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基于三维激光技术的汽车整车尺寸测量系统关键技术的研究及实现

王海燕  
【摘要】:加大对非法超限超载车辆的查处力度能防患于未然,有效地降低交通事故的发生频率。为了实现有效地查处和控制非法改装的超限车辆,论文以道路中低速行驶的车辆为测量对象,开展了一系列关于非接触式自动化的车辆外廓尺寸测量系统技术的研究及实现。车辆外廓尺寸动态测量中面临的诸多问题,例如被测物体积大、不规则、距离远、动态性强等,应用激光技术的测量精度高、采集范围大、延时小、环境适应能力强等特性,完成采集点云的滤波、配准、分割、精简和重构等点云处理算法的研究与实现,设计并优化测量系统,同时实施实车验证实验。实验结果表明:测量系统可以实现对行驶中的车辆实时外廓测量;利用三维视觉的重构技术基础上,测量系统重构出实车曲面;实验测量数据符合GB21861-2014国标要求;提供了综合治理车辆改装超限的有效手段,为我国公安部门、交通运输管理部门所使用。论文主要的工作和成果包括:1)研究激光扫描车辆外廓的原理,分析激光尺寸测量系统的关键技术并完成系统优化的方案设计。2)研究分析车辆点云的特点及处理方法,完成车辆点云处理方案设计,以及点云去噪滤波、分割、配准等处理算法中关键参数配置,实现测量系统测量精度和性能的提高。3)分析车辆点云数据特征,重点研究国内外精简车辆点云算法的原理及存在的问题,提出了适合车辆点云数据的改进精简算法,完成了改进算法的流程方案设计和程序代码设计,同时开展了实车精简实验。实验结果表明:改进的精简算法可以实现较好地保留车辆点云的边界特征和细节特征,大大提高了车辆曲面重建的速度和质量,同时提高了测量系统的效率。4)在分析研究车辆点云数据曲面重建算法原理基础上,完成了点云精简后车辆曲面重建算法设计、重建算法关键参数设置和程序设计。实车实验表明:精简后的车辆点云大幅度缩减实现曲面重建的时间,精简过程中有效保护车辆点云特征使曲面重建效果较好,同时实现重建车辆曲面外廓尺寸信息的标记功能。5)完成测量系统对3种车型的动态实时地外廓测量实验。实验结果表明:系统能够有效地提取有用的车辆点云并最大限度剔除噪声点,重构的车辆曲面外形精度高,测量的车辆尺寸稳定性高,不易受到天气影响,测量误差完全满足国标要求。


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