基于计算机视觉的车辆外廓尺寸测量系统研究与应用

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1、基于计算机视觉的车辆外廓尺寸测量系统研究与应用-->第一章绪论1.1课题背景及意义1.1.1课题研究背景随着我国社会、经济的快速发展，各个等级公路基础设施建设逐步完善、汽车保有量迅速增加，越来越便捷发达的交通运输给人们的生产生活带来了巨大便利。另一方面，交通运输发展也带来了交通事故频发、环境污染、道路损坏严重等一系列社会、经济问题。与发达国家相比，我国在交通监管、综合治理方面的法律法规仍不完善，技术手段也相对落后。为了改善这种情况，我国交通管理部门及相关部门已经开始制订、实施、完善相关的法律法规，并开始研究

2、、建设以现代化技术为基础的智能交通管理系统。近年来，为了谋求非法利益，一些车主尤其是从事货物运输业务的车主通过地下车辆维修改装厂等渠道对车辆进行非法拼接、改装，擅自加长车辆长度、增加车辆宽度、加高车辆外围栏板高度以增加车辆的运量。经过改装后的汽车基本上都会导致车辆超限超载，造成以下主要危害[1][2]:(1)车辆超限超载对公路、桥梁等基础设施破坏严重。由于超载超限车辆的荷载远远超过了公路和桥梁的设计载荷，容易破坏路面结构，致使路面网裂、塌陷、坑槽，一方面导致公路桥梁的实际使用年限大大缩短，另一方面也加大了相

3、关管理部门的管理、维修费用支出。(2)车辆超限超载存在严重的安全隐患。一方面，车辆超限超载使车辆本身性能下降：由于车辆改装致使车辆结构改变加之实际运载量长期超出额定运载量，使得车辆制动距离变长，轮胎损耗严重，正常行驶中极易导致制动失灵、爆胎、突然侧滑、翻车等事故；另一方面，改装后的超限超载车辆往往会对驾驶员心理造成压力，致使驾驶员容易疲劳驾驶并出现操作错误，同样增加了行车安全隐患。(3)车辆超限超载严重破坏了运输秩序。一方面，营运者通过超限超载这种非法手段降低了营运成本，对合法运营者造成了打压，扰乱了运输市

4、场经济秩序；另一方面，超限超载车辆事故频发，容易导致交通拥堵等问题，对正常的交通运输秩序造成了不良影响。(4)车辆超限超载造成国家应征规费大量流失。营运者通过非法改装车辆等手段，使车辆的实际装载量大大超出其额定的装载量，“大吨小标”情况十分严重，从而偷逃国家应征的公路规费。据统计，我国交通事故总数和万车死亡率居世界首位，这些事故中，70%与汽车超限超载有关，50%的群死群伤重特大道路交通事故与超限超载有直接关系，车辆的超限超载行为已经成为恶性交通事故的主要原因，引起了社会的广泛关注[3]。.........

5、......................1.2车辆外廓尺寸测量发展现状随着汽车工业的发展，汽车的测量技术也在不断提高。国外一些发达国家的汽车外形测量技术在上个世纪40-50年代已经开始，进入70年代出现了测量控制自动化、数据采集自动化、数据处理自动化的综合测量技术，到了90年代一些先进国家的现代测量技术已经在社会上得到广泛应用，有效地降低了运输成本，提高了运输能力，在交通运输、节约能源等方面起到了至关重要的作用[6]。在我国，随着国民经济的发展和人们交流范围的日益扩大，我国的汽车制造业近年来开始蓬勃发展

6、，交通运输网日益发达，汽车保有量急速增加。车辆的注册登记、年审等业务均需要通过车辆管理部门办理，随着车辆的急剧增多，给我国的车辆管理部门的管理工作带来了新的挑战。作为车辆注册、年审的重要项目之一，车辆外廓尺寸测量业务目前主要还是由人工利用卷尺、杆尺等工具测量，已经越来越不能满足车辆外廓尺寸测量的发展需要。人工测量方法主要存在以下几点不足：(1)测量过程繁琐，效率低下。测量过程需要投入较多人力、物力进行测量准备，遇到较高的车辆时，往往还需要借助梯子等工具；对于大型车辆的测量，往往需要多名测量人员相互配合，测量

7、完成后需要人工对数据进行分类记录填写。自动化测量结果误差比较大，精度无法保障。(2)测量耗时长。测量过程中测量人员需要进行手工拉卷尺、爬扶梯等操作，而且测量过程中需要测量人员精密配合，一个环节出错就需要重新测量。一般一辆普通的货车外廓尺寸测量平均耗时20分钟。(3)测量结果易受人为因素干扰。由于卷尺等工具易拉伸形变、容易倾斜，并且测量结果由人工读取刻度，因此测量结果精度无法保障。另一方面，测量过程中不能保存被检车辆照片，测量结果容易引发事后争议。为了解决人工测量的种种问题，有关部门和公司开始研制车辆的自动化

8、测量设备。目前主要可以分为以下几类：(1)大型三坐标测量机三坐标测量机（CoordinateMeasuringMachine,CMM)主体由三根互相垂直的主轴构成，每根主轴上有标尺。测量时，将被测车辆置于三坐标测量机测量空间内，由三维探头探测、瞄准被测车辆上的测点，获取它们的空间坐标值，进而根据这些坐标值计算出被测车辆的外廓三维尺寸。这种设备对被测车辆的外形和表面没有要求，通用性较好。但是，对制造工艺要求很高，成