术在汽车前照灯远近光检测中的应用.doc

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1、浅谈DSP技术在汽车前照灯远近光检测中的应用浙江大学鸣泉电子科技有限公司摘要：CCD摄像技术越来越广泛应用于汽车前照灯的检测中，对CCD拍摄得到的图像进行处理，本文介绍了一种基于DSP芯片进行图像处理、数值计算和实施控制的自动测量系统。该系统不仅充分发挥了DSP芯片的数值计算优势，而且拓展了其在人机对话和电机控制等输入输出方面的应用。传统的全自动前照灯检测仪以远光检测为主，大多利用远光光斑图形的对称性，利用上下左右对称分布的光电池对光轴中心进行检测。而由于近光光斑图形的非对称性，无法使用原有的方法对近光进行单独检测，

2、通常利用图像分析的办法来获取明暗截止线拐点的位置。通常的CCD摄像类前照灯仪，对图像进行分析处理往往通过在工控机上用软件进行实现，结构较复杂，需连接CCD视频线和计算机外设，且在工控机上需外加图像采集卡和操作系统，因此该类仪器造价较高，故障几率大，维护不方便。DSP(DigitalSignalProcessing)数字信号处理具有速度快，集成度高，接口方便等特点，因此常应用于需快速运算的嵌入式系统。本文介绍了一款利用CCD精确成像，采用DSP系统进行图像分析处理及电子控制技术，精确进行汽车前照灯远近光灯技术参数测试的

3、新型全自动检测仪。1前照灯的测量原理目前各前照灯测试设备生产厂家生产的测试仪大多采用了五种测量方法：（1）采用图像传感器（以下简称CCD）和光电池相结合方法。利用光电池进行远光测量，利用CCD进行近光测量。这种方法是对原用的远光测量仪上改进而来。（2）采用全CCD测量，用CCD替代光电池进行远光的定位、角度和光强测量。（3）利用CCD的成像高分辨率，进行远光和近光的角度测量，利用具有大动态范围的光电池进行远光光强度的测量。（4）采用全光电池的方法。测量近光时用光电池进行扫描，以得到平面图像进行近光分析。；（5）采用手

4、工进行仪器的定位，用目视的方法进行偏角的观察，同时利用光电池进行光强的测量；其中第（1）、第（2）、第（3）、第（4）种可以采用自动测量的方式进行工作。1.1成像原理利用几何光学中的物像对应关系，使远处的大范围光强分布成为较小的可测量实像，用面阵CCD作为图像传感器，可以一次得到整个平面上的光强分布。前照灯可以认为是具有一定光强分布的面光源。如图1虚线所示，设在较远的B点LAuuA``B`B图1成像原理h位置光线会聚为A。在光路中插入菲涅耳透镜组（假设等效为L）后，原A点的光线实际会聚在Aˊ，成像为。如果假设透镜的焦

5、距为f，设灯的半高度为r，灯到透镜的距离为d，则有以下关系等式：选择合适比例的和就可以得到恰当的像，从而方便测量。1.2测量时的瞄准方式空间角度的测量必须要获得两个点的位置，在光束偏角的测量中也不例外。在仪器进行测量之前，首先必须找到前照灯的位置或第一个光束参考点的位置。根据这两种指导思想，衍变出两种不同的测量方法。XZO透镜摄像头2摄像头1车灯近光图象成像面直接对准前照灯：图2瞄准车灯方式的测量原理这种测量方式是先利用摄像头找到车灯的位置，然后拍摄成像后的光斑图像，分析其中的光轴位置（远光或近光），得到和零点相比的

6、偏差，从而根据标定的数据得到实际的角度偏差值。1.3光强测量分析由于CCD本身的设计原理和生产工艺的限制，其器件的动态范围较小。目前国内器件动态范围普遍小于1：500，为了避免易饱和的弊病，常进行非线性校正，如λ校正，无法胜任光强度测量。国外的高端产品动态范围大的也只有两三千，但价格相当昂贵。由于前照灯的光强范围变化较大（从0～80000cd），因此在光强测量上，光电池要优于CCD。1.4角度测量分析和传统的利用对称光电池进行远光角度测量的方法相比，CCD法在测量远光灯光型不符合标准，且具有多组对称中心点时，具有角度

7、测量上的优势，其精度和重复性精度较高。同样的，在进行近光角度检测时，由于CCD图形具有分辨率高的优势，结合计算机技术，和光电池扫描的方法相比可以进行更为准确的拐点的搜寻。2检测仪的系统介绍系统的总体原理结构如图3所示，主要由光学系统、CCD图像传感器、单片机处理系统、DSP系统、相应的软件以及一个支撑箱体进行二维运动的机械结构组成。以下是对图3中各个部分的说明：1．“菲涅尔透镜”：用于远光或近光的成像；2．“前向定位摄像头”：用于瞄准发光的机动车前照灯；3．“成像摄像头”：拍摄远光或近光的成像图像；4．“成像屏”：白

8、色漫反射屏，远光或近光图像的成像位置；5．“测光强光电池”：V(入)匹配后，测量远光的光强；同时为了缩短测量的长度，将CCD摄像头置放于机箱的正上方，并通过软件矫正由于倾斜拍摄而造成的图像变形。采用漫反射屏是为了避免有入射光被直接反射到CCD上参与成像。测量在无同向照射光源的条件下进行，前照灯距离透镜1米。利用物像间虚实对应的关系，均匀的漫透射