一种基于误差补偿的船槽定位方法
专利汇可以提供一种基于误差补偿的船槽定位方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于误差补偿的船槽 定位 方法，包括 集装箱船 舱位划分、船舱局部 边缘检测 、船槽导头定位、船槽误差补偿定位；本发明的有益效果为：用于船槽的定位，改善传统以人工引导为主的集装箱装卸工作模式，提升了 船舶 集装箱装卸数字化和智能化 水 平，是一项改善生产和工作环境的多赢工程，对提高作业效率、降低成本非常有利。，下面是一种基于误差补偿的船槽定位方法专利的具体信息内容。
1.一种基于误差补偿的船槽定位方法，包括集装箱船舱位划分、船舱局部边缘检测、船槽导头定位、船槽误差补偿定位；其特征在于：
所述的集装箱船舱位划分在进行集装箱装卸工作前，预先通过双目视觉系统扫描获取当前工作岸桥下对应的船舱位图像，并利用数学形态学完成船舱位边缘直线检测，进一步得到船舱位矩形区域的四角坐标点，最后根据国标集装箱船导轨架安装工艺将矩形船舱位Eq划分为船槽矩形区域Ei并计算其对应的四角坐标，如式(1)和(2)所示；进一步，根据双目视觉技术计算得到每个船槽相对于海岸侧的静止岸桥吊具的位置矩阵M，如式(3)所示：
其中，P1,P2分别为矩形船舱位Eq下边两个角的坐标，P3,P4分别为矩形船舱位Eq上边两个角的坐标，P1和P3位于右边，P2和P4位于左边，船舱位从右往左开始划分，E1为第1个独立矩形区域， P1,P3为第1个独立矩形区域E1的四个角的坐标， P2,P4为第n个独立矩形区域En的四个角的坐标， 为第i个独立矩形区域Ei的四个角的坐标，i＝1、
2…n；Dix,Diy和αi分别表示每个船槽相对于海岸侧的静止岸桥吊具在X方向和Y方向的位置偏移量以及偏转角。
2.如权利要求1所述的基于误差补偿的船槽定位方法，其特征在于：
所述船舱局部边缘检测、船槽导头定位与船槽误差补偿定位的具体步骤为：
步骤1：首先吊具从集卡上抓取到集装箱，控制系统根据之前预知的船槽位置矩阵M发出命令并向船舶方向进行水平移动，将船舶方向记为Y方向；
步骤2：当吊具移动至预知的船槽位置的正上方时，同时打开以由四台工业相机构成的视觉系统，再根据岸桥轨上起升高度Hu控制吊具下放距离；
步骤3：当吊具离船舶舱口平面距离小于或者等于Hc时，相机实时连续捕获3张局部船舱图像，并采用Hough直线检测分别检测船舱的两条边缘线进行边界判定，计算两条边缘线中点坐标并取均值得到点Pc1和Pc2；
步骤4：与船槽矩形区域Ei两端的中心点Pi1、Pi2比较计算其在X轴方向上的偏移误差修正量Δex，其定义为：
其中， 表示P2点的横坐标和纵坐标，其余坐标含义以此类推；θ为当前检测位置与船槽矩形区域Ei在X方向的偏转角；
步骤5：采用词袋模型和SURF特征提取定位导轨架的导头，然后计算Y方向的误差修正量，具体为：
步骤5.1：将船槽导轨架的导头按其形状分为两类，一类为左视型，另一类为右视型，并分别对这两类图像提取SURF特征，将得到的每一个关键特征点定义为一个patch；
步骤5.2：将所有patch利用K-means算法进行聚类，构建成一个大小为100的词袋词典表，其每个聚类后得到的质心即为词典里的100个特征词；
步骤5.3：利用词典表中的词汇表示图像，即统计每幅图像的patch到每一个聚类质心的欧氏距离，若与某一个质心距离更近，则在对应的数值向量上加1，最后每幅图像都用一个100维的数值向量来表示；
步骤5.4：将所有通过上述步骤完成了词袋模型特征表示的两类船槽导轨架的导头图像作为正样本，其它背景图像作为负样本，利用SVM分类器进行训练，得到用于区分新对象分类的最佳超平面；
步骤5.5：重新获取已完成了X方向误差修正的船舱局部图像，并进行船槽导头识别，具体为：将图像的底部区域分为左中右三部分，并且仅在左右两部分图像区域中采用滑动窗口完成导头的粗定位，采用的滑动窗口定位策略为：设定宽高比为固定值的矩形窗口，按照一定的步长滑动遍历目标图像，将在滑动窗口中采集到的子图作为SVM分类对象；当待检图像尺寸为Wid×Hei，滑动窗口大小为Swid×Shei，水平、竖直遍历步长为Step_X、Step_Y时，采集得到的对象数量则为：
步骤5.6：利用数学形态学方法检测识别到的导头的边缘直线，根据导头Y方向上的边缘直线与船舱边缘线的交点Pc3和Pc4与预知船槽矩形区域Ei两端的中心点Pi1、Pi2比较计算对Y轴方向上的偏移误差修正量Δey，其定义为：
其中 分别为点Pc3、Pc4、Pi1、Pi2在Y轴方向上的坐标；
步骤6：修正后船槽中心点坐标与吊具当前需移动的位移D′x、D′y以及方向偏转角α′为：
A＝x1+x2+Δex+2x0 (10)
B＝y1+y2+Δey+2y0 (11)
其中，x1和x2分别为XPc1和XPc2经过三维重建后在由四台工业相机构成的视觉系统物理坐标系下的横坐标；y1和y2分别为YPc1和YPc2经过三维重建后在由四台工业相机构成的视觉系统物理坐标系下的纵坐标；β为视觉系统相对于吊具系统在水平面的偏转角；(x0,y0)为视觉系统坐标系的原点在吊具系统坐标系下的坐标；
步骤7：从误差补偿起始高度Hc开始，直到吊具下降高度大于岸桥轨上起升高度Hu为止，视觉系统根据步骤1～步骤6不断更新偏移量D′x、D′y以及偏转角α′，控制系统根据这三个参数不断调整吊具位置和姿态，以确保能准确将集装箱装载到船槽。
一种基于误差补偿的船槽定位方法
技术领域
背景技术
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具体实施方式
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