[发明专利]一种基于图像特征点匹配的集装箱卡车防吊起自动检测方法

说明书

本发明公开一种基于图像特征点匹配的集装箱卡车防吊起自动检测方法，该方法包含以下步骤：步骤A：选取尚未开始起吊的图像作为基准图像，选取实时视频帧作为对比图像，并且对选取出的两幅图像进行网格划分；步骤B：对两幅图像上相应位置的子图进行特征点提取和特征点匹配，获得匹配特征点对；步骤C：以每组子图上匹配特征点对在y方向上的位置偏移量中值和该中值对应的特征点对数量作为该组子图的特征；步骤D：按列组合两幅图像各组子图的特征，建立数学模型进行集卡车防吊起的自动检测。本发明能实现集卡车防吊起的自动检测，准确性高。

技术领域

本发明属于图像信息处理领域，具体涉及一种基于图像特征点匹配的集卡车防吊起自动检测方法。

背景技术

随着经济全球化的脚步不断加快，世界各国的集装箱吞吐量保持逐年增张。如今集装箱码头及堆场一般采用集装箱龙门式起重机(简称龙门吊)进行集装箱的装卸作业。在龙门吊对集装箱卡车(简称为集卡车)进行卸车作业之前，需要事先将集卡车上的锁销解锁。若锁销未能全部解锁，那么在集装箱吊被起的过程中集卡车会被一并吊起，导致集卡车倾覆车辆损坏，严重时甚至会危及集卡车司机的生命安全。由于作业环境复杂，龙门吊司机视野范围有限，导致龙门吊司机作业时无法及时地看到集卡车的锁销是否全部解锁；再加上龙门吊司机连续在单一枯燥的环境中作业容易疲劳，造成集装箱装卸作业过程中事故频发。因此，设计出可靠的集卡车防吊起自动检测系统非常重要。

现有的集卡车防吊起检测方法有基于人工监控、激光测距、光电开关和基于图像处理的车轮检测等方法。

1)基于人工监控的集卡车防吊起系统：该方法利用集装箱卸车作业过程中的视频实时监控，需要人工通过监视画面不断的观察集装箱和集卡车是否完全分离(载于港口科技动态，2004年，第2卷)。这种方法需要人工持续作业，人工持续作业容易疲劳，容易导致装卸作业事故发生。

2)基于激光测距的集卡车防吊起系统：该方法利用激光扫描测距仪对集卡车和集装箱之间的间隙进行扫描，检测在一定时间内集卡车和集装箱是否分离。基于上述原理，陈金波等人发明一种用于轨道吊机的集装箱卡车防误吊起系统及方法(专利公开号为CN104386582A)，在激光测距的基础上通过几何约束原则找出集装箱和集卡车的相对位置，从而判断集装箱起吊过程中集卡车是否被吊起。该方法能适应不同集卡车高度的变化，具有全天候自动检测功能，并且便于安装和实施，但是由于硬件的损耗过快，该方法成本过高且需要频繁地进行维护。

3)基于光电开关的集卡车防吊起系统：该方法利用安装在龙门吊边柱上的传感器检测是否有障碍物存在，判断集卡车是否被吊起。在集装箱被吊起的过程中，若传感器检测不到障碍物则继续正常作业；反之，则说明集卡车被吊起。这类方法的典型代表是盐田国际集装箱码头有限公司提出的龙门起重机的防拖架吊起保护系统(载于起重运输机械，2005年，第1卷)和上海盛东国际集装箱码头有限公司提出的集装箱轮胎防误吊集卡测控装置(载于港口科技动态，2005年，第9卷)。这类方法无法自适应集卡车高度的变化，实际使用时需要调整传感器高度。

4)基于车轮检测的集卡车防吊起系统：袁露露根据车轮形状特征提出两种有效弧段的筛选策略，排出无效的边缘信息，得到最终的车轮弧段特征，然后使用最小二乘法进行车轮检测，根据检测到的车轮位置判断集卡车是否被吊起(华中科技大学，2017年硕士论文)。该方法计算复杂依赖于车轮的定位，不同视频帧之间的车轮定位偏差会导致判断不准确。

在此背景下，设计一种能够实现自动检测，且运行成本低、易维护、鲁棒性强，准确性高的集卡车防吊起检测方法尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于图像特征点匹配的集卡车防吊起自动检测方法，能实现集卡车防吊起的自动检测，准确性高。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于图像特征点匹配的集装箱卡车防吊起自动检测方法，包括训练阶段和检测阶段；