一种用于集卡的防吊起检测方法技术

本发明专利技术公开了一种用于集卡的防吊起检测方法，通过集卡在取箱过程中高度方向的运动情况进行检测，并根据实时拍摄的图片判断集卡周围的变化。通过上述方式，本发明专利技术一种用于集卡的防吊起检测方法采用光流算法进行集卡防吊起的实时检测，保证安全性和检测精准性，提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于集卡的防吊起检测方法
本专利技术涉及集卡的检测领域，特别是涉及一种用于集卡的防吊起检测方法。
技术介绍
随着我国智慧物流行业的飞速发展，极大的促进了港口集装箱的吞吐量。在港口堆场中，吊具进行吊取集装箱的过程中作业不规范，容易将集卡也一起吊起或者吊翻，这样会存在极大的安全隐患，而且会降低调取集装箱的工作效率。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种用于集卡的防吊起检测方法，具有可靠性能高、实时性强等优点，同时在集卡检测的应用及普及上有着广泛的市场前景。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种用于集卡的防吊起检测方法，步骤包括：（1）当吊具吊起集装箱时，图像采集设备开始连续采集图像；（2）根据集装箱吊起速度以及防吊起检测的处理时间，判断并选取满足预设帧间差的图像，采用光流算法对选出的图像进行集卡的实时防吊起检测；（2.1）图像帧间差的设置：根据公式得到帧间差：Δh*F/υ>n>Δh*F/(3*υ)，其中，n表示图像的帧间差，Δh表示集卡正常波动距离，F为相机的图像采集速度，υ表示集装箱的吊起速度；（2.2）自由设置集卡的检测区域自由选择满足预设亮度阈值的集卡的局部作为检测区域，以保证检测有效；（2.3）光流图的均值积分满足帧间差的每一图片组得到一张光流图，计算得到每一张光流图上检测区域内的距离均值；实时获取防吊起检测过程中的距离均值，并对获取到的距离均值进行实时累加；（2.4）集卡状态当检测区域的均值积分的值大于预设的最高阈值时，则表示集卡被吊起；当检测区域的均值积分的值小于预设的最低阈值时，则表示集卡侧翻。（3）当集装箱离开集卡的距离满足预设的高度阈值时，结束检测。在本专利技术一个较佳实施例中，图像采集设备固定在集卡侧面的立柱上。在本专利技术一个较佳实施例中，图像采集设备的图像采集速度为20~30帧/秒。在本专利技术一个较佳实施例中，防吊起检测的持续时间为3~5秒。在本专利技术一个较佳实施例中，在步骤（2.1）中，集卡正常波动距离Δh为10cm，吊起速度10cm/s，图像采集速度为25帧/s，则帧间差n的范围为9~25。在本专利技术一个较佳实施例中，帧间差n为10。在本专利技术一个较佳实施例中，在步骤（2.2）中，自由选择多个集卡的布局位置作为备选检测区，计算每个备选检测区域内的亮度变化均值，并选择满足亮度阈值的备选检测区作为检测区域。在本专利技术一个较佳实施例中，集卡托板在图像中的位置作为检测区域。在本专利技术一个较佳实施例中，检测区域的值积分的阈值范围为（-5~210）。在本专利技术一个较佳实施例中，当均值积分大于210时，集卡被吊起；当均值积分小于-5时，集卡被吊翻。本专利技术的有益效果是：采用光流算法进行集卡防吊起的实时检测，保证安全性和检测精准性，提高工作效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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它的附图，其中：图1是本专利技术的一种用于集卡的防吊起检测方法一较佳实施例中集卡状态意图。具体实施方式下面将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，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例包括：一种用于集卡的防吊起检测方法，通过集卡在取箱过程中高度方向的运动情况进行检测，并根据实时拍摄的图片判断集卡周围的变化，进而确保在取箱过程中集卡不被吊起或吊翻，保证作业安全。光流（opticalflow）是目标、场景或摄像机在连续两帧图像间运动时造成目标的运动。它是图像在平移过程中的二维矢量场，可以通过二维图像来表示物体点三维运动的速度场，反映了微小时间间隔内由于运动形成的图像变化，以确定图像点上的运动方向和运动速率。正常作业时，集卡在高度方向上只有少量变化（10cm），当吊起/吊翻时集卡的运动过程会发生变化，如高度方向持续增加表明集卡被吊起，反之则吊翻。为此，采用光流算法可用于集卡防吊起检测。光流算法需要满足的基本假设条件：a）亮度恒定不变。即同一目标在不同帧间运动时，其亮度不会发生改变。这是基本光流法的假定（所有光流法变种都必须满足），用于得到光流法基本方程；b）时间连续或运动是“小运动”。即时间的变化不会引起目标位置的剧烈变化，相邻帧之间位移要比较小。基于上述两个假设条件，光流法直接用于码头集装箱吊起场景中效果不理想，在此对其进行改进。一种用于集卡的防吊起检测方法，其具体步骤包括：（1）当吊具吊起集装箱时，图像采集设备开始连续采集图像，其中，图像采集设备固定在集卡侧面的立柱上，图像采集的速度为20~30帧/秒。（2）根据集装箱吊起速度以及防吊起检测的处理时间，判断并选取满足预设帧间差的图像，采用光流算法对选出的图像进行集卡的实时防吊起检测。光流法类似于图像对比计算图像中物体的变化速度，其中，防吊起检测的持续时间大概为3~5秒，即吊起过程3~5秒，在这个过程中一直在进行防吊起检测。（2.1）图像帧间差（图像帧间差即图像帧处理间隔）的设置：根据公式：Δh*F/υ>n>Δh*F/(3*υ)其中，n表示帧处理间隔，Δh表示集卡正常波动距离，F为相机的图像采集速度，υ表示集装箱的吊起速度。例如，集卡正常波动范围Δh为10cm，吊起速度10cm/s，图像采集速度为25帧/s，则帧处理间隔n的范围为9~25，综合考虑数据处理效率以及事故发现及时性考虑，设置帧处理间隔为10，即第1帧与第11帧对比，第2帧与第12帧对比，以此类推。（2.2）自由设置集卡的检测区域集装箱在吊起过程中，由于集装箱的遮挡等原因，集卡部分区域亮度会发生变化，但是有很大区域的亮度是不变的，所以可以根据现场情况自由设置集卡的检测区域，以保证检测有效。其中，由于相机拍摄位置固定，集卡的停放位置也基本固定，集卡托板在图像中的位置在一定范围内波动，可以人工自由设置集卡托板在图像中的位置（位置坐标）作为检测区域。另外，通过对检测区域内求均值的方式，可以消除少量亮度变化带来的影响，增强光流算法的鲁棒性。具体实施步骤为：根据每一个帧间差为10的图片组计算得到一张光流图，光流图与相机拍摄图像的尺寸是一致的，计算每一张光流图上检测区域内（之前设置的集卡托板）的距离（或位置变化量）均值。（2.3）光流均值图积分集卡区域的实时光流图反馈的是集卡的运动速度，但是存在一个很大的问题，当集卡随着集装箱一同被缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于集卡的防吊起检测方法，其特征在于，步骤包括：/n（1）当吊具吊起集装箱时，图像采集设备开始连续采集图像；/n（2）根据集装箱吊起速度以及防吊起检测的处理时间，判断并选取满足预设帧间差的图像，采用光流算法对选出的图像进行集卡的实时防吊起检测；/n（2.1）图像帧间差的设置：/n根据公式得到帧间差：Δh*F/υ>n>Δh*F/(3*υ) ，/n其中，n表示图像的帧间差，Δh表示集卡正常波动距离，F为相机的图像采集速度，υ表示集装箱的吊起速度；/n（2.2）自由设置集卡的检测区域/n自由选择满足预设亮度阈值的集卡的局部作为检测区域，以保证检测有效；/n（2.3）光流图的均值积分/n满足帧间差的每一图片组得到一张光流图，计算得到每一张光流图上检测区域内的距离均值；实时获取防吊起检测过程中的距离均值，并对获取到的距离均值进行实时累加；/n（2.4）集卡状态/n当检测区域的均值积分的值大于预设的最高阈值时，则表示集卡被吊起；当检测区域的均值积分的值小于预设的最低阈值时，则表示集卡侧翻；/n（3）当集装箱离开集卡的距离满足预设的高度阈值时，结束检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于集卡的防吊起检测方法，其特征在于，步骤包括：
（1）当吊具吊起集装箱时，图像采集设备开始连续采集图像；
（2）根据集装箱吊起速度以及防吊起检测的处理时间，判断并选取满足预设帧间差的图像，采用光流算法对选出的图像进行集卡的实时防吊起检测；
（2.1）图像帧间差的设置：
根据公式得到帧间差：Δh*F/υ>n>Δh*F/(3*υ)，
其中，n表示图像的帧间差，Δh表示集卡正常波动距离，F为相机的图像采集速度，υ表示集装箱的吊起速度；
（2.2）自由设置集卡的检测区域
自由选择满足预设亮度阈值的集卡的局部作为检测区域，以保证检测有效；
（2.3）光流图的均值积分
满足帧间差的每一图片组得到一张光流图，计算得到每一张光流图上检测区域内的距离均值；实时获取防吊起检测过程中的距离均值，并对获取到的距离均值进行实时累加；
（2.4）集卡状态
当检测区域的均值积分的值大于预设的最高阈值时，则表示集卡被吊起；当检测区域的均值积分的值小于预设的最低阈值时，则表示集卡侧翻；
（3）当集装箱离开集卡的距离满足预设的高度阈值时，结束检测。


2.根据权利要求1所述的一种用于集卡的防吊起检测方法，其特征在于，图像采集设备固定在集卡侧面的立柱上。


3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲明，孙立，陈东辉，甘志杰，郑云峰，孙玉旺，梅建奎，黄龙浩，
申请(专利权)人：苏州巨能图像检测技术有限公司，天津港联盟国际集装箱码头有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32