[发明专利]一种车载液晶屏撞击效果的检测装置及方法

权利要求书

1.一种车载液晶屏撞击效果的检测方法，其特征是采用检测装置进行撞击检测，所述检测装置包括控制终端、弹射打击模块、轨道、高速相机、固定模块、夹紧模块、力检测模块和微处理驱动单元，弹射打击模块设置在轨道一端，轨道另一端对应设置固定模块和夹紧模块，固定模块用于固定待测液晶屏的位姿，夹紧模块设置在固定模块上，用于夹持待测液晶屏，夹紧模块配有电机实现夹紧和放松，力检测模块设置在夹紧模块夹持待测液晶屏的夹手内，弹射打击模块用于弹射一小球使其沿轨道向待测液晶屏进行撞击；控制终端与高速相机及微处理驱动单元数据连接，高速相机用于拍摄小球运动过程，微处理驱动单元接收控制终端的控制参数指令，驱动弹射打击模块、夹紧模块及力检测模块工作,其中夹紧模块为框型，框型内侧四边上均设有至少一个U型夹手，将待测液晶屏夹在框内，U型夹手的三个面上各设有一个力检测传感器，用于检测待测液晶屏侧边受到的压力及被撞击时屏幕两面受到的力；

检测时，控制终端根据设定的控制参数以及高速相机和力检测模块反馈的数据计算小球速度、液晶屏所受夹持压力及撞击力、以及弹簧压缩与撞击力的关系，得到对液晶屏撞击效果的各项检测结果，其中小球速度计算采用帧差法结合主方向提取速度的方法，包括以下步骤：

1）计算图像是否有运动的差异阈值：

1.1）在轨道中没有小球时，拍摄一张静止的图片作为第一背景图片Imb(c)；

1.2）把小球静态放置到轨道中，拍摄一张静止的图片作为第二背景图片Imbt(c)；

1.3）使用帧差法处理图像，把第二背景图片Imbt(c)第一背景图片Imb(c)的每个通道值相减，取其绝对值，获得3个通道的差异之和Imdt；

其中， c从1到3代表红、绿、蓝3个通道，

取Imdt的40%作为差异阈值T1,作为高速相机拍摄图像中是否有小球运动的判断阈值；

2）计算图像中像素和真实空间距离的比例关系，即计算真实坐标系和相机坐标系之间的映射关系；

3）小球速度计算：

3.1）控制终端发送信号给微处理驱动单元启动测试任务，微处理驱动单元反馈对弹射打击模块的驱动信号给控制终端，控制终端控制高速相机开始拍摄图片，直至预设的时间停止拍摄；

3.2）拍摄的一部分图像是小球运动开始前和结束后的图像，需要识别并且去除，其它图像则为计算速度的有效图像；使用帧差法处理图像，把拍摄的每张图像Imo(i,c)与第一背景图片Imb(c)的每个通道值相减，取其绝对值，获得差异的图Imd(i,c)及其3个通道的差异之和Imd(i)；

其中，符号i表示图像帧的帧号；

3.3） 对所有拍摄的图像进行3.2）的处理，如果Imd(i)≥T1，说明有运动小球，保留用于步骤3.4）的处理，如果Imd(i)＜T1，说明没有运动的小球，舍弃；

3.4） 设有运动小球的图像集为Imball(i)，剔除掉Imball(i)中前30%时序的图像；

3.5）采用OTSU大津法，把剩余的Imball(i)的图像二值化，然后采用半径为1的菱形结构，腐蚀运算，滤波一次,得到小球为1，背景为0的二值图；

3.6）把二值图中为1的点的坐标x、y值相加后除以值为1的点的总数，得到该张图中小球重心位置(Ball_x(i), Ball_y(i))；

3.7）计算相邻二值图的Ball_x(i)的间距，除以相邻二值图的帧号之差，得到一系列速度值V_x=(v_x(1)、v_x(2)⋯、v_x(ii))，ii表示速度值的最大个数；

3.8）在V_x中，去掉最大值、最小值，在剩下的数据中取平均值，得到小球运动稳定时平均速度Va_x，此刻小球的速度单位是像素/帧；

3.9）由Va_x*Frame得到相机坐标系速度，单位：像素/秒，Frame为相机每秒的帧数；

3.10）根据真实坐标系和相机坐标系之间的映射关系Tranx，得到小球在空间中平均运动速度Vb：

Vb单位为米/秒。