圖像質(zhì)量：決定性標準
“平視顯示器（HUD）”能夠為駕駛者帶來諸多便利，因此，客戶對其需求與日俱增。HUD由西門子威迪歐汽車電子公司研發(fā)并生產(chǎn)。HUD的圖像投影器通過一排光學(xué)反射鏡把虛擬圖像投射到汽車擋風(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，并且把對注意力的干擾降至最小。
BMW決定在最新的5系和6系車型中把HUD作為可選組件進行推廣，并對此十分重視。但毫無疑問，汽車中投射圖像的質(zhì)量是決定HUD能否被用戶接受的重要標準，因為即使HUD的位置有微小的偏離，都會影響駕駛者對周圍環(huán)境的感知，如道路標志、房屋的垂直線和車庫的入口等。因此，BMW研究創(chuàng)新中心的技術(shù)整合部門需要一套適合HUD的專門而精確的質(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)線的速度相適應(yīng)。
嶄新的解決方案
事實上，當時BMW還沒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)。
大量的測試圖像是由幾部同時工作的照相機拍攝而成，
對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)量的檢測手段已經(jīng)在實驗室中研發(fā)成功，但是要真正應(yīng)用到實際的生產(chǎn)過程中，還有很多工作要做。進一步增加了技術(shù)難度的情況是，質(zhì)量控制系統(tǒng)必須協(xié)調(diào)擋風(fēng)玻璃和裝置在車中的HUD圖像投射之間的交互作用。在完成裝配的汽車中，即使這方面有一點微小的缺陷，汽車也不能下線。
BMW在這方面的研究給質(zhì)量控制系統(tǒng)的初步準備階段提供了重要的目標規(guī)格參數(shù)。在獲得的系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格參數(shù)的基礎(chǔ)上，BMW研究創(chuàng)新中心的技術(shù)整合部門聯(lián)系了多家機器視覺系統(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的Gefasoft系統(tǒng)解決方案方面進行全面合作。
計時和可追溯性
HUD的質(zhì)量檢測控制系統(tǒng)首先必須確定測量參數(shù)，然后在不影響生產(chǎn)的情況下快速有效地進行檢測。生產(chǎn)線的計時頻率決定了可用于檢測的時間。當然，HUD的整個檢測系統(tǒng)必須在預(yù)定的時限內(nèi)運行，而且能夠檢測相應(yīng)數(shù)目的車輛，這樣才能證明其經(jīng)濟上的合理性，而且檢測系統(tǒng)必須同時適用于左、右座駕駛的車輛。此外，HUD的檢測系統(tǒng)必須具有完全的可追溯性，相關(guān)信息也需要輸入到BMW的整個信息網(wǎng)絡(luò)中。
精確和客觀
HUD的質(zhì)量檢測系統(tǒng)最終提供的數(shù)據(jù)必須是客觀的，在質(zhì)量評估和鑒定方面必須有很高的精確度和可靠性。可行性研究和項目的計劃階段已經(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，而且為了在工作時保證最大限度的可靠性和精確度，必須使用視覺軟件。
BMW兩班制的流水線不允許出現(xiàn)任何的堵塞和停產(chǎn)現(xiàn)象，因而對50張測試圖像的獲取和分析過程必須在不到2min的時間內(nèi)完成。
整套測試設(shè)備在汽車的生產(chǎn)過程中必須探入汽車中，并且保證處在正確和安全的位置，然后再從汽車中取出。這就意味著在整個的測試循環(huán)過程中，圖像獲取和分析計算的時間空檔大約只有30s。
基于PC的視覺系統(tǒng)
投射的虛擬圖像的視覺質(zhì)量有很大的差別范圍，因此對圖像的檢測就變得相當困難。在生產(chǎn)狀況不斷改變的情況下，圖像的處理過程不能成為導(dǎo)致質(zhì)量問題的因素。這包括在不斷改變的光照條件下“圖像對比度”的問題。
康耐視公司視覺庫（CVL）提供的視覺工具具有很大的優(yōu)勢。它們提供了互動的方式來獲取各種不同層次的程序和復(fù)雜的視覺軟件，包括更加精確的細節(jié)優(yōu)化選項。這使得最終的解決方案（工具的選擇、確定參數(shù)、連接和細節(jié)優(yōu)化）能夠在更短的開發(fā)時間內(nèi)實現(xiàn)更高的安全性。
可靠的檢測
康耐視公司的視覺工具根據(jù)最嚴格的標準開發(fā)，能夠保證運行的準確度和安全性。目標圖像的最重要的細節(jié)，如邊緣、度量、角度、彎曲度和陰影，都能夠被逐一明確辨認。系統(tǒng)會將獲取圖像的空間狀況以及這些重要細節(jié)之間的關(guān)系與實時圖像進行比較。根據(jù)所獲得的信息，目標的精確位置就能被確定下來。
因此，HUD的質(zhì)量檢測系統(tǒng)必須能夠以更高的穩(wěn)定性、準確度和速度辨認某些細節(jié)。通過對目標圖像的輪廓和結(jié)構(gòu)的同步檢測，光照條件的改變和對比度帶來的影響就能被消除。這些性能在檢測HUD圖像的變形和扭曲時被證明是行之有效的。康耐視公司視覺工具的功能安全性也達到了BMW規(guī)定的標準，即99%以上。
符合高標準
這套圖像處理系統(tǒng)還必須滿足BMW的一系列標準，而且保證整套系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運行。在一套全面參數(shù)化的系統(tǒng)中不允許有任何孤立運行的系統(tǒng)存在，因為對工廠的技術(shù)員工來說，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的診斷系統(tǒng)中。
保證長期可追溯性
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的靈活性和在短時間內(nèi)的快速實施。2004年，首個HUD檢測系統(tǒng)順利安裝運行。之后整個系統(tǒng)的成功讓BMW決定在Dingolfing工廠的普通型汽車生產(chǎn)線上也安裝了這套系統(tǒng)。如今，大約有12套HUD測試系統(tǒng)在BMW的工廠里24h運行，保證了HUD的完美質(zhì)量。測試結(jié)果儲存在中央服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，確保了完整的可追溯性。測試圖像也被歸檔保存，如果客戶要求查看，即使在幾年以后，BMW也可以證明產(chǎn)品在發(fā)運時的品質(zhì)。
