CN100427876C - 料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法 - Google Patents

料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100427876C
CN100427876C CNB2005100262005A CN200510026200A CN100427876C CN 100427876 C CN100427876 C CN 100427876C CN B2005100262005 A CNB2005100262005 A CN B2005100262005A CN 200510026200 A CN200510026200 A CN 200510026200A CN 100427876 C CN100427876 C CN 100427876C
Authority
CN
China
Prior art keywords
image
stockpile
information
ccd camera
host computer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2005100262005A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1693841A (zh
Inventor
计长安
张秀彬
肖杭
应俊豪
曾国辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CNB2005100262005A priority Critical patent/CN100427876C/zh
Publication of CN1693841A publication Critical patent/CN1693841A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100427876C publication Critical patent/CN100427876C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

一种料场测量的计算机视觉方法，本发明对选定的原料料堆设计CCD摄像头布局，CCD摄像头所采集到的图像信号经由视频电缆与图像采集卡输至图像处理前端；图像处理前端中图像处理软件对图像信号实时进行背景淡化与边缘提取处理，完成图像的数字化信息表达；图像处理前端数字化表达的信息通过IEEE1394协议接口与上位计算机连接，实现图像处理前端与上位计算机的信息交互；上位计算机对图像的数字化表达信息进行再加工，求取公共角点重构对象的三维图像，与此同时运算输出料堆的空间几何尺度测量结果。本发明使整个空间尺度测量精度达到厘米级。

Description

料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法
技术领域
本发明涉及的是一种图像处理技术领域的方法，具体是一种料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法。
背景技术
“料场自动化”是指原料的储入、取出、实时库存计算、场地规划、进料计划等全过程实现自动化技术。无论炼铁企业，还是热力发电厂，原料或固体燃料始终是企业的“粮草”。随着经济全球化的步伐加快，节能与效益已经成为评价企业优化管理的基本性能指标，仅仅理解为操作机械设备自动化是不够的。当前在料场管理的诸多过程，如：物料堆积的堆料机、取料的取料机、料场管理、料场实时库存等，很大程度上还是依靠人工操作。原料场就是一个物料仓库，如果物料仓库不能做到物料的储入、取出、实时库存计算、场地规划、进料计划等自动化，而仅仅是部分搬运机械自动化，其工作效率远远是不够的。从技术运营层面上讲，大型企业原料场动态管理实际上是一个进料、取料和库存的最优控制过程。对于大型钢铁企业的原料场更是占地面积广，设备多而分散，这给生产作业和生产管理都带来了较大的难度。因此，很大程度上增加了生产和管理的成本。以致管理信息滞后，也给企业造成被动。为此，欧洲、日本、韩国一些钢厂，以及中国台湾的中国钢铁等一些较大的钢铁企业都在研究料场自动化这一课题。
经对现有技术文献的检索发现，申请专利号：00125483.9潘俊民与陈莹的“大型物料堆体积的图象测量方法”提出：一种大型物料堆体积的图像测量方法，该方法采用CCD摄像机、图像采集卡和PC微机构成计算机视觉处理系统，摄像机在各个方向上拍摄物料堆，图像采集卡对所摄的图像进行数据采集，并在计算机中对多视点采集的图像信息进行处理，以横截面面积叠加求取三维物体体积的方法求得物料堆的体积。对大型物料堆的体积测量误差小于5％。由于该发明采用CCD要从0°、45°、90°、135°等4个以上的不同方向对物料堆进行拍摄取像，同时要求物料堆与摄像机的距离固定，并在物料堆旁设置标尺，其应用条件非常繁琐与苛刻，而且测量误差也比较偏大，存在较大的局限性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足和缺陷，提供一种料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法，使其通过图像采集、处理和识别算法实现对原料场料堆图像信息的数字化提取，进而实现对原料堆三维空间尺度的准确测量，为料堆的堆取及其进料与库存的全程管理与操作自动化水平提供信息基础。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：
(1)对选定的原料料堆设计CCD摄像头布局，满足作为高位视觉采集点，采集料堆全景图像；连续采集料堆侧面展开图像，采集料堆长度及侧面图像；以及满足采集面向料堆随堆取料机的纵向轨道行走的移动视觉点。
(2)CCD摄像头所采集到的图像信号经由视频电缆与图像采集卡输至图像处理前端；
(3)图像处理前端中图像处理软件对图像信号实时进行背景淡化与边缘提取处理，完成图像的数字化信息表达；
(4)图像处理前端数字化表达的信息通过IEEE1394协议接口与上位计算机连接，实现图像处理前端与上位计算机的信息交互；
(5)上位计算机对图像的数字化表达信息进行再加工，求取公共角点重构对象的三维图像，与此同时运算输出料堆的空间几何尺度测量结果。
所述的步骤(1)中对选定的原料料堆设计CCD摄像头布局，是指：将CCD摄像头分为静态和动态两种布局，静态CCD放置于料堆两端面相应高度处，动态CCD放置于堆取料机的行走底盘上。
所述的步骤(2)中CCD摄像头所采集到的图像信号经由视频电缆与图像采集卡输至图像处理前端，是指：由CCD摄像头采集到的料堆图像通过对应的视频电缆，将图像信号传输至图像采集卡，再通过PCI总线将信号输至图像处理前端。
本发明利用静态CCD摄像头采集的两帧来自不同方向的全景图像作为双像合成的基础，利用动态CCD摄像头作为移动视觉对图像细节进行补充，并对测量精度进行数量级的提升，因此可以使整个空间尺度测量精度达到厘米级。
具体实施方式
以下结合本发明方法的内容提供以下实施例：
(1)任意选定一种原料料堆；
(2)在料堆的两个端面距离20m处树立30m高的照明铁塔并安装静态CCD摄像头用以采集料堆全景图像，该摄像头具有远程电子可控变焦、高分辨率、低照度采像功能；
(3)利用现成堆取料机底盘安装动态CCD摄像头，采用两面各一对水平正交安装形式，用以采集料堆侧面连续展开图像；
(4)所有的CCD摄像头采集的图像信号通过各自的视频电缆传输至图像采集卡；
(5)图像采集卡将图像信号经PCI总线输至图像处理前端，并实现图像信号的数字化信息表达；
(6)图像处理前端将数字化表达信息通过IEEE1394协议接口交由上位计算机中的识别运算软件；
(7)识别运算软件承担双像合成计算以求取公共角点构筑三维图像，最终实现输出三维虚拟图和相关的空间几何尺度。识别运算软件采用当前原理清晰、技术最为成熟的双像合成法进行编制。
本发明基于CCD摄像头分静、动两种布局方式，静态CCD作为高位视觉采集点，采集料堆全景图像，动态CCD作为移动视觉采集点连续采集料堆侧面展开图像，以及三维重构采用原理清晰、技术最为成熟的双像合成法进行编制，这些实现技术，信息提取简捷，具有明显的性能优越性。
本发明的图像处理周期在60ms以下，识别总周期在2s以下，测量准确度＜1％。这些技术指标均系技术背景所无法达到的。
以下结合本发明以具体料场的料堆为对象，进一步描述其实施效果：
实验料堆：热力发电厂燃媒堆场的煤炭料堆
条件：静态CCD摄像头为远程电子可控变焦、高分辨率、低照度CCD动态CCD摄像头为电子自动调焦、中低分辨率、低照度CCD
(1)煤炭料堆在堆取料机操作过程出现的体积变化被CCD摄像头实时采集；
(2)采集到的图像经视频电缆传输至图像采集卡，再通过PCI总线与图像处理前端连接；
(3)图像处理前端将处理获得的图像信息数字化表达经IEEE1394协议接口送达上位计算机实现图像信息的交互；
(4)上位计算机中的识别运算软件对源自各个CCD摄像头的图像数字化信息求取公共角点构筑三维图像，最终实现并输出被测料堆的三维几何尺度：
料堆间隔堆放，共有2个料堆东西方向排列
东面料堆呈棱台形状：底长400m，底宽50m，高8.5m，安息角37°。
西面料堆亦呈棱台形状：底长200m，底宽50m，高13.6m，安息角36.5°。
测量精度：几何识别误差＜1％。

Claims (3)

1、一种料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对选定的原料料堆设计CCD摄像头布局，满足作为高位视觉采集点，采集料堆全景图像；连续采集料堆侧面展开图像，采集料堆长度图像；以及满足采集面向料堆随堆取料机的纵向轨道行走的移动视觉点；
(2)CCD摄像头所采集到的图像信号经由视频电缆与图像采集卡输至图像处理前端；
(3)图像处理前端中图像处理软件对图像信号实时进行背景淡化与边缘提取处理，完成图像的数字化信息表达；
(4)图像处理前端数字化表达的信息通过IEEE1394协议接口与上位计算机连接，实现图像处理前端与上位计算机的信息交互；
(5)上位计算机对图像的数字化表达信息进行再加工，求取公共角点重构对象的三维图像，与此同时运算输出料堆的空间几何尺度测量结果。
2、根据权利要求1所述的料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法，其特征是，所述的步骤(1)中对选定的原料料堆设计CCD摄像头布局，是指：将CCD摄像头分为静态和动态两种布局，静态CCD放置于料堆两端面相应高度处，动态CCD放置于堆取料机的行走底盘上。
3、根据权利要求1所述的料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法，其特征是，所述的步骤(2)中CCD摄像头所采集到的图像信号经由视频电缆与图像采集卡输至图像处理前端，是指：由CCD摄像头采集到的料堆图像通过对应的视频电缆，将图像信号传输至图像采集卡，再通过PCI总线将信号输至图像处理前端。
CNB2005100262005A 2005-05-26 2005-05-26 料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法 Expired - Fee Related CN100427876C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100262005A CN100427876C (zh) 2005-05-26 2005-05-26 料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100262005A CN100427876C (zh) 2005-05-26 2005-05-26 料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1693841A CN1693841A (zh) 2005-11-09
CN100427876C true CN100427876C (zh) 2008-10-22

Family

ID=35352915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100262005A Expired - Fee Related CN100427876C (zh) 2005-05-26 2005-05-26 料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100427876C (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101655349B (zh) * 2009-08-31 2011-06-22 东莞市三姆森光电科技有限公司 一种全自动光学尺寸检测方法及检测系统

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101334897B (zh) * 2007-06-27 2011-06-15 宝山钢铁股份有限公司 实现料堆实时动态跟踪的三维成像方法
CN101936761B (zh) * 2009-06-30 2012-02-15 宝山钢铁股份有限公司 大型料场料堆视觉测量方法
CN101625555B (zh) * 2009-08-13 2011-04-06 上海交通大学 钢卷步进移位防侧翻监控系统及其监控方法
CN104534985A (zh) * 2014-12-19 2015-04-22 郑州市公路工程公司 一种基于图像处理的料场物料测方系统
CN106066153A (zh) * 2016-05-25 2016-11-02 武汉理工大学 一种检测仓储货物尺寸和重量的装置
WO2020105669A1 (ja) * 2018-11-21 2020-05-28 日本電気通信システム株式会社 体積計測装置、システム、方法、及びプログラム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5475422A (en) * 1993-06-21 1995-12-12 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Method and apparatus for reconstructing three-dimensional objects
CN1286395A (zh) * 2000-09-29 2001-03-07 上海交通大学 大型物料堆体积的图象测量方法
CN1403932A (zh) * 2002-10-16 2003-03-19 西安交通大学 基于pci和视觉总线的可重构机器视觉系统
US6810354B1 (en) * 2002-05-06 2004-10-26 Veeco Instruments Inc. Image reconstruction method
WO2005010825A2 (en) * 2003-07-24 2005-02-03 Cognitens Ltd. Method and sytem for the three-dimensional surface reconstruction of an object

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5475422A (en) * 1993-06-21 1995-12-12 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Method and apparatus for reconstructing three-dimensional objects
CN1286395A (zh) * 2000-09-29 2001-03-07 上海交通大学 大型物料堆体积的图象测量方法
US6810354B1 (en) * 2002-05-06 2004-10-26 Veeco Instruments Inc. Image reconstruction method
CN1403932A (zh) * 2002-10-16 2003-03-19 西安交通大学 基于pci和视觉总线的可重构机器视觉系统
WO2005010825A2 (en) * 2003-07-24 2005-02-03 Cognitens Ltd. Method and sytem for the three-dimensional surface reconstruction of an object

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101655349B (zh) * 2009-08-31 2011-06-22 东莞市三姆森光电科技有限公司 一种全自动光学尺寸检测方法及检测系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN1693841A (zh) 2005-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100414249C (zh) 料场测量的计算机自动测量的视觉系统
CN100427876C (zh) 料场测量的计算机视觉系统自动测量的方法
CN101936761B (zh) 大型料场料堆视觉测量方法
Brilakis et al. Progressive 3D reconstruction of infrastructure with videogrammetry
CN105551064B (zh) 一种基于图像特征估计堆料体积变化率的方法
CN101936760B (zh) 大型料场料堆视觉测量系统
CN1712891B (zh) 立体图像的关联方法和三维数据作成装置
CN101033962B (zh) 一种基于光学的模型试验位移测量方法
CN103557917B (zh) 基于运输设备上的煤量计算方法
CN108921165B (zh) 基于水尺图像的水位识别方法
CN104501735A (zh) 一种利用圆形标记点观测边坡三维变形的方法
CN103913116A (zh) 大型堆积物料体积两侧平行测量装置和方法
CN113167569B (zh) 体积测量装置、系统、方法和程序
CN103075992B (zh) 一种接触式测量料堆取料后形状的方法
CN103940344B (zh) 一种高精度远程位移传感器
CN108981565A (zh) 一种城轨列车受电弓中心线偏移监测装置及方法
CN108088381A (zh) 一种基于图像处理的非接触式微小间隙宽度测量方法
CN115993096A (zh) 一种高层建筑变形测量方法
CN103322928B (zh) 基于网格点阵的相似模型位移场测量系统及方法
CN204700440U (zh) 一种配有线阵相机的激光雕刻系统
Trebuňa et al. 3D scanning as a modern technology for creating 3D models
CN203643348U (zh) 一种基于多台相机的隧道综合检测装置
CN115965760B (zh) 一种泥石流冲积模拟实验堆积体表面重构系统
CN102607667B (zh) 基于虚拟仪器智能相机的煤仓煤位检测方法
CN203636826U (zh) 机械手装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20081022

Termination date: 20110526