專利名稱：：實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及散貨料場的料堆識別方法，尤其涉及料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像方法。
背景技術：
：10大型的散貨(如礦石、煤炭、小碎石、黃沙等)堆料場要實現(xiàn)無人化堆取工藝，其首要的任務是堆料場的料堆識別，識別料堆的關鍵不單單是占地大小、料堆高度，還有不斷變化著的堆形。因為在作業(yè)的過程中料場中的料堆是動態(tài)的，它在不斷地增高或者降低等。現(xiàn)有的識別技術一般采用三維全息攝影、超聲波、微波、激光掃描等，但15是這些技術無法實現(xiàn)實時動態(tài)跟蹤，且數(shù)據(jù)處理工作量大。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像方法，該成像方法能實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的精確三維成像。20本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像方法，是利用堆取料機的走行、俯仰、回旋運動，帶動安裝在堆取料機懸臂前方的激光掃描裝置對料堆進行動態(tài)掃描，對獲得的激光掃描數(shù)據(jù)進行預處理、坐標轉化、網格規(guī)范化處理、插值處理后生成規(guī)則的三維數(shù)據(jù)，最終生成整個料場的完整網格數(shù)據(jù)庫；25由三維成像控件從數(shù)據(jù)庫中讀出料場網格坐標信息，以料場為圖像顯示區(qū)域、料場地面為顯示基面，實現(xiàn)區(qū)域內的坐標還原，完成料堆三維圖像顯示；并實時更新數(shù)據(jù)庫內數(shù)據(jù)內容，同時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)內容的變化觸發(fā)三維成像控件從數(shù)據(jù)庫讀取一次數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)終端顯示的三維料場30圖像實時動態(tài)更新。具體的說數(shù)據(jù)預處理的過程是，堆取料機實時運動狀態(tài)數(shù)據(jù)是通過堆取料機的走行、俯仰、回旋編碼器輸出的走行值、俯仰角度、回旋角度獲得，堆取料機懸臂的動作反應在俯仰角度、回旋角度的變化上；激光掃描裝置采集的數(shù)據(jù)是發(fā)射光心在0到180度范圍內，周5期性的以每0.5度或0.25度發(fā)射角度間隔發(fā)射光束，通過測量發(fā)射光束與料堆表面反射光束的時間差得出激光掃描裝置發(fā)射光心到料堆反射表面空間距離；激光掃描裝置安裝相對位置數(shù)據(jù)是激光掃描裝置到俯仰軸的距離，俯仰角度在零度時激光掃描裝置相對于地面的高度；堆取料機實時運動狀態(tài)數(shù)據(jù)與激光掃描裝置采集的數(shù)據(jù)在時間上實現(xiàn)10同步匹配。堆取料機走行、俯仰、回旋編碼器的數(shù)據(jù)刷新與激光掃描裝置的數(shù)據(jù)刷新兩者的數(shù)據(jù)匹配原則是以激光掃描數(shù)據(jù)的時間為準，用最接近該時間的編碼器數(shù)據(jù)去匹配激光掃描數(shù)據(jù)，這樣每個時刻激光掃描數(shù)據(jù)都與編碼器的信息建立了對應關系。數(shù)據(jù)坐標化處理過程是，首先以激光掃描裝置為原點建立坐標系，15某一時刻來自激光掃描裝置的距離值和對應的發(fā)射角度值放入此坐標系下；隨后對應料場建立料場坐標系，沿堆取料機走行軌道方向作為Y軸，平行料場地面并垂直軌道方向為X軸，垂直料場地面方向為Z軸；料場坐標系的原點與堆取料機走行值的原點重合，以堆取料機俯仰軸中心作為相對基點；安裝于堆取料機懸臂上的激光掃描裝置在當前時20刻在料場坐標系下的空間坐標(x'，y、，z、)x、"s、cos4>sin9，y、"s、cos4>cos6+S,z、^h+s、sin<1>或z、"h-s、sin4>式中S、激光掃描裝置到相對基點的空間距離，254>:當前時刻俯仰編碼器輸出的俯仰角度值，e:回轉編碼器輸出的回轉角度值，h:激光掃描裝置在俯仰角度為O度時相對于地面的高度，S:走行編碼器輸出的走行值；根據(jù)當前時刻激光掃描數(shù)據(jù)與編碼器的信息的對應關系，將當前30時刻料堆表面被測點的一組數(shù)據(jù)從激光掃描裝置坐標系下轉換成料場坐標系下；在料場坐標系下，料堆表面一個被測點坐標值中的x、y值為被測點在料場平面的兩維坐標位置，被測點z值為對應此x、y值時被測點的高度值。網格規(guī)范化處理過程是，對激光掃描裝置采集的所有測量點坐標5值進行均勻網格化處理，即在料場平面坐標下，在料場長度和寬度范圍內沿軌道方向即Y軸、和沿垂直軌道方向即X軸，每間隔一定距離對整個料場進行等分，這樣在料場的有效堆放范圍內形成一個個大小面積相等均勻分布的網格，實現(xiàn)料場的數(shù)字化分割；對測量點落在網格中的點數(shù)量進行規(guī)范化整合處理，保證每個網格只對應一個坐標值；10如果落在同一網格內有多個測量點數(shù)據(jù)，則對這些測量點的高度z求平均值作為網格點的z值，且規(guī)定網格點的x，y坐標為每個網格中心，最后以新坐標點作為落在此網格內的測量點坐標；規(guī)范化處理后的網格在數(shù)學上可以表示為一個矩陣，在計算機實現(xiàn)中則是一個二維數(shù)組;每個網格單元或數(shù)組的一個元素，對應一個高度值。15對于網格中沒有數(shù)據(jù)的情況采用插值處理，即進行線性模板計算；也就是遍歷二維數(shù)組中是否有未賦值的網格，如有，則應用線性模板進行處理；假設某個網格點的高度z表達為G(x，y)，x，y為網格坐標，則模板處理的數(shù)學表達為G(x,y)=(G(x國l，y)+G(x,y畫l)+G(x+l,y)+G(x，y+l))/4。20本發(fā)明是利用堆取料機的走行、俯仰、回旋運動，帶動安裝在堆取料機懸臂前方的激光掃描裝置對料堆進行動態(tài)掃描，對獲得的激光掃描數(shù)據(jù)進行預處理、坐標轉化、網格規(guī)范化處理、插值處理后生成規(guī)則的三維數(shù)據(jù)，最終生成整個料場的完整網格數(shù)據(jù)庫，并實時更新數(shù)據(jù)庫內數(shù)據(jù)內容，從而實現(xiàn)終端顯示的三維料場圖像實時動態(tài)更新。25生成的實時三維料堆圖像數(shù)據(jù)，不僅能讓作業(yè)人員動態(tài)掌握料場內料堆的堆放情況，更為重要的是通過對料堆形狀的實時識別，并實時動態(tài)對料堆進行數(shù)據(jù)化處理保存，為下一步全自動堆取料工藝提供了有力的支撐和保證。本發(fā)明的成像精度較高，計算工作量相對較小，從而克服了現(xiàn)有30技術無法實現(xiàn)對散貨料場實時動態(tài)跟蹤，且數(shù)據(jù)處理工作量大的缺陷。圖1為本發(fā)明實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像方法流程圖；圖2為被測點坐標轉換流程圖；5圖3為三維坐標示意圖。圖4為不規(guī)則坐標數(shù)據(jù)變?yōu)橐?guī)則坐標數(shù)據(jù)的處理流程圖；圖5為測量點不規(guī)則落在網格內的分布示意圖；圖6為經過規(guī)范化處理后的點分布示意圖。10具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。參見圖1，一種實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像方法，是利用堆取料機的走行、俯仰、回旋運動，帶動安裝在堆取料機懸臂前方的激光掃描裝置對料堆進行動態(tài)掃描，對獲得的激光掃描數(shù)據(jù)進行預處理、15坐標轉化、網格規(guī)范化處理、插值處理后生成規(guī)則的三維數(shù)據(jù)，最終生成整個料場的完整網格數(shù)據(jù)庫。由三維成像控件從數(shù)據(jù)庫中讀出料場網格坐標信息，以料場為圖像顯示區(qū)域、料場地面為顯示基面，對區(qū)域內的x、y值顯示對應的z值，實現(xiàn)區(qū)域內的坐標還原，完成料堆三維圖像顯示。20并實時更新數(shù)據(jù)庫內數(shù)據(jù)內容，同時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)內容的變化觸發(fā)三維成像控件從數(shù)據(jù)庫讀取一次數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)終端顯示的三維料場圖像實時動態(tài)更新。下面詳細描述對獲得的激光掃描數(shù)據(jù)進行預處理、坐標轉化、網格規(guī)范化處理、插值處理的處理過程，由處理后的數(shù)據(jù)生成規(guī)則的三25維數(shù)據(jù)，最終生成整個料場的完整網格數(shù)據(jù)庫。1.對于激光掃描數(shù)據(jù)預處理的過程參見圖1，堆取料機存在三種運動狀態(tài)，即走行、俯仰、回旋運動。堆取料機實時運動狀態(tài)數(shù)據(jù)可以通過堆取料機的走行、俯仰、回旋編碼器輸出的走行值、俯仰角度、回旋角度獲得。堆取料機懸臂的動作30會反應到俯仰角度、回旋角度的變化上。堆取料機這三個運動狀態(tài)值是實現(xiàn)料堆實時動態(tài)三維成像的基礎條件之一。激光掃描裝置發(fā)射光心在0到180度范圍內，周期性的以每0.5度或0.25度發(fā)射角度間隔發(fā)射光束，通過測量發(fā)射光束與料堆表面反射光束的時間差得出激光掃描裝置發(fā)射光心到料堆反射表面空間距5離。激光獲得的數(shù)據(jù)單元為幀，0到180度范圍為1幀數(shù)據(jù)，包含360個距離測量值(每0.5度一個測量點)或720個距離測量值(每0.25度一個測量點)。一般每秒鐘可獲得3到5幀數(shù)據(jù)。從以上描述中可知，從激光掃描裝置采集的數(shù)據(jù)是一組組以激光發(fā)射光心為出發(fā)點到料堆反射表面空間距離值和對應的發(fā)射角度值。io激光掃描裝置安裝于堆取料機懸臂上，激光掃描裝置安裝的相對位置數(shù)據(jù)是激光掃描裝置到俯仰軸的距離，俯仰角度在零度時激光掃描裝置相對于地面的高度h。堆取料機實時運動狀態(tài)數(shù)據(jù)與激光掃描裝置采集的數(shù)據(jù)在時間上實現(xiàn)同步匹配是這樣實現(xiàn)的堆取料機走行、俯仰、回旋編碼器的數(shù)15據(jù)刷新與激光掃描裝置的數(shù)據(jù)刷新兩者的數(shù)據(jù)匹配原則是以激光掃描數(shù)據(jù)的時間為準，用最接近該時間的編碼器數(shù)據(jù)去匹配激光掃描數(shù)據(jù)，這樣每個時刻激光掃描數(shù)據(jù)都與編碼器的信息建立了對應關系。參見圖2，激光掃描裝置采集的數(shù)據(jù)為相對位置點信息，將其轉換到料場坐標系，需要獲取堆取料機的當前運動參數(shù)值。激光掃描裝置20安裝于堆取料機懸臂上，其每個時刻的位置信息可以由堆取料機此時走行、俯仰、回旋編碼器輸出的數(shù)據(jù)轉換獲得。由于激光掃描的刷新頻率和獲取編碼器數(shù)據(jù)的刷新頻率不一致，編碼器數(shù)據(jù)的刷新頻率(一般為20ms)要大于激光掃描的刷新頻率，因此二者數(shù)據(jù)需要進行時間匹配。即保證在堆取料機運動過程中，激光掃描裝置不斷收到的數(shù)據(jù)25與當時來自編碼器的走行值、俯仰角度值、回旋角度值在時間上基本保持一致。兩者數(shù)據(jù)匹配的原則是以激光掃描數(shù)據(jù)的時間為準，用最接近該時間的編碼器數(shù)據(jù)去匹配激光掃描數(shù)據(jù)。這樣每個時刻激光掃描數(shù)據(jù)都與編碼器的信息建立了對應關系。2、數(shù)據(jù)坐標化處理過程30完成了堆取料機和激光掃描裝置兩組數(shù)據(jù)在時間同步匹配后，實現(xiàn)激光掃描裝置采集的數(shù)據(jù)轉化為料場坐標系中坐標值就有了前提條件，參見圖2、圖3。首先以激光掃描裝置為原點建立坐標系(局部坐標)，某一時刻來自激光掃描裝置的距離值和對應的發(fā)射角度值放入此坐標系下；5隨后對應料場建立料場坐標系，沿堆取料機走行軌道方向作為Y車由，平行料場地面并垂直軌道方向為X軸，垂直料場地面方向為Z軸；堆取料機俯仰角度、回旋角度均在0度時，其懸臂與Y軸平行，與X、Z軸垂直。料場坐標系的原點與堆取料機走行值的原點重合，走行編碼器輸出的走行值S，相當于物體沿Y軸的變化。通過當前時刻io俯仰編碼器輸出的俯仰角度值4)、回轉編碼器輸出的回轉角度值e以及安裝在懸臂上激光掃描裝置與基點之間的相對距離可以計算出當前時刻激光掃描裝置在空間坐標點中的x值和z值。料場坐標系的原點與堆取料機走行值的原點重合，以堆取料機俯仰軸中心作為相對基點；安裝于堆取料機懸臂上的激光掃描裝置在當15前時刻在料場坐標系下的空間坐標(x、，y、，z、)x、"s、cos4>sin6，y、"s、cos小cos9+S,z、"h+s、sin小或z、"h-s、sin4)式中S、激光掃描裝置到相對基點的空間距離，204>:當前時刻俯仰編碼器輸出的俯仰角度值，e:回轉編碼器輸出的回轉角度值，h:激光掃描裝置在俯仰角度為O度時相對于地面的高度，S:走行編碼器輸出的走行值；根據(jù)當前時刻激光掃描數(shù)據(jù)與編碼器的信息的對應關系，將當前25時刻料堆表面被測點的一組數(shù)據(jù)從激光掃描裝置坐標系下(局部坐標)轉換成料場坐標系下。隨后進入下一個時刻的被測點坐標轉換的過程。在料場坐標系下，料堆表面一個被測點坐標值中的X、y值為被測點在料場平面的兩維坐標位置，被測點z值為對應此x、y值時被測點的高度值。303、網格規(guī)范化處理過程參見圖4，激光掃描裝置采集的數(shù)據(jù)轉化為料場坐標系中坐標值后，由于從激光掃描裝置返回的測量點數(shù)量較多，且由于堆取料機的運動并不是勻速的，這些點的分布不規(guī)范，全部采用這些離散的點進行三維模型的構造，將占用更多的計算資源，不利于后續(xù)的實時計算5處理。因此對激光掃描裝置采集的所有測量點坐標值進行均勻網格化處理。所謂網格化，就是在料場平面坐標下，在料場長度和寬度范圍內沿軌道方向(Y軸)和沿垂直軌道方向(X軸)每間隔一定距離對整個料場進行等分，這樣在料場的有效堆放范圍內就形成一個個大小面10積相等均勻分布的網格，實現(xiàn)了料場的數(shù)字化分割。具體網格的大小可根據(jù)所需要的顯示精度和計算效率調整。如圖5所示，料場有效范圍內每個測量點的坐標都落在網格中。由于返回的測量點分布不規(guī)則，在每個網格中分布的測量點數(shù)量不等，這時就要對落在網格中的點進行規(guī)范化整合處理，保證每個網格只對15應一個坐標值。如果落在同一網格內有多個測量點數(shù)據(jù)，則對這些測量點的高度Z求平均值作為網格點的z值，且規(guī)定網格點的x,y坐標為每個網格中心，最后以新坐標點作為落在此網格內的測量點坐標。圖6是經過規(guī)范化處理的點分布圖。20規(guī)范化處理后的網格在數(shù)學上可以表示為一個矩陣，在計算機實現(xiàn)中則是一個二維數(shù)組。每個網格單元或數(shù)組的一個元素，對應一個高度值，如表1所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>4、對于網格中沒有的數(shù)據(jù)采用插值處理通過觀察表1經過規(guī)范化處理的點分布圖可知，雖然一個網格內出現(xiàn)多個數(shù)據(jù)的問題解決了，但是由于點分布的不均勻，會出現(xiàn)部分網格中沒有數(shù)據(jù)的情況，為保證網格內有對應坐標值需要進行插值處理?？紤]到算法實時性的要求，這里采用了簡單的線性模板進行計算。線性模板的具體算法思路是遍歷二維數(shù)組中是否有未賦值的網5格，如有，則應用線性模板進行處理。假設某個網格點的高度z表達為G(x，y)，x，y為網格坐標，則模板處理的數(shù)學表達為G(x，y)=(G(x-1,y)+G(x,y-l)+G(x+1,y)+G(x，y+l))/4當需要插值的點相鄰時，可先假設兩點相等；10當需要插值的點在邊緣時，上述處理略有變化對于左邊緣點，處理公式為G(x,y)=(G(x誦l,y)+G(x+1,y)+G(x,y+l))/3對于右邊緣點，處理公式為G(x,y)=G(x陽l,y)十G(x+1,y)+G(x,y-1))/315對于上邊緣點，處理公式為G(x,y)=(G(x-1,y)+G(x，y畫l)+G(x,y+l))/3對于下邊緣點，處理公式為G(x，y)=(G(x,y-1)+G(x+1,y)+G(x，y+l))/3當需要插值的點在角點處時20對于左上角點，處理公式為G(x,y)=(G(x-1,y)+G(x,y+l))/2對于右上角點，處理公式為G(x,y)=(G(x-1,y)十G(x,y-1))/2對于左下角點，處理公式為25G(x，y)=(G(x,y+l)+G(x+1，y))/2對于右下角點，處理公式為G(x，y)=(G(x,y-1)+G(x+1,y))/2。經過上述插值處理，表1中的空格被補上，表1被生成表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>經過上述處理過程，由處理后的數(shù)據(jù)生成規(guī)則的三維數(shù)據(jù)，最終生成整個料場的完整網格數(shù)據(jù)。5料場的網格數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，由三維成像控件從數(shù)據(jù)庫中讀出料場網格坐標信息，以料場為圖像顯示區(qū)域、料場地面為顯示基面，對區(qū)域內的x、y值顯示對應的z值，實現(xiàn)區(qū)域內的坐標還原，完成料堆三維圖像顯示。由于系統(tǒng)接收來自現(xiàn)場的堆取料機走行值、俯仰角度、回旋角度io以及激光掃描裝置接收的激光掃描裝置到料堆反射表面空間距離值和對應的發(fā)射角度值均為實時動態(tài)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)對實時數(shù)據(jù)經過前面所述處理后，實時更新數(shù)據(jù)庫內數(shù)據(jù)內容，同時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)內容的變化會觸發(fā)三維成像控件從數(shù)據(jù)庫讀取一次數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了終端顯示的三維料場圖像實時動態(tài)更新。生成的實時三維料堆圖像數(shù)據(jù)，不僅能讓15作業(yè)人員動態(tài)掌握料場內料堆的堆放情況，更為重要的是通過對料堆形狀的實時識別，并實時動態(tài)對料堆進行數(shù)據(jù)化處理保存，為下一步全自動堆取料工藝提供了有力的支撐和保證。權利要求1、一種實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像方法，其特征是利用堆取料機的走行、俯仰、回旋運動，帶動安裝在堆取料機懸臂前方的激光掃描裝置對料堆進行動態(tài)掃描，對獲得的激光掃描數(shù)據(jù)進行預處理、坐標轉化、網格規(guī)范化處理、插值處理后生成規(guī)則的三維數(shù)據(jù)，最終生成整個料場的完整網格數(shù)據(jù)庫；由三維成像控件從數(shù)據(jù)庫中讀出料場網格坐標信息，以料場為圖像顯示區(qū)域、料場地面為顯示基面，實現(xiàn)區(qū)域內的坐標還原，完成料堆三維圖像顯示；并實時更新數(shù)據(jù)庫內數(shù)據(jù)內容，同時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)內容的變化觸發(fā)三維成像控件從數(shù)據(jù)庫讀取一次數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)終端顯示的三維料場圖像實時動態(tài)更新。2、根據(jù)權利要求1所述的實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像方法，15其特征是數(shù)據(jù)預處理的過程是，堆取料機實時運動狀態(tài)數(shù)據(jù)是通過堆取料機的走行、俯仰、回旋編碼器輸出的走行值、俯仰角度、回旋角度獲得，堆取料機懸臂的動作反應在俯仰角度、回旋角度的變化上；激光掃描裝置采集的數(shù)據(jù)是發(fā)射光心在0到180度范圍內，周期20性的以每0.5度或0.25度發(fā)射角度間隔發(fā)射光束，通過測量發(fā)射光束與料堆表面反射光束的時間差得出激光掃描裝置發(fā)射光心到料堆反射表面空間距離；激光掃描裝置安裝相對位置數(shù)據(jù)是激光掃描裝置到俯仰軸的距離，俯仰角度在零度時激光掃描裝置相對于地面的高度；25堆取料機實時運動狀態(tài)數(shù)據(jù)與激光掃描裝置采集的數(shù)據(jù)在時間上實現(xiàn)同步匹配。3、根據(jù)權利要求2所述的實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像方法，其特征是所述堆取料機實時運動狀態(tài)數(shù)據(jù)與激光掃描裝置采集的數(shù)據(jù)在時間上實現(xiàn)同步匹配是這樣實現(xiàn)的堆取料機走行、俯仰、回旋30編碼器的數(shù)據(jù)刷新與激光掃描裝置的數(shù)據(jù)刷新兩者的數(shù)據(jù)匹配原則是以激光掃描數(shù)據(jù)的時間為準，用最接近該時間的編碼器數(shù)據(jù)去匹配激光掃描數(shù)據(jù)，這樣每個時刻激光掃描數(shù)據(jù)都與編碼器的信息建立了對應關系。4、根據(jù)權利要求1或3所述的實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像5方法，其特征是數(shù)據(jù)坐標化處理過程是，首先以激光掃描裝置為原點建立坐標系，某一時刻來自激光掃描裝置的距離值和對應的發(fā)射角度值放入此坐標系下；隨后對應料場建立料場坐標系，沿堆取料機走行軌道方向作為Y軸，平行料場地面并垂直軌道方向為X軸，垂直料場地面方向為Z軸；10料場坐標系的原點與堆取料機走行值的原點重合，以堆取料機俯仰軸中心作為相對基點；安裝于堆取料機懸臂上的激光掃描裝置在當前時刻在料場坐標系下的空間坐標(x、，y、，z、)x'"s、cos小sin6，15y、"s、cos小cos0+S，z、"h+s、sin4>或z、"h-s、sin4)式中S':激光掃描裝置到相對基點的空間距離，4>:當前時刻俯仰編碼器輸出的俯仰角度值，e:回轉編碼器輸出的回轉角度值，20h:激光掃描裝置在俯仰角度為0度時相對于地面的高度，S:走行編碼器輸出的走行值；根據(jù)當前時刻激光掃描數(shù)據(jù)與編碼器的信息的對應關系，將當前時刻料堆表面被測點的一組數(shù)據(jù)從激光掃描裝置坐標系下轉換成料場坐標系下；在料場坐標系下，料堆表面一個被測點坐標值中的x、y值25為被測點在料場平面的兩維坐標位置，被測點z值為對應此x、y值時被測點的高度值。5、根據(jù)權利要求4所述的實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像方法，其特征是網格規(guī)范化處理過程是，對激光掃描裝置采集的所有測量點坐標值進行均勻網格化處理，30即在料場平面坐標下，在料場長度和寬度范圍內沿軌道方向即Y軸、和沿垂直軌道方向即X軸，每間隔一定距離對整個料場進行等分，這樣在料場的有效堆放范圍內形成一個個大小面積相等均勻分布的網格，實現(xiàn)料場的數(shù)字化分割；對測量點落在網格中的點數(shù)量進行規(guī)范化整合處理，保證每個網5格只對應一個坐標值；如果落在同一網格內有多個測量點數(shù)據(jù)，則對這些測量點的高度z求平均值作為網格點的Z值，且規(guī)定網格點的X,y坐標為每個網格中心，最后以新坐標點作為落在此網格內的測量點坐標；規(guī)范化處理后的網格在數(shù)學上可以表示為一個矩陣，在計算機實現(xiàn)中則是一個二維數(shù)組；每個網格單元或數(shù)組的一個元素，對應一個高度值。6、根據(jù)權利要求5所述的實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像方法，其特征是對于網格中沒有數(shù)據(jù)的情況采用插值處理，即進行線性模板計算；也就是遍歷二維數(shù)組中是否有未賦值的網格，如有，則應15用線性模板進行處理；假設某個網格點的高度z表達為G(x，y)，x，y為網格坐標，則模板處理的數(shù)學表達為G(x，y)=(G(x-1，y)+G(x,y-l)+G(x+l,y)+G(x,y+l))/4當需要插值的點相鄰時，可先假設兩點相等；20當需要插值的點在邊緣時，上述處理略有變化對于左邊緣點，處理公式為G(x,y)=(G(x-1,y)+G(x+l,y)十G(x,y+l))/3對于右邊緣點，處理公式為G(x，y)=G(x畫l,y)+G(x+1,y)十G(x,y-l))/325對于上邊緣點，處理公式為G(x,y)=(G(x-1，y)+G(x,y-l)+G(x,y+l))/3對于下邊緣點，處理公式為G(x，y)=(G(x,y-1)+G(x+1,y)+G(x，y+l))/3當需要插值的點在角點處時30對于左上角點，處理公式為G(x,y)=(G(x隱l，y)+G(x,y+l))/2對于右上角點，處理公式為G(x，y)=(G(x-1，y)+G(x，y-1))/2對于左下角點，處理公式為G(x,y)=(G(x,y+1)+G(x+1,y))/2對于右下角點，處理公式為G(x,y)=(G(x,y-1)+G(x+1,y))/2。全文摘要本發(fā)明涉及散貨料場的料堆識別方法。一種實現(xiàn)料堆實時動態(tài)跟蹤的三維成像方法，是利用堆取料機的走行、俯仰、回旋運動，帶動安裝在堆取料機懸臂前方的激光掃描裝置對料堆進行動態(tài)掃描，對獲得的激光掃描數(shù)據(jù)進行預處理、坐標轉化、網格規(guī)范化處理、插值處理后生成規(guī)則的三維數(shù)據(jù)，最終生成整個料場的完整網格數(shù)據(jù)庫；由三維成像控件從數(shù)據(jù)庫中讀出料場網格坐標信息，以料場為圖像顯示區(qū)域、料場地面為顯示基面，實現(xiàn)區(qū)域內的坐標還原，完成料堆三維圖像顯示；并實時更新數(shù)據(jù)庫內數(shù)據(jù)內容，同時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)內容的變化觸發(fā)三維成像控件從數(shù)據(jù)庫讀取一次數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)終端顯示的三維料場圖像實時動態(tài)更新。文檔編號G06T11/00GK101334897SQ20071004277公開日2008年12月31日申請日期2007年6月27日優(yōu)先權日2007年6月27日發(fā)明者伍文宇,剛吳,孔利明,張子才,張逸國,施明星,蘇肖,胡玉良,云金,陳在根,顧奕華申請人:寶山鋼鐵股份有限公司;上海寶信軟件股份有限公司