[发明专利]工地场景图像获取及工地对象识别的系统和方法

说明书

本发明涉及工程机械领域，公开了一种工地场景图像获取及工地对象识别的系统和方法。所述工地场景图像获取系统包括：摄像单元，设置在工程机械的臂架上，用于适应于不同臂架运动状态而捕获工地区域的多个单幅图像；臂架检测单元，用于检测不同臂架运动状态所对应的多个回转角度或多个臂架姿态信息，包括臂架运动时对应的所述回转角度；以及图像处理单元，用于根据回转角度对所相对应的单幅图像进行角度修正，并拼接经过角度修正的多个单幅图像以形成表征工地区域的工地场景图像。本发明将摄像单元布置在臂架上，易于实现俯视视角进行图像采集，避免了工地物体间的相互遮蔽，且本发明提供了基于回转角度的图像修正方案，有利于形成高质量图像。

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种工地场景图像获取及工地对象识别的系统和方法。

背景技术

目前，获取工地场景图像对于场地内工程机械的运行控制具有重大的实用价值。现有技术中主要存在以下两种获取工地场景图像的方案：

1)采用“超高程”摄像机一次成像的方式(即遥感方式)实现工地场景图像捕获，即采用无人机、热气球等携带摄像机，从远远超过工程机械及工地尺寸的高度上拍摄工地，获取场景。这是最为常见的方法，但实际应用中不仅成本较高，且存在摄像高度与图像像素精度的矛盾，即高度越高越能看到工地的垂直影像，但工地相对图形会随之越小，使得工地场景图像的精度变低；另外，不同高度还会形成不可消除的视觉偏差。

2)将摄像机安装在工程机械的转台上，以使摄像机跟随臂架运动而获取工地场景的实时图像。其中，摄像机安装于转台上，从而其相对于工程机械尺寸是近地端，进而使得侧向视角不能准确定位目标布料点的位置，存在很大的径向(远近)偏差；另外，这一方法具有视角局限，一方面不能形成具有关联性的全局图像，从而不能支持工地上跨区域的作业要求，另一方面受限于各种遮挡造成的大量盲区，进而不能获取全部的障碍物信息。

据此，可知现有工地场景图像获取方案在图像精度、图像完整性及方案成本等方面均有所不足，从而需要新的工地场景图像获取方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种工地场景图像获取及工地对象识别的系统和方法以及工程机械，用于解决现有工地场景图像获取方案存在若干不足的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种工地场景图像获取系统，包括：摄像单元，设置在工程机械的臂架上且处于工作状态时位于所述工程机械的布料区域上方，被配置为适应于不同臂架运动状态而捕获所述工程机械所在的工地区域的多个单幅图像；臂架检测单元，被配置为检测所述不同臂架运动状态所对应的多个回转角度或多个臂架姿态信息，其中所述臂架姿态信息包括所述臂架运动时对应的回转角度；以及图像处理单元，与所述摄像单元和所述臂架检测单元通信。并且，所述图像处理单元被配置为：获取所述臂架在同一运动状态下相对应的所述单幅图像和所述臂架姿态信息；根据所述回转角度对所相对应的所述单幅图像进行角度修正；以及拼接经过所述角度修正的多个单幅图像以形成表征所述工地区域的工地场景图像。

优选地，在所述臂架检测单元被配置为检测所述多个臂架姿态信息时，所述图像处理单元被配置为拼接经过所述角度修正的多个单幅图像包括：基于所述多个单幅图像之间的图像相互关系，对所述经过所述角度修正的多个单幅图像进行拼接。

优选地，在所述臂架检测单元，被配置为仅检测所述多个回转角度时，所述图像处理单元被配置为拼接经过所述角度修正的多个单幅图像包括：基于所述多个单幅图像之间的像素相关性，对所述经过所述角度修正的多个单幅图像进行拼接。

优选地，所述摄像单元以其垂直方向相对于所述臂架的一臂节的轴线呈第一角度而安装在该臂节上，且该臂节的所述轴线相对于水平方向呈第二角度，其中所述第一角度和所述第二角度之和为90度。

优选地，所述臂节为所述臂架的末端臂节或靠近该末端臂节的臂节，其中所述末端臂节的末端为所述工程机械的布料点，且所述臂架被调节以使得所述布料点经过所述工地区域上方。