶寬的計算方法，檢測遠光燈和近光燈的照明質(zhì)量。
文檔編號G01M11/00GK101556208SQ200810052680
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者孫立新, 魏所庫 申請人:天津圣納科技有限公司