一种基于视觉扫描的船槽定位方法

摘要

一种基于视觉扫描的船槽定位方法，属于计算机视觉技术和图像处理结合技术领域。该方法包括集装箱船槽舱位扫描、船槽舱位图像拼接、图像预处理与数学形态学船槽边缘检测、船槽舱位边缘直线检测、船槽舱位分段及船槽定位。本发明通过采用上述技术，得到的一种基于视觉扫描的船槽定位方法，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，极大方便了司机远程操控船舶的集装箱装卸作业，提高作业效率并提高集装箱装卸工作的安全性，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。

主权项

一种基于视觉扫描的船槽定位方法，包括集装箱船槽舱位扫描、船槽舱位图像拼接、图像预处理与数学形态学船槽边缘检测、船槽舱位边缘直线检测、船槽舱位分段及船槽定位，所述集装箱船槽舱位扫描：当需要进行集装箱装卸时，首先使用已标定完成的双目视觉系统，以集装箱船靠岸一侧为起点，逐渐移动吊具并不断拍摄船槽舱位图像，直到吊具到达船体另一侧为止，结果得到一组有序的船槽舱位图像f＝{f_i|i＝1,2,…n}，其中n为图像数量，f_i表示第i张图像；所述船槽舱位图像拼接：实时在移动吊具拍摄船槽舱位图像的过程中，图像拼接算法实时地拼接相邻的两张图像，最后得到一组双目摄像头的完整的船槽舱位图F₁；所述图像预处理与数学形态学船槽边缘检测：对经过图像拼接得到的船槽舱位图像F₁进行图像灰度化处理、图像去噪声处理、图像锐化处理以及图像高斯平滑处理，进一步利用数学形态学边缘检测方法对图像F₁进行边缘检测，根据式子(1)，得到边缘图像G：其中0≤ρ≤1，ΔG＝G_max‑G_min，G_max＝max{G₁,G₂}，G_min＝min{G₁，G₂}，e₁、e₂和e₃表示形态学检测用到的结构元素，“Θ”表示腐蚀操作，表示膨胀操作，“ο”表示开运算操作，“·”表示闭运算操作；所述船槽舱位边缘直线检测：利用霍夫变换直线检测方法对船槽舱位边缘图像G进行直线检测，得到直线集合L＝{L_j|j＝1,2,…,m}，m为检测的直线总数；进一步对直线集合L进行直线过滤，分别得到船槽舱位边缘水平线Lh和船槽舱位边缘垂直线Lv₁和Lv₂，计算水平直线和垂直直线的交点，结果得到P＝{P₁,P₂}，其中P₁为直线Lh和直线Lv₁的交点，P₂为直线Lh和直线Lv₂的交点，重复船槽舱位图像拼接、图像预处理与数学形态学船槽边缘检测及船槽舱位边缘直线检测步骤，得到另外一组双目摄像头的船槽舱位图像F₂中的船槽舱位水平边缘直线和垂直边缘直线，进一步得图像F₂中的直线交点P₃和P₄，其中点P₃与点P₁对应，点P₄和点P₂对应，这四个点构成了船槽舱位的整体边缘轮廓；所述船槽舱位分段及船槽定位：根据船槽安装工艺的标准，量出船槽的实际宽度为length，根据式(2)，利用船槽舱位的四个顶点P₁、P₂、P₃、P₄计算出船槽舱位的长度D：$D=\frac{\left|P_1{P}_2\right|+\left|P_3{P}_4\right|}{2}---\left(2\right)$其中|P₁P₂|为点P₁到P₂的距离，|P₃P₄|为点P₃到点P₄的距离，得到的四个顶点用于标识船槽的具体位置，即能定位船槽。