本发明专利技术提供一种用单臂爬壁机器人实现船舶水尺图像立体拍摄的方法，包括机器人检测步骤、摄像确定步骤、机器人运动控制步骤、水尺字符发现步骤、直方图检测步骤、边缘检测步骤、立体图像对记录步骤、数据存储步骤。上述单臂爬壁机器人拍摄方法操作简单、可控性好、受外界环境因素影响小，可以准确获得船舶水尺不同视角图像的方法，可降低人为因素对后续图像处理的影响，可解决船舶形状等客观因素对检测结果的影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种。
技术介绍
在船舶载重量和相关状态参数计量过程中，水尺测量是极为关键的一个步骤。随着图像处理技术应用到船舶吃水自动检测系统中，获取真实的船舶水尺图像就显得尤为重要。首先必须采集到高质量的船舶水尺图像，才可能采用图像处理技术进行精密检测，这对 于提高水尺的计量精度具有重要的理论意义和应用价值。目前船舶水尺图像的采集主要是用图像采集装置在船舶的港口侧获得船舶一侧水尺图像，在船舶的海水侧以小船为载体获得船舶的另一侧水尺图像。由于被测船舶及测量用船舶都受到了波浪的影响，将会降低水尺图像真实性，同时也影响后续的测量结果。考虑到采集水尺图像的特殊性，可以以单臂爬壁机器人为图像采集装置的载体采集船舶水尺图像。目前现有的图像处理过程都着重强调了水线的检测与倒影细节的处理等等，忽略了船舶形状对成像的影响以及由此带来的二维成像中数字字符扭曲变形对测量精度的影响。随着平面图像立体化技术成为国内外相关领域的研究热点，可利用船舶水尺立体拍摄方法降低船舶形状等因素对检测精度的影响，但如何获得有利于平面图像立体化的场景二维图像就成了船舶水尺图像立体化过程的难题。现今获取场景二维图像的方法主要有双机法和单机法两大类。双机法是将两架相机放在同一水平线上，相隔6. 5cm，同时曝光便可；单机法是用一架相机在一定距离的同一水平线上相继拍两次或者更多次的方法。这两种方法都是基于双目视差原理获得不同角度的场景图像。由于船舶水尺拍摄系统拍摄的是静止的大视场，基于降低成本和使用便捷，采用单机法实现船舶水尺二维图像的采集。然而，在现有技术中，无论采用单机法还是双机法，操作上均较为复杂，可控性较差，容易受到外界环境因素的影响，也不容易准确获得船舶水尺不同视角的图像。特别地，在现有技术中，在对船舶水尺图像进行采集的过程中，港口侧和海水侧采集环境的不同，使用现有的采集方法受外界环境因素影响较大，获得的图像质量层次不一，只能进行定性分析。
技术实现思路
本专利技术提供一种，旨在克服上文所述的现有技术中存在的缺陷。具体而言，本专利技术提供一种，机器人本体附着在船舶外表面上，能够沿着船舶外表面移动，从机器人本体伸出一机器人臂，该机器人臂在其自由端上固定有摄像机，由摄像机对船舶水尺进行立体拍摄，所述方法包括如下步骤机器人检测步骤对机器人进行初始状态的检查；摄像确定步骤确定摄像机的相关摄像参数；机器人运动控制步骤通过操作终端遥控机器人使机器人在船舶外表面移动；水尺字符发现步骤通过机器人在船舶外表面移动，使水尺字符位于摄像机的拍摄图像中；直方图检测步骤对摄像机拍摄图像进行直方图检测，确定图像中是否含有水面区域，此时机器人自动调整直至水面区域位于图像中；边缘检测步骤对拍摄图像进行边缘检测，以得到规范化的水尺图像，使所拍摄的水面区域占拍摄图像的适当比例；立体图像对记录步骤根据水尺字符在船舶表面上的位置，水平移动机器人记录包含水尺字符的拍摄图像的一幅或多幅立体图像对；数据存储步骤将所述一幅或多幅立体图像对的相应数据进行存储，从而为图像立体化提供二维场景图像。优选地，所述机器人检测步骤包括确定机器人状态是否良好，确保不会因船舶外表面的不良物质而造成机器人吸附能力降低。 优选地，所述摄像确定步骤包括确定并调整机器人臂长度、摄像机垂直视角、摄像机垂直视野高度。 优选地，在所述水尺字符发现步骤中，采用一显示面板通信连接至摄像机，使摄像机拍摄图像显示在该显示面板中，以便相应调整拍摄图像。优选地，在所述水尺字符发现步骤中，调整图像使水尺字符位于拍摄图像的中间位置。更优选地，在直方图检测步骤中，机器人在船舶外表面行动，实时获得摄像机的视野范围，当显示面板中出现水尺字符时，通过人为调整机器人，使水尺字符位于拍摄图像的垂直方向上的合适位置。优选地，在直方图检测步骤中，如果由拍摄图像获得的直方图显示只有一个峰值，表明在摄像机视野范围内只呈现船舶表面，则调整机器人垂直向下移动，在此移动期间每隔一定时间进行一次直方图检测，直至直方图上显示的检测结果出现两个峰值，则确定拍摄图像既呈现船舶表面也呈现水面区域。优选地，所述边缘检测步骤通过SUSAN算子或小波过零检测来实现。优选地，在立体图像对记录步骤中，首先记录下拍摄图像的左视图，随后在摄像机角度参数不变的情况下，调整机器人向右方向水平移动一定距离，此时记录拍摄图像的右视图，从而获得立体图像对。本专利技术的上述单臂爬壁机器人拍摄方法操作简单、可控性好、受外界环境因素影响小，可以准确获得船舶水尺不同视角图像的方法，可降低人为因素对后续图像处理的影响，可解决船舶形状等客观因素对检测结果的影响。附图说明图I示出根据本专利技术的一实施例的图像采集装置的结构示意图；图2示出根据本专利技术的一种的流程图；图3和4示出了根据本专利技术实施例所显示的两种直方图；图5a和5b示出在边缘检测前后所示的拍摄图像。具体实施例方式在下文中，相同的附图标记指代相同的元件。本专利技术考虑采用单臂爬壁机器人作为摄像系统的载体来实现船舶水尺图像立体拍摄。图I示出根据本专利技术的一实施例的图像采集装置的结构示意图。如图I所示，机器人本体I附着在船舶外表面3上，可沿着船舶外表面3移动。从机器人本体I伸出一机器人臂4，该机器人臂4在其自由端上固定有摄像机2，由摄像机2对船舶水尺进行立体拍摄。优选地，机器人臂4伸出长度可以为I米，机器人臂4与机器人本体I之间所成的角度可为53. 13°。摄像机可以采用1/2”(XD，1628X1236的相机，5毫米焦距的镜头，该摄像机的垂直视角为51.2°。可以调整摄像机，使摄像机光轴5与机器人臂4成适当角度，例如71. 8°。如采用如上例示的数据，可计算得出摄像机的视野垂直高度约为I. 5米。根据摄像机的不同拍摄系统，可以重新确定上述角度参数。采用上述结构，通过合理调节，就为获得规范化的水尺图像做好准备。 图2示出根据本专利技术的一种的流程图。本方法利用单臂爬壁机器人为载体以平行立体摄像模式模拟人类视觉感知三维外景，在水平方向上相隔一定距离先后分别记录外景的左右视图。上述方法包括如下步骤机器人检测步骤100如图I所示，在检测步骤100中，进行机器人状态检测。在该步骤中，对机器人进行初始状态的检查，例如，确定机器人状态是否良好，确保不会因船舶外表面的灰尘、盐分等其他不良物质而造成机器人吸附能力降低，从而避免机器人自身的缺陷而在后续操作过程中处于危险状态。摄像确定步骤101如图I所不，在检测步骤100之后进入摄像确定步骤101,确定摄像机的相关摄像参数。如上文在介绍机器人结构时所述，确定并调整机器人臂长度、摄像机垂直视角、摄像机垂直视野高度。需要注意的是，单臂爬壁机器人在获取规范图像的过程中机器人臂与摄像机光轴和机器人本体分别成一定的角度，为了便于图像立体化，在机器人移动过程中摄像机不能改变上述角度的大小。机器人运动控制步骤102在摄像确定步骤101之后进入机器人运动控制步骤102。在该步骤中，通过操作终端遥控机器人使机器人在船舶外表面移动。水尺字符发现步骤103通过操作终端遥控机器人使机器人在船舶外表面移动，以使水尺字符位于摄像机拍摄图像中，优选地，调整图像使水尺字符大致位于图像的中间位置。例如，可以采用一显示面板通信连接至摄像机，使摄像机拍摄图像显示在该显示面板中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用单臂爬壁机器人实现船舶水尺图像立体拍摄的方法,其特征在于，机器人本体附着在船舶外表面上，能够沿着船舶外表面移动，从机器人本体伸出一机器人臂，该机器人臂在其自由端上固定有摄像机，由摄像机对船舶水尺进行立体拍摄，所述方法包括如下步骤：机器人检测步骤：对机器人进行初始状态的检查；摄像确定步骤：确定摄像机的相关摄像参数;机器人运动控制步骤:通过操作终端遥控机器人使机器人在船舶外表面移动;水尺字符发现步骤：通过机器人在船舶外表面移动，使水尺字符位于摄像机的拍摄图像中；直方图检测步骤：对摄像机拍摄图像进行直方图检测，确定图像中是否含有水面区域，此时机器人自动调整直至水面区域位于图像中；边缘检测步骤：对拍摄图像进行边缘检测，以得到规范化的水尺图像，使所拍摄的水面区域占拍摄图像的适当比例；立体图像对记录步骤：根据水尺字符在船舶表面上的位置，水平移动机器人记录包含水尺字符的拍摄图像的一幅或多幅立体图像对；数据存储步骤：将所述一幅或多幅立体图像对的相应数据进行存储，从而为图像立体化提供二维场景图像。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王万耀，许文海，谷红伟，张海昕，张永红，张望，吴青松，王子乾，刘宇，秦宇，刘岱楠，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华销售集团有限公司，北京神华昌运高技术配煤有限公司，
类型：发明
国别省市：
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