基于图像处理的集装箱箱号及集卡车号识别系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于图像处理的集装箱箱号及集卡车号识别系统，包括工控机、PLC、以太网交换机和摄像机，其中：工控机分别与以太网交换机和PLC连接，以太网交换机分别与摄像机和TOS系统连接。本系统在集装箱装卸船的过程中，通过PLC控制器控制摄像机进行高速拍照，并将实时图像通过以太网传输给工控机，由工控机上运行的箱号识别软件识别出集装箱号后再通过以太网将结果传输给TOS作业系统统一管理。本系统解决了港口码头作业过程中，集装箱号码由人工登记导致集装箱装载效率低和人工失误导致集卡车与需要装载的集装箱不匹配的技术问题。本系统在各种环境下都能达到较高的识别率，有效地提高了岸桥作业的效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于图像处理的集装箱箱号及集卡车号识别系统，用于辅助港口岸桥集装箱的装卸作业。
技术介绍
随着现代物流管理技术的发展，加快货物通道的管理自动化已成为十分紧迫的任务。对于码头来说，码头的集装箱吞吐量严重影响着码头的效益。目前,码头上大多采用的是人工指挥集装箱的装卸,由人工对集装箱的箱号进行登记，其缺点是安全隐患大，效率很低，影响集装箱的装卸速度，不利于整个港口的高速运作。另外，由于人工失误可能导致集装箱与装卸的集卡车不能正确匹配而为集装箱运输到目的地带来不必要的麻烦。在这种背景下，集装箱号码自动识别系统应运而生。基于图像技术的集装箱箱号识别大致可分为三个步骤：1、集装箱号码的定位：从拍摄的图片中确定箱号所在的矩形区域；2、集装箱号码的分割：从定位的矩形区域，分割出单个的字符区域；3、集装箱号码的识别：最后对每个字符区域识别出相应的字母、数字。从上述三个步骤可以看出集装箱号码的区域定位是整个流程的基础，而集装箱号排列方式多种多样，字体、字号及颜色不一，再加上集装箱上各种图案、文字的干扰都加大了集装箱号码定位的难度。目前已知的集装箱号码定位方法有：1、基于跳变点的集装箱箱号定位：该方法首先对图片进行水平或垂直方向的一阶差分计算，然后逐行或逐列进行扫描，统计一行或一列中一阶差分值大于某个阈值的像素点的个数。如果该像素点的个数大于某个阈值，则将该行认为是集装箱箱号区域可能的行位置。扫描结束后，通过对可能的行位置或列位置的进一步分析，完成集装箱号码的定位过程。缺点：该方法通过统计灰度的跳变点数进行集装箱箱号的粗定位，因此对噪声较敏感。另外当箱号字符的排列存在一定程度的倾斜时,会由于检测的跳变点数不足造成定位失败。2、基于形态学的集装箱箱号定位方法：该方法首先获得集装箱图片的边缘检测图，然后对获得的边缘图像进行一系列形态学的开闭等运算，尽可能的去除掉干扰区域，最后结合集装箱箱号的排列特点找到正确的集装箱箱号位置。缺点：该方法对集装箱图片的边缘图像进行形态学处理，这就要求检测到的集装箱箱号区域的边缘信息完整，而实际上通常由于应用背景的复杂、天气、灯光等因素的干扰，检测到的边缘信息并不理想。
技术实现思路
本技术克服了现有技术中的缺点，提供了一种基于图像处理的集装箱箱号及集卡车号识别系统，采用了近年来在自然场景文字检测问题上取得的最新成果，对箱号的排列方向、倾斜度、光照及色彩的变化具有较好的鲁棒性。本技术的技术方案是：一种基于图像处理的集装箱箱号及集卡车号识别系统，包括工控机、PLC、以太网交换机和摄像机，其中：工控机分别与以太网交换机和PLC连接，以太网交换机分别与摄像机和TOS系统连接；所述PLC将吊具开闭锁状态和编码器信息发送给工控机，并接收工控机发出的控制指令；所述工控机根据接收的吊具开闭锁状态和编码器信息生成抓拍命令发送给摄像机，所述摄像机将拍摄的集装箱箱号和集卡车车头图像传送给工控机，所述工控机对摄像机拍摄的图像进行识别，并将识别出的集装箱箱号和集卡车号发送给TOS系统。与现有技术相比，本技术的优点是：在集装箱装卸船的过程中，通过PLC控制器控制安装在岸桥鞍梁和连系梁的摄像机进行高速拍照，并将实时图像通过以太网传输给工控机，由工控机上运行的箱号识别软件识别出集装箱号后再通过以太网将结果传输给TOS作业系统统一管理。本系统充分结合岸桥作业的实际情况，将摄像机、PLC控制器、小车编码器、起升编码器、工控机以及TOS作业系统结合起来，同时利用计算机视觉和模式识别领域的最新技术解决了：1、港口码头作业过程中，集装箱号码由人工登记导致集装箱装载效率低；2、由于人工失误导致集卡车与需要装载的集装箱不匹配。本技术充分考虑了各种集装箱箱型并利用岸桥的建筑结构来安装摄像机，能够对集装箱和集卡车抓拍到清晰的图片。在此基础上本技术可利用MSER(maximally stable extremal region，最大稳定极值区域)特征具有文字颜色、大小及仿射不变的特征，因此在各种环境下都能达到较高的识别率，有效地提高了岸桥作业的效率。附图说明本技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本系统的结构示意图；图2是40尺及以上箱型为一个触发组的示意图；图3是双20尺箱型为一个触发组的示意图；图4是单20尺箱型为一个触发组的示意图。具体实施方式一种基于图像处理的集装箱箱号及集卡车号识别系统，如图1所示，包括工控机、PLC、以太网交换机、摄像机等，其中：工控机分别与以太网交换机和PLC连接，摄像机通过IO转以太网与以太网交换机连接，以太网交换机与TOS系统连接。工控机为本系统中的主数据处理单元，负责对摄像机拍摄的所有视频数据进行实时处理，识别出集装箱箱号和集卡车号，并将识别结果传输给TOS系统(码头作业系统)，并通过与PLC接口实现信息的获取和控制命令的下发。PLC为大车控制系统，可以通过网络、串口、DP等多种连接方式与外部设备进行数据交互，将小车编码器、起升编码器、吊具开闭锁状态等信息发送给工控机，并接收工控机的指令实现控制的执行。摄像头安装于岸桥连系梁及鞍梁上，对集装箱及集卡车进行实时视频采集，在收到工控机发送的抓拍命令后，将实时图片传输给工控机用于识别。在岸桥的两侧鞍梁上安装了两组共6台摄像机用于拍摄集装箱箱号。在吊具抓取集装箱后运动过程中动态实时抓拍不同面带有箱号信息的图像，抓取的时机选择在吊具处于闭锁状态、起升或下降到距地面高度在6米时进行触发拍摄。摄像机根据PLC传输来的箱型的不同分为几个不同的触发组，40尺及以上为一个触发组(如图2所示)、双20尺为一个触发组(如图3所示)，单20尺为一个触发组(如图4所示)。在岸桥两侧的连系梁上各安装一个摄像机，在集装箱装卸时控制摄像机采集集卡车车头图像用于集卡车车号的识别。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像处理的集装箱箱号及集卡车号识别系统，其特征在于：包括工控机、PLC、以太网交换机和摄像机，其中：工控机分别与以太网交换机和PLC连接，以太网交换机分别与摄像机和TOS系统连接；所述PLC将吊具开闭锁状态和编码器信息发送给工控机，并接收工控机发出的控制指令；所述工控机根据接收的吊具开闭锁状态和编码器信息生成抓拍命令发送给摄像机，所述摄像机将拍摄的集装箱箱号和集卡车车头图像传送给工控机，所述工控机对摄像机拍摄的图像进行识别，并将识别出的集装箱箱号和集卡车号发送给TOS系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的集装箱箱号及集卡车号识别系统，其特征在于：包括工控机、PLC、以太网交换机和摄像机，其中：工控机分别与以太网交换机和PLC连接，以太网交换机分别与摄像机和TOS系统连接；所述PLC将吊具开闭锁状态和编码器信息发送给工控机，并接收工控机发出的控制指令；所述工控机根据接收的吊具开闭锁状态和编码器信息生成抓拍命令发送给摄像机，所述摄像机将拍摄的集装箱箱号和集卡车车头图像传送给工控机，所述工控机对摄像机拍摄的图像进行识别，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑英美，高艳龙，孙超，孟朝辉，陈福兴，
申请(专利权)人：北京国泰星云科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11