[發(fā)明專利]一種智能化龍門吊的吊具位姿確定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210041703.3
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114348879A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設計）人: 吳迪;安泓郡;李春宇;黃子豪;劉旭可;李澤葳;劉雨霏;郭洪辰;劉紀飛
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學
• 主分類號: B66C19/00
• 分類號: B66C19/00;B66C13/08;B66C13/16
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 張海燕;杜廣虎

本發(fā)明公開了一種智能化龍門吊的吊具位姿確定方法，其包括構(gòu)建龍門吊數(shù)字模型并構(gòu)建攝像頭模塊，進而獲取龍門吊吊具下降視角視頻序列并構(gòu)建龍門吊視圖數(shù)據(jù)訓練集；對龍門吊視圖數(shù)據(jù)訓練集進行角柱標定，獲得標定角柱值；將視圖數(shù)據(jù)訓練集輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡中，利用損失函數(shù)進行角柱檢測，獲得角柱位置值；分割角柱位置值，獲得角柱像素空間位置；利用三點模型獲得吊具的深度值，通過尺度估計對吊具長度值、寬度值進行估計，用于調(diào)整吊具位姿；通過龍門吊視圖數(shù)據(jù)訓練集對角柱像素空間位、吊具的深度值、長度值和寬度值的對比從而判斷吊具四個角柱是否對準集裝箱。本發(fā)明通過角柱標定和神經(jīng)網(wǎng)絡訓練，減小定位誤差，無需依靠人工目測進行吊具調(diào)節(jié)。

技術領域

本發(fā)明涉及智能龍門吊領域，尤其涉及一種智能化龍門吊的吊具位姿確定方法。

背景技術

目前龍門吊在集裝箱堆場中的箱區(qū)、箱位完全靠司機人工操作，人工觀察判斷箱區(qū)、箱位容易產(chǎn)生箱區(qū)、箱位識別錯誤，造成集裝箱堆放的信息誤差，給集裝箱的管理帶來了麻煩。同時，龍門吊堆放集裝箱的位置完全依賴集卡司機人工目測，沒有龍門吊吊具與堆場集裝箱準確的定位信息，司機吊起集裝箱堆放時，觀察吊運的集裝箱與堆放集裝箱位置有誤差時，移動車輪調(diào)整龍門吊位置，如此操作降低了裝卸速度，影響了裝卸效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種智能化龍門吊的吊具位姿確定方法，以克服龍門吊堆放集裝箱位置依靠人工目測等技術問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：

一種智能化龍門吊的吊具位姿確定方法，包括以下步驟：

步驟1、構(gòu)建龍門吊數(shù)字模型；

步驟2、利用龍門吊數(shù)字模型，在龍門吊數(shù)字模型中安裝虛擬攝像頭，通過虛擬攝像頭獲取龍門吊吊具下降視角視頻序列并構(gòu)建龍門吊視圖數(shù)據(jù)訓練集；

步驟3、對龍門吊視圖數(shù)據(jù)訓練集進行角柱標定，獲得標定角柱值；

步驟4、將帶有標定角柱值的龍門吊視圖數(shù)據(jù)訓練集輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡中，利用損失函數(shù)進行角柱檢測，獲得角柱位置值；

步驟5、分割角柱位置值，獲得角柱像素空間位置；

步驟6、通過角柱像素空間位置，利用三點模型獲得吊具的深度值，通過尺度估計對吊具長度值、寬度值進行估計，用于調(diào)整吊具位姿；

步驟7、通過龍門吊視圖數(shù)據(jù)訓練集對角柱像素空間位、吊具的深度值、長度值和寬度值的對比從而判斷吊具四個角柱是否對準集裝箱，若對準集裝箱則完成吊具位姿確定，若沒有對準集裝箱則返回步驟6。

進一步的，所訴步驟4中獲得角柱位置值的具體計算公式為：

其中，loss(object)代表帶有標定角柱值的龍門吊視圖數(shù)據(jù)訓練集，K代表柵格數(shù)量，代表角柱存在遮罩概率，w_i代表第i個角柱的標定像素寬度，h_i代表第i個角柱的標定像素高度，x_i代表第i個角柱的標定像素橫坐標，代表第i個角柱的預測橫坐標，y_i代表第i個角柱的標定縱坐標，代表第i個角柱的預測縱坐標，代表第i個角柱的預測像素寬度，代表第i個角柱的預測圖像高度，C_i代表第i個角柱的標定種類，代表第i個角柱的預測種類，代表無角柱遮罩概率，c代表種類的預測概率，classes代表所有種類的集合，p_i(c)代表角柱類別標定概率，代表角柱類別預測概率。

進一步的，步驟6中所述利用三點模型獲得吊具的深度值具體步驟為：

步驟6.1、獲取任意三個角柱在角柱像素空間位置中坐標，獲取任意三個角柱在角柱像素空間位置中坐標的計算公式為：