[发明专利]基于激光雷达的货船舱口位置获取方法及系统

说明书

本发明公开一种基于激光雷达的货船舱口位置获取方法及系统，所述方法包括：将抓斗放在待提取舱口位置信息的作业舱内，通过激光扫描仪扫描作业区域，获取3D点云数据；对3D点云数据进行预处理；根据预处理后的3D点云数据计算基准平面高度，并分析舱盖打开类型；根据舱盖打开类型和预处理后的3D点云数据计算货船作业舱口位置信息。本发明可以自动识别舱盖的打开方式并自动计算货船作业舱口位置信息，舱口位置获取算法适应性强、舱口检出率高，适用于散料装卸自动化作业。

技术领域

本发明属于港口工程机械自动化领域，具体涉及一种基于激光雷达的货船舱口位置获取方法及系统。

背景技术

在贸易中，货物转运往往是通过港口进行的。在转运的货物中，除集装箱外，散料(大豆、煤、沙子等)也是重要的一部分，这些散料通过泊位上的机械装备，将物料从货船上卸载下来，或者装载到货船上去。在散料作业码头，门座式起重机(门机)是一类重要的装卸设备，具有通用性强，灵活度高等特点。

在散料装卸作业过程中，确定货船上的作业范围是至关重要的方面，超过作业范围，不仅会造成撒料，还可能会造成设备和船体相碰撞等安全风险。目前，对于散料的装卸，基本采用的是人工作业的方式，操作人员在设备上或远程控制室里进行操作。操作人员负责装卸过程中的所有过程，效率较低且劳动强度大。因此，系统自动化、智能化的需求日益强烈。

在大型散货作业码头，根据舱盖的打开方式，散货船(海轮)主要分为两种类型：竖开和平开。前者舱盖沿船长方向竖起，打开舱口；后者舱盖沿船宽方向朝两侧水平滑动，打开舱口。因此，研究这两种船型，通过对货船进行建模，利用算法自动识别出舱口位置坐标等信息，对执行自动化作业流程具有重要意义，而这过程中，对各种散货船，算法的准确性和稳定性至关重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于激光雷达的货船舱口位置获取方法及系统、设备、存储介质，用于解决舱口位置识别的是适应性不佳的问题。

本发明第一方面，公开一种基于激光雷达的货船舱口位置获取方法，所述方法包括：

将抓斗放在待提取舱口位置信息的作业舱内，通过激光扫描仪扫描作业区域，获取3D点云数据；

对3D点云数据进行预处理；

根据预处理后的3D点云数据计算基准平面高度，并分析舱盖打开类型；

根据舱盖打开类型和预处理后的3D点云数据计算货船作业舱口位置信息。

优选的，获取3D点云数据之后，对3D点云数据进行预处理具体包括：

将3D点云数据从激光扫描仪坐标系转换至门机回转坐标系，再从门机回转坐标系转换至世界坐标系；

对世界坐标系中的3D点云数据进行滤波，获取包含货船的点云，滤掉无关点云，对点云进行下采样处理，并去除噪点。

优选的，所述根据预处理后的3D点云数据计算基准平面高度，并分析舱盖打开类型具体包括：

预处理后的3D点云数据作为原始点云数据，从原始点云数据中提取垂直于Z轴且点云数目大于第一设定阈值的平面模型；

根据点云数目对平面模型进行排序；以各平面模型点云数目为索引，以平面模型参数为对象，建立最大索引优先队列Q，根据Q中各平面模型的高度计算基准平面高度Z_base；

以平面基准高度Z_base为基准，通过滤波分割出zZ_base的点云，从分割出的点云中提取垂直于X轴且点云数目大于第二设定阈值的平面，根据所提取的平面个数N的大小判断货船舱盖打开方式为平开或者竖开。

优选的，所述根据舱盖打开类型和预处理后的3D点云数据计算货船作业舱口位置信息具体包括：