一种基于结构光视觉的车厢位移检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于结构光视觉的车厢位移检测方法，包括火车车厢，车厢表面有连续间隔凸起的竖直钢筋条，钢筋条用于车厢侧板的加固，其中：所述方法包括在通过车厢旁设置的一个激光投影设备，在激光投影设备左右两侧分别设置摄像机，激光投影设备以一定的激光照射宽度和和高度投射到通过的车厢表面，两侧摄像机作为双目视觉随车厢移动采用连续帧的方式同步获取激光照射宽度的车厢表面结构光图像，并记录帧与帧之间的时间差，获取结构光图像中要跟踪的竖直钢筋条，根据激光照射宽度距离

【技术实现步骤摘要】
一种基于结构光视觉的车厢位移检测方法


[0001]本专利技术涉及一种基于结构光视觉的车厢位移检测方法
。

技术介绍

[0002]智能化无人快速定量装车技术在摸索阶段时，各个厂商对于车厢的动态检测尝试了许多技术，包括关键位置的信标定位，通过速度检测进行积分定位等
。
经过市场的常态化运行和大浪淘沙，现在使用的最多和最普遍技术是基于光栅群组的动态检测法和激光雷达组的动态检测法
。
该两种方法原理上主要是检测车厢与车厢间的空档，通过对空档的跟踪，实现对车厢位置的检测
。
[0003]然而，经过智能化无人快速定量装车的常态运行中发现，目前车厢动态检测设备的环境适应性较差，现有车厢动态设备跨度较大，尤其是光栅检测设备，总体超过
15
米，分布在车厢两侧，容易受到喷洒液体，自然光照角度，低温等环境的影响；光栅群组较大，受影响的可能性增大，尤其在装车过程中出现问题不易排查
。
因此，光栅群组体积较大，设备较多，接线繁琐，出现问题不易排查
。
每日的维护要求较高，需要安排专人擦拭，且擦拭长度面积都较大
。
光栅出现问题后，光栅传感器的更换和调试也很繁琐，需要有专业人员负责
。
[0004]而激光雷达组的动态检测法是在车厢侧面利用激光雷达传感器组对车厢距离检测，转化后得到车辆与装车卸料溜槽相对位移的方法；二维激光雷达是在一个平面以雷达为中心发出一圈激光束
。
每个激光束对应一个角度，并利用激光回波测量该点到物体的距离，然后转动激光雷达跟随扑捉到的特征点移动，根据转动角度和变化的距离计算车厢的移动；在实际场景中，由于光照
、
天气变化，以及运动物体阴影等因素的影响，背景需要及时地更新并且消除阴影的影响
。
因此激光雷达组易受雾霾影响，尤其在冬季会因为洗煤的水汽而停止工作
。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于结构光视觉的车厢位移检测方法，不同于上述两种方法，本专利技术模仿人眼双目的特点，集中观测车厢的局部特征，观测方向不随车厢移动而变化，交替获取图像中目标特征，通过对交替目标特征移动的分析判断得到车厢移动的状态，从而实现对车厢的追踪
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的方案是：
[0007]一种基于结构光视觉的车厢位移检测方法，包括火车车厢，车厢表面有连续间隔凸起的竖直钢筋条，钢筋条用于车厢侧板的加固，其中：所述方法包括在通过车厢旁设置有车厢位移检测装置，所述车厢位移检测装置包括一个激光投影设备，在激光投影设备左右两侧分别设置摄像机，激光投影设备以一定的激光照射宽度和和高度投射到通过的车厢表面，两侧摄像机作为双目视觉随车厢移动采用连续帧的方式同步获取激光照射宽度的车厢表面结构光图像，并记录帧与帧之间的时间差，获取结构光图像中要跟踪的竖直钢筋条，根据激光照射宽度距离
、
以及竖直钢筋条进入和移出结构光图像区域的时间差得到车厢位移
距离的大小
、
方向和速度
。
[0008]方案进一步是：在通过车厢长度的范围内设置至少两组车厢位移检测装置
。
[0009]方案进一步是：在激光投影设备旁，与激光投影设备并排设置有感应传感器，感应传感器用于感应移动车厢已进入激光投影设备的激光投射区域
。
[0010]方案进一步是：所述结构光图像是对两侧摄像机同步获取的图像经处理后得到的竖直钢筋条光照视觉差图像
。
[0011]方案进一步是：所述激光照射宽度至少是包含两个竖直钢筋条的宽度，通过对竖直钢筋条不间断进入和移出结构光图像区域的时间差连续得到车厢位移距离的大小
、
方向和速度
。
[0012]方案进一步是：所述获取结构光图像中要跟踪的竖直钢筋条的步骤包括：
[0013]第一步：对左右两侧摄像机同步获取的图像进行激光照射宽度和和高度坐标区域校正确定图像的处理区域；
[0014]第二步：对校正后的左图像和校正后的右图像进行预处理，并分别转换为左灰度图和右灰度图，按
RGB
图像各个通道的重要性运用加权平均值法通过公式1进行转化：
[0015]f(x
，
y)
＝
K1R(x
，
y)+K2G(x
，
y)+K3B(x
，
y)
ꢀꢀꢀꢀ
公式1[0016]其中：
[0017]K1、K2、K3
是权重比例值；
[0018]第三步：分别对位于处理区域内的左灰度图和右灰度图进行水平扫描，通过公式2计算每个扫描点的窗口能量：
[0019][0020]其中：
[0021](x,y)
表示扫描点坐标，也是计算窗口的中心坐标；
[0022]n
表示从左灰度图所选窗口中心到边缘的距离；
[0023]I(x+i
，
y+j)
表示图像坐标
(x+i
，
y+j)
处的图像灰度值；
[0024]每个扫描行
E(x,y)
的极大值处为线激光的成像处，根据线激光条数为1，纵坐标是确定的，每个扫描行
E(x,y)
的极大值处为线激光的成像处，按
x
坐标从左到右进行排序，记为
(x,y)_k,k
＝
1,2,
…
；在一个平面时
,Y
坐标值保持一致，当出现竖直钢筋条后，其
Y
坐标明显大于其他点的坐标，则其
x
坐标为需要标记和跟踪的竖直钢筋条点
。
[0025]方案进一步是：所述权重比例值
K1、K2、K3
是由现场的环境调试选取最优获得的参数
。
[0026]本专利技术与现有技术的对比其优点是：本专利技术所使用的结构光双目视觉测量技术，将结构光和双目测量技术进行结合，利用激光投影设备固定将激光光束投影到行走车箱体表面，通过摄像机采集到所需要测量的车厢表面产生包含有空间物体表面信息的光条畸变图像，再对采集到的包含有光条畸变图像进行处理获取各对应的光条空间点的信息，通过对图像中光条的跟踪从而实现对车厢移动的追踪，由于本方法采用通过对车箱体表面局部图像连续获取分析实现对车厢移动的追踪，没有了光栅群组动态检的光栅群组体积较大，设备较多，接线繁琐，出现问题不易排查的问题，以及激光雷达组的动态检测法激光雷达组易受雾霾影响，尤其在冬季会因为洗煤的水汽而停止工作的问题
。
本专利技术方法使用的设备
少，安装操作
、
维护方便
。
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术作一详细描述
。
附图说明
[0028]图1是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于结构光视觉的车厢位移检测方法，包括火车车厢，车厢表面有连续间隔凸起的竖直钢筋条，钢筋条用于车厢侧板的加固，其特征在于，所述方法包括在通过车厢旁设置有车厢位移检测装置，所述车厢位移检测装置包括一个激光投影设备，在激光投影设备左右两侧分别设置摄像机，激光投影设备以一定的激光照射宽度和和高度投射到通过的车厢表面，两侧摄像机作为双目视觉随车厢移动采用连续帧的方式同步获取激光照射宽度的车厢表面结构光图像，并记录帧与帧之间的时间差，获取结构光图像中要跟踪的竖直钢筋条，根据激光照射宽度距离
、
以及竖直钢筋条进入和移出结构光图像区域的时间差得到车厢位移距离的大小
、
方向和速度
。2.
根据权利要求1所述的车厢位移检测方法，其特征在于，在通过车厢长度的范围内设置至少两组车厢位移检测装置
。3.
根据权利要求1所述的车厢位移检测方法，其特征在于，在激光投影设备旁，与激光投影设备并排设置有感应传感器，感应传感器用于感应移动车厢已进入激光投影设备的激光投射区域
。4.
根据权利要求1所述的车厢位移检测方法，其特征在于，所述结构光图像是对两侧摄像机同步获取的图像经处理后得到的竖直钢筋条光照视觉差图像
。5.
根据权利要求1所述的车厢位移检测方法，其特征在于，所述激光照射宽度至少是包含两个竖直钢筋条的宽度，通过对竖直钢筋条不间断进入和移出结构光图像区域的时间差连续得到车厢位移距离的大小
、
方向和速度
。6.
根据权利要求1所述的车厢位移检测方法，其特征在于，所述获取结构光图像中要跟踪的竖直钢筋条的步骤包括：第一步：对左右两侧摄像机同步获取的图像进行激光照射宽度和和高度坐标区域校正确定图像的处理区域；第二步：对校正后的左图像和校正后的右图像进行预处理，并分别转换为左灰度图和右灰度图，按
RGB

【专利技术属性】
技术研发人员：武徽，徐乔木，王帆，么世济，肖雅静，郭欣，闫艳，姚树楷，陈颖，
申请(专利权)人：中煤科工智能储装技术有限公司，
类型：发明
国别省市：