CN110992423A

CN110992423A - 基于图像匹配的行车定位方法、系统及介质

Info

Publication number: CN110992423A
Application number: CN201911119287.9A
Authority: CN
Inventors: 邱永峰; 曾菊阳; 沈瑞华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-04-10

Abstract

本发明公开了一种基于图像匹配的行车定位方法、系统及介质，本发明基于图像匹配的行车定位方法的实施步骤包括：获取带有行车当前位置对应的图像特征信息的实时图像；获取实时图像中的图像特征信息,根据图像特征信息获取与其对应的行车位置坐标；输出行车位置坐标，且可选地还包括预先在行车轨道上或者旁边布置连续分布的编码图像条带的步骤，编码图像条带上设有沿行进方向均匀、连续分布的信息区域，且每一个信息区域对应一个行车的位置且具有全局唯一的图形特征信息。本发明能够实现行车实时精准定位，定位精度达毫米级，并且具有结构简单、操作方便、定位准确、生产成本低等优点。

Description

基于图像匹配的行车定位方法、系统及介质

技术领域

本发明涉及行车定位技术，具体涉及一种基于图像匹配的行车定位方法、系统及介质。

背景技术

行车（又称行吊、龙门吊、天车）是一种被广泛应用于工厂、港口、大型作业现场的起重机械。行车具有整体平移功能，并结合自身的吊钩部分的平移功能可实现XY平面的运动。随着目前起重机械自动化作业的要求不断提高，行车实现XY平面的运动过程中对于运动的精度要求越来越高。

为了实现厘米级的定位，目前已知有些行车采用激光测距、无线电雷达定位、超声波定位等技术来实现在X或Y方向运动的实时定位。但是，采用激光测距、无线电雷达定位、超声波定位虽然可以实现运动的实时定位，但是这些技术在实际应用过程中存在设备结构复杂、定位准确度不足、生产成本高等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于图像匹配的行车定位方法、系统及介质，本发明能够实现行车实时精准定位，定位精度达毫米级，并且具有结构简单、操作方便、定位准确、生产成本低等优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于图像匹配的行车定位方法，实施步骤包括：

1）获取带有行车当前位置对应的图像特征信息的实时图像；

2）获取实时图像中的图像特征信息,根据图像特征信息获取与其对应的行车位置坐标；

3）输出行车位置坐标。

可选地，步骤1）之前还包括在行车轨道上或者旁边布置连续分布的编码图像条带的步骤，所述编码图像条带上设有沿行进方向均匀、连续分布的信息区域，且每一个信息区域对应一个行车的位置且具有全局唯一的图形特征信息。

可选地，所述信息区域为沿垂直于行进方向单列分布的一组单元格，所述单元格通过可明暗区分的颜色填充表示1和0，所述图形特征信息为明暗区分的颜色填充表示1和0组成的全局唯一的二进制编码。

可选地，相邻的信息区域之间的二进制编码为规则分布的，使得根据任意一个信息区域的二进制编码可确定其任意一个相邻信息区域的二进制编码。

可选地，所述编码图像条带上位于信息区域的至少一侧设有基准色带。

可选地，步骤2）的详细步骤包括：进行对实时图像中指定的识别窗口区域中的单元格进行图像识别得到其对应的二进制编码，根据二进制编码查找预设的映射规则得到其对应的行车位置坐标，所述映射规则包含每一个二进制编码及其对应的行车位置坐标之间的映射关系。

可选地，步骤2）的详细步骤包括：进行对实时图像识别出环境参照物的图形轮廓，根据环境参照物的图形轮廓获取对应的全局唯一编码；根据全局唯一编码查找预设的映射规则得到其对应的行车位置坐标，所述映射规则包含每一个全局唯一编码及其对应的行车位置坐标之间的映射关系。

此外，本发明还提供一种基于图像匹配的行车定位系统，包括摄像机、处理单元以及存储器，所述处理单元分别与摄像机、存储器相连，所述处理单元为微处理器、或FPGA、或微处理器和FPGA，所述处理单元被编程或配置以执行所述基于图像匹配的行车定位方法的步骤，或者所述存储器上存储有被编程或配置以执行所述基于图像匹配的行车定位方法的计算机程序。可选地，本发明基于图像匹配的行车定位系统还包括布置于的编码图像条带，所述编码图像条带上设有沿行进方向被分隔为均匀、连续分布的信息区域，且每一个信息区域对应一个行车的位置且具有全局唯一的图形特征信息。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行所述基于图像匹配的行车定位方法的计算机程序。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：

1、本发明不同于现有激光测距、无线电雷达测距以及超声波测距等行车定位方式，通过图像处理的方式实现了行车定位，从而能够获取行车在行驶过程中的精确坐标，能够实现行车在X或Y方向运动的实时精准定位，具有结构简单、操作方便、定位准确、生产成本低等优点。

2、本发明能够获取行车在行驶过程中的精确坐标，并可以在X和Y方向组合，从而实现行车XY平面的运动的实时精准定位。

附图说明

图1为本发明实施例一方法的基本流程示意图。

图2为本发明实施例一中编码图像条带的结构示意图。

图3为本发明实施例一中图像匹配的无偏差状态示意图。

图4为本发明实施例一中基于图像匹配的行车定位系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本实施例基于图像匹配的行车定位方法，其特征在于实施步骤包括：

1）获取带有行车当前位置对应的图像特征信息的实时图像；

3）输出行车位置坐标。

作为一种可选的实施方式，本实施例步骤1）之前还包括在行车轨道上或者旁边布置连续分布的编码图像条带的步骤，所述编码图像条带上设有沿行进方向均匀、连续分布的信息区域（如图2中的a所示），且每一个信息区域对应一个行车的位置且具有全局唯一的图形特征信息。全局唯一的图形特征信息可以根据需要进行选择，例如各种已知的一维或者二维的条形码等，只要通过摄像机能够识别，其本质上都可以区分不同的信息区域。

作为一种可选的实施方式，如图2所示，本实施例中信息区域为沿垂直于行进方向单列分布的一组单元格，单元格通过可明暗区分的颜色填充表示1和0，所述图形特征信息为明暗区分的颜色填充表示1和0组成的全局唯一的二进制编码。通过上述方式，能够极大地简化后续的图像处理过程，对计算能力要求低，采用普通单片机即可完成图像的处理工作。本实施例中信息区域的全局唯一的图形特征具体包括20个单列分布的单元格，因此其二进制编码的表示范围为0～2²⁰-1，可获得1048576个全局唯一的二进制编码。因此本领域技术人员应当明白，单元格的数量可以根据行车运动行程以及单元格的尺寸进行按需布置。

为了纠错的需要，本实施例中相邻的信息区域之间的二进制编码为规则分布的，使得根据任意一个信息区域的二进制编码可确定其任意一个相邻信息区域的二进制编码。例如，第一个信息区域的二进制编码的值为0，则第二个信息区域的二进制编码的值为1，……，第1048576个信息区域的二进制编码的值为1048575。如果任意一个信息区域识别出错的时候，可以方便地根据相邻的信息区域完成纠错。参见图2，本实施例中摄像机窗口c覆盖多个信息区域，从而可方便进行纠错处理。如图2所示，作为一种优选的实施方式，本实施例中相邻的信息区域之间的二进制编码为连续分布且满足递增/递减，此外也可以根据需要布置成其他有规律的形式，只要根据任意一个信息区域的二进制编码可确定其任意一个相邻的信息区域的二进制编码，即可实现信息区域的纠错。

为了防抖的需要，如图2所示，本实施例中编码图像条带上位于信息区域的两侧设有基准色带（如图2中的b所示），因此在采集图像的时候，可以根据基准色带快速地确定摄像机窗口c，从而不会因为行车的抖动而导致单元格错位导致识别错误或减慢识别速度。

本实施例中，步骤2）的详细步骤包括：进行对实时图像中指定的识别窗口区域中的单元格进行图像识别得到其对应的二进制编码，根据二进制编码查找预设的映射规则得到其对应的行车位置坐标，所述映射规则包含每一个二进制编码及其对应的行车位置坐标之间的映射关系。如图3所示，为了简化说明此处以6个单元格为例，实时图像中指定的识别窗口区域为摄像机窗口c中央的一列（如图3中a所示），通过可明暗区分的颜色填充表示1和0，可识别出对应的二进制编码000100。上述处理过程并未考虑识别窗口区域的偏移问题，因此步骤2）之后还进一步包括位置修正以实现精确定位的步骤，详细步骤包括：对实时图像进行扫描确定摄像机窗口c中央的一列（如图3中a所示）的偏移量，将该偏移量换算成对应的坐标偏移量（偏移方向决定正负值），并将该坐标偏移量加上已经得到的行车位置坐标即可得到修正后的行车位置坐标。

如图4所示，本实施例还提供一种基于图像匹配的行车定位系统，包括摄像机1、处理单元2以及存储器3，该处理单元2分别与摄像机1、存储器3相连，处理单元2可以根据需要采用微处理器、或FPGA、或微处理器和FPGA，该处理单元2被编程或配置以执行前述基于图像匹配的行车定位方法的步骤，或者该存储器3上存储有被编程或配置以执行前述基于图像匹配的行车定位方法的计算机程序。

本实施例中，处理单元2还连接有随机存储器、闪速存储器，随机存储器用于存储摄像机1采集得到的实时图像，闪速存储器则用于存储映射规则（包含每一个二进制编码及其对应的行车位置坐标之间的映射关系），处理器用于进行对实时图像中指定的识别窗口区域中的单元格进行图像识别得到其对应的二进制编码，根据二进制编码查找预设的映射规则得到其对应的行车位置坐标。使用本实施例中基于图像匹配的行车定位系统能够在水平二维空间实时定位并输出行车的位置坐标，且具有结构简单、操作方便、定位准确、生产成本低等优点。其中，处理单元2可以根据需要采用单片机或者FPGA等具有逻辑处理功能的处理芯片。

如图4所示，本实施例中基于图像匹配的行车定位系统还包括布置于行车轨道上或者旁边的编码图像条带，所述编码图像条带上设有沿行进方向被分隔为均匀、连续分布的信息区域，且每一个信息区域对应一个行车的位置且具有全局唯一的图形特征。

此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行前述基于图像匹配的行车定位方法的计算机程序。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，其主要区别点为：本实施例中，步骤2）的详细步骤包括：进行对实时图像识别出环境参照物的图形轮廓，根据环境参照物的图形轮廓获取对应的全局唯一编码；根据全局唯一编码查找预设的映射规则得到其对应的行车位置坐标，映射规则包含每一个全局唯一编码及其对应的行车位置坐标之间的映射关系，由于行车四周环境比较复杂，所以可以利用四周环境的参照物图形的唯一性来获取其所映射的行车位置坐标，该方式实施简单，但是图形处理方面的资源占用相对实施例一而言会更多一些。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于图像匹配的行车定位方法，其特征在于实施步骤包括：

1）获取带有行车当前位置对应的图像特征信息的实时图像；

3）输出行车当前位置坐标。

2.根据权利要求1所述的基于图像匹配的行车定位方法，其特征在于，步骤1）之前还包括在行车轨道上或者旁边布置连续分布的编码图像条带的步骤，所述编码图像条带上设有沿行进方向均匀、连续分布的信息区域，且每一个信息区域对应一个行车的位置且具有全局唯一的图形特征信息。

3.根据权利要求2所述的基于图像匹配的行车定位方法，其特征在于，所述信息区域为沿垂直于行进方向单列分布的一组单元格，所述单元格通过可明暗区分的颜色填充表示1和0，所述图形特征信息为明暗区分的颜色填充表示1和0组成的全局唯一的二进制编码。

4.根据权利要求3所述的基于图像匹配的行车定位方法，其特征在于，相邻的信息区域之间的二进制编码为规则分布的，使得根据任意一个信息区域的二进制编码可确定其任意一个相邻信息区域的二进制编码。

5.根据权利要求2所述的基于图像匹配的行车定位方法，其特征在于，所述编码图像条带上位于信息区域的至少一侧设有基准色带。

6.根据权利要求3所述的基于图像匹配的行车定位方法，其特征在于，步骤2）的详细步骤包括：进行对实时图像中指定的识别窗口区域中的单元格进行图像识别得到其对应的二进制编码，根据二进制编码查找预设的映射规则得到其对应的行车位置坐标，所述映射规则包含每一个二进制编码及其对应的行车位置坐标之间的映射关系。

7.根据权利要求1所述的基于图像匹配的行车定位方法，其特征在于，步骤2）的详细步骤包括：进行对实时图像识别出环境参照物的图形轮廓，根据环境参照物的图形轮廓获取对应的全局唯一编码；根据全局唯一编码查找预设的映射规则得到其对应的行车位置坐标，所述映射规则包含每一个全局唯一编码及其对应的行车位置坐标之间的映射关系。

8.一种基于图像匹配的行车定位系统，包括摄像机、处理单元以及存储器，所述处理单元分别与摄像机、存储器相连，其特征在于，所述处理单元为微处理器、或FPGA、或微处理器和FPGA，所述处理单元被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述基于图像匹配的行车定位方法的步骤，或者所述存储器上存储有被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述基于图像匹配的行车定位方法的计算机程序。

9.根据权利要求8所述的基于图像匹配的行车定位系统，其特征在于，还包括布置于行车轨道上或者旁边的编码图像条带，所述编码图像条带上设有沿行进方向被分隔为均匀、连续分布的信息区域，且每一个信息区域对应一个行车的位置且具有全局唯一的图形特征信息。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述基于图像匹配的行车定位方法的计算机程序。