[發明專利]鐵路集裝箱裝卸過程中的箱號自動采集及識別方法

有效

• 申請號: 201910648364.3
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110348451B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 歐陽;羅建橋;曹澤衛;李柏林
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06V30/148
• 分類號: G06V30/148;G06V30/14;G06V30/19
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 劉凱

本發明公開了一種鐵路集裝箱裝卸過程中的箱號自動采集及識別方法，分別采集集裝箱頂面和側面的圖像，對存在不同箱體顏色的集裝箱圖像進行通用的預處理；在圖像二值化的基礎上對箱號印刷顏色進行判斷；通過連通域分析定位箱號的印刷區域；根據箱號區域最小外接矩的長寬比閾值判斷箱號的排列方式，分別進行不同方向投影順序的字符分割；搭建3個神經網絡模型分類器分別對集裝箱箱號中三部分字符進行識別，并對集裝箱頂面和側面的箱號識別結果進行互相校驗。本發明克服了由于磨損導致字符局部剝落對識別結果的影響，實現了對不同顏色和排列方式集裝箱箱號的識別，結合不同面集裝箱箱號的互檢以及集裝箱校驗碼的自檢，完成集裝箱箱號的快速準確識別。

技術領域

本發明涉及圖像智能識別技術領域，具體為一種鐵路集裝箱裝卸過程中的箱號自動采集及識別方法。

背景技術

集裝箱作為一種裝載體，如圖1所示，被廣泛應用于全球物流運輸業中。集裝箱不僅存在多種規格尺寸，而且箱體表面噴涂的顏色也不唯一。為實現對集裝箱的全球統一化管理，規定每一個投入運營的集裝箱必須印刷獨有的箱號，如圖1中白色框內所示。集裝箱箱號由11位字符組成，可分為3個部分：①4位大寫的英文字母；②6位阿拉伯數字；③1位數字，即校驗碼。鐵路集裝箱貨場對每一個集裝箱的管理都有嚴格的規定，包括卸車堆放區域和裝車擺放順序。例如：在裝車時，同一節車廂的集裝箱擺放位置為重箱在前，輕箱在后，這是因為火車在緊急制動時，由于慣性的作用，如果同一節車廂的集裝箱裝車順序為前輕后重，那么將會出現嚴重的后箱撞擊前箱事故。集裝箱箱號作為集裝箱的唯一標識，可通過集裝箱箱號的識別從集裝箱管理系統中間接獲取集裝箱的重量信息，指導完成集裝箱卸車區域的正確堆放和裝車順序的正確擺放。目前，對于鐵路集裝箱箱號的識別主要采用人工記錄的方式，由貨場旁的記錄人員輔助起重機內的操作人員完成裝卸工作，存在主觀性大、效率低下等問題。因此，為提高鐵路集裝箱貨場的工作效率和自動化程度，迫切需要開發高效準確的箱號自動識別方法。

目前已有的集裝箱箱號自動識別方法大都基于機器視覺技術，主要應用于進出貨場時的道路“門式”閘口處，安裝在閘口處的圖像采集裝置自動采集集裝箱的箱號。由于門式集裝箱的采集場景簡單，圖像質量比較穩定，因此易于機器視覺識別。文獻[1](王勝,陳寧.一種改進的集裝箱箱號自動識別系統[J].電視技術,2015,39(19).)研制了一種改進的集裝箱箱號自動識別系統，采用逆向掃描的方式提取箱號區域，根據區域重心定位并分割字符，利用概率神經網絡完成箱號字符的識別。由于該方法沒有對字符的顏色進行判斷，因此不能同時識別白色字體和黑色字體的箱號。文獻[2](黃鼎隆；馬修·羅伯特·斯科特；董登科；黃偉林.集裝箱箱號識別方法、裝置及電子設備[p].中國專利:CN107832767A,2018-03-23.)提出了一種集裝箱箱號識別方法、裝置及電子設備，通過基于卷積神經網絡的深度學習模型分別提取每個字符圖像中對應的字符特征，完成箱號的識別。該方法僅利用了集裝箱一個面的箱號信息，缺乏校驗步驟。文獻[3](李誠,李建華.一種自動化集裝箱起吊箱號拍照識別裝置[P].中國專利:CN207129853U,2018-03-23.)提出了一種自動化集裝箱起吊箱號拍照識別裝置，該裝置可隨鎖座移動，通過機械手控制攝像頭的位置，完成對集裝箱某一面箱號的采集，如圖2所示。

綜上所述，目前基于機器視覺的鐵路集裝箱裝卸過程中的箱號識別存在以下三個問題：

1)現有箱號采集數據單一。現有方法是在起重機鎖座上安裝一個拍照裝置對集裝箱的一個面進行拍照，由于集裝箱存在磨損導致字符剝落，因此對采集一個面的圖像難以保證集裝箱箱號的完整性。

2)對白色字體和黑色字體的箱號識別通用性差。目前的檢測方法僅以白色字體的箱號為研究對象，對于箱號圖像的預處理、定位和分割不具有通用性。首先，白色字體和黑色字體的箱號在二值化后分別表示背景和目標，固定的閾值難以區分不同字體顏色的箱號。

3)箱號的識別結果缺乏校驗。現有的方法主要是針對特定面的單張集裝箱圖片進行箱號的提取，對于箱號中的大寫字母和數字識別并未加以區分，箱號的識別結果僅依賴于一張圖片的信息，沒有采用不同面的箱號識別結果進行交叉驗證。