CN110113511A - 一款具有图像识别功能的新型三目相机的设计 - Google Patents

Abstract

本发明公开涉及摄像终端技术领域。不同焦距的摄像头，与成像的清晰度直接相关。多目摄像头，可以通过不同的摄像头组合来覆盖不同范围的场景，既解决了摄像头无法快速来回切换焦距的问题，也可以一次性解决不同距离下识别清晰度的问题。在港口的使用场景中，集装箱起重机的起吊过程装卸效率低，港口工作环境多变，起吊过程中钢绳易受风的影响而摆动。本发明借助计算机图像处理与识别技术提高装运稳定性和效率，尤其涉及在特种环境下获取高质量图像的方法，以及对获取图像后使用增强技术获取高质量图像的方法。

Description

一款具有图像识别功能的新型三目相机的设计

技术领域

随着国际贸易量的不断提高和大型集装箱船舶的出现，对港口的装卸效率提出了更高要求，全自动化港口码头应运而生。目前，我国的上海港已经有堆场作业自动化的先例，但港口集装箱起重机的起吊过程并不能完全实现无人化操作，装卸效率依然有提升的空间；且港口工作环境多变，起吊过程中钢绳易受风载摆动。近年来，国内外都对堆场效率的提高展开了各种研究，并取得了较好的理论成果，目前采用的技术大多数是基于工人经验上的改进，而集装箱吊装作业环境的特殊性，使此种改进方法具有一定的局限性。工人操作存在很大的主观性和模糊性，不能与高效自动化的堆场进行很好的衔接，进而影响整个码头的装卸效率。目前，计算机图像处理与识别技术已经广泛的应用于国民经济的各个部门，此技术应用于集装箱吊装过程具有很好的前景。

本公开涉及摄像终端技术领域。不同焦距的摄像头，与成像的清晰度直接相关。多目摄像头，可以通过不同的摄像头来覆盖不同范围的场景，既解决了摄像头无法快速来回切换焦距的问题，也可以一次性解决不同距离下识别清晰度的问题。本公开重点阐述三目摄像头的设计。

在计算机视觉识别系统中，图像内容通常用图像特征进行描述。事实上，基于计算机视觉的图像检索也可以分为类似文本搜索引擎的三个步骤：提取特征、建模、优化及控制信号输出。

背景技术

实际上，自动化引发的“机器换人”已经成为全产业转型升级发展的时代潮流，港口行业也概莫能外。首先，只要风险控制得当，实现自动化没有实质性的技术风险，并能降低成本和风险。近10年来，国内沿海港口行业劳动力越来越短缺，人力成本飙升，同时港口自动化技术逐步成熟，设施成本逐渐下降。此消彼长，集装箱自动化码头发展在经历了漫长的阶段之后条件已经变得相当成熟，设备的自动化技术已经相当可靠。其次，港口行业环保要求越来越高。环保理念在港航领域不断深入人心并付诸于实施，随着信息技术的不断发展，自动化集装箱码头在应用方面有所突破已是大势所趋。在机器换人、节能环保的时代大背景下，集装箱自动化码头发展还受到船舶大型化、航运联盟常态化两个关键外部因素的影响。

摄像头在日常生活中非常常见，一般用来完成拍照、摄像这些基本的功能。但随着人工智能的到来，使得人们有了从摄像头中，获取更为智慧的结果的需求，即通过摄像头的视野，分析感知环境的变化，做出判断，将结果反馈到终端或者云端的处理器当中，服务于更丰富的应用。

港口货运的自动化作为最先进的应用领域之一，摄像头很早就进入了科研专家的考察范围。该领域产品需要实现偏离警告、基于视觉融合的车辆探测、前部碰撞警告、距离监测、周围物体探测、智能前灯控制、交通标志识别、仅视觉自适应巡航控制等功能。而实现以上功能，就需要给控制系统安装上“眼睛” -摄像设备。

但是，目前该领域多使用单目摄像头方案为主。但单目摄像头有一个问题是，在测距的范围和距离方面，有一个不可调和的矛盾，即摄像头的视角越宽，所能探测到精准距离的长度越短，视角越窄，探测到的距离越长。这类似于人眼看世界，看的越远的时候，所能覆盖的范围就窄，看的近的时候，则覆盖的范围就广一些。人眼是双目的，在性能上要远优于人造产品，但在观察周遭环境的时候，也依然会遇到覆盖不全的问题。

而本公开可以很好地提高识别精度、抗击外部干扰、为控制决策提供最接近真实场景的原始数据。

发明内容

1.该图像识别系统，其特征在于，具有三个独立的图像传感器，可独立工作。其中两个为短焦相机，一个为长焦相机。

2.该图像识别系统，其特征在于，三目相机具有内同步和外同步功能，通过一个外触发信号能同时对三个图像采集单元进行帧同步，无外触发信号时，摄像机可自己产生帧同步信号。

3.该图像识别系统，其特征在于，三目相机其中2个镜头为短焦，拍摄范围为0.5～8米(约垂直视角21～27度，水平视角37～48度)，第三个镜头拍摄范围为0.5～30米(约垂直视角9度，水平视角16度)。

4.该图像识别系统，其特征在于，相机同时具有MJPEG和H.264编码功能，每个图像传感器可产生独立的视频流，三目摄像机通过一个千兆网络接口与外部连接，允许具有3个独立IP地址。

5.该图像识别系统，其特征在于，图像具有自动曝光、自动白平衡功能。

6.该图像识别系统，其特征在于，软件远程升级功能：可远程为摄像机升级程序。

7.该图像识别系统，其特征在于，三目摄像机中有一路可作为视频监控使用，应支持ONVIF和RTSP 协议，并具有屏幕信息叠加功能，可在H.264编码的视频流上叠加年月日、时分秒、文字描述等信息。

8.该图像识别系统，其特征在于，具有可替换的三个独立的图像传感器，可独立工作。其中两个为红外相机，一个为RGB相机。

为了解决现有技术摄像产生如上问题，本发明旨在提供一种三目摄像设备，该设备是由多个不同设备的摄像头的组合而成，如图3所示。

为了达到龙门吊在运动过程中动态监测行驶路径上障碍物的目的，本发明采用如下技术方案：一种可以三维采集被摄对象的空间三维点云信息并可以实时优化吊车运动的摄像设备，其特征是：动态监测，抗干扰能力强。所述安装定位架设置在定位顶盘顶部中心并设有以太网接线端口。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种龙门吊示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种该设备对被摄对象进行三维空间信息点云重构的效果图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种该设备内部机构图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种该设备内部各部件的说明。

图5是根据一示例性实施例示出的一种该设备的执行部件结构图。

Claims (13)

1.一种具有集装箱位置识别能力的摄像装置，包括用于固定摄像头的伸缩杆，多组摄像头的组合，摄像设备采集图像数据，提取特征点；通过对特征点的空间位置信息进行重构，优化出安全高效的货物运输路线；其特征在于，实时处理抓取对象和干扰物的位置关系，具有很好的抗干扰性；运动路径的优化，以达到高效的需求。

2.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的摄像装置，该装置的保护对象为摄像设备，其特征在于，该设备可以是三目的，即三个摄像镜头的组合，其特征在于，由三个相同的长焦镜头组成。

3.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的摄像装置，该装置的保护对象为摄像设备，其特征在于，该设备可以是三目的，即三个摄像镜头的组合，其特征在于，由两个长焦镜头和一个短焦镜头组成。

4.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的摄像装置，该装置的保护对象为摄像设备，其特征在于，该设备可以是三目的，即三个摄像镜头的组合，其特征在于，由一个长焦镜头和两个短焦镜头组成。

5.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的摄像装置，该装置的保护对象为摄像设备，其特征在于，该设备可以是三目的，即三个摄像镜头的组合，其特征在于，由三个相同的短焦镜头组成。

6.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的摄像装置，该装置的保护对象为摄像设备，其特征在于，该设备可以是三目的，即三个摄像镜头的组合，其特征在于，由两个相同的红外镜头及一个RGB镜头组成。

7.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的摄像装置，该装置的保护对象为摄像设备，其特征在于，该设备可以是三目的，即三个摄像镜头的组合，其特征在于，由两个相同的红外镜头及一个RGB镜头组成，并配有红外投影。

8.根据权利要求1所述的集装箱位置识别能力的摄像装置，其特征在于，所述根据所述长焦画面和所述广角画面生成目标图像，包括：对所述广角画面预处理并根据所述长焦镜头的光学倍数进行等值放大；根据放大后的广角画面和所述长焦画面生成目标图像。

9.根据权利要求1所述的集装箱位置识别能力的摄像装置，其特征在于，所述根据所述红外画面和所述RGB画面生成目标3D图像，包括：对所述红外画面预处理并根据所述RGB画面进行3D图像及2D图像匹配。

10.根据权利要求1所述的集装箱位置识别能力的摄像装置，其特征在于对于集装箱的一次抓取，会配备四根伸缩杆。

11.根据权利要求1所述的集装箱位置识别能力的摄像装置，其特征在于对于集装箱的一次抓取，会配备六根伸缩杆。

12.根据权利要求1所述的集装箱位置识别能力的摄像装置，其特征在于对于集装箱的一次抓取的每一根伸缩杆上会配备一个摄像装置。

13.根据权利要求1所述的集装箱位置识别能力的摄像装置，其特征在于对于集装箱的一次抓取的每一根伸缩杆上会配备两个摄像装置组合。