集装箱位置自动识别系统及其识别方法技术方案

本发明专利技术涉及一种集装箱位置自动识别系统及其识别方法，包括高精度定位模组、识别摄像头组、边缘计算服务器、空箱堆高机及后台管理系统；所述高精度定位模组通过串口连接边缘计算服务器，所述识别摄像头组通过POE网口连接边缘计算服务器，堆高机给边缘计算服务器供电，边缘服务器通过无线网络将数据发送到后台管理系统；所述边缘计算服务器包括串口通讯模组、网络通讯模组、箱号识别模组、堆位识别模组。组。组。

【技术实现步骤摘要】
集装箱位置自动识别系统及其识别方法


[0001]本专利技术属于集装箱
，特别涉及一种集装箱位置自动识别系统及其识别方法。

技术介绍

[0002]目前在集装箱堆场大量使用空箱堆高机进行调箱、翻箱作业。目前大量堆场让驾驶员每次登记集装箱所在堆位。但由于翻箱作业经常会涉及到翻调多个集装箱，驾驶员为了省事，经常只记录最后作业的集装箱。经常发生客户需要领集装箱时，从堆场的记录的位置里面找不到对应的集装箱，从而需要再次翻箱作业，大大延长了找箱时间，也造成堆高机能源、人力资源浪费。
[0003]CN201911312373.1公开了一种基于集装箱空箱堆垛机对集装箱定位的方法,它的目的是提供一种通过在堆高机上面安装雷达测距、GPS定位和箱号识别多种设备，识别集装箱所在层列位置。该技术方案:该基于集装箱空箱堆垛机对集装箱定位的方法，包括以下步骤：
[0004]⑴
在集装箱空箱堆垛机1上选取两个基准点，所述两个基准点标记为A和B；
[0005]⑵
通过定位来获取A和B在整个堆场的坐标，将A的坐标标记为A(Xa,Ya)，将B的坐标标记为B(Xb,Yb)，定位为双GNSS
‑
RTK定位和北斗定位；
[0006]⑶
通过测距传感器测量集装箱空箱堆垛机1的吊臂长度L1和集装箱空箱堆垛机1的吊臂的顶端到集装箱2的长度L2，从而得到集装箱2相对于集装箱空箱堆垛机1上的坐标为H(0，L1
‑
L2)中，所述测距传感器为雷达测距传感器；
[0007]⑷
在集装箱空箱堆垛机1的悬臂上安装图像采集设备3，然后通过集装箱2相对于集装箱空箱堆垛机1上的坐标来计算出识别相机3的跟踪参数δ，所述跟踪参数δ用来调整图像采集设备3的识别角度和焦距，调整好图像采集设备3后，然后通过图像采集设备3自动跟踪并识别集装箱2的箱号；
[0008]⑸
通过H(0，L1
‑
L2)、A和B的坐标来获取集装箱2在整个堆场的坐标为(Xb
‑
Xa，Yb
‑
Ya+L1
‑
L2)；
[0009]⑹
采集集装箱空箱堆垛机1的开锁信号、闭锁信号，从而得到集装箱空箱堆垛机1在开锁时集装箱2的坐标和闭锁时的集装箱2的坐标，从而完成对集装箱2的定位和集装箱2的作业轨迹。
[0010]其不足之处是:
[0011]1)需要找出两个相对位置，进行距离标注，由于堆高机有多个厂家多种型号，每台都标注需要花不少时间。
[0012]2)所需要安装的设备比较多，安装复杂，成本较高。

技术实现思路

[0013]针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种采用摄像头和高精度定
位模组对堆高机作业的集装箱进行实时摄像，对获取的视频和图像进行图像分析和处理，自动获得集装箱实时堆位位置的自动识别系统。
[0014]本专利技术的技术解决方案是所述集装箱位置自动识别系统。所述位置自动识别系统，包括高精度定位模组、识别摄头组、工控机。识别摄像头组分别连接位置识别子系统和箱号识别子系统，位置识别子系统与箱号识别子系统共同接入工控机，工控机连接后台管理系统；位置自动识别系统还包括网络结构。
[0015]作为优选：所述识别摄像头组对空箱堆高机当前作业的集装箱进行实时摄像，并将数据视频流实时传输到边缘计算服务器，边缘计算服务器采用感知哈希对比方式，进行照片抓取和箱号；感知哈希对比过程：定义阈值h，h>7％，，h代表两幅图片的哈希差异；对图片进行统一预处理，包括图像缩放、压缩，使得处于同一分辨率和图像质量；采用相邻帧对比方法，利用感知哈希算法f(I1,I2)，对差异超过阈值h的视频取图像帧，当第n帧In加入计算队列后，后续帧In+1跟In进行对比，差异超过h，则将In+1加入计算队列；如果不超过h，则跳过此帧；下一帧，继续跟第一帧In进行对比，直至出现超过h的差异；只有超过h差异的照片才进行抓拍。
[0016]作为优选：所述识别摄像头组至少包含4组摄像头，分别安装在空箱堆高机驾驶室顶部、车头部和机械臂左右两侧；根据多个摄像头的相对位置基于三角原理进行测距计算；摄像头采用双目匹配，所述的双目匹配包括双RGB摄像头+可选的照明系统；所述三角原理测距计算：即目标点在左右两幅视图中成像的横坐标之间存在的视差Disparity差异,与目标点到成像平面的距离成反比例的关系:Z＝ft/d；得到深度信息；双目匹配采用三角测量原理完全基于图像处理技术，通过寻找两个图像中的相同的特征点得到匹配点，从而得到深度值；这里计算的距离只作为参考，用于辅助高精度定位。
[0017]作为优选：高精度定位模组为厘米级别高精度定位，安装在空箱堆高机机械臂上。
[0018]作为优选：所述边缘计算服务器包括但不限于串口通讯模组、网络通讯模组、箱号识别模组、堆位识别模组，并由空箱堆高机供电，在空箱堆高机启动时，边缘计算服务器自动启动。
[0019]本专利技术集装箱位置自动识别系统的识别方法，包括以下步骤：
[0020]⑴
启动空箱堆高机；
[0021]⑵
边缘计算服务器自动启动；
[0022]⑶
高精度定位设备自动激活并上报位置
[0023]⑷
基于集装箱机器视觉识别、多摄像头三角原理定位和厘米级高精度定位，实现集装箱三维空间定位；
[0024]⑸
数据存储
[0025]作为优选：所述步骤
⑶
进一步包括：建立3D地理空间模型，启动高精度定位，定位结果记做(lng,lat,alt),其中lng代表经度，lat代表纬度，alt代表海拔高度。将经纬度坐标采用三角函数转化为空间坐标(x,y,z)
[0026]作为优选：所述步骤
⑷
进一步包括：
[0027](4.1)基于箱号识别，识别出对应的箱号和集装箱侧面在照片中的具体位置，坐标范围[{X0,Y0},{X0,Y1},{X1,Y1},{X1,Y0}][0028]集装箱的像素高度d＝Y1
‑
Y0
[0029](4.2)基于堆位识别系统，空箱堆高机机械臂上下移动时，前后抓取的集装箱照片像素高度必然一致，而此时，高精度定位模块的海拔高度发生变化：
[0030]海拔高度变化a＝alt1
‑
alt0
[0031]其中alt0表示集装箱初始位置海拔高度，alt1表示空箱堆高机抓取集装箱往上移动后位置海拔高度。
[0032]集装箱的像素高度d跟海拔高度变化a是线性关系，将这个线性比例关系记做f，也就是:
[0033]f＝a/d
[0034](4.3)空箱堆高机机械臂未进行抬举作业时，距离地面的初始高度是一个常数，记做c，此时的高精度定位海拔高度记做alt0,作业完成后，集装箱堆放的海拔高度记做alt1
[0035]海拔高度变化a＝alt1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集装箱位置自动识别系统，其特征在于，包括高精度定位模组、识别摄像头组、边缘计算服务器、空箱堆高机及后台管理系统；所述高精度定位模组通过串口连接边缘计算服务器，所述识别摄像头组通过POE网口连接边缘计算服务器，空箱堆高机给边缘计算服务器供电，边缘服务器通过无线网络将数据发送到后台管理系统；所述边缘计算服务器包括串口通讯模组、网络通讯模组、箱号识别模组、堆位识别模组。2.根据权利要求1所述集装箱位置自动识别系统，其特征在于，所述边缘计算服务器包括但不限于串口通讯模组、网络通讯模组、箱号识别模组、堆位识别模组，并由空箱堆高机供电，在空箱堆高机启动时，边缘计算服务器自动启动。3.根据权利要求1所述集装箱位置自动识别系统，其特征在于，所述识别摄像头组对空箱堆高机当前作业的集装箱进行实时摄像，并将数据视频流实时传输到边缘计算服务器，边缘计算服务器采用感知哈希对比方式，进行照片抓取和箱号；感知哈希对比过程：定义阈值h，h>7％，h代表两幅图片的哈希差异；对图片进行统一预处理，包括图像缩放、压缩，使得处于同一分辨率和图像质量；采用相邻帧对比方法，利用感知哈希算法f(I1,I2)，对差异超过阈值h的视频取图像帧，当第n帧In加入计算队列后，后续帧In+1跟In进行对比，差异超过h，则将In+1加入计算队列；如果不超过h，则跳过此帧；下一帧，继续跟第一帧In进行对比，直至出现超过h的差异；只有超过h差异的照片才进行抓拍。4.根据权利要求3所述集装箱位置自动识别系统，其特征在于，所述识别摄像头组至少包含4组摄像头，分别安装在空箱堆高机驾驶室顶部、车头部和机械臂左右两侧；根据多个摄像头的相对位置基于三角原理进行测距计算；摄像头采用双目匹配，所述的双目匹配包括双RGB摄像头+可选的照明系统；所述三角原理测距计算：即目标点在左右两幅视图中成像的横坐标之间存在的视差Disparity差异,与目标点到成像平面的距离成反比例的关系:Z＝ft/d；得到深度信息；双目匹配采用三角测量原理完全基于图像处理技术，通过寻找两个图像中的相同的特征点得到匹配点，从而得到深度值；这里计算的距离只作为参考，用于辅助高精度定位。5.根据权利要求1集装箱位置自动识别系统，其特征在于，所述高精度定位模组为厘米级别高精度定位，安装在空箱堆高机的机...

【专利技术属性】
技术研发人员：周受钦，刘浩，吕洁印，杨小明，
申请(专利权)人：深圳中集智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：