[發明專利]自動化起重機吊具上多相機的統一標定方法

有效

• 申請號: 202111480198.4
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN113902814B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 石先城;萬金建;李恒;曹志俊;張濤
• 申請（專利權）人: 武漢港迪智能技術有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T5/00
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務所(普通合伙) 42247
• 代理人: 陳凱

本發明提供了一種自動化起重機吊具上多相機的統一標定方法，包括如下步驟：S1：在起重機吊具的鎖頭附近分別對應安裝吊具相機，使得各吊具相機的取景方向豎直朝下且分別對準集裝箱遠離地面一端的鎖孔；S2：構建各吊具相機坐標系和集裝箱世界坐標系；分別對四個吊具相機獲取的鎖孔圖像進行畸變矯正，獲得各吊具相機的內參矩陣；S3：分別對吊具相機獲取的四個鎖孔圖像進行鎖孔檢測，并進行鎖孔定位；S4：采用橢圓擬合算法提取鎖孔邊緣，獲取鎖孔橢圓的虛擬外接矩形提取虛擬外接矩形的四個頂點的圖像坐標；S5：解算各吊具相機相對于集裝箱世界坐標系的外參矩陣；S6：求取以吊具相機構建的各吊具相機坐標系的相對位姿的解算。

技術領域

本發明涉及港口智能化吊裝設備技術領域，尤其涉及一種自動化起重機吊具上多相機的統一標定方法。

背景技術

隨著港口智能化的快速發展，港口對自動疊箱需求日趨迫切。然而在自動化疊箱中，首層開箱、自動抓箱、自動疊箱等子系統需要估計吊具相機之間的相對位姿關系，進而實抓箱放箱。吊具上各個針孔相機之間外參標定的重要性不言而喻，如何快速而準確估計出吊具相之間的位姿關系，直接關系到自動化疊箱的效率和效果。傳統標定方法主要通過標定板、地面放置明顯的標志物等方式標定吊具上針孔各個相機之間的外參數。這種方法比較繁瑣。

針對傳統多相機標定方法，有必要簡化標定流程，提高相機標定效率與吊機的自動化疊箱的效率。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種用于自動化起重機吊具上的多相機外參數的統一標定方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：本發明提供了一種自動化起重機吊具上多相機的統一標定方法，包括如下步驟：

S1：在起重機吊具的鎖頭附近分別對應安裝一個吊具相機，使得各吊具相機的取景方向豎直朝下且分別對準集裝箱遠離地面一端的鎖孔，四個吊具相機分別獲取同一集裝箱端面四個不同鎖孔對應的圖像；

S2：構建各吊具相機坐標系，并構建集裝箱世界坐標系；分別對四個吊具相機獲取的鎖孔圖像進行畸變矯正，獲得各吊具相機的內參矩陣；

S3：分別對吊具相機獲取的四個鎖孔圖像進行鎖孔檢測，并進行鎖孔定位；

S4：在鎖孔定位后的圖形采用橢圓擬合算法提取鎖孔邊緣，獲取鎖孔橢圓的虛擬外接矩形，在各吊具相機對應的圖像坐標系中提取虛擬外接矩形的四個頂點的圖像坐標；

S5：根據步驟S2獲得的吊具相機的內參矩陣、步驟S4獲取的圖像坐標系中提取虛擬外接矩形的各頂點的圖像坐標，解算各吊具相機相對于集裝箱世界坐標系的外參矩陣；

S6：根據坐標變換理論，求取以吊具相機構建的各吊具相機坐標系的相對位姿的解算。

在以上技術方案的基礎上，優選的，所述步驟S2中獲得各吊具相機的內參矩陣，是分別建立各吊具相機的相機坐標系，令四個吊具相機為A、B、C和D，對應的相機坐標系分別為、、與；各相機坐標系的Z軸方向為吊具相機光軸指向集裝箱遠離地面一端的鎖孔的方向，各相機坐標系的X軸和Y軸分別與Z軸方向垂直；以集裝箱上表面的幾何中心為原點，以集裝箱的長度延伸方向、寬度延伸方向和豎直向下方向作為坐標軸，構建集裝箱世界坐標系；采用張正友標定法分別對四個吊具相機獲取的鎖孔圖像進行畸變矯正：通過各吊具相機將集裝箱世界坐標系中的鎖孔圖像變換為各吊具相機的像素坐標系中的點，令各吊具相機內參矩陣，其中，，，與表示在圖像坐標系中二維坐標兩個軸向上單位距離的像素個數；為各吊具相機的焦距，與為焦距與像素縱橫比的融合；為徑向畸變參數，指示了圖像坐標系中拍攝的標定法采用的棋盤標定板邊緣的夾角大小；與為吊具相機感光板的中心在像素坐標系中的坐標；分別對各吊具相機A、B、C和D求取對應的內參矩陣。

優選的，所述步驟S3中對吊具相機獲取的四個鎖孔圖像進行鎖孔檢測，是采用目標檢測算法YOLO V5進行鎖孔所在區域的檢測和識別。