[發明專利]一種基于雙目視覺的塔吊自動裝載方法

在審

• 申請號: 202010896334.7
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112194011A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 虞文杰;張述堅;葉嵩;王丁軍;李元琪;郭毓;葉茂;郭健;王璟;劉陽;李林
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;中建八局第三建設有限公司
• 主分類號: B66C13/46
• 分類號: B66C13/46;B66C13/16;B66C13/48;G06T1/00;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/60;G06T7/66;G06T7/77
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張祥

1.一種基于雙目視覺的塔吊自動裝載方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：初始化相機內外參數，將標志板固定在鋼絲繩上，確保標志板中心在起吊點正下方；

步驟2：顯示相機拍攝頁面，獲取所述拍攝界面的圖像，根據所述圖像確定所述拍攝界面上包括待吊裝貨物；

步驟3：對采集到的左右目圖像分別進行圖像預處理，得到二值化圖像；

步驟4：采用opencv的findcontours函數提取二值化圖像的所有輪廓，采用圓形度的方式初步篩選出所有橢圓輪廓，接著依次找出橢圓輪廓的內嵌輪廓，利用十字形模板進行形狀匹配，確定出標志板所在區域；

步驟5：基于最小二乘方法擬合出橢圓的圓心坐標，利用檢測出的感興趣區域輪廓和橢圓參數方程，建立目標度量函數，基于最小二乘方法計算出最優的橢圓參數以及橢圓中心坐標；

步驟6：根據雙目測距原理計算出標志板中心在基座坐標系下的三維坐標P_b(X_b,Y_b,Z_b)，根據該坐標控制塔吊起重臂和小車運動使吊鉤位于起吊點正上方；

步驟7：控制吊鉤下降到P_b(X_b,Y_b,Z_b)，此時吊鉤位于起吊點正下方，控制吊鉤上升高度H₀，根據小車上的力傳感器判斷貨物是否成功起吊；

步驟8：判斷起吊次數N是否大于允許的最大次數N₀，如果NN₀，則提示起吊失敗，否則回到步驟7，重新嘗試起吊，直至完成吊裝作業。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙目視覺的塔吊自動裝載方法，其特征在于，步驟1中的標志板外層為圓形，內層為十字形標記，標志板中心和圓形中心重合。

3.根據權利要求1所述的一種基于雙目視覺的塔吊自動裝載方法，其特征在于，步驟3中的對采集到的左右目圖像分別進行圖像預處理具體包括以下步驟：

步驟3-1：將RGB圖像轉化為灰度圖像，再通過中值濾波算法去除圖像中的椒鹽噪聲，圖片的灰度化采用如下公式：

Gray＝0.299*R+0.578*G+0.114*B

其中Gray表示計算出的灰度值，R、G、B分別表示紅、綠、藍三個通道的彩色分量值；

步驟3-2：通過OSTU自適應濾波算法進行圖像二值化：

設定OSTU閾值k，將圖像所有像素分為C₁(小于k)和C₂(大于k)兩類，則這兩類像素各自的灰度均值為m₁、m₂，同時像素被分為C₁和C₂的概率分別為p₁、p₂，求得類間方差σ²＝p₁p₂(m₁-m₂)，其中，p₂＝1-p₁，計算出使類間方差σ²最大的k值作為OTSU閾值進行圖像二值化。

4.根據權利要求1所述的一種基于雙目視覺的塔吊自動裝載方法，其特征在于，步驟4的確定標志物所在區域具體包括以下步驟：

步驟4-1：分別得到左右目的二值化圖像后，利用Opencv函數檢測所有的輪廓，采用圓形度計算公式，設定閾值d，初步篩選出所有的橢圓輪廓，具體公式為：

其中是S是輪廓連通區域面積，C是輪廓周長，ρ為放大系數，取值為1.2，若d∈[0.6,1],則該輪廓為期望的橢圓輪廓；

步驟4-2：依次找出第一步中篩選出輪廓的內嵌輪廓，利用十字形模板，分別計算模板輪廓與待匹配輪廓的7個Hu不變矩m_i,i＝1,2,...,7，給出相似度計算公式：其中I為待匹配輪廓，T為模板輪廓，設定閾值范圍0～0.2，如果計算出內嵌輪廓與模板的相似度S∈[0,0.2]，則該輪廓區域為標志物所在區域。