圖像質量：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并生產。HUD的圖像投影器通過一排光學反射鏡把虛擬圖像投射到汽車擋風玻璃之上，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汽車行駛和導航的重要信息，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研究創新中心的技術整合部門需要一套適合HUD的專門而精確的質量控制系統。該系統要不僅能保證高度的精確性和安全性，而且能與生產線的速度相適應。

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的質量控制系統。這就意味著，在很短的期限內，BMW要研發出一套全新的系統。

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的圖像處理系統的硬件和軟件具有極高的性能

控制HUD圖像質量的檢測手段已經在實驗室中研發成功，但是要真正應用到實際的生產過程中，還有很多工作要做。進一步增加了技術難度的情況是，質量控制系統必須協調擋風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量控制系統的初步準備階段提供了重要的目標規格參數。在獲得的系統設計規格參數的基礎上，BMW研究創新中心的技術整合部門聯系了多家機器視覺系統供應商以尋找一種基于圖像處理的解決方案，以便運用到HUD的質量控制系統中。在2002年，他們決定與康耐視公司的系統集成合作伙伴(PSI) Gefasoft股份有限公司在先進的Gefasoft系統解決方案方面進行全面合作。

計時和可追溯性

HUD的質量檢測控制系統首先必須確定測量參數，然后在不影響生產的情況下快速有效地進行檢測。生產線的計時頻率決定了可用于檢測的時間。當然，HUD的整個檢測系統必須在預定的時限內運行，而且能夠檢測相應數目的車輛，這樣才能證明其經濟上的合理性，而且檢測系統必須同時適用于左、右座駕駛的車輛。此外，HUD的檢測系統必須具有完全的可追溯性，相關信息也需要輸入到BMW的整個信息網絡中。

精確和客觀

HUD的質量檢測系統最終提供的數據必須是客觀的，在質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表明，只有基于PC的高性能圖像處理系統才成勝任這樣的工作。系統需要有高性能的硬件設備，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任何的堵塞和停產現象，因而對50張測試圖像的獲取和分析過程必須在不到2min的時間內完成。

整套測試設備在汽車的生產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

投射的虛擬圖像的視覺質量有很大的差別范圍，因此對圖像的檢測就變得相當困難。在生產狀況不斷改變的情況下，圖像的處理過程不能成為導致質量問題的因素。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雜的視覺軟件，包括更加精確的細節優化選項。這使得最終的解決方案（工具的選擇、確定參數、連接和細節優化）能夠在更短的開發時間內實現更高的安全性。

可靠的檢測

康耐視公司的視覺工具根據最嚴格的標準開發，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，如邊緣、度量、角度、彎曲度和陰影，都能夠被逐一明確辨認。系統會將獲取圖像的空間狀況以及這些重要細節之間的關系與實時圖像進行比較。根據所獲得的信息，目標的精確位置就能被確定下來。

因此，HUD的質量檢測系統必須能夠以更高的穩定性、準確度和速度辨認某些細節。通過對目標圖像的輪廓和結構的同步檢測，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規定的標準，即99%以上。

符合高標準

這套圖像處理系統還必須滿足BMW的一系列標準，而且保證整套系統能夠穩定可靠地運行。在一套全面參數化的系統中不允許有任何孤立運行的系統存在，因為對工廠的技術員工來說，最重要的是如何把圖像處理系統完整可靠地整合到工廠的診斷系統中。

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的快速實施。2004年，首個HUD檢測系統順利安裝運行。之后整個系統的成功讓BMW決定在Dingolfing工廠的普通型汽車生產線上也安裝了這套系統。如今，大約有12套HUD測試系統在BMW的工廠里24h運行，保證了HUD的完美質量。測試結果儲存在中央服務器的數據庫中，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也可以證明產品在發運時的品質。