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（l9）美国
- 专利申请公开
Bux et al.
（10）Pub.No：US2008 / 026744 A1
（43）出版日期：2008年10月30日
（54）一种非接触式汽车维修装置的自动照明系统
（76）发明者：Hermann Bux, Adelzhausen(DE); Ulrich Bichlmeier, Muehldorf a.Inn(DE);
Stefan Schommer,Unterschleissheim(DE)
通讯地址：DALINA LAW GROUR，P.C.
7910 IVANHOE AVE.＃325
LA JOLLA，CA92037（US）
（21）申请号： 11/ 914,737
（22）PCT 提交时间： 2006.4.27
（86）PCT.号: PCT/EP2006/003941
371（c）（1），
（2），（4）日期： 2008.6.24
（30）外国申请优先权
2005.5.17（DE） 10 2005 022 565.9
出版分类
（51）国际专利分类号
G06K 9/00 （2006.01）
（52）U.S.CI--382/100
（57）摘要
汽车维修装置的自动照明和图像记录系统包含照明和图像记录单元，以及一种自动参数设置进行图像拍摄与曝光的功能，该装置是采用非接触方式进行工作的。该装置至少有一个照相机（32，34）连接控制单元，至少有一个照明单元（62，64），具有图像处理前、后端单元，图像单元能够给照明单元（62，64）和照相机（32，34）提供必要的控制参数。
图1
图2
图3
一种非接触式汽车维修装置的自动照明系统
发明背景
[0001] 1.发明的领域
[0002] 汽车维修装置的自动照明和图像记录系统，该装置带有照明和图像记录单元，以及一种自动设置测量值进行图像拍摄与曝光的功能，该装置是采用非接触方式进行工作的。
[0003] 技术背景说明
[0004] 一种来自德国的专利应用，专利号为DE 10 2004 013 441.3，这是一种通过转动齿轮测量轮辋上标记位置的装备，包含一种测量方法和测量单元。该专利应用描述了一种通过非接触测量转动齿轮的密封圈模型的算法。利用这个装置对转动齿轮进行非接触测量，装置会捕获轮胎或者轮辋的图像，同时进行图像数据的处理，以确定跨越轮辋轮缘/轮辋角的车轮平面。
[0005] 通过照明单元或者曝光的光接收单元进行的照明设置，可以直接用户自定义，或者是默认使用系统的一般设定。
[0006] 当设备的照明不足或者曝光设置不合理时，会导致测量装备的测量结果不理想。
发明内容的摘要
[0007] 本发明的目标是提供一种自动照明和图像记录系统，以及一种提高拍摄照明灯光和光接收单元图像质量的方法。因此提出了通过非接触式的工作方式来测量转动状态的齿轮。
[0008] 在从属权利要求中说明这些目标的解决方案，并且说明了该目标的具体优势。
[0009] 汽车维修装置的自动照明和图像记录系统包含至少有一个与控制单元连接的光接收器，至少有一个受连接了光接收器的控制单元控制并且与照明控制单元相连的照明单元，有一个图像处理和图像预处理单元和评估单元。光接收器收到图像之后传输给图像处理和图像预处理单元，然后处理单元识别出图像的特征。根据来自光接收器的图像和识别出的图像特征，评估单元会给照明单元或者光接收器发出控制信号。
[0010] 自动照明和图片采集系统发明的基本思想不是考虑通过用户提前设定好运行的逻辑，然后让设备按照设定程序运行，而是希望系统能够实时的自动识别和分析采集到的图像来进行灯光和照相机的控制。非接触式测量转动状态齿轮/不是运用算法的非接触式车轮定位中的照明和照明的调整对于系统的图像处理是一个很重要的影响因素，因此提出了本发明。
[0011] 对于专业的熟练技师与上文提到的德国专利中的图像前处理和图像后处理方法能够通过传统的方式识别出本发明中图像处理和图像预处理单元识别出的图像特征。发明中说的设备的实际工作位置和测量任务不同，比如测量轮缘、驾驶室边缘、阀门或者标志，这些都对图像特征识别有影响。
[0012] 局部曝光评估可以作为所观察的图像的质量评估，并且可以当做图像处理和图像预处理的部分结果。 评估单元输出的控制参数可以用于光接收单元和照明单元的控制。 曝光控制能够独立于剩余图像对图像部分进行优化，并且改进计算结果，同时该计算结果是曝光控制的基础。
[0013] 出于实际原因，设置了动态阈值，这有能够将参数保持在其限制内或防止设备被破坏。
[0014] 根据自动照明和图像记录系统的第一实施例，光接收单元可以是CMOS或CCD相机，组成元件包括电子器件、集成壳体部件、物镜，其中物镜不一定包括固定焦距，滤波器可用于优化关于太阳的IR光谱的IR信号以及遮挡环境中杂光，特别是带通滤波器和电源。 在这种情况下，集成壳体部件可以被理解为壳体在装置内的集成和装置到壳体中的集成。
[0015] 照明单元可以设计用于在可见光或不可见光范围内的照明，特别是在IR范围内。 同时它也可以作为LED光。
[0016] 根据空间或照明的情况，可以提供单个平面或点状照明单元或多个照明单元。 它们可以是两个灯光单元布置在不同的方向，这也叫做立体布置，或者它们可以环形地布置在光接收单元周围，这能够使被观察物体的照明特别均匀。
[0017] 当照明单元与光学接收单元一起布置或者与壳体内的光学接收单元集成时，实现了特别紧凑和节省空间的构造。 当然，照明单元也是可以与光接收单元分开布置的。
[0018] 由图像处理和图像预处理单元处理的图像中，图像的特征包括边缘、轮罩边缘、覆盖区/接触面积、阀位置、轮螺母 、平衡重、在轮辋处的标志或在轮胎上的标记。
[0019] 图像处理和图像预处理单元和评估单元可以动态的选择一副图像作为控制参数生的依据。
[0020] 动态选择的实现通过检查整个图像或部分图像，比如通过1/4或1/8的图像来找到重要/独特的几何形状和进行粗略分割找到同心圆；通过确定需要分析的图像区域，特别是在圆区域、圆区域中轮胎和轮辋之间的一段圆轮廓和圆的圆周线区域；通过确定图像设置需要的控制参数。
[0021] 通过这样做，局部位置的图像可以被排出在分析之外，以便在比较重要的部分进行照明优化，这些部分包括最顶部和最下部以及最前部和最后部的边缘区域。
[0022] 通过这样生成的控制参数，可以将光接收单元和照明单元的设置成满足图像处理的要求。 此外，可以单独设置要观看的图像部分。因此由汽车维修装置产生的结果有显着改进。
[0023] 根据本发明的实际应用案例可知，在进一步的循环/运行中可以调整图像部分的选择/照明单元的设置/光接收单元的设置。通过比较两个或多个单独的测试运行的结果，其中测量物体的位置、照明单元和光接收单元不变，然后调整照明单元和光接收单元的设置，根据结果能够发现通过调整照明单元和光接收单元的设置能够优化测量结果。
[0024] 如果没有图像部分设置需要的控制参数或者如果控制参数缺失，那么图像部分的设置与照明单元和光接收单元的基本设置相一致。
[0025] 照明单元的控制参数是照明时间和照明强度。 光接收单元的控制参数是曝光时间、光圈和目标设置，这需要具有单独校准的昂贵的照相机/滤波器装置。
[0026] 本发明还涉及一种组合照明和图像记录单元，系统包含一个集成照相机并且围绕集成照相机布置多个光源，所述光源与集成照相机的方向相同。光源可以选择LED灯，从而实现对被观察的物体的均匀照明以及紧凑的结构布置。
[0027] 本发明还涉及一种图像记录和曝光的自动参数设置的方法，该方法可用于汽车维修装置或者是测量转动齿轮/进行车轮定位的系统等通过非接触方式进行工作的测量系统。这种方法的操作步骤是，预先设定照明单元的照明强度和照明时间，对光接收单元进行目标设定以实现至少采集物体的一张图像，特别是车轮或者轮辋的图像，设置曝光时间，快门开启，物体图像记录，通过图像处理和图像预处理单元识别图像特征，利用图像和图像特征信息生成控制参数，通过这些参数实现照明单元和和光接收单元的控制。
[0028] 利用本发明中关于照明和曝光的自动参数设置的方法，可以显着地改善非接触式转动齿轮测量/车轮定位的结果。该方法基于实际测量的局部图像的特征，避免了基于用户指令或一般估计值进行照明和曝光设置的缺点。
[0029] 根据所述方法的实际应用案例可知，图像特征的识别可以通过检查物体的全部图像或部分图像的重要/独特的几何形状和通过粗略分割找到的同心圆；通过确定待评估的图像，特别是在圆区域、圆区域中轮胎和轮辋之间的一段圆轮廓和圆的圆周线区域；通过有选择地遮蔽部分图像以优化需要相关位置的照明，特别是在最高和最低和最前和最后的边缘部分。
[0030] 如上所述，可以重复上述方法调整照明单元和/光接收单元/其它图像部分的设置，以便进一步改结果。如果在最后一次的运行/循环的设置中快门打开加快或者照明强度增加等操作，然后使得结果得到优化，这表示可以进一步加快打开快门的时间、增加曝光时间和提高照明强度。
[0031] 如果结果恶化，那么应该减慢打开快门的时间/减少曝光时间/降低照明强度。
[0032] 如果图像设置的控制参数不足或者是没有，那么要重新上述方法确定相关的控制参数。
[0033] 通过固定的质量标准来确定控制是比较好的。
附图的说明
[0034] 通过附图和相应文字描述进一步说明本发明，其中：
[0035] 图1显示的是四轮机动车的转动齿轮/底盘测量的测量位置；
[0036] 图2显示的是和图1一样的汽车的更详细的测量位置；
[0037] 图3显示的是前端相邻布置的两个组合照明和图像记录单元；
发明的详细说明
[0038] 图1显示的是测量位置10，四轮36机动车辆12放置在该测量位置上，以测量机动车辆12的转动齿轮/底盘。 在测量位置10上，静态布置四个测量单元，其中示出了测量单元14,16,18，而第四测量单元被机动车辆12挡住了。
[0039] 图2显示的是机动车12更进一步的测量位置20，其中展示了测量单元24,26,28，第四个测量单元别机动车12挡住了。
[0040] 测量单元14,16,18包含一个接地板30和两个照相机32,34，这两个相机的布置角度相对机动车12是不同的。这两个照相机32,34有两个照向车轮36的照明光源62,
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资料编号：[137816]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
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