本發(fā)明涉及行車定位的技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于雙目視覺的行車自動定位裝置，本發(fā)明還提供了基于雙目視覺的行車自動定位方法。

背景技術(shù)：

目前在工廠等場所大量應(yīng)用行車來進行搬運作業(yè)，這些被搬運的貨物在進行轉(zhuǎn)移時都需要進行位置的定位。目前多數(shù)行車是人工進行控制的，這種方法精度不高，操作人員的工作強度還比較大，同時還容易出現(xiàn)失誤。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了基于雙目視覺的行車自動定位裝置，其通過在行車的大車軌道兩端安裝光電傳感器，用來進行該方向的位置的確定，然后再在大車的兩端安裝攝像機，攝像機獲取行車運行過程的圖像信息，識別行車吊具及其空間方位，從而實現(xiàn)吊具位置和深度的確定，減少工人的勞動強度、并提高生產(chǎn)效率。

基于雙目視覺的行車自動定位裝置，其技術(shù)方案是這樣的：其包括行車軌道、大車、小車、吊具和支架，行車軌道是固定在支架上的，所述行車軌道為一對平行設(shè)置的軌道梁，所述大車的長度方向兩端分別架設(shè)在所述行車軌道的對應(yīng)軌道梁上、并沿著行車軌道進行直線向的往復(fù)運動，所述小車安裝于所述大車上部，所述小車沿著所述大車的長度方向上往復(fù)直線運動，所述吊具通過可升降結(jié)構(gòu)安裝在所述小車上，所述吊具的運動方向和地面垂直，其特征在于：其還包括至少一對光電傳感器、雙目攝像機、計算機，至少一根軌道梁的兩端布置對應(yīng)的一對光電傳感器，所述雙目攝像機分別布置于所述大車的長度方向的兩端，所述光電傳感器、雙目攝像機的數(shù)據(jù)輸入至對應(yīng)的計算機。

其進一步特征在于：一對光電傳感器分別布置于一根軌道梁的兩端，放置一對光電傳感器是進行冗余設(shè)置，因為這兩個傳感器測量的值相加應(yīng)該是一個恒定的值，所以可以用來一對光電傳感器檢測是否傳感器損或者其所測距離是否準確；

所述的吊具為c型吊具。

雙目視覺系統(tǒng)由兩個攝像機、一塊圖像采集卡、一個標定板和一臺計算機構(gòu)成，其中攝像機完成對場景的圖像采集，得到場景的模擬圖像，采集卡完成對模擬圖像的數(shù)字化，然后輸入計算機中，然后計算機對數(shù)字圖像進行分析處理得到目標點的三維信息；有一組所述光電傳感器安裝在行車軌道的兩端的，用來進行大車運動的定位，從而可以確定大車相對于行車軌道方向的位置，所述雙目攝像機是安裝在大車兩端的，用來識別定位吊具的位置和深度，從而可以確定小車的相對于大車長度方向的位置和吊具在相對于地面高度的位置，最終可以實現(xiàn)吊具準確的定位到所要移動的貨物位置上；由于雙目攝像機的視野有限，所以在該發(fā)明中，我們先使用光電傳感器來確定大車相對于行車軌道方向的位置，然后再使用雙目視覺技術(shù)來確定吊具的位置和深度。

一種基于雙目視覺的行車定位方法，其特征在于，其包括如下步驟：

(1)定義廠房和行車運行軌跡的空間坐標系；以行車軌道所在的其中一個端點作為該行車運行空間的零點，其中大車運動方向定義為x方向，小車運動方向定義為y方向，吊具運動方向定義為z方向；

(2)在行車軌道的至少一根軌道梁的兩端安裝一對光電傳感器；用于大車運動位置的確定。通過光電傳感器使得大車主體與被吊物體對正；

(3)在大車長度方向的兩端安裝攝像機，形成雙目攝像機，用于小車和吊具運行位置的確定，通過雙目攝像機可以識別出吊具所在的位置，從而通過小車的運動使得吊具與被吊物體對正，然后通過吊具的升降，將吊具準確的找到被吊物體的位置。

其進一步特征在于：

由于雙目攝像機的視野有限，先使用光電傳感器來確定x方向上的位置，然后再使用雙目視覺技術(shù)來確定y、z方向上位置；

把要移動的位置或者是要移動的貨物所在的位置在xyz所形成的空間坐標系中標示出來，再確定了被吊貨物的坐標之后，就可以將行車自動移動到該位置上，進行相應(yīng)的工作；

獲取吊具所在的位置時采用基于hs多高斯混合模型的行車背景建模和吊具位置計算方法獲得，其以hsv空間中h、s分量進行背景建模，通過參數(shù)更新方式和前景判別方式，并借助v分量進行陰影去除和后期形態(tài)學(xué)處理改善吊具檢測效果，其對于待提取的每一幀視頻，首先通過濾波、顏色空間變換等預(yù)處理手段對圖像進行處理，然后利用hs多高斯背景建模方法對背景初步提取吊具圖像，最后通過陰影去除技術(shù)、形態(tài)學(xué)處理操作對圖像做后續(xù)優(yōu)化操作，提取出吊具位置；

對于吊具的具體位置，其通過基于運動特征和環(huán)境特征相結(jié)合的吊具運動特征提取方法，充分利用運動過程中吊具的運動變化信息和環(huán)境變化信息描述吊具運動特性獲取電鋸的位置；

對于吊具不容易的吊起被吊物體的時候，在找準位置之后，改用手動操作，把吊具放到被吊物體的吊環(huán)中。

本發(fā)明提供了一種基于雙目視覺的行車定位裝置，大車的往復(fù)運動方向記作x方向，小車的往復(fù)運動方向為y方向，吊具的運動方向并記作z方向，其通過在行車的大車軌道兩端安裝光電傳感器，用來進行x方向的位置的確定，然后再在大車的兩端安裝攝像機，攝像機獲取行車運行過程的圖像信息，識別行車吊具及其空間上y方向、z方向的位置，其不需要工人反復(fù)操控行車的大車位移和小車位移來實現(xiàn)定位，因此提高了行車與目標的定位速度和工作效率，同時也減少了工人的勞動強度。同時該發(fā)明的系統(tǒng)簡單，成本不高，雙目視覺測量屬于非接觸測量，提高了系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

圖1為發(fā)明基于雙目視覺的行車定位裝置的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；

圖2為雙目視覺定位流程圖；

圖中序號所對應(yīng)的名稱如下：

行車軌道1、大車2、小車3、攝像機4、吊具5、光電傳感器6、被吊貨物目標點7、空間坐標的零點8。

具體實施方式

基于雙目視覺的行車自動定位裝置，見圖1：其包括行車軌道、大車、小車、吊具和支架，行車軌道是固定在支架上的，行車軌道為一對平行設(shè)置的軌道梁，大車的長度方向兩端分別架設(shè)在行車軌道的對應(yīng)軌道梁上、并沿著行車軌道進行直線向的往復(fù)運動，大車的往復(fù)運動方向記作x方向，小車安裝于大車上部，小車沿著大車的長度方向上往復(fù)直線運動，小車的往復(fù)運動方向為y方向，吊具為c型吊具，吊具通過可升降結(jié)構(gòu)安裝在小車上，吊具的運動方向和地面垂直，吊具的運動方向并記作z方向；其還包括至少一對光電傳感器、雙目攝像機、計算機(圖中未畫出、屬于現(xiàn)有成熟技術(shù))，至少一根軌道梁的兩端布置對應(yīng)的一對光電傳感器，雙目攝像機分別布置于大車的長度方向的兩端。

一種基于雙目視覺的行車定位方法，其包括如下步驟：

(1)定義廠房和行車運行軌跡的空間坐標系；以行車軌道所在的其中一個端點作為該行車運行空間的零點，其中大車運動方向定義為x方向，小車運動方向定義為y方向，吊具運動方向定義為z方向；

(2)在行車軌道的至少一根軌道梁的兩端安裝一對光電傳感器；用于大車運動位置的確定。通過光電傳感器使得大車主體與被吊物體對正；

(3)在大車長度方向的兩端安裝攝像機，形成雙目攝像機，用于小車和吊具運行位置的確定，通過雙目攝像機可以識別出吊具所在的位置，從而通過小車的運動使得吊具與被吊物體對正，然后通過吊具的升降，將吊具準確的找到被吊物體的位置。

由于雙目攝像機的視野有限，先使用光電傳感器來確定x方向上的位置，然后再使用雙目視覺技術(shù)來確定y、z方向上位置；

把要移動的位置或者是要移動的貨物所在的位置在xyz所形成的空間坐標系中標示出來，再確定了被吊貨物的坐標之后，就可以將行車自動移動到該位置上，進行相應(yīng)的工作；

獲取吊具所在的位置時采用基于hs多高斯混合模型的行車背景建模和吊具位置計算方法獲得，其以hsv空間中h、s分量進行背景建模，通過參數(shù)更新方式和前景判別方式，并借助v分量進行陰影去除和后期形態(tài)學(xué)處理改善吊具檢測效果，其對于待提取的每一幀視頻，首先通過濾波、顏色空間變換等預(yù)處理手段對圖像進行處理，然后利用hs多高斯背景建模方法對背景初步提取吊具圖像，最后通過陰影去除技術(shù)、形態(tài)學(xué)處理操作對圖像做后續(xù)優(yōu)化操作，提取出吊具位置；

對于吊具的具體位置，其通過基于運動特征和環(huán)境特征相結(jié)合的吊具運動特征提取方法，充分利用運動過程中吊具的運動變化信息和環(huán)境變化信息描述吊具運動特性獲取電鋸的位置；

對于吊具不容易的吊起被吊物體的時候，在找準位置之后，改用手動操作，把吊具放到被吊物體的吊環(huán)中。

雙目視覺技術(shù)是模仿人眼的成像原理，從兩個視點觀察同一個事物，以獲取在不同視點下的二維圖片，然后通過三角測量原理計算圖像像素間的位置偏差來獲取事物的三維信息。其實就是通過兩個攝像機從不同的視角上拍攝到圖像，然后從這兩個二維圖像中恢復(fù)拍攝物體的三維信息的過程。雙目視覺系統(tǒng)一般由兩個攝像機、一塊圖像采集卡、一個標定板和一臺計算機構(gòu)成。其中攝像機完成對場景的圖像采集，得到場景的模擬圖像，采集卡完成對模擬圖像的數(shù)字化，然后輸入都計算機中，然后計算機對數(shù)字圖像進行分析處理得到目標點的三維信息。如圖2，要實現(xiàn)這個過程需要包括如下幾個功能模塊：圖像的獲取、攝像機標定、特征的提取、立體匹配、三維信息的恢復(fù)。

具體實施例中、見圖1、圖2，包括以下步驟：

步驟1、定義行車運行的空間坐標系，如圖1中序號8就是坐標系的零點，將大車2的運動方向定義為x方向，將小車的運動方向定義為y方向，將與地面垂直的方向定義為z方向，這樣被吊貨物7所在的位置就可以通過三維坐標來定義；

步驟2、在行車軌道1的兩端分別放置一個光電傳感器，通過光電傳感器測量大車2運動的距離，從而可以確定大車2在x方向上的位置，放置一對光電傳感器是進行冗余設(shè)置，因為這兩個傳感器測量的值相加應(yīng)該是一個恒定的值，所以可以用來一對光電傳感器檢測是否傳感器損或者其所測距離是否準確；

步驟3、利用計算機對在大車2上的兩個攝像機4拍攝到的圖片進行處理分析，得到吊具所在的y，z方向的位置；

步驟4、經(jīng)過上述步驟就可以得到吊具的三維坐標，通過計算機將這個坐標與被吊貨物坐標進行對比，使得吊具可以自動定位到被吊貨物的上方，實現(xiàn)了對行車的自動定位；的計算機與人機界面相連接，操作人員可以通過人機界面觀察行車的位置信息，同時還可以進行手自動的切換，在c型吊具難以準確吊到貨物的時候，操作人員可切換到手動狀態(tài)實現(xiàn)貨物的吊運。

由此通過該自動定位裝置，有效的提高了工作效率，不再需要操作人員每次手動的移動大車、小車和吊具，降低了操作工作的工作強度。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細說明，但內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明創(chuàng)造的實施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。