[发明专利]基于FPGA的双目视觉列车注水口检测定位方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的双目视觉列车注水口检测定位方法，其特征在于，该方法为：对采集的列车侧面视频图像进行边缘提取和阈值分割获得二值化的边缘侧面视频图像；对所述二值化的边缘侧面视频图像进行处理并且与列车注水口侧面模板图像进行匹配，检测出注水口在列车侧面视频图像中的位置；将所述检测出注水口在列车侧面视频图像中的位置与列车注水口所在的预设位置范围进行比较，如果已经匹配则将匹配有效信号SG₁传输至机械装置控制机械车移动停止并开始采集列车底部视频图像，同时对所述列车底部视频图像进行边缘提取和阈值分割获得二值化的边缘底部视频图像；对所述二值化的边缘底部视频图像进行处理并且与列车注水口底部模板图像进行匹配，检测出注水口圆心在列车底部视频图像中的位置；将所述检测出注水口圆心在列车底部视频图像中的位置与列车注水口圆心所在的预设位置范围进行比较，如果已经匹配则将匹配有效信号SG₂传输至机械装置控制机械臂开始上水与停止上水。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的双目视觉列车注水口检测定位方法，其特征在于，所述对列车侧面视频图像和列车底部视频图像进行边缘提取和阈值分割分别获得二值化的边缘侧面视频图像和二值化的边缘底部视频图像，具体为：根据Sobel算子对列车侧面视频图像和列车底部视频图像进行边缘检测，根据二值化阈值对边缘检测后的列车侧面视频图像和列车底部视频图像进行二值化分割，将二值化的边缘侧面视频图像和二值化的边缘底部视频图像按像素按照步长为1的大小分别依次生成m₁×n₁的侧面视频图像窗口W₁和m₂×n₂的底部视频图像窗口W₂。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的双目视觉列车注水口检测定位方法，其特征在于，在所述侧面视频图像窗口W₁和底部视频图像窗口W₂位置中标记所述侧面视频图像窗口W₁和底部视频图像窗口W₂中第一行第一列的像素在整帧图像中的位置分别为侧面窗口位置坐标P₁(i,j)和底部窗口位置坐标P₂(i,j)。

4.根据权利要求3所述的基于FPGA的双目视觉列车注水口检测定位方法，其特征在于，所述边缘提取和阈值分割的具体过程为：将所述列车侧面视频图像和列车底部视频图像按照步长为1的大小依次生成3×3的卷积图像窗口，再通过两个横向边缘卷积核B和纵向边缘卷积核C对生成的卷积图像窗口进行卷积运算确定两个方向的灰度差分的估计值即横向梯度G_x和纵向梯度G_y，并根据横向梯度G_x和纵向梯度G_y的平方和G是否大于设定的阈值G_max对列车侧面视频图像和列车底部视频图像进行二值化阈值分割。

5.根据权利要求4所述的基于FPGA的双目视觉列车注水口检测定位方法，其特征在于，所述横向边缘卷积核B和纵向边缘卷积核C对生成的卷积图像窗口进行卷积运算获得横向梯度G_x和纵向梯度G_y，具体为：将所述列车侧面视频图像和列车底部视频图像中的3行依次存入3个FIFO中，将3个FIFO中读出的数据分别作为移位位左移至对应的3个3位移位寄存器中，然后利用横向边缘卷积核B与纵向边缘卷积核C分别对读入的3个3位移位寄存器中的9个数值进行卷积运算得到横向梯度G_x与纵向梯度G_y。