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现代物流的日益增长要求集装箱码头的货物周转速度越来越快,岸吊作为操作集装箱必不可少的工具,理所当然地要提高操作速度。岸吊的主要工作是将各种规格不等的集装箱从货船上吊装到集装箱卡车(简称集卡)上,或者将集卡上的集装箱吊装到货船上。岸吊司机在对集装箱进行对箱操作时,涉及到一个与集卡司机配合定位停车的问题。
目前大多数集装箱码头使用的集卡定位方法仍然是传统的人工指挥方式,这种方式存在着很大的局限性,特别是随着现代工业技术的发展,现在的新型岸吊有2～3个吊具,需要同时对2～3辆集卡进行操作,因此,此类岸吊下人工指挥的局限性显而易见。另外,现有的很多集卡定位方法都存在着诸多不足,如:①功能有限,只能定位单辆集卡,无法实现多辆集卡同时定位；②无法计算两个集装箱之间的前后水平箱距；③无法在集卡行驶发生偏移的情况下,准确地引导岸吊司机进行对箱操作。因此,如何准确地同时定位多辆集卡,解决集卡行驶发生偏移时的对箱操作,缩短集卡定位时间,提高岸吊操作效率,成为一个亟待解决的应用课题。
为了解决上述问题,本文采用双目立体视觉技术设计了一种集卡定位新方法,并此基础上设计和实现了一个基于双目立体视觉的集卡定位系统(ContainerTruck Alignment System,CTAS),同时还对系统实现过程中涉及的一些关键技术与算法进行了研究。本文的主要工作包括以下几个方面:
(1)提出了一种新的基于双目立体视觉的集卡定位方法,该方法与现有的其他方法相比具有定位精确、功能齐全、使用方便等特点。
(2)研究了基于运动目标检测和跟踪的集卡定位方法,实现了工作车道自动识别以及工作车辆自动识别等功能。
(3)研究了基于集装箱边缘特征的集装箱箱距以及偏移角计算方法,解决了集卡行驶发生偏移的情况下集卡的定位引导难题。
(4)设计了相关实验对一些关键算法进行了验证,主要包括运动目标检测和跟踪算法、摄像机标定算法和立体匹配算法等。
本文设计实现的集卡定位系统CTAS,融合以上所有的思想和算法,并对系统的稳定性、准确性、实时性进行了重点评估。经理论分析及初步实验表明,本文提出的集卡定位方法与现有的其他方法相比,具有定位精度更高、定位引导信息更丰富、能够满足新型岸吊双吊具同时起吊的需求等特点,是一种行之有效的集卡定位算法。本文不仅为如何提高集装箱装卸速度提出了新的见解,并且为其它基于计算机视觉的应用系统的设计与实现提出了一个可行并且具有一定启发意义的解决方案。