圖像質(zhì)量：決定性標(biāo)準(zhǔn)

“平視顯示器（HUD）”能夠?yàn)轳{駛者帶來(lái)諸多便利，因此，客戶(hù)對(duì)其需求與日俱增。HUD由西門(mén)子威迪歐汽車(chē)電子公司研發(fā)并生產(chǎn)。HUD的圖像投影器通過(guò)一排光學(xué)反射鏡把虛擬圖像投射到汽車(chē)擋風(fēng)玻璃之上，成像位置在駕駛者視野前方2m處，因此，駕駛者就能很容易地看到一切有關(guān)汽車(chē)行駛和導(dǎo)航的重要信息，保證了駕駛者以最佳的方式獲取信息，并且把對(duì)注意力的干擾降至最小。

BMW決定在最新的5系和6系車(chē)型中把HUD作為可選組件進(jìn)行推廣，并對(duì)此十分重視。但毫無(wú)疑問(wèn)，汽車(chē)中投射圖像的質(zhì)量是決定HUD能否被用戶(hù)接受的重要標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)榧词笻UD的位置有微小的偏離，都會(huì)影響駕駛者對(duì)周?chē)h(huán)境的感知，如道路標(biāo)志、房屋的垂直線(xiàn)和車(chē)庫(kù)的入口等。因此，BMW研究創(chuàng)新中心的技術(shù)整合部門(mén)需要一套適合HUD的專(zhuān)門(mén)而精確的質(zhì)量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)要不僅能保證高度的精確性和安全性，而且能與生產(chǎn)線(xiàn)的速度相適應(yīng)。

嶄新的解決方案

事實(shí)上，當(dāng)時(shí)BMW還沒(méi)有一套合適的以圖像處理為基礎(chǔ)的質(zhì)量控制系統(tǒng)。這就意味著，在很短的期限內(nèi)，BMW要研發(fā)出一套全新的系統(tǒng)。

大量的測(cè)試圖像是由幾部同時(shí)工作的照相機(jī)拍攝而成，
對(duì)圖像的分析要求基于PC的圖像處理系統(tǒng)的硬件和軟件具有極高的性能
控制HUD圖像質(zhì)量的檢測(cè)手段已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中研發(fā)成功，但是要真正應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，還有很多工作要做。進(jìn)一步增加了技術(shù)難度的情況是，質(zhì)量控制系統(tǒng)必須協(xié)調(diào)擋風(fēng)玻璃和裝置在車(chē)中的HUD圖像投射之間的交互作用。在完成裝配的汽車(chē)中，即使這方面有一點(diǎn)微小的缺陷，汽車(chē)也不能下線(xiàn)。

BMW在這方面的研究給質(zhì)量控制系統(tǒng)的初步準(zhǔn)備階段提供了重要的目標(biāo)規(guī)格參數(shù)。在獲得的系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格參數(shù)的基礎(chǔ)上，BMW研究創(chuàng)新中心的技術(shù)整合部門(mén)聯(lián)系了多家機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)供應(yīng)商以尋找一種基于圖像處理的解決方案，以便運(yùn)用到HUD的質(zhì)量控制系統(tǒng)中。在2002年，他們決定與康耐視公司的系統(tǒng)集成合作伙伴(PSI) Gefasoft股份有限公司在先進(jìn)的Gefasoft系統(tǒng)解決方案方面進(jìn)行全面合作。

計(jì)時(shí)和可追溯性

HUD的質(zhì)量檢測(cè)控制系統(tǒng)首先必須確定測(cè)量參數(shù)，然后在不影響生產(chǎn)的情況下快速有效地進(jìn)行檢測(cè)。生產(chǎn)線(xiàn)的計(jì)時(shí)頻率決定了可用于檢測(cè)的時(shí)間。當(dāng)然，HUD的整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)必須在預(yù)定的時(shí)限內(nèi)運(yùn)行，而且能夠檢測(cè)相應(yīng)數(shù)目的車(chē)輛，這樣才能證明其經(jīng)濟(jì)上的合理性，而且檢測(cè)系統(tǒng)必須同時(shí)適用于左、右座駕駛的車(chē)輛。此外，HUD的檢測(cè)系統(tǒng)必須具有完全的可追溯性，相關(guān)信息也需要輸入到BMW的整個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)中。

精確和客觀(guān)

HUD的質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)最終提供的數(shù)據(jù)必須是客觀(guān)的，在質(zhì)量評(píng)估和鑒定方面必須有很高的精確度和可靠性。可行性研究和項(xiàng)目的計(jì)劃階段已經(jīng)表明，只有基于PC的高性能圖像處理系統(tǒng)才成勝任這樣的工作。系統(tǒng)需要有高性能的硬件設(shè)備，而且為了在工作時(shí)保證最大限度的可靠性和精確度，必須使用視覺(jué)軟件。

BMW兩班制的流水線(xiàn)不允許出現(xiàn)任何的堵塞和停產(chǎn)現(xiàn)象，因而對(duì)50張測(cè)試圖像的獲取和分析過(guò)程必須在不到2min的時(shí)間內(nèi)完成。

整套測(cè)試設(shè)備在汽車(chē)的生產(chǎn)過(guò)程中必須探入汽車(chē)中，并且保證處在正確和安全的位置，然后再?gòu)钠?chē)中取出。這就意味著在整個(gè)的測(cè)試循環(huán)過(guò)程中，圖像獲取和分析計(jì)算的時(shí)間空檔大約只有30s。

基于PC的視覺(jué)系統(tǒng)

投射的虛擬圖像的視覺(jué)質(zhì)量有很大的差別范圍，因此對(duì)圖像的檢測(cè)就變得相當(dāng)困難。在生產(chǎn)狀況不斷改變的情況下，圖像的處理過(guò)程不能成為導(dǎo)致質(zhì)量問(wèn)題的因素。這包括在不斷改變的光照條件下“圖像對(duì)比度”的問(wèn)題。

康耐視公司視覺(jué)庫(kù)（CVL）提供的視覺(jué)工具具有很大的優(yōu)勢(shì)。它們提供了互動(dòng)的方式來(lái)獲取各種不同層次的程序和復(fù)雜的視覺(jué)軟件，包括更加精確的細(xì)節(jié)優(yōu)化選項(xiàng)。這使得最終的解決方案（工具的選擇、確定參數(shù)、連接和細(xì)節(jié)優(yōu)化）能夠在更短的開(kāi)發(fā)時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的安全性。

可靠的檢測(cè)

康耐視公司的視覺(jué)工具根據(jù)最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)，能夠保證運(yùn)行的準(zhǔn)確度和安全性。目標(biāo)圖像的最重要的細(xì)節(jié)，如邊緣、度量、角度、彎曲度和陰影，都能夠被逐一明確辨認(rèn)。系統(tǒng)會(huì)將獲取圖像的空間狀況以及這些重要細(xì)節(jié)之間的關(guān)系與實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行比較。根據(jù)所獲得的信息，目標(biāo)的精確位置就能被確定下來(lái)。

因此，HUD的質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)必須能夠以更高的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度和速度辨認(rèn)某些細(xì)節(jié)。通過(guò)對(duì)目標(biāo)圖像的輪廓和結(jié)構(gòu)的同步檢測(cè)，光照條件的改變和對(duì)比度帶來(lái)的影響就能被消除。這些性能在檢測(cè)HUD圖像的變形和扭曲時(shí)被證明是行之有效的。康耐視公司視覺(jué)工具的功能安全性也達(dá)到了BMW規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，即99%以上。

符合高標(biāo)準(zhǔn)

這套圖像處理系統(tǒng)還必須滿(mǎn)足BMW的一系列標(biāo)準(zhǔn)，而且保證整套系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。在一套全面參數(shù)化的系統(tǒng)中不允許有任何孤立運(yùn)行的系統(tǒng)存在，因?yàn)閷?duì)工廠(chǎng)的技術(shù)員工來(lái)說(shuō)，最重要的是如何把圖像處理系統(tǒng)完整可靠地整合到工廠(chǎng)的診斷系統(tǒng)中。

保證長(zhǎng)期可追溯性

BMW與Gefasoft的合作是頗有成效的。最終解決方案的形成很大程度上得益于Gefasoft的靈活性和在短時(shí)間內(nèi)的快速實(shí)施。2004年，首個(gè)HUD檢測(cè)系統(tǒng)順利安裝運(yùn)行。之后整個(gè)系統(tǒng)的成功讓BMW決定在Dingolfing工廠(chǎng)的普通型汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上也安裝了這套系統(tǒng)。如今，大約有12套HUD測(cè)試系統(tǒng)在BMW的工廠(chǎng)里24h運(yùn)行，保證了HUD的完美質(zhì)量。測(cè)試結(jié)果儲(chǔ)存在中央服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，確保了完整的可追溯性。測(cè)試圖像也被歸檔保存，如果客戶(hù)要求查看，即使在幾年以后，BMW也可以證明產(chǎn)品在發(fā)運(yùn)時(shí)的品質(zhì)。(end)