集装箱激光扫描识别方法、装置、电子设备及可读介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种集装箱激光扫描识别方法、装置、电子设备及可读介质，涉及激光扫描的技术领域，包括：接收多个激光扫描仪发送的吊具扫描点坐标和集装箱扫描点坐标；使用集装箱定位算法将吊具扫描点坐标和集装箱扫描点坐标转换为同一个坐标系；使用平行四边形激光扫描定位算法确定吊具平面的中心点坐标以及吊具的欧拉角；判断除目标参考箱之外，是否存在参考集装箱；如果存在参考集装箱，则从集装箱扫描点坐标提取目标集装箱扫描点坐标和参考集装箱扫描点坐标；使用平行四边形激光扫描定位算法分别确定吊具平面、目标集装箱平面和参考集装箱平面的中心点坐标以及吊具和集装箱的欧拉角。可以获取吊具和集装箱的姿态，实现堆场内的全自动抓放箱。

Container Laser Scanning Identification Method, Device, Electronic Equipment and Readable Media

The invention provides a container laser scanning identification method, device, electronic equipment and readable medium, which relates to the technical field of laser scanning, including: receiving the coordinates of scanner points and container scanning points sent by multiple laser scanners; using container location algorithm to convert scanner points coordinates and container scanning points coordinates into the same coordinate system; and using the level method to convert scanner points coordinates and container scanning points coordinates into the same coordinate system; Line quadrilateral laser scanning localization algorithm to determine the coordinates of the center point of the lifting gear plane and the Euler angle of the lifting gear; judge whether there is a reference container besides the target reference box; if there is a reference container, then extract the coordinates of the target container scanning point and the reference container scanning point from the coordinates of the container scanning point; use parallelogram laser scanning localization algorithm to determine the coordinates of the target container scanning point and the reference container scanning point respectively. The coordinates of the center points of the lifting fixture plane, the target container plane and the reference container plane, and the Euler angles of the lifting fixture and the container are determined. It can acquire the posture of lifts and containers, and realize the automatic grabbing and unloading of containers in the yard.

【技术实现步骤摘要】
集装箱激光扫描识别方法、装置、电子设备及可读介质
本专利技术涉及激光扫描
，尤其是涉及一种集装箱激光扫描识别方法、装置、电子设备及可读介质。
技术介绍
随着经济技术的发展，更多的高新技术应用到码头，码头自动化以及成为了目前码头发展的主要目标。而在码头自动化的过程中，码头集装箱抓放已经有从半自动抓放集装箱到全自动化抓放集装箱过度的趋势。激光扫描作为一种目前广泛应用的扫描手段，激光扫描在码头自动化的应用主要是通过在小车上安装激光扫描仪，实现吊运的防撞，而非全自动化抓放集装箱。目前，实现全自动抓放集装箱的主要方案是在吊具上装摄像头进行图像识别。通过图像识别实现全自动化抓放集装箱易受到外界环境变化的影响，例如：雨、雪等天气下，图像识别的精度就会降低，从而影响全自动抓放集装箱的精度；并且，图像识别无法获取吊具的姿态，从而影响全自动抓放集装箱的精度。针对上述现有技术中通过图像识别实现全自动化抓放集装箱无法获取吊具的姿态，精度较低的问题，目前尚未提出有效解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种集装箱激光扫描识别方法、装置、电子设备及可读介质，以获取吊具的姿态，增加精度，实现堆场内的全自动抓放集装箱。第一方面，本专利技术实施例提供了一种集装箱激光扫描识别方法，包括：包括：接收多个激光扫描仪发送的吊具扫描点坐标和集装箱扫描点坐标；使用集装箱定位算法将吊具扫描点坐标和集装箱扫描点坐标转换为同一个坐标系；根据吊具扫描点坐标，使用平行四边形激光扫描定位算法确定吊具平面的中心点坐标以及吊具的欧拉角；根据集装箱扫描点坐标，判断除目标参考箱之外，是否存在参考集装箱；如果存在参考集装箱，则从集装箱扫描点坐标提取目标集装箱扫描点坐标和参考集装箱扫描点坐标；根据目标集装箱扫描点坐标和参考集装箱扫描点坐标，使用平行四边形激光扫描定位算法分别确定目标集装箱平面和参考集装箱平面的中心点坐标以及目标集装箱和参考集装箱的欧拉角。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：如果不存在参考集装箱，则从集装箱扫描点坐标提取目标集装箱正面扫描点坐标和目标集装箱侧面扫描点坐标；根据目标集装箱正面扫描点坐标和目标集装箱侧面扫描点坐标，使用平行四边形激光扫描定位算法分别确定目标集装箱正面和目标集装箱侧面的中心点坐标以及目标集装箱正面和目标集装箱侧面的欧拉角。结合第一方面及其第一种可能的实施方式之一，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，平行四边形激光扫描定位算法，包括：求取平面方程的算法、求取等效欧拉角的算法、求取航向角及中心点坐标的算法、求取点在平面的投影的算法、求取相对位姿矩阵的算法和定轴旋转与欧拉旋转矩阵的对应关系算法。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，如果存在参考集装箱，通过平行四边形激光扫描定位算法计算中心点坐标和对应的欧拉角的方法，包括：接收扫描点坐标；根据扫描点坐标，使用求取平面方程的算法确定扫描点平面的平面方程；根据求取点在平面的投影的算法确定扫描点坐标在扫描点平面的平面方程上的投影；根据求取等效欧拉角的算法将扫描点平面的平面方程绕原点旋转，确定等效欧拉角；根据等效欧拉角和求取航向角及中心点坐标的算法确定航向角及中心点坐标；将中心点坐标旋转，根据求取等效欧拉角的算法确定扫描点平面的中心点坐标和对应的欧拉角。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，如果存在参考集装箱，通过平行四边形激光扫描定位算法计算中心点坐标和对应的欧拉角的方法，还包括：根据求取相对位姿矩阵的算法确定相对位姿矩阵。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，如果不存在参考集装箱，通过平行四边形激光扫描定位算法计算中心点坐标和对应的欧拉角的方法，包括：接收正面扫描点坐标和侧面扫描点坐标；根据正面扫描点坐标和侧面扫描点坐标，分别使用求取平面方程的算法确定正面和侧面的平面方程；确定正面法向矢量和侧面法向矢量的角度；根据定轴旋转与欧拉旋转矩阵的对应关系算法确定欧拉角。结合第一方面及其第一种可能的实施方式之一，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，通过集装箱定位算法将不同平面转换为同一个坐标系的方法，包括：获取多个坐标；以其中一个坐标为原点，并确定坐标的坐标系与世界坐标系的旋转矩阵；确定其余坐标对原点的位置矢量；根据位置矢量和旋转矩阵，将所有坐标转换在世界坐标系。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，吊具扫描点坐标的数量至少为4个；吊具扫描点坐标通过至少2个激光扫描仪扫描吊具上的至少2个参考板得到。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，目标集装箱扫描点坐标、参考集装箱扫描点坐标、目标集装箱正面扫描点坐标和目标集装箱侧面扫描点坐标的数量均至少为4个。第二方面，本专利技术实施例还提供一种集装箱激光扫描识别装置，包括：坐标接收模块，用于接收多个激光扫描仪发送的吊具扫描点坐标和集装箱扫描点坐标；吊具计算模块，用于根据吊具扫描点坐标，使用平行四边形激光扫描定位算法确定吊具平面的中心点坐标以及吊具的欧拉角；集装箱判断模块，用于根据集装箱扫描点坐标，判断除目标参考箱之外，是否存在参考集装箱；坐标提取模块，用于如果存在参考集装箱，则从集装箱扫描点坐标提取目标集装箱扫描点坐标和参考集装箱扫描点坐标；集装箱计算模块，用于根据目标集装箱扫描点坐标和参考集装箱扫描点坐标，使用平行四边形激光扫描定位算法分别确定目标集装箱平面和参考集装箱平面的中心点坐标以及目标集装箱和参考集装箱的欧拉角；坐标系转换模块，用于根据吊具平面、目标集装箱平面以及参考集装箱平面的中心点坐标和对应的欧拉角，使用集装箱定位算法将吊具平面、目标集装箱平面和参考集装箱平面转换为同一个坐标系。第三方面，本专利技术实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现第一方面及其各可能的实施方式之一提供的方法。第四方面，本专利技术实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行第一方面及其各可能的实施方式之一提供的方法。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供的集装箱激光扫描识别方法、装置、电子设备及可读介质，通过平行四边形激光扫描定位算法获取吊具的姿态，当存在参考集装箱时，通过平行四边形激光扫描定位算法获取目标集装箱和参考集装箱的姿态，并通过集装箱定位算法统一坐标系，可以获取吊具和集装箱的姿态，增加精度，实现堆场内的全自动抓放集装箱。本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集装箱激光扫描识别方法，其特征在于，包括：接收多个激光扫描仪发送的吊具扫描点坐标和集装箱扫描点坐标；使用集装箱定位算法将所述吊具扫描点坐标和所述集装箱扫描点坐标转换为同一个坐标系；根据所述吊具扫描点坐标，使用平行四边形激光扫描定位算法确定吊具平面的中心点坐标以及吊具的欧拉角；根据所述集装箱扫描点坐标，判断除目标参考箱之外，是否存在参考集装箱；如果存在所述参考集装箱，则从所述集装箱扫描点坐标提取目标集装箱扫描点坐标和参考集装箱扫描点坐标；根据所述目标集装箱扫描点坐标和所述参考集装箱扫描点坐标，使用所述平行四边形激光扫描定位算法分别确定目标集装箱平面和参考集装箱平面的中心点坐标以及目标集装箱和参考集装箱的欧拉角。

【技术特征摘要】
1.一种集装箱激光扫描识别方法，其特征在于，包括：接收多个激光扫描仪发送的吊具扫描点坐标和集装箱扫描点坐标；使用集装箱定位算法将所述吊具扫描点坐标和所述集装箱扫描点坐标转换为同一个坐标系；根据所述吊具扫描点坐标，使用平行四边形激光扫描定位算法确定吊具平面的中心点坐标以及吊具的欧拉角；根据所述集装箱扫描点坐标，判断除目标参考箱之外，是否存在参考集装箱；如果存在所述参考集装箱，则从所述集装箱扫描点坐标提取目标集装箱扫描点坐标和参考集装箱扫描点坐标；根据所述目标集装箱扫描点坐标和所述参考集装箱扫描点坐标，使用所述平行四边形激光扫描定位算法分别确定目标集装箱平面和参考集装箱平面的中心点坐标以及目标集装箱和参考集装箱的欧拉角。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：如果不存在所述参考集装箱，则从所述集装箱扫描点坐标提取目标集装箱正面扫描点坐标和目标集装箱侧面扫描点坐标；根据所述目标集装箱正面扫描点坐标和所述目标集装箱侧面扫描点坐标，使用所述平行四边形激光扫描定位算法分别确定目标集装箱正面和目标集装箱侧面的中心点坐标以及目标集装箱正面和目标集装箱侧面的欧拉角。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述平行四边形激光扫描定位算法，包括：求取平面方程的算法、求取等效欧拉角的算法、求取航向角及中心点坐标的算法、求取点在平面的投影的算法、求取相对位姿矩阵的算法和定轴旋转与欧拉旋转矩阵的对应关系算法。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果存在所述参考集装箱，通过平行四边形激光扫描定位算法计算中心点坐标和对应的欧拉角的方法，包括：接收扫描点坐标；根据所述扫描点坐标，使用所述求取平面方程的算法确定扫描点平面的平面方程；根据所述求取点在平面的投影的算法确定所述扫描点坐标在所述扫描点平面的平面方程上的投影；根据所述求取等效欧拉角的算法将所述扫描点平面的平面方程绕原点旋转，确定所述等效欧拉角；根据所述等效欧拉角和所述求取航向角及中心点坐标的算法确定所述航向角及所述中心点坐标；将所述中心点坐标旋转，根据所述求取等效欧拉角的算法确定所述扫描点平面的中心点坐标和对应的欧拉角。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果存在所述参考集装箱，通过平行四边形激光扫描定位算法计算中心点坐标和对应的欧拉角的方法，还包括：根据所述求取相对位姿矩阵的算法确定相对位姿矩阵。6.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君雄，梁柱健，唐修俊，
申请(专利权)人：三一海洋重工有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44