一种智慧托盘及其智能定位追踪方法技术

本发明专利技术公开了一种智慧托盘包括若干托盘、标识牌、摄像头和控制装置，所述标识牌安装于所述托盘上，所述摄像头设于托盘的上方而对托盘和标识牌进行图像拍照，所述摄像头的输出端与控制装置的输入端连接，摄像头发送图像信息发送到控制装置，控制装置接收图像信息而定位并追踪托盘的位置。还提供了一种智慧托盘的智能定位追踪方法，本发明专利技术采用多种数学模型和算法对托盘的移动进行定位和追踪，系统支行稳定，能更加准确地进行定位和追踪，准确性高，无需采用多种硬件进行检测定位和追踪，极大地减少了系统所需的硬件成本，具有系统简单、投入成本低和准确可靠的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种智慧托盘及其智能定位追踪方法
本专利技术属于视频监控
，尤其是指一种智慧托盘及其智能定位追踪方法。
技术介绍
当今物流行业发展迅猛，越来越多托盘在仓库室内等条件下被使用，然而由于仓库室内环境复杂程度越来越大，致使人们对仓库内的托盘位置进行信息化管理的需求不管提高，与此同时也带动了仓库视频监控技术的发展。由于智能仓库对托盘信息的获取以及定位的需求越来越强烈，而视频监控技术所具有直观性、实时性和高效性等优点，让仓库内视频监控开始突破传统监视和防盗的职权。另外，现有技术的室内定位技术主要包括超声波定位、WIFI定位技术、红外线定位技术和蓝牙定位技术等，但是上述定位技术依然存在某些方面缺陷，例如超声波定位技术需要布置大量测试设备，使得成本较高；蓝牙定位技术则适用小范围内的定位，WIFI定位技术抗干扰能力比较弱且定位精度不高，红外线定位技术则由于成本较高，难以在仓库环境下大面积覆盖使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述问题，提供一种系统简单、投入成本低和准确可靠的智慧托盘及其智能定位追踪方法。本专利技术的目的可采用以下技术方案来达到：一种智慧托盘，包括若干托盘、标识牌、摄像头和控制装置，所述标识牌安装于所述托盘上，所述摄像头设于托盘的上方而对托盘和标识牌进行图像拍照，所述摄像头的输出端与控制装置的输入端连接，摄像头发送图像信息发送到控制装置，控制装置接收图像信息而定位并追踪托盘的位置。进一步地，所述控制装置包括对托盘和标识牌进行定位的定位模块，以及对托盘和标识牌进行追踪的追踪模块。进一步地，所述控制装置为单片机或PLC。一种智慧托盘及其智能定位追踪方法，包括以下步骤：步骤1、在每个托盘上安装标识牌，标识牌上设有相应托盘的识别码信息，摄像头全方位拍摄仓库的各个角落。摄像头将拍摄的图像信息实时传输到控制装置；步骤2、利用边缘检测法对图像进行处理，以获取到托盘的图像信息，把托盘区域标记出来；步骤3、根据投影算法确定标识牌的垂直和水平边界，以得到多个具有波峰曲线的图像，并利用多个图像构成候选标识牌集；步骤4、利用峰值查找法，把最佳标识牌从候选标识牌集中提取出来；步骤5、利用打分排序法，对候选标识牌集进行归一化处理，取出最高得分作为标识牌的位置图像，以获得标识牌的位置；步骤6、将已获得位置的标识牌的水平和竖直长度等分为9等分，分别选取标识牌边缘上的点和水平与竖直等分时所交叉的点，重复该步骤，直到均匀获取到所需的多个交叉点；步骤7、通过金字塔光流法把标识牌的多个交叉点的边界信息镜像到扩展图像，并构建金字塔图像集合，使用图像缩放算法构成金字塔模型，并通过光流方程求解得到预测点集；步骤8、釆用欧氏距离计算点集相似度，对求取的欧氏距离进行排序，选取中值作为求取点集位移大小的阈值，把求取的欧氏距离小于阈值的初始点集和光流法预测点集找出来，并分别求取这些像素点的位移；步骤9、把跟踪正确点的位移按照大小进行排序，取位移的中值作为标识牌的移动距离，根据中值位移更新标识牌目标；如果能够跟踪到托盘目标，则继续使用金字塔光流法跟踪，直到托盘目标离开跟踪视线范围，从而实现对托盘的定位和跟踪。进一步地，所述步骤2的具体内容为：用像素点间的距离来反映两个像素点之间相似程度，距离越小则表示两个像素之间的差异越小；在图像边缘处选取像素点A和B，利用距离公式并计算出两者之间距离的局部极值；式中，d表示两个像素间的距离，v表示像素值，Ni表示以i为中心像素的小邻域，Nj表示以j为中心的小邻域。进一步地，所述步骤3的具体内容为：选取前5个最大峰值对应的标识牌区域，组成25个候选标识牌的集合。进一步地，所述步骤5的具体内容为：利用公式对获得的候选区域根据区域里面所包含的像素信息进行打分,其中∑v为标识牌区域内的二值化像素和，S为标识牌区域的面积；然后取归一化分数最高候选标识牌作为标识牌目标，滤除掉噪声的干扰，获得标识牌位置。进一步地，所述步骤7的具体内容为：两次使用金字塔光流法来预测点集，第一次使用金字塔光流法是把从定位模块获取的点集作为原始点集，预测这些点在下一帧图像中的可能位置，第二次使用金字塔光流法是把第一次预测到的点集作为原始点集，反向预测原始点集在原始图像中的位置，得到三组特征点集合。进一步地，所述步骤8的具体内容为：选取预测对的反向预测点集合与初始选取的特征点集合计算它们的相似度，釆用欧氏距离计算点集相似度。进一步地，所述金字塔光流法为把图像中的所有像素点赋予一个速度矢量，构成一个图像速度场；然后在运动的一个特定时刻，利用投影方法得到图像上的一点和三维物体上某一点的对应关系；然后结合图像中所有像素点的速度矢量，对图像中的移动物体进行检测；如果图像中不存在移动的物体，则整幅图像上的光流矢量呈现出连续变化，如果图像中存在移动物体，则移动物体的光流矢量肯定不同于图像中其它像素点的光流矢量，由此可以判断出移动目标的位置。实施本专利技术，具有如下有益效果：1、本专利技术在每个托盘显著位置上安装标识牌。标识牌上刻录有托盘的识别码信息，然后在仓库内顶部安装多个高清摄像头，保证摄像头可全方位拍摄仓库各个角落。摄像头与控制装置相连而将拍摄的图片信息实时传输到控制装置中。控制装置根据接收到的图片信息对图片进行识别，以及对托盘进行跟踪定位，实时定位出托盘的位置信息，具有系统简单、投入成本低和准确可靠的优点。2、本专利技术采用多种数学模型和算法对托盘的移动进行定位和追踪，系统支行稳定，能更加准确地进行定位和追踪，准确性高，无需采用多种硬件进行检测定位和追踪，极大地减少了系统所需的硬件成本，系统简单、投入成本低和准确可靠。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术智慧托盘及其智能定位追踪方法的结构示意图；图2是本专利技术智慧托盘及其智能定位追踪方法的实施例的步骤7的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例：参见图1，本实施例涉及一种智慧托盘，包括若干托盘1、标识牌2、摄像头3和控制装置，所述标识牌2安装于所述托盘1上，所述摄像头3设于托盘1的上方而对托盘1和标识牌2进行图像拍照，所述摄像头3的输出端与控制装置的输入端连接，摄像头3发送图像信息发送到控制装置，控制装置接收图像信息而定位并追踪托盘1的位置。所述控制装置为单片机或PLC。在每个托盘1显著位置上安装标识牌2。标识牌2上刻录有托盘1的识别码信息，然后在仓库内顶部安装多个高清摄像头3，保证摄像头3可全方位拍摄仓库10各个角落。摄像头3与控制装置相连而将拍摄的图片信息实时传输到控制装置中。控制装置根据接收到的图片信息对图片进行识别，以及对托盘1进行跟踪定位，实时定位出托盘1的位置信息，具有系统简单、投入成本低和准确可靠的优点。所述控制装置包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智慧托盘，其特征在于，包括若干托盘、标识牌、摄像头和控制装置，所述标识牌安装于所述托盘上，所述摄像头设于托盘的上方而对托盘和标识牌进行图像拍照，所述摄像头的输出端与控制装置的输入端连接，摄像头发送图像信息发送到控制装置，控制装置接收图像信息而定位并追踪托盘的位置。

【技术特征摘要】
1.一种智慧托盘，其特征在于，包括若干托盘、标识牌、摄像头和控制装置，所述标识牌安装于所述托盘上，所述摄像头设于托盘的上方而对托盘和标识牌进行图像拍照，所述摄像头的输出端与控制装置的输入端连接，摄像头发送图像信息发送到控制装置，控制装置接收图像信息而定位并追踪托盘的位置。2.根据权利1所述的一种智慧托盘，其特征在于：所述控制装置包括对托盘和标识牌进行定位的定位模块，以及对托盘和标识牌进行追踪的追踪模块。3.基于权利1所述的一种智慧托盘及其智能定位追踪方法，其特征在于，所述控制装置为单片机或PLC。4.基于权利1所述的一种智慧托盘及其智能定位追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在每个托盘上安装标识牌，标识牌上设有相应托盘的识别码信息，摄像头全方位拍摄仓库的各个角落；摄像头将拍摄的图像信息实时传输到控制装置；步骤2、利用边缘检测法对图像进行处理，以获取到托盘的图像信息，把托盘区域标记出来；步骤3、根据投影算法确定标识牌的垂直和水平边界，以得到多个具有波峰曲线的图像，并利用多个图像构成候选标识牌集；步骤4、利用峰值查找法，把最佳标识牌从候选标识牌集中提取出来；步骤5、利用打分排序法，对候选标识牌集进行归一化处理，取出最高得分作为标识牌的位置图像，以获得标识牌的位置；步骤6、将已获得位置的标识牌的水平和竖直长度等分为9等分，分别选取标识牌边缘上的点和水平与竖直等分时所交叉的点，重复该步骤，直到均匀获取到所需的多个交叉点；步骤7、通过金字塔光流法把标识牌的多个交叉点的边界信息镜像到扩展图像，并构建金字塔图像集合，使用图像缩放算法构成金字塔模型，并通过光流方程求解得到预测点集；步骤8、釆用欧氏距离计算点集相似度，对求取的欧氏距离进行排序，选取中值作为求取点集位移大小的阈值，把求取的欧氏距离小于阈值的初始点集和光流法预测点集找出来，并分别求取这些像素点的位移；步骤9、把跟踪正确点的位移按照大小进行排序，取位移的中值作为标识牌的移动距离，根据中值位移更新标识牌目标；如果能够跟踪到托盘目标，则继续使用金字塔光流法跟踪，直到托盘目标离开跟踪视线范围，从而实现对托盘的定位和跟踪。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁仁全，张金涛，吴元清，李鸿一，周琪，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44