[发明专利]基于机器视觉的仓库自动巡检系统及方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的仓库自动巡检系统，其特征在于，包括：智能巡检机器人(2)、监控巡检计算机(3)和报警单元(5)；

所述智能巡检机器人(2)，用于获取货架(1)内的货物信息；

所述监控巡检计算机(3)，用于控制智能巡检机器人(2)到达货架(1)内的指定货物单元获取相应货物信息；并分析处理所述货物信息，根据处理后的货物信息控制报警单元(5)；

所述报警单元(5)，用于产生报警信息；

所述智能巡检机器人(2)与监控巡检计算机(3)无线相连；

所述监控巡检计算机(3)的输出端与报警单元(5)的输入端相连；

所述智能巡检机器人(2)包括：图像采集单元(2.1)；

所述图像采集单元(2.1)包括：图像采集卡(2.1.1)；

所述图像采集卡(2.1.1)，用于存储所述货物信息；

所述监控巡检计算机(3)包括：图像处理单元(3.1)；

所述图像处理单元(3.1)，用于处理所述货物信息；

所述图像处理单元(3.1)对图像采集卡(2.1.1)传送的指定货物单元的货物照片基于目标区域匹配的SAR目标识别方法进行处理，具体包括：

从所述货物照片中提取二值化目标区域；

根据货物照片中提取二值化目标区域和所盘点货物的类别名称，从模板库中获取对应的各模板照片，并计算所述模板照片的目标区域；

计算货物照片的二值化目标区域与各模板照片的目标区域的残差；

根据货物照片的二值化目标区域与各模板照片的目标区域的残差，得到货物照片的二值化目标区域与各模板照片的目标区域的残差的匹配度；

根据所述匹配度，确定当前货物照片内货物类型；

根据当前货物照片内货物类型，以及各模板照片的目标区域所代表的货物数量，来确定当前货物照片所包含的货物数量；

基于目标区域残差的匹配度的计算公式为：

公式(1)中，C_f,s：目标区域残差的匹配度；f：待识别图像；g：模板图像；m：目标区域横坐标；n:目标区域纵坐标；S_f：待识别图像的目标区域像素个数；S_g：模板图像目标区域的像素个数；S_e：待识别图像与模板图像的目标区域残差的像素个数；待识别图像与模板图像的目标区域某点残差的像素；f_bit(m,n)：待识别图像的目标区域某个像素；g_bit(m,n)：模板图像目标区域某个像素；

所述巡检系统还包括：无线通讯单元(4)，所述无线通讯单元(4)分别与智能巡检机器人(2)和监控巡检计算机(3)相连；

所述智能巡检机器人(2)还包括：行走单元(2.2)、无线传输单元(2.3)和微控制器(2.4)；

所述微控制器(2.4)分别与图像采集单元(2.1)、行走单元(2.2)和无线传输单元(2.3)相连；

所述无线传输单元(2.3)与图像采集单元(2.1)相连；

所述无线传输单元(2.3)与无线通讯单元(4)无线相连；

所述微控制器(2.4)，用于控制行走单元(2.2)，使得智能巡检机器人(2)在货架(1)内移动；并控制图像采集单元(2.1)获取货架(1)内的货物信息；

所述监控巡检计算机(3)通过无线通讯单元(4)和无线传输单元(2.3)向微控制器(2.4)发出控制指令；

所述图像采集单元(2.1)还包括：摄像头(2.1.2)；

所述摄像头(2.1.2)，用于获取货架(1)内的货物信息；

所述摄像头(2.1.2)与微控制器(2.4)相连；

所述监控巡检计算机(3)还包括：控制器(3.2)；

所述控制器(3.2)，用于控制智能巡检机器人(2)到达货架(1)内的指定货物单元获取相应货物信息，并根据处理后的货物信息控制报警单元(5)；

所述控制器(3.2)通过无线通讯单元(4)和无线传输单元(2.3)，与微控制器(2.4)相连；

所述图像处理单元(3.1)通过无线通讯单元(4)和无线传输单元(2.3)，与图像采集卡(2.1.1)相连；

所述行走单元(2.2)包括：行走轮(2.2.1)、红外线传感器(2.2.2)和电源(2.2.3)；

所述行走轮(2.2.1)，用于智能巡检机器人(2)的移动；

所述红外线传感器(2.2.2)，用于确认和传输智能巡检机器人(2)的位置信息；

所述电源(2.2.3)，用于提供智能巡检机器人(2)的电能；

所述红外线传感器(2.2.2)通过微控制器(2.4)、无线通讯单元(4)和无线传输单元(2.3)与控制器(3.2)进行信息交互；

所述报警单元(5)包括：灯具驱动单元(5.1)和预警提示灯(5.2)；

所述灯具驱动单元(5.1)与图像处理单元(3.1)相连。

2.一种利用权利要求1 所述基于机器视觉的仓库自动巡检系统的巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：

监控巡检计算机(3)控制智能巡检机器人(2)到达货架(1)内的指定货物单元；

智能巡检机器人(2)获取指定货物单元的货物信息，并将货物信息传送至监控巡检计算机(3)；

监控巡检计算机(3)分析处理智能巡检机器人(2)传送的货物信息，并根据处理后的货物信息判断是否驱动报警单元(5)；

若监控巡检计算机(3)判定驱动报警单元(5)，则报警单元(5)产生报警信息；

若监控巡检计算机(3)判定不驱动报警单元(5)，则报警单元(5)不启动；

所述监控巡检计算机(3)分析处理智能巡检机器人(2)传送的货物信息，具体包括：

图像处理单元(3.1)对图像采集卡(2.1.1)传送的指定货物单元的货物照片基于目标区域匹配的SAR目标识别方法进行处理，得到所述指定货物单元上存放货物的数量；

所述图像处理单元(3.1)对图像采集卡(2.1.1)传送的指定货物单元的货物照片基于目标区域匹配的SAR目标识别方法进行处理，具体包括：

从所述货物照片中提取二值化目标区域；

根据货物照片中提取二值化目标区域和所盘点货物的类别名称，从模板库中获取对应的各模板照片，并计算所述模板照片的目标区域；

计算货物照片的二值化目标区域与各模板照片的目标区域的残差；

根据货物照片的二值化目标区域与各模板照片的目标区域的残差，得到货物照片的二值化目标区域与各模板照片的目标区域的残差的匹配度；

根据所述匹配度，确定当前货物照片内货物类型；

根据当前货物照片内货物类型，以及各模板照片的目标区域所代表的货物数量，来确定当前货物照片所包含的货物数量；

基于目标区域残差的匹配度的计算公式为：

公式(1)中，C_f,s：目标区域残差的匹配度；f：待识别图像；g：模板图像；m：目标区域横坐标；n:目标区域纵坐标；S_f：待识别图像的目标区域像素个数；S_g：模板图像目标区域的像素个数；S_e：待识别图像与模板图像的目标区域残差的像素个数；待识别图像与模板图像的目标区域某点残差的像素；f_bit(m,n)：待识别图像的目标区域某个像素；g_bit(m,n)：模板图像目标区域某个像素；

所述智能巡检机器人(2)获取指定货物单元的货物信息，并将货物信息传送至监控巡检计算机(3)，具体包括：

当智能巡检机器人(2)到达货架(1)内的指定货物单元后，智能巡检机器人(2)中图像采集单元(2.1)的摄像头(2.1.2)拍摄指定货物单元上的货物照片；

智能巡检机器人(2)中图像采集单元(2.1)的图像采集卡(2.1.1)将指定货物单元的货物照片进行储存；

图像采集卡(2.1.1)将指定货物单元的货物照片传送至监控巡检计算机(3)的图像处理单元(3.1)；

所述监控巡检计算机(3)根据处理后的货物信息判断是否驱动报警单元(5)，具体包括：

图像处理单元(3.1)根据指定货物单元上存放货物的数量，统计货架(1)内同一种类货物的数量；

若货架(1)内同一种类货物的数量小于等于安全库存时，则判定驱动报警单元(5)；

若货架(1)内同一种类货物的数量大于安全库存时，则判定不驱动报警单元(5)。