[发明专利]面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位方法及其系统

说明书

本发明提供了一种面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位方法及其系统，属于罐车定位方法技术领域中面向冶金作业的铁水鱼雷罐车罐口及罐盖视觉识别与定位。铁水鱼雷罐车罐口及罐盖的定位主要包括通过鱼雷罐车罐口的滑动窗口模板匹配进行粗定位获取感兴趣区域，视觉识别与定位算法在该感兴趣区域进行图像预处理以及目标搜索完成精细定位和特征拟合，目标特征的提取算法采用参数自适应的椭圆特征检测算法。考虑到炼钢作业环境背景光变化明显，固定阈值算法容易分割及检测失败，因此通过滑动窗口模板匹配对感兴趣区域进行搜索确定大致的目标区域，应用参数自适应的目标特征提取算法，提高目标检测的鲁棒性从而提高冶金作业的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及罐车定位方法技术领域，具体地，涉及一种面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位方法及其系统，利用视觉检测和定位算法对鱼雷罐车罐口及罐盖进行快速识别与定位。

背景技术

由于鱼雷罐车加盖作业是一种繁重高危、复杂以及精细化的重复作业，而传统的人工作业工人人工操作效率低且存在较高的危险性，因此在该领域机器人替代人工的需求很急迫。

专利文献CN107200044A的专利公开了一种铁水鱼雷罐车罐口定位方法，该方法通过非接触感应鱼雷罐体目标的温度从而实现铁水鱼雷罐车罐口的定位，采用的传感器为非接触式热金属检测器，该方法利用铁水鱼雷罐车罐口内部温度与外部温度偏差大的特性实现铁水鱼雷罐车的定位。该方法在安装结构上设计需要在鱼雷罐车罐口上安装两个非接触式热金属检测器，由于依据温差检测的原理，安装的非接触式金属探测器离鱼雷罐车罐口不能太远，因此在一定程度上对机器人加盖作业照成影响，另外由于热金属检测器的安装位置是固定，因此要求铁水鱼雷罐车需要精准停靠在信号相应的位置，给实际作业带来困难。

专利文献CN107284474A的专利公开了一种冶金铁路机车车辆的主动定位方法，该方法通过机车上RFID读取器读取轨道地面RFID标签实现机车位置的定位，再通过机车计程仪的信息对地面RFID标签之间的信息进行修正，从而实现对机车的主动定位，另外该方法可以通过读取RFID标签实现对机车载挂车辆的判断，同时根据车辆挂接机车跟随机车的移动，通过对机车的定位可以实现对车辆的实时定位，这种方法应用在冶金鱼雷罐车加盖作业的局限性在于机械结构上设计较为复杂，并且同时对机车精准停靠有较高的要求，另外这种方式是对鱼雷罐车车身进行定位而不是对鱼雷罐车罐口进行定位，而罐车车身在非轨道方向的偏移会给基于鱼雷罐车车身定位的方法带来很大的误差和不确定性，因此该方法在罐车车身非轨道方向偏移的情况下鲁棒性较差，并且较难准确定位出鱼雷罐车罐口的位置。

针对已有的鱼雷罐车加盖作业的定位系统主要是对鱼雷罐车车身进行定位的，这类方法无法准确的提供鱼雷罐车罐口的位姿信息，而由于罐车车身在非轨道方向的偏移会导致罐车罐口的偏移，对该类方法带来很大的误差和不确定性，因此考虑对鱼雷罐车的罐口和罐盖进行单独识别与定位，可以提高加盖作业定位系统的鲁棒性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位方法及其系统。

根据本发明提供的一种面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位方法，包括以下步骤：

识别步骤：通过视觉传感器对罐车的罐口及罐盖进行定位，识别并提取目标检测的感兴趣区域；

定位步骤：针对感兴趣区域，采用参数自适应进行目标特征检测和目标特征拟合，得到罐口及罐盖的相对于机器人的位姿信息。

优选地，所述识别步骤包括：

设备安装步骤：按照设定安装方式进行拍摄设备安装，以保证拍摄视野范围覆盖罐车在轨道上的停靠区域，并不影响机器人进行罐车加盖作业；

标定位姿步骤：标定视觉传感器和罐口所在平面的相对关系，形成标定平面，获取视觉传感器的内参，标定视觉传感器与机器人之间的相对位姿关系；