汽车安全检测技术影像对正式新型前照灯论

1、影像对正式全自动前照灯检测仪的研究（汽车安全检测技术论文 2012.11.8）基于影像对正的新型前照灯检测技术摘要:一种基于影像对正原理的新型机动车前照灯检测仪，采用三个CCD摄像机，对机动车前照灯远近光的影像进行追踪定位，用一个CCD摄像机对前照灯远近光灯的发光体影像几何中心完成对准，用两个CCD摄像头完成远近光光强及光轴偏移度的测定，即进行远、近光独立正确测量，并利用超声波技术完成被测车灯与灯光仪的测试距离的测量，保证了测光仪检测汽车前照灯数据的准确性，解决了目前国内应用传统检测仪，无法正常开展检测双灯单光轴前照灯汽车的难题。一、前照灯检测的必要性汽车前照灯的亮度(发光强度)和照射方向(前

2、照灯光轴方向)必须符合国家标准的有关规定。为了保证夜间行车安全，前照灯的检测被列为机动车安全检测中的必检项目之一。二、国家标准对前照灯的有关规定在中华人民共和国国家标准GB 72581997机动车运行安全技术条件中，对前照灯的发光强度及光束照射位置做了如下一些规定：(1)机动车(运输用拖拉机除外)在检验前照灯的近光光束照射位置时，前照灯在距离屏幕10m处，光束明暗截止线转角或中点的高度应为0.60.8H(H为前照灯基准中心高度，下同)，其水平方向位置向左向右均不得超过100mm。(2)四灯制前照灯其远光单光束灯的调整，要求在屏幕上光束中心离地高度为0.85H0.90H，水平位置要求左灯向左偏不

3、得大100mm，向右偏不得大于170mm；右灯向左或右偏均不得大于170mm。(3)机动车装用远光和近光双光车灯时以调整近光光束为主。对于只能调整远光单光束的灯，调整远光单光束。(4)机动车每只前照灯的远光光束发光强度应达到表6-1的要求。测试时，其电源系统应处于充电状态。3、我国的汽车前照灯配光模式 通常汽车前照灯要求在前方100m以上的距离，高度（22.5）m的空间范围内，道路路面应得到良好的照明，同时会车时射向对方司机的光线，发光强度应低于1000cd。我国现在采用的是欧洲前照灯配光模式（ECE制），见图1。其远光灯丝安装在反射镜的光轴焦点上，光束经反射镜反射后射向前方（对称光斑）。近光

4、灯丝则不在焦点上，而是稍高于光学轴线，经过反射镜反射和遮光罩遮光作用后射向前方（非对称光斑），能有效起到防止眩目的作用。 图1 ECE制前照灯 4、传统前照灯检测技术面临的新问题传统的全自动前照灯检测技术，将汽车前照灯远光的椭圆对称光斑，经菲涅尔透镜聚焦后，投射到装有上下左右对称分布四个光电池的平面上，利用光电流平衡电路的原理，通过步进电机驱动，使前照灯检测仪受光箱中心与汽车前大灯的中心自动对正。由于过去大多数汽车都采用远近光灯丝装在同一灯泡内的前照灯，因此，即使切换为近光，前照灯检测仪仍然可认为处于对准状态，并且可以继续进行近光参数的测量。 由于近光光斑的多样性及非对称性，若要脱离远光对准而

5、单独就近光进行对准，则传统的检测技术难以实现。事实上，随着近年来世界汽车工业和科技的发展，新型汽车前照灯不断地被开发、生产和应用，除了它们的发光方式和外型有了显著变化外，最大的特点是由过去远近光灯丝集成在一个灯泡内的结构形式，变为远近光灯丝分属两个灯泡的结构形式。即从传统的单灯双光轴（远近光）发展为双灯单光轴（见图2），并且已经得到了快速普及。 图2 单灯双光轴及双灯单光轴前照灯示意图双灯单光轴的远近光前照灯在纵、横坐标上均可能存在（100300）mm的差异，因而，不可能在远光对准后，再连续进行近光的检测；而单独对近光进行检测，传统检测技术又无法自动实现对准。由此可见，传统的以远光作为对准基准

6、的全自动前照灯检测技术，面临着无法准确检测双灯单光轴（远近光分开）前照灯的新问题。5、影像对正的前照灯检测技术 影像对正检测技术的工作原理：用CCD摄像头摄取汽车远光灯或近光灯的图形（车灯本身的图形，而非射出的光斑图形），经数字图像分析得到车灯图形中心，由步进电机驱动灯光检测仪受光箱，使受光箱的屏幕中心对准汽车灯（远光灯或近光灯）的图形中心位置，达到对正目的。车灯对准受光箱屏幕中心后，车灯中心与屏中心的连线便垂直于受光屏，此时的O点即为远近光检测的共同零点。当车灯射出的光束中心（远光为对称光斑中心，近光为明暗截止线转角）与O点重合时，表示车灯光束中心没有偏移，显示为零度零分。当车灯摆动使光束发

7、生了上下，左右偏移时（由于是影像对正，所以受光箱屏幕不会移动），CCD传感器可感知光束偏离O点的距离，并通过软件自动计算出远近光的偏移角。图3 影像对正实测图 实际上这种对正方法在国外已普遍采用，即是过去大量手动前照灯检测仪使用的对正方法，也是最接近于屏幕法的对正方法。只不过现在综合了CCD传感器技术、数字图像处理技术和计算机控制技术，实现了对正工作的自动化。6、影像对正前照灯检测仪的定标原理 基于影像对正技术的前照灯检测仪（图5），使用同一组CCD传感器对远近光的光束偏移角和发光强度进行检测，在仪器内部建立的坐标系也是唯一的，因此，理论上定标只需进行一次。 图4 基于影像对正的全自动前照灯检

8、测仪鉴于远光校准器的使用更为普遍，技术更为成熟，光型更为单一，零位点易于确定的优点，因此选用远光校准器进行定标。即通过远光校准器对仪器内建的坐标系等量值进行精确量化后，再使用相同的量化值对远近光进行检测。虽然仪器的坐标系等量值是唯一的，但远近光的分析软件是分设的，因此，有必要在远光定标的基础上，用不同型号的汽车近光灯来检验近光软件算法的合理性、稳定性以及处理不同近光光斑的适应能力。总之，影像对正的灯光检测技术不会因光束形态而影响对正效果，使远近光的对正实现了统一。一旦对正后，在进行灯光调校时，受光箱屏幕没有机械运动，同时，它有效地解决了远近光分离的双灯单光轴前照灯的检测难题。7、新型QD5-3

9、CCD型全自动前照灯仪的特点 仪器以机动车前照灯“10m屏幕投影方式”为基础，利用CCD摄像头精确成像，采用先进的计算机数字图像处理技术的及电子控制技术，对前照灯远近光灯的影像分别单独对准，同时完成远近光光强及光轴偏移度的测定，整机外型见图5。 仪器使用一个CCD摄像头对前照灯远近光的发光体影像几何中心完成对准，用两个CCD摄像头分别完成远近光的光强及光轴偏移度的测定，由于采用了数字图像的高效软件处理技术，可获得与所测前照灯在10米屏幕处极为接近的配光图形及特性，因此，检测精度及重复性很高。该仪器具有以下特点：采用嵌入式工控机（在机顶盒中）及大屏幕液晶屏（15LCD屏）显示，机电一体化。通过3CCD图像处理方式，精确实现近光，远光的单独对准和测量.远近光光轴偏移度的合格范围，可按标准设定，并在LCD屏上以黄线方框显示，被测灯光的光轴以红色“+”表示，在线调整时“+”标移动而灯箱不动。“+”标进入黄线方框为合格，进入合格区域后