CN1205109C - 集装箱位置检测系统 - Google Patents

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CN1205109C CNB011410051A CN01141005A CN1205109C CN 1205109 C CN1205109 C CN 1205109C CN B011410051 A CNB011410051 A CN B011410051A CN 01141005 A CN01141005 A CN 01141005A CN 1205109 C CN1205109 C CN 1205109C
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Abstract

为能够检测载货集装箱相对于吊运附件的三维相对位置，一种集装箱位置检测系统设有：多个在吊运附件上竖直朝下布置的CCD摄象机，吊运附件安装在搬运集装箱的起重机上，该多个CCD摄象机分别对载货集装箱上表面上安装的多个角配件进行摄象；测距仪，用以确定吊运附件与载货集装箱之间的距离；图象处理器，用以对来自CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以检测载货集装箱上表面上角配件的二维坐标；以及运算与控制单元，用以根据载货集装箱上表面上多个角配件的二维坐标对载货集装箱表面相对于吊运附件的三维相对位置进行运算操作，其中多个角配件的二维坐标是由图象处理器测得的，以及表示吊运附件与载货集装箱之间距离的距离信息是由测距仪测得的。

Description

集装箱位置检测系统
技术领域
本发明涉及一种集装箱的位置检测系统(下将选择性地称为“集装箱位置检测系统”)，更确切地说，本发明涉及一种集装箱位置检测系统，通过它可确定搬运集装箱的起重机(例如：集装箱起重机、搬运吊车)吊运附件的正确位置以及要被装载或卸载的集装箱(下面将选择性地称之为“载货集装箱”)的正确位置，由此可正确地将吊运附件上安装的接合装置定位在装卸工作中悬吊集装箱的位置，以便将吊运附件与要被装载与卸载的集装箱接合起来。
背景技术
由此，例如，已经建议将图1和2所示的普通集装箱位置检测系统作为检测集装箱位置的系统，通过该系统可确定搬运集装箱的起重机(例如集装箱的起重机和搬运吊车)上吊运附件的正确位置和载货集装箱的正确位置，由此可正确地将吊运附件上安装的接合装置定位在装卸工作中悬吊集装箱或类似物的位置，以便将吊运附件与集装箱装载货物接合起来。
图1是表示传统集装箱位置检测系统的结构方框图，而图2是表示传统集装箱位置检测系统中各种设备结构的透视图。
传统集装箱位置检测系统设有CCD摄象机200a、200b、200c和200d，摄影机竖直朝下的设置在吊运附件100下表面100a的四个角上，用以分别对设置在要被装载和卸载的集装箱102(整装箱)上表面102a的四个角上的角配件104a、104b、104c和104d进行摄像，其中吊运附件安装在搬运集装箱的起重机上，这些起重机例如集装箱起重机、搬运吊车，集装箱存放在集装箱运货船或集装箱码头上。
集装箱位置检测系统进一步设有图象处理器202a、202b、202c和202d和运算与逻辑单元204，图象处理器可分别对从CCD摄象机200a、200b、200c和200d输出的视频信号进行图象处理，以检测集装箱102上角配件104a、104b、104c和104d的位置，运算与逻辑单元204可执行运算操作，以便根据由图象处理器202a到202d分别检测到的安装在集装箱102上的角配件104a到104d的位置确定集装箱102上表面102a相对于吊运附件100的三维位置。
该传统型集装箱位置检测系统能够检测由集装箱起重机或搬运吊车的吊运附件100与载货集装箱102限定的三维相对位置。因此，这对于正确地定位吊运附件100是有效的。
例如，在上述传统型集装箱位置检测系统中，可将模板匹配处理方式用作通过图象处理器202a到202d对来自CCD摄象机200a到200d的视频信号进行图象处理的图象处理方法，以便检测位于集装箱102上表面102a一侧上的角配件104a到104d的位置。
然而，当检测对象的尺寸以模板匹配处理方式发生图象变化时，就会在检测误差、或无法检测或错误检测的可能性上出现问题。
也就是说，由于CCD摄象机200a到200d布置在搬运集装箱的起重机(例如集装箱起重机、搬运吊车)吊运附件100上，因此由任何一个CCD摄象机200a到200d与集装箱102之间限定的摄象距离会随着吊运附件100的下降距离而改变，由此，在由吊运附件100上安装的CCD摄象机200a到200d所摄取的视频信号(图象数据)中，每个角配件104a到104d的尺寸会变化。结果，担心在模板匹配处理中出现检测误差、或无法检测或错误检测的可能性。
为消除上述问题，可以考虑的是在对CCD摄象机200a到200d摄取的图象数据进行模板匹配前预先准备与角配件104a到104d的各种尺寸相关的大量模板图象(参考图样)，依据这些参考模板实施多次模板匹配处理。
在该情况下，选择最佳模板图象的处理相当于检测角配件104a到104d位置的处理。
然而，当执行多次上述模板匹配处理时又出现了新问题：各模板匹配处理的处理时间得到累积，由此需要大量的处理时间。
此外，还存在这样一个问题：需要长时间的预备操作来采集角配件104a到104d的模板图象(参考图样)，其中每种角配件具有多种尺寸。
发明内容
本发明是鉴于先有技术中存在的上述各种问题而得到的，本发明的目的是提供一种集装箱位置检测系统，通过该系统可正确地检测到要被装载和卸载的集装箱(载货集装箱)的上表面相对于吊运附件的三维相对位置，即使吊运附件上安装的每个CCD摄象机与载货集装箱之间限定的摄象距离随着吊运附件的下降距离而改变，致使CCD摄象机摄取的视频信号(图象数据)中每个角配件的尺寸改变时也能完成上述目的。
此外，本发明的另一个目的是提供一种集装箱位置检测系统，通过该系统进行正确的模板匹配处理，而无需预先采集与每个具有多种尺寸的角配件相关的许多模板图象(参考图样)，即使由吊运附件上安装的每个CCD摄象机与载货集装箱之间限定的摄象距离随着吊运附件的下降距离而改变，由此致使CCD摄象机摄取的视频信号(图象数据)中每个角配件的尺寸改变时也能完成上述目的。
为达到上述目的，根据本发明的集装箱位置检测系统包括：多个竖直朝下设置在吊运附件上的CCD摄象机，该吊运附件安装在搬运集装箱的起重机上，每个摄象机可分别对要被装载和卸载的集装箱(载货集装箱)上表面上安装的多个角配件进行摄象；测距仪，用以确定吊运附件与载货集装箱之间的距离；图象处理器，用以对来自CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以检测载货集装箱上表面上的角配件的二维坐标；以及运算与控制单元，用以根据载货集装箱上表面上的多个角配件的二维坐标对载货集装箱表面相对于吊运附件的三维相对位置进行运算操作，其中二维坐标是通过图象处理器检测到的，以及表示吊运附件与载货集装箱之间距离的距离信息是由测距仪确定的；由此检测到由吊运附件与载货集装箱之间限定的三维相对位置。
因此，根据本发明，根据载货集装箱上表面上的多个角配件的二维坐标执行与载货集装箱表面相对于吊运附件的三维相对位置相关的运算操作，其中二维坐标是通过图象处理器检测到的，以及表示吊运附件与载货集装箱之间距离的距离信息是由测距仪确定的，由此可检测到由吊运附件与载货集装箱之间限定的三维相对位置。由此，即使吊运附件上安装的CCD摄象机与载货集装箱之间限定的摄象距离随着吊装货物的下降而改变、致使CCD摄象机摄取的视频信号(图象数据)中角配件的尺寸发生变化时，也可以正确地检测到载货集装箱的上表面相对于吊运附件的三维相对位置。
此外，根据本发明的集装箱位置检测系统包括：多个竖直朝下地设置在吊运附件上的CCD摄象机，该吊运附件安装在搬运集装箱的起重机上，每个摄象机可分别对载货集装箱上表面上安装的多个角配件进行摄象；多个照明光源，其竖直朝下的安置在吊运附件上，用来分别为载货集装箱上表面上安装的多个角配件照明；测距仪，用以确定吊运附件与载货集装箱之间的距离；图象处理器，用以对从CCD摄象机输出的视频信号进行图象处理，以检测载货集装箱上表面上的角配件的二维坐标；以及运算与控制单元，用以根据由图象处理器检测到的载货集装箱上表面上多个角配件的二维坐标和由测距仪确定的表示吊运附件与载货集装箱之间距离的距离信息对载货集装箱表面相对于吊运附件的三维相对位置进行运算操作；由此检测到由吊运附件与载货集装箱之间限定的三维相对位置。
因此，根据本发明，可根据通过图象处理器检测到的载货集装箱上表面上的多个角配件的二维坐标以及由测距仪确定的表示吊运附件与载货集装箱之间距离的距离信息执行与载货集装箱表面相对于吊运附件的三维相对位置相关的运算操作，由此检测到由吊运附件与载货集装箱之间限定的三维相对位置。由此，即使吊运附件上固定的CC摄象机与载货集装箱之间限定的摄象距离随着吊装货物的下降而改变，致使CCD摄象机摄取的视频信号(图象数据)中角配件的尺寸发生变化，也可以正确地检测到载货集装箱的上表面相对于吊运附件的三维相对位置。
 此外，根据上述的本发明，由于载货集装箱上表面上安装的多个角配件分别被多个照明光源所照亮，因此即使载货集装箱位于黑暗位置，也可以分别借助于多个CCD摄象机对载货集装箱上表面上安装的多个角配件进行摄象。
在这种情况下，上述发明进一步包括一控制器，它可以根据由上述测距仪确定的表示吊运附件与载货集装箱之间距离的距离信息调整上述多个照明光源的输出。
根据上面所述的这种设置，可通过控制器有效地控制照明光源的输出。
此外，上述图象处理器可以是一种依照模板匹配处理检测载货集装箱上表面上的上述角配件的处理器，该处理器能对从上述CCD摄象机输出的视频信号进行图象处理，以检测角配件坐落的区域并根据检测的结果准备模板图象。
根据上述的这种设置，即使吊运附件上安装的CCD摄象机与载货集装箱之间的摄象距离随着吊运附件的下降而改变，导致CCD摄象机摄取的视频信号(图象数据)中角配件的尺寸发生变化，也可以实施校正模板匹配处理，而无需事先准备大量各种尺寸的角配件的模板图象(参考图样)。
此外，上述图象处理器可以是一种能根据由上述测距仪确定的表示上述吊运附件与上述载货集装箱之间距离的距离信息更新上述模板图象尺寸，以便依照模板匹配处理通过利用这样更新的模板图象以及由来自上述CCD摄象机的视频信号代表的输入图象检测载货集装箱上表面上的角配件的处理器。
更进一步说，上述图象处理器可以是根据由上述测距仪确定的表示上述吊运附件与上述载货集装箱之间距离的距离信息改变由来自上述CCD摄象机的视频信号所表示的输入图象的尺寸，以便依照模板匹配处理通过利用这样改变了尺寸的输入图象以及上述模板图象检测载货集装箱上表面上的角配件的处理器。
再进一步说，上述多个CCD摄象机可以是这样一种摄像机：它们每个都能根据表示由上述测距仪确定的、上述吊运附件与上述载货集装箱之间距离的距离信息自动地改变摄象放大率，以便使来自CCD摄象机的视频信号所代表的输入图象的尺寸保持不变。
此外，上述图象处理器可以是这样一种处理器：它能依照模板匹配处理检测上述载货集装箱的上表面上的上述角配件，该处理器将存在尺寸与表示吊运附件与载货集装箱之间距离的距离信息相对应的角配件的区域存储为模板图象。
此外，上述图象处理器可以是依照模板匹配处理检测上述载货集装箱上表面上的上述角配件的处理器，该处理器包括：准备装置，用以准备每个载货集装箱中角配件的模板图象；以及准备装置可以是对来自上述CCD摄象机的视频信号进行图象处理的装置，以便在实施上述模板匹配处理时限定存在角配件的区域，该准备装置通过利用模板图象执行模板匹配处理以检测多个角配件的孔眼部分，其是为检测角配件中孔的中心位置而事先在限定区域内准备的，以及根据这样检测得到的角配件的孔中心位置准备角配件的模板图象。
根据上面所述的该种设置，就不必根据由两轮廓线的线性化得到的交点准备模板图象，而仅根据交点限定存在角配件的区域就可以了。此外，根据上面所述的这种设置，通过利用多个角配件中孔部分的模板图象实施模板匹配处理以检测角配件中的孔中心位置，从而由角配件区域确定性地准备了模板图象。
当依照模板匹配处理计算得到的相对值等于或小于阈值时，由于加入了对无法检测的判断而将错误检测的概率降低到极限。在该情况下，可通过重复检测处理或请求操作者干涉而获得对无法检测的对策。
此外，上述图象处理器可以是依照模板匹配处理检测上述载货集装箱的上表面上的上述角配件的处理器，该处理器包括准备装置，用以准备每个载货集装箱中角配件的模板图象；以及上面所述的准备装置是通过利用检测多个角配件孔部分的模板图象执行模板匹配处理的装置，该模板图象是相对于来自上述CCD摄象机的视频信号而事先准备的，以便在实施上述模板匹配处理时检测角配件中孔的中心位置，该准备装置根据这样测得的角配件孔的中心位置准备角配件的模板图象。
根据上面所述的这种设置，不需要检测集装箱上表面上的轮廓线，由此可通过利用多个角配件中孔部分的模板图象相对于事先包括角配件的整个区域或一个区域实施模板匹配处理，以检测角配件的孔中心位置，可根据这样检测到的数据准备角配件的模板图象。
当依照模板匹配处理计算得到的相对值等于或小于阈值时，由于加入了对无法检测的判断而将错误检测的概率降低到极限。在该情况下，可通过重复检测处理或请求操作者干涉来获得对无法检测的对策。
此外，上述图象处理器可以是依照模板匹配处理检测上述载货集装箱的上表面上的上述角配件的处理器，该处理器包括准备装置，用以准备每个载货集装箱中角配件孔附近的模板图象；以及上面所述的准备装置是这样一种装置：它在实施上述模板匹配处理时对来自上述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以限定存在角配件的区域，通过利用用于检测多个角配件孔附近的模板图象(事先在限定区域内准备的)执行模板匹配处理，以准备角配件中孔附近的模板图象。
根据上面所述的这种设置，就不必根据由两轮廓线的线性化得到的交点准备模板图象，而仅根据交点限定角配件存在的区域可能就足够了。此外，根据上面所述的这种设置，通过利用多个角配件中孔部分的模板图象实施模板匹配处理以检测角配件中孔的中心位置，从而可根据这样检测到的数据准备角配件中孔附近的模板图象。
当依照模板匹配处理计算得到的相对值等于或小于阈值时，由于加入了无法检测的判断而将错误检测的概率降低到极限。在该情况下，可通过重复检测处理或请求操作者干涉来获得对无法检测的对策。
此外，上述图象处理器可以是依照模板匹配处理检测上述载货集装箱上表面上的上述角配件的处理器，该处理器包括准备装置，用以准备每个载货集装箱中角配件孔附近的模板图象；以及上面所述的准备转置是这样一种装置：它通过利用检测多个角配件孔附近区域的模板图象执行模板匹配处理，该模板图象是相对于来自上述CCD摄象机的视频信号事先准备的，以便在实施上述模板匹配处理时准备角配件孔附近区域的模板图象。
根据上面所述的这种设置，就不需要检测集装箱上表面上的轮廓线，由此可相对于事先包括角配件的整个区域或一个区域通过利用多个角配件中孔部分的模板图象实施模板匹配处理，以检测角配件的孔中心位置，角配件中孔附近区域的模板图象可根据这样检测到的数据准备。
当依照模板匹配处理计算得到的相对值等于或小于阈值时，由于加入了无法检测的判断而将错误检测的概率降低到极限。在该情况下，可通过重复检测处理或请求操作者干涉来获得对无法检测的对策。
附图说明
通过后面给出的详细描述和附图可使本发明变得更容易理解，所述描述及附图仅是通过说明性方式给出的，它们并不对对本发明构成限制，其中：
图1是表示传统集装箱位置检测系统的结构方框图；
图2是表示传统集装箱位置检测系统中各设备结构的透视图；
图3是表示相据本发明第一实施例的集装箱位置检测系统的结构方框图；
图4是表示根据本发明第一实施例的集装箱位置检测系统的透视图；
图5是表示本发明第一实施例的设有集装箱位置检测系统的集装箱起重机总体构成的说明性示图；
图6是表示本发明第一实施例的集装箱位置检测系统中执行的处理程序的流程图。
图7(a)到图7(d)是说明性示图，其中每个图都表示根据本发明第一实施例的集装箱位置检测系统中对角配件区域内的检测方法；
图8是一说明性方框图，它表示根据本发明第一实施例的集装箱位置检测系统中对模板图象进行尺度变换以更新数据的过程；
图9是表示根据本发明第二实施例的集装箱位置检测系统的结构方框图；
图10是表示根据本发明第三实施例的集装箱位置检测系统的结构方框图；
图11是表示根据本发明第三实施例的集装箱位置检测系统中各设备的结构透视图；
图12是表示根据本发明第四实施例的集装箱位置检测系统中执行的处理程序流程图。
图13是表示根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统中执行的处理程序流程图。
图14是一说明性方框图，其表示根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统中对输入图象进行尺度变换的过程；
图15是一说明性方框图，其表示根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统中对输入图象进行尺度变换并更新参考图样的过程；
图16是表示根据本发明第六实施例的集装箱位置检测系统中执行的处理程序方框图；
图17是一说明性方框图，其表示根据本发明第六实施例的集装箱位置检测系统中对模板图形进行尺度变换以更新数据的过程；
图18(a)到18(f)是说明性示图，其中每个图都表示根据图象处理器的第一修改例用于检测角配件区域以准备模板图象的方法；
图19(a)到19(e)是说明性示图，其中每个图都表示根据图象处理器的第一、第二、第三和第四修改例为准备模板图象所需的图象而准备三种特征模板(为检测孔部分)的方法；
图20(a)到20(c)是说明性示图，其中每个图都表示根据图象处理器的第二修改例检测角配件区域以准备模板图象的方法；
图21(a)到21(c)是说明性示图，其中每个图都表示根据图象处理器的第三修改例检测角配件区域以准备模板图象的方法；以及
图22(a)到22(c)是说明性示图，其每个图都表示根据图象处理器的第四修改例检测角配件区域以准备模板图象的方法。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述根据本发明集装箱位置检测系统的优选实施例。
在下面的描述中，在全部附图中使用相同的参考标记表示各附图中相同或等同的部件，为此，将省略有关这些部件的详细描述及其功能性说明。
(1)通过参照图3和图4的说明性示图描述根据本发明的集装箱位置检测系统的第一优选实施例，其中图3和图4都表示根据本发明的检测系统的第一优选实施例；
图3是表示根据本发明第一优选实施例的集装箱位置检测系统的结构方框图，图4是表示根据本发明第一优选实施例的集装箱位置检测系统中各设备的结构透视图。
在根据本发明第一实施例的集装箱位置检测系统10中，在吊运附件100底表面一侧的四个角上分别设置四台CCD摄象机200a、200b、200c和200d，该吊运附件100安装在搬运集装箱的起重机上，起重机可以是例如集装箱起重机、搬运吊车，在这四台CCD摄象机200a、200b、200c和200d附近分别设置四个照明光源12a、12b、12c和12d。
在该情况下，将这四台CCD摄象机200a、200b、200c和200d以及四个照明光源12a、12b、12c和12d竖直朝下地设置在吊运附件100上，使它们分别与集装箱102的上表面102a一侧的四个角上设置的角配件104a、104b、104c和104d相对。
具体地说，一CCD摄象机200a和照明光源12a对与角配件104a相对，而一CCD摄象机200b和照明光源12b对与角配件104b相对，一CCD摄象机200c和照明光源12c对与角配件104c相对，一CCD摄象机200d和照明光源12d对与角配件104d相对。
在这些情况下，照明光源12a到12d照射集装箱102上设置的、位于与照明光源12a到12d分别相对的位置上的角配件104a到104d附近区域。由此，可以借助于相关的CCD摄象机200a到200d对角配件104a到104d的邻近区域进行摄象，即使集装箱102位于黑暗的位置也能完成摄象，其中每个摄象机与每一个照射源12a到12d呈配对关系。
四台CCD摄象机200a到200d同时从外部同步地对对象进行摄象。
在吊运附件100的下表面100a的大致中心区域竖直朝下地设置一测距仪14。在CCD摄象机200a到200d进行摄象的同时测距仪14能确定吊运附件100的下表面100a与集装箱102的上表面102a之间限定的距离。测距仪14输出由此得到的表示距离的结果作为距离信息(摄象距离数据)。
将CCD摄象机200a到200d摄取的视频信号(图象数据)分别传输到相关的图象处理器16a到16d。
图象处理器16a到16d依据模板匹配处理检测集装箱102各对应角配件104a、104d区域中的二维坐标，更具体地说，由图象处理器16a检测角配件104a区域中的二维坐标，由图象处理器16b检测角配件104b区域中的二维坐标，由图象处理器16c检测角配件104c区域中的二维坐标，由图象处理器16d检测角配件104d区域中的二维坐标。
在集装箱位置检测系统10中，进一步设置了控制器20a到20d，这些控制器分别与运算和逻辑单元18以及照明光源12a到12d相对应。
在该情况下，运算与逻辑单元18基于四个图象处理器16a到16d检测到的角配件104a到104d区域中的二维坐标和由测距仪14输出的距离信息通过执行运算操作确定集装箱102上表面的水平面相对于吊运附件100的三维位置和转动角度(斜度)。
此外，控制器20a到20d是这种装置：它根据由测距仪14至运算与逻辑单元18获得的距离信息分别调节照明光源12a到12d的发射强度和CCD摄象机200a到200d摄取视频信号的亮度。在集装箱位置检测系统10中，控制器20a到20d设置在四个照明光源12a到12d中的每个中。
尽管图4中未示出图象处理器16a到16d、运算与逻辑单元18、以及控制器20a到20d，但这些部件可设置在吊运附件100上，它们既可以安装在集装箱起重机1或滑接点桥式吊车7上，也可以安装到驾驶室R1内(见图5)。
下面，参照图5到8描述集装箱位置检测系统10的操作。
图5是根据本发明第一实施例的说明性示图，其表示设有集装箱位置检测系统10的集装箱起重机的整体结构，图6是表示集装箱位置检测系统10中执行的处理程序的流程图，图7(a)到7(d)是说明性示图，它们每个都表示检测角配件104a到104d区域的方式，以及图8是表示对模板图象进行尺度变换以更新数据的过程的说明性方框图。
首先，参照图5描述设有集装箱位置检测系统10的集装箱起重机整体结构，其中，集装箱起重机1受到海边支撑腿4和岸边支撑腿5的支撑，在码头区2上这两条腿通过铁轨3以可移动的方式设置。
在该情况下，通过吊运附件100悬吊要被装载和卸载的集装箱(载货集装箱)，横梁6上可横向移动的空中吊运车7支撑吊运附件100，这样既可以将悬吊起来的集装箱102从集装箱货运船8运到拖车9，也可以将其从拖车9运到集装箱货运船8。
参考标记R1表示供集装臬起重机1的操作者使用的操作室，R2表示包括各种操作集装箱起重机1的动力机械的机房。
根据迄今为止已知的公知技术，当了解了载货集装箱102的大致位置信息后，集装箱起重机1的吊运附件100自动地转移到载货集装箱102上方的上空附近(例如，位置精度范围为：上空2m，横向±300mm)。
在该情况下，例如，当确定吊运附件100到达载货集装箱102上方的上空附近、从而使吊运附件100与载货集装箱102之间限定的横向错位量在±1m的范围内时，根据本发明的集装箱位置检测系统10开始执行图6的流程图中示出的流程。
下面参照图6示出的流程图详细描述集装箱位置检测系统10执行的处理程序。
当开始执行图6的流程图示出的处理时，竖直朝下固定的四台CCD摄象机200a到200d对载货集装箱102的附件区域进行摄象；由CCD摄象机200a到200d获得的视频信号(图象数据)输入到图象处理器16a到16d中(步骤S602)。
此外，在四个CCD摄象机200a到200d对载货集装箱102进行摄象的同时，利用测距仪14确定吊运附件100的下表面与载货集装箱102的上表面限定的距离；表示最终测定距离的距离信息输入到运算与逻辑单元20中(步骤S604)。在该情况下，例如，测距仪14可以是直接测量距离的激光测距仪、或能将起重机的吊运鼓轮上安装的编码器的输出转换成距离的设备、以及能适于利用的各类型设备。
然后，判断是否具有进行模板匹配处理所需的载货集装箱102的模板图象(步骤S606)。
作为步骤S606中的判断处理结果，当判定不存在进行模板匹配处理所需的载货集装箱102的模板图象时，进行步骤S608的处理，在该步骤中，由相关CCD摄象机200a到200d摄取的图象数据检测载货集装箱102上表面上的角配件104a到104d的区域(后面参照图7将提到检测角配件104a到104d区域的方法)。
然后，基于步骤S608中检测到的角配件104a到104d的区域准备模板匹配处理所需的模板图象(参考图样)(步骤S610)。
在完成了上述步骤S610中的处理后进行步骤S614的处理。
另一方面，当在步骤S606的判断处理中存在模板匹配处理所需的载货集装箱102的模板图象时，操作转到步骤S612，在该步骤中，根据准备模板图象时的距离信息相对于当前摄取的图象数据的距离信息的比例对模板图象进行尺度变换，由此更新数据。下面将在参照图8示出的说明性方框图提到对模板图象进行尺度变换以更新数据的处理。
当完成了上述步骤S612的处理后，操作转到步骤S614中的处理。
在步骤S614的处理中，通过采用步骤S610中准备的模板图象或步骤S612中更新的模板图象对当前的图象数据实施模板匹配处理(例如，归一化相关处理)，以确定角配件104a到104d区域在图象数据中的二维坐标。例如，在该情况下二维坐标对应于角配件中的孔中心位置坐标。
由于已知CCD摄象机200a到200d分别与载货集装箱102限定的每个距离是借助于测距仪14确定的结果，因此可将步骤S614中获得的角配件104a到104d区域在图象数据中的二维坐标转换成基于CCD摄象机200a到200d的三维位置数据。即，可分别相对于由四台CCD摄象机200a到200d摄取的图象数据确定角配件104a到104d的三维位置数据；最后，可计算载货集装箱102相对于吊运附件100的三维位置和转动角度(斜度)(步骤S616)。
当完成了步骤S616中的处理后，便完成了流程图示出的处理程序。
重复执行上述图6的流程图中表示的处理程序，直至吊运附件100与载货集装箱102接合。
下面，参照图7(a)到7(d)描述借助于图象处理器16a到16d实施的检测角配件104a到104d的方法。
图7(a)为表示由CCD摄象机200a到200d中任何一个摄取的视频信号(图象数据：初始的照相图象)的示图。由于吊运附件100位于载货集装箱102上方的上空附近(例如横向方向为±1m)，因此图象数据的大致中心位置是载货集装箱102和要被检测的角配件104a到104d中的任何一个。
图7(b)是表示通过检测载货集装箱102的上表面区域102a得到的结果(用斜线表示的部分)的示图。例如，可通过对检测区域(其具有等于或大于某一阈值的值)进行二进制处理，从而实现对载货集装箱102的上表面区域102a的检测。
此外，图7(c)是表示这样一种情况的示图，其中对图7(b)所示的所测得的载货集装箱102的上表面102a区域中的集装箱侧棱进行线性近似处理以检测其交点。例如，可利用Hough变换(即，参见：“Handbook of ImageAnalysis”under the editorship of Mikio Takagi，and Haruhisa Shimoda；PublishingInstitute of Tokyo University，P.572)作为对所检测到的载货集装箱102上表面102a区域中的侧棱进行线性近似处理的方法。
另外，作为另外的方法可以是：当图7(a)的视频信号受到差分处理时，可抽取集装箱102的上表面102a区域中的侧棱。
图7(d)是表示角配件检测结果(用斜线表示的部分)的示图。在已知摄取图7(a)中图象数据的CCD摄象机的可视角和摄象距离(从测距仪14确定的距离信息中获得)时，通过计算确定图象数据中一个象素的尺寸。此外，由于角配件104a到104d的尺寸已经固定，因此根据照片图象中两条直线的交点坐标可检测到角配件104a到104d的区域。
分别将所检测到的角配件104a到104d的区域作为横板图象(参考图样)保存在对应的图象处理器16a到16d内。
由此，根据图7(a)到7(d)中示出的方法检测每个载货集装箱102中角配件104a到104d的区域，再根据所测到的结果准备每个载货集装箱102的模板图象。
下面，参照图8描述对模板图象进行尺度变换以更新所获得的数据的过程。
即，当执行模板匹配处理时，获得所检测到的角配件104a到104d的二维坐标以及所检测到的角配件104a到104d的区域作为输出。根据尺度变换比例k对检测到的角配件104a到104d区域进行尺度变换，并将所得到的数据作为新的更新模板图象。例如，可由下式给出尺度变换比例k：
k＝(所测角配件区域中图象的摄象距离)/(新输入图象的摄象距离)…(1)
如上所述，如果存在将图象数据(输入图象)合并到它的系统中时的摄象距离数据，就可更新模板图象。
一方面，当用(X1，Y1，Z1)和(X2，Y2，Z3)表示两个角配件的三维位置时，载货集装箱102的转角(斜度)θ由下式(2)给出：
tanθ＝(Y2-Y1)/(X2-X1)…(2)
其中X为横向方向，Y为移动方向，Z为吊运高度方向。
随着上述处理过程的进行，就能顺序地检测到集装箱102相对于吊运附件100的三维位置和转角(斜度)。
在夜间的情况下，根据步骤S604中确定的距离信息和CCD摄象机200a到200d中视频信号的亮度控制控制器20a到20d，以调整来自照明光源12a到12d的照射强度。如上所述，当照明光源12a到12d中的照射强度得到控制时，即使在夜间也可以在一定亮度下利用CCD摄象机200a到200d摄取图象数据。由此，可获得恒定亮度的图象数据。
在根据本发明第一实施例的集装箱位置检测系统10中，存在这样一种结构：每一个图象处理器16a到16d以及每一个控制器分别相对于CCD摄象机200a到200d以及照明光源12a到12d布置，由此，适宜的是将图象处理器16a到16d以及控制器20a到20d设置在CCD摄象机200a到200d以及照明光源12a到12d的附件区域。
此外，在CCD摄象机200a到200d中与图象处理有关的内容与设置彼此不同的情况下，当使用四个图象处理器(16a到16d)时容易进行维护。此外，准备四个相同类型的图象处理器就足够，这样可以降低成本。
如果每个照明光源12a到12d彼此具有不同特征，则在采用四个这种照明光源时控制器20a到20d的维护就更加容易。
如上所述，上面已经描述了根据本发明第一优选实施例的集装箱位置检测系统10的操作。
(2)下面将参照图9描述根据本发明第二优选实施例的集装箱位置检测系统，图9是表示根据本发明第二实施例的集装箱位置检测系统的说明性结构方框图。
要注意的是，将表示根据本发明第一实施例的集装箱位置检测系统中各设备结构的透视图图4引用为表示图9中示出的根据本发明第二实施例的集装箱位置检测系统中各设备结构的透视图。
根据本发明第二实施例的集装箱位置检测系统300与根据本发明第一实施例的上述集装箱位置检测系统10的区别在于：集装箱位置检测系统10在四台CCD摄象机200a到200d的每个中分别包括图象处理器16a到16d，且该检测系统10还在每个照明光源12a到12d中分别包括控制器20a到20d，但集装箱位置检测系统300具有这样一种结构：由一个图象处理器316处理四台CCD摄象机200a到200d，此外由一个控制器320处理四个照明光源12a到12d。
在集装箱位置检测系统300中，将CCD摄象机200a到200d分别摄取的视频信号输出到一个图象处理器316中。
然后，图象处理器316依据模板匹配处理检测集装箱102上相关角配件104a到104d区域的二维图象。更为明确的是，图象处理器316分别检测与CCD摄象机200a对应的角配件104a区域中的二维坐标、与CCD摄象机200b对应的角配件104b区域中的二维坐标、与CCD摄象机200c对应的角配件104c区域中的二维坐标、以及与CCD摄象机200d对应的角配件104d区域中的二维坐标。
此外，集装箱位置检测系统300设有运算与控制单元18和一个控制器320。
运算与控制单元18根据图象处理器316检测的角配件104a到104d区域中的二维坐标和由测距仪14确定的距离信息通过执行运算操作确定集装箱102上表面相对于吊运附件100的三维位置和水平面转角(斜度)。
此外，控制器320是这样一种装置：它可根据由测距仪14至运算与逻辑单元18获得的距离信息分别调节照明光源12a到12d的照射强度和由CCD摄象机200a到200d摄取的视频信号中的亮度。在集装箱位置检测系统300中，相对于四个照明光源12a到12d设置一个控制器320。
尽管在图4中未示出图象处理器316、运算与逻辑单元18、可控制器320，但可将它们设置在吊运附件100上，它门既可以安装在集装箱起重机1或空中吊运车7上，也可以安装在驾驶室R1内(见图5)。
下面描述集装箱位置检测系统300的操作，但由于该操作基本上与上述集装箱位置检测系统10的操作相同，因此不对其进行详细说明。
集装箱位置检测系统300与集装箱位置检测系统10的区别在于：在前的检测系统包括一个图象处理器316和一个控制器320，但本质区别在于其外观。事实上，在单个图象处理器316中平行执行与要被四个图象处理器16a-16d处理的量对应的图象处理，而且，在该单个控制器320中以平行方式独立地执行对四个照明光源12a到12d的照明控制。
依照集装箱位置检测系统300，可彼此相同地执行对照明光源12a到12d中照明控制的处理，由此可减少维护时的工作量。
(3)参照图10到11描述根据本发明第三优选实施例的集装箱位置检测系统，图10和11分别是描述根据本发明第三实施例的集装箱位置检测系统的说明性框图和说明性示图。
图10是表示根据本发明第三优选实施例的集装箱位置检测系统的结构方框图；图11是表示根据本发明第三优选实施例的集装箱位置检测系统中各设备的结构透视图。
根据本发明第三实施例的集装箱位置检测系统400与上述根据本发明第一实施例的上述集装箱位置检测系统10的区别在于：集装箱位置检测系统10设有四个照明光源12a到12d和与这四个照明光源12a到12d对应的四个控制器20a到20d，而集装箱位置检测系统400未设有任何一个这种设备。
在根据本发明第三实施例的集装箱位置检测系统400中，四台CCD摄象机200a、200b、200c和200d分别布置在吊运附件100底表面100a一侧的四个角上，吊运附件100安装在集装箱起重机1或搬运吊车上。
在该情况下，这些CCD摄象机200a到200d竖直朝下地布置在吊运附件100上，以便分别与集装箱102底表面102a一侧的四个角上布置的角配件104a、104b、104c和104d相对。具体的是，CCD摄象机200a对集装箱102上角配件104a的附近区域进行摄象，CCD摄象机200b对集装箱102上角配件104b的附近区域进行摄象，CCD摄象机200c对集装箱102上角配件104c的附近区域进行摄象，CCD摄象机200d对集装箱102上角配件104d的附近区域进行摄象。
即，根据本发明第三实施例的集装箱位置检测系统400与根据本发明第一实施例的集装箱位置检测系统10以及与根据本发明第二实施例的集装箱位置检测系统300的区别在于：在吊运附件100上未布置特定的照明光源(例如，照明光源12a到12d或类似物)。然而，这并不意味着完全不需要亮度，而是存在这样一种假设：可通过一个照明光源(例如汞灯)获得足够亮度，此前该照明光源是安装在集装箱起重机1等类似物上的。当亮度不够时，必需将所需的照明光源安装在集装箱起重机1的主体部分上。
四台CCD摄象机200a到200d借助于外部同步机构同时对物体进行摄象。
尽管图11中未示出图象处理器16a到16d、运算与逻辑单元18，但它们可布置在吊运附件100上，它们既可以安装在集装箱起重机1或空中吊运车7上，也可以安装在驾驶室R1内(见图5)。
下面将描述集装箱位置检测系统400的操作，但由于其操作基本上与上述集装箱位置检测系统10的操作相同，因此不对其进行详细说明。
集装箱位置检测系统400与集装箱位置检测系统10的区别仅在于：在前的检测系统未设置任何一个照明光源12a到12d和任何一个控制器20a到20d。
因此，集装箱位置检测系统400中仅实施除与集装箱位置检测系统10中照明光源12a到12d和控制器20a到20d有关的处理以外的处理过程。
(4)参照图12描述根据本发明第四优选实施例的集装箱位置检测系统，图12用于描述根据本发明第四优选实施例的集装箱位置检测系统。
根据本发明第四实施例的集装箱位置检测系统是这样一种系统：在根据本发明第一到第三实施例的集装箱位置各检测系统中，它被修改为包括根据测距仪14测得的距离信息(测得的数据)自动调整CCD摄象机200a到200d中摄象放大率的功能。
因此，表示根据本发明第四实施例的集装箱位置检测系统的结构方框图和表示根据第四实施例的集装箱位置检测系统中各设备结构的透视图与表示根据本发明第一到第三实施例的上述检测系统的结构方框图(图3，9和10)和表示根据本发明第一到第三实施例的检测系统中各设备结构的透视图(图4和11)相同，由此在此引用第一到第三实施例的方框图和透视图，同时省略对它们的说明。
在先有技术中，如图5所示，如果已经掌握了载货集装箱102的大致位置信息，可自动地将集装箱起重机1的吊运附件100移动到载货集装箱102的上空附近(横向方向上的误差范围约为±200mm到±300mm)。
例如，当吊运附件100到达载货集装箱102上方的上空附近、并由此确定吊运附近100与载货集装箱10之间限定的横向移动偏差达到±1m的范围内时，根据本发明第四实施例的集装箱位置检测系统开始图12的流程图中示出的处理过程。
下面参照图12所示的流程图详细描述根据本发明第四实施例的集装箱位置检测系统执行的处理程序。
当开始执行图12流程图中示出的处理过程时，四个竖直朝下安置的CCD摄象机200a到200d对载货集装箱102的附近区域进行摄象；将CCD摄象机200a到200d摄取的视频信号(图象数据)输入到图象处理器中(步骤S1202)。
此外，在四台CCD摄象机200a到200d中的每个摄象时间内通过测距仪14确定吊运附件100的底表面100a与载货集装箱102的上表面102a之间限定的距离；将表示作为测定结果距离的距离信息输入到运算与逻辑单元中(步骤S1204)。在该情况下，例如测距仪14可以是能直接测定距离的激光测距仪、或能将起重机的吊运鼓轮上安装的编码器的输出转换为距离的仪器、以及可适于使用的各类仪器。
然后，判断是否存在模板匹配处理所需的载货集装箱102的模板图象(步骤S1206)。
作为步骤S1206中的判断处理结果，当判定不存在模板匹配处理所需的载货集装箱102的模板图象时，操作转到步骤S1208的处理过程，在该步骤中，从相关CCD摄象机200a到200d所摄取的视频信号(图象数据)中检测到载货集装箱102上表面102a上的角配件104a到104d的区域(对于所涉及到的检测角配件104a到104d区域的方法，在此引入通过参考图7所作的上述说明)。
此后，根据步骤S1208中所测的角配件104a到1 04d的区域准备模板匹配处理所需的模板图象(参考图样)(步骤S1210)。
当完成了上述步骤S1210中的处理过程后，开始进行步骤S1212的处理过程。
另一方面，当判定存在模板匹配处理所需的载货集装箱102的模板图象时，操作转到步骤S1212。
在步骤S1212的处理过程中，通过采用模板图象对当前的视频信号(图象数据)实施模板匹配处理(例如，归一化相关处理)，以便确定视频信号(图象数据)中角配件104a到104d区域的二维坐标。在该情况下，例如，二维坐标对应于角配件中孔的中心位置坐标。
由于已知CCD摄象机200a到200d与载货集装箱102之间限定的每个距离已经分别作为由测距仪14确定的结果，所以可以基于CCD摄影机200a到200d将步骤S1212中获得的图象数据中的角配件104a到104d区域的二维坐标转换成三维坐标。即，相对于由四台CCD摄象机200a到200d摄取的视频信号(图象数据)分别确定角配件104a到104d的三维位置数据；最后，计算载货集装箱102相对于吊运附件100的三维位置和转动角度(斜度)(步骤S1214)。
当完成步骤S1214中的处理过程后，便完成了流程图中示出的处理程序。
重复执行上述图12的流程图中表示的处理程序，直至吊运附件100与载货集装箱102接合。
依照上述处理程序，可顺序地检测到载货集装箱102相对于吊运附件100的三维位置和转动角度(斜度)。
根据本发明第四实施例的集装箱位置检测系统与第一到第三实施例的检测系统的区别在于：在前的检测系统包括能根据测距仪14测得的距离信息(所测数据)自动调整摄象放大率的功能。由此，由CCD摄象机200a到200d摄取的图象数据中角配件104a到104d区域的尺寸变得基本上固定不变，从而不需要更新第四实施例中的模板图象。对于根据本发明第四实施例的集装箱位置检测系统来说，这是一个显著特征。
(5)参照图13、14和15描述根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统，图13、14和15分别描述根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统。
根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统是这样一种系统：其中对图象处理器(16a到16d，和316)进行的处理方式进行修改，以便使其与上述根据本发明第一到第三实施例的检测系统相区别。
因此，表示根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统的结构方框图和表示根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统中各设备结构的透视图与表示根据本发明第一到第三实施例的上述检测系统的结构方框图(图3、9和10)和表示根据本发明第一到第三实施例的检测系统中各设备结构的透视图(图4和11)相同，因此在此引入根据本发明第一到第三实施例的方框图和透视图，并省略对它们的解释说明。
下面将描述根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统与根据第一到第三实施例的检测系统的不同点。
在先有技术中，当已经获取了如图5所示的载货集装箱102的大致位置信息后，集装箱起重机1的吊运附件100就自动地移到载货集装箱102的上方附近(横向方向的误差范围在±300mm内)。
当吊运附件100到达载货集装箱102上方的上空附近，并由此当确定由吊运附件100与载货集装箱102之间限定的横向移动偏差例如在±1m范围内时，根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统开始图13流程图中示出的处理过程。
下面将参照图13中示出的流程图详细描述由根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统执行的处理程序。
当开始图13的流程图中示出的处理过程时，竖直向下安置的四个摄象机200a到200d对载货集装箱102的附近区域进行摄象；由CCD摄象机200a到200d摄取的视频信号(图象数据)输入到图象处理器中(步骤S1302)。
此外，每当四个摄象机200a到200d进行摄象时，由测距仪14确定从竖直朝下设置的测距仪14延伸到载货集装箱102的距离；将表示测定结果距离的距离信息输入到运算与逻辑单元(步骤S1304)。在该情况下，例如，测距仪14可以是直接测量距离的激光测距仪、能将起重机的吊运鼓轮上安装的编码器的输出转换成距离的设备、以及适合使用的各种类型的设备。
然后，判断是否存在模板匹配处理所需的载货集装箱102的模板图象(步骤S1306)。
作为步骤S1306中处理的判断结果，当判定不存在进行模板匹配处理所需的载货集装箱102的模板图象时，操作转到步骤S1308的处理过程，在该步骤中，从相关CCD摄象机200a到200d所摄取的图象数据中检测载货集装箱102上表面102a上的角配件104a到104d区域(对于所涉及到的检测角配件104a到104d的方法，在此引入参照图7所作的上述说明)。
然后，基于步骤S1308中检测到的角配件104a到104d区域准备模板匹配处理所需的模板图象(参考图样)(步骤S1310)。
在完成了上述步骤S1310中的处理过程后，操作转到S1314的处理过程。
另一方面，当判定存在进行模板匹配处理所需的载货集装箱102的模板图象时，操作进行到步骤S1312，在该步骤中，根据准备模板图象时的距离信息相对于当前摄取图象数据时的距离信息的比例对输入图象进行尺度变换，由此使数据与模板图象的尺寸相匹配。(在后面参照图14将提到步骤S1312中变换输入图象尺寸的处理细节)。
当完成了上述步骤S1312中的处理后，操作进行到步骤S1314中的处理过程。
在步骤S1314的处理中，通过采用步骤S1310中准备的模板图象对经过尺度变换的图象数据实施模板匹配处理(例如，归一化相关处理)，以确定角配件104a到104d区域在图象数据中的二维坐标。在该情况下，例如，二维坐标对应于角配件中孔中心位置的坐标。
由于已知CCD摄象机200a到200d与载货集装箱102之间分别限定的每个距离是由测距仪14确定的结果，因此可基于CCD摄象机200a到200d将步骤S1314中所获得图象数据中的角配件104a到104d区域的二维坐标转换成三维位置数据。即，可分别相对于四台CCD摄象机200a到200d摄取的图象数据确定角配件104a到104d的三维位置数据；最后，可计算载货集装箱102相对于吊运附件100的三维位置和转动角度(斜度)(步骤S1316)。
当完成了步骤S1316中的处理后，便完成了流程图示出的处理程序。
重复执行上述图13的流程图中示出的处理程序，直至吊运附件100与载货集装箱102接合。
下面将参照图14描述上述步骤S1312中改变输入图象尺寸的处理细节。
基于尺度变换比h对输入图象进行尺度变换，例如，尺度变换比h可由下式(3)给出：
h＝(新输入图象中的摄象距离)/(被检测角配件区域中的摄象距离)…(3)
如上所述，当获取输入图象(图象数据)时的摄象距离为已知时，输入图象的尺寸就能与模板图象的尺寸匹配。
当将根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统与根据第一实施例的集装箱位置检测系统比较时，第一实施例中的摄象距离越短导致的模板图象尺寸越大，而在第五实施例中模板图象的尺寸保持恒定。由于进行模板匹配处理所需的时间与模板图象的尺寸有关，因此存在这样一种倾向：在第一实施例中处理时间渐渐增加，而在第五实施例中处理时间基本保持恒定不变。
基于该原因，在需要减少处理时间的情况下上述第五实施例是有效的。
在该方面，如图15所示，可将图8的处理过程与图14的处理相结合。
上面提到的是根据本发明第五实施例的集装箱位置检测系统中的操作。
(6)下面将参照图16和17描述根据本发明第六实施例的集装箱位置检测系统，图16和17分别用于解释根据本发明第六实施例的集装箱位置检测系统。
根据本发明第六实施例的集装箱位置检测系统是这样一种装置：其中对图象处理器(16a到16d，和316)进行处理的方式进行修改，以便使其与根据本发明第一到第三实施例的上述检测系统相区别。
因此，表示根据本发明第六实施例的集装箱位置检测系统的结构方框图和表示根据第六实施例的集装箱位置检测系统中各设备结构的透视图与表示根据本发明第一到第三实施例的上述检测系统的结构方框图(图3、9和10)和表示根据本发明第一到第三实施例的检测系统中各设备结构的透视图(图4和11)相同，因此在此引用根据本发明第一到第三实施例的方框图和透视图，并省略对它们的解释说明。
下面将参照图16和17描述根据本发明第六实施例的集装箱位置检测系统的操作，其中第六实施例的特征在于：提前准备集装箱102上表面上角配件104a到104d的一个或多个图象对应于载货集装箱102与吊运附件100之间的距离信息并将其作为模板图象。例如，在准备了多个模板图象的情况下，它们可以是日照情况下使用的模板图象、阴暗情况下使用的模板图象、夜间使用的模板图象、以及类似情况下使用的模板图象。例如，当准备了这些模板图象后，可以考虑的是可采用多个角配件的多个平均图象。
在先有技术中，当已经获取了如图5所示的载货集装箱102的大致位置信息后，集装箱起重机1的吊运附件100自动移到载货集装箱102上方的上空附近(横向方向的误差范围在±300mm内)。
当吊运附件100到达载货集装箱102上方的上空附近，并由此确定由吊运附件100与载货集装箱102之间限定的横向移动偏差例如在±1m范围内时，根据本发明第六实施例的集装箱位置检测系统开始图16的流程图中示出的处理过程。
下面将参照图16中示出的流程图详细描述由根据本发明第六实施例的集装箱位置检测系统执行的处理程序。
当开始图16流程图中示出的处理过程时，竖直朝下布置的四台摄象机200a到200d对载货集装箱102的附近区域进行摄象；由CCD摄象机200a到200d摄取的视频信号(图象数据)输入到图象处理器中(步骤S1602)。
此外，四台摄象机200a到200d每次摄象时，由测距仪14确定从竖直朝下设置的测距仪14延伸到载货集装箱102的距离；将表示测定结果的距离的距离信息输入到运算与逻辑单元(步骤S1604)。在该情况下，例如，测距仪14可以是直接测量距离的激光测距仪、能将起重机的吊运鼓轮上安装的编码器输出转换成距离的设备、以及适合使用的各类设备。
然后，根据测距仪14获得的距离信息对模板图象(参考图样)进行尺度变换以更新模板图象，或根据测距仪14获得的距离信息对输入图象的尺寸进行尺度变换(步骤S1606)。在该情况下，可提前准备对模板图象进行尺度变换以更新数据的步骤或对输入图象的尺寸进行尺度变换的步骤。
在该方面，在图17中示出了对模板图象进行尺度变换以更新数据的处理过程。
一方面，引用上述通过参考图14作出的说明作为对输入图象的尺寸进行尺度变换的处理。
然后，通过采用步骤S1606中变换的输入图象尺寸或已更新的模板图象对当前的图象数据实施模板匹配处理(例如，归一化相关处理)，以确定角配件104a到104d区域在图象数据中的二维坐标(步骤S1608)。在该情况下，例如，二维坐标对应于角配件中的孔中心位置的坐标。
由于已知CCD摄象机200a到200d与载货集装箱102之间分别限定的每个距离是由测距仪14确定的结果，因此可基于CCD摄象机200a到200d将步骤S1608中获得的角配件104a到104d区域在图象数据中的二维坐标转换成三维位置数据。即，可分别相对于由四台CCD摄象机200a到200d摄取的图象数据确定角配件104a到104d的三维位置数据；最后，可计算载货集装箱102相对于吊运附件100的三维位置和转动角度(斜度)(步骤S1610)。
当完成步骤S1610中的处理后，就完成了流程图中示出的处理程序。
重复执行上述图16的流程图中表示的处理程序，直至吊运附件100与载货集装箱102接合。
当将根据本发明第六实施例的集装箱位置检测系统与根据第五实施例的检测系统作比较时，其区别在于在第六实施例中提前准备了模板图象。结果，存在这样一个优点：可提前将模板图象准备过程中可能出现的错误排除在外。
根据本发明第六实施例的集装箱位置检测系统的操作就是上面所描述的情况。
由此，在根据本发明各优选实施例的上述检测系统中获得了以下优点。
(a)在本发明中集装箱102作为要被检测的物体，它们具有多种多样的颜色。另外，角配件104a到104d应当已经涂覆基本上与集装箱102表面上已涂覆的涂层相同的涂层。然而，在该方面，在大多数情况下当吊运附件100搬动集装箱102时，因为吊运附件100直接与这些角配件104a到104d接触，因此涂层会从角配件104a到104d上不规则的剥落下来。
如上所述，在模板匹配处理中角配件104a到104d作为被检测的物体具有多种多样的外加颜色，此外，在许多情况下，外加涂层已经不规则的剥落了。因此，大多数情况下在执行模板匹配处理的过程中难于提前准备通用的模板图象(参考图样)。
在该方面，根据本发明的实施例可这样设置：对载货集装箱102进行摄象；借助于图象处理检测角配件104a到104d区域；根据吊运附件100与载货集装箱之间的距离较远(长)时得到的图象准备每个载货集装箱102中的模板图象。结果，本发明具有这样一个特征和优点：在任何条件下可相对于集装箱102正确地执行模板匹配处理。
(b)在模板匹配处理过程中，当被检测物体的尺寸变化时，检测误差会增加，由于处理方法(principle)的原因在最坏情况下会出现错误检测、无法检测的情况。
此外，由于在集装箱位置检测系统中集装箱起重机或搬运吊车与载货集装箱之间的距离循序变化，因此很难避免图象中被检测物体的尺寸变化。
另一方面，根据本发明的实施例可依据这样一种方式实施模板匹配处理：根据准备当前模板图象时的摄象距离数据和未来图象数据处理时的摄象距离数据对模板图象进行尺度变换。
因此，本发明的实施例具有这样一个显著优点：在集装箱位置检测系统中可以应用模板匹配处理。
(c)由于模板匹配处理过程中原理的原因，当被检测物体的尺寸发生改变时，检测误差增加，在最坏情况下出现错误检测和无法检测的情况。
此外，在集装箱位置检测系统中集装箱起重机或搬运吊车的吊运附件与载货集装箱之间的距离循序变化，这样就难于避免图象中被检测物体的尺寸变化。
另一方面，根据本发明的实施例可以根据这样一种方式实施模板匹配处理：根据准备当前模板图象时的摄象距离数据和未来图象数据处理时的摄象距离数据对模板图象进行尺度变换。
因此本发明的实施例具有这样一个显著优点：在集装箱位置检测系统中可以应用模板匹配处理。
(d)由于模板匹配处理中原理的原因，当被检测物体的尺寸发生改变时，检测误差增加，在最坏情况下出现错误检测和无法检测的情况。
此外，在集装箱位置检测系统中集装箱起重机或搬运吊车的吊运附件与载货集装箱之间的距离循序变化，这样就难于避免图象中被检测物体的尺寸变化。
另一方面，根据本发明的实施例可以依据这样一种方式保持被检测物体在图象中的尺寸恒定不变：CCD摄象机的摄象放大率依据测距仪的距离测量数据数据而变化，即使集装箱起重机或搬运吊车的吊运附件与载货集装箱之间的距离发生变化也可以保持尺寸不变。
因此本发明的实施例具有这样一个显著优点：可以在无需更新模板图象的情况下实施模板匹配处理。
(e)在夜间或黑暗情况下为对载货集装箱进行摄象而需要照明光源。在该方面，如果已经将照明光源安装在集装箱起重机或搬运吊车的吊运附件上，那么当吊运附件与载货集装箱之间的距离变化时，对载货集装箱的照射强度也发生变化。
另一方面，根据本发明的实施例可以根据测距仪的距离测量数据和CCD摄象机中视频信号的亮度控制照明光源中的照射强度，由此可使载货集装箱表面上的照射强度保持恒定不变。
因此，本发明的实施例具有这样一个显著优点：由于即使在夜间或黑暗环境下也能获得恒定亮度的图象数据，因此可稳定地实施模板匹配处理。
(f)根据本发明的实施例可以这样设置：当吊运附件100与载货集装箱之间距离较远(长)时，对载货集装箱进行摄象；借助于图象处理检测角配件区域；由所得图象准备每个载货集装箱的模板图象。然而，还不能保证不出现角配件区域的检测误差。为此，准备了与吊运附件和载货集装箱之间距离(摄象距离)对应的一个或多个标准模板图象(参考图样)。结果，本发明具有这样一个特征和优点：可正确地执行模板匹配处理。
(7)图象处理器16a带16d的其它实施例
借助于利用根据本发明的上述各实施例(第一到第六实施例)中提到的集装箱位置检测系统中的图象处理器16a到16d(见图7和对它的说明)，当由于摄象条件等原因出现与载货集装箱102轮廓线平行的重影时，就存在对载货集装箱102错误检测的可能性。
在该情况下，当错误地检测到集装箱上表面102a上的轮廓线时，就存在这样一个担心：将与角配件104a到104d有很大区别的区域识别为模板图象。
为消除上面所述的担心，下面将描述一种图象处理器，通过该处理器即使在由于摄象条件等因素而出现重影、具体是与载货集装箱的轮廓线平行的重影的情况下，也能准备适当的模板图象。后面将描述的这种图象处理器可与根据本发明任何一个上述各实施例(第一到第六实施例)的集装箱位置检测系统相结合。
(7-1)图象检测器16a到16d的第一不同实施例
将通过参照图18(a)到18(f)以及图19(a)到19(e)描述图象处理器16a到16d的第一不同实施例(此后称为“第一修改例”)。
图18(a)表示例如由CCD摄象机200a摄取的视频信号(图象数据：初始照相图象)，其中要被装载或卸载的目标集装箱102位于图中图象数据的左下部。
图18(b)表示通过检测载货集装箱102的上表面区域102a得到的结果(用斜线表示的部分)。通过将二进制处理(其中检测具有等于或高于阈值的确定值的区域)与差分处理(通过该差分处理可提取载货集装箱102的轮廓线)相结合，从而实现检测载货集装箱102的上表面102a区域的方法。
此外，图18(c)是一个示图，其中对通过图18(b)所示方式检测到的载货集装箱102上表面102a区域中的集装箱102的轮廓线进行线性近似以检测交点。例如，可利用Hough变换(例如参见：“Handbook of Image Analysis”under the editorship of Mikio Takagi，and Haruhisa Shimoda；Publishing Institute ofTokyo University，p.572)作为对被检测目标载货集装箱102上表面102a区域中的集装箱102的轮廓线进行线性近似的方法。
图18(d)表示基于图18(c)中测得的交点作为参考通过设立认为存在角配件104a的区域而获得的结果(用斜线表示的部分)。例如，根据图18(c)中检测到的交点设立包含四个角配件104a-14d的近似尺寸。
图19(c)、19(d)、和19(e)分别表示用于依据模板匹配处理检测角配件104a孔部分的中心位置的三种特征模板(用于检测孔部分)图象(图19(c)中的特征模板(用于检测孔部分)图象1，图19(d)中的特征模板(用于检测孔部分)图象2，和图19(e)中的特征模板(用于检测孔部分)图象3)。
在该情况下，图19(a)表示当孔部分的集中度(concentration)较低时角配件的图象数据。图19(b)表示通过对图19(a)进行差分处理得到的结果。图19(c)是提取图19(a)中的孔部分区域以获得特征模板(用于检测孔部分)图象1的示图。图19(d)是提取图19(b)中的孔部分区域以获得特征模板(用于检测孔部分)图象2的示图。图19(e)是倒置图19(d)中的集中度以获得特征模板(用于检测孔部分)图象3的示图。
特征模板(用于检测孔部分)图象1是这样一种图象：当孔部分的集中度象图19(a)中那样低时，依据模板匹配处理由角配件的图象数据检测角配件孔部分中的中心位置。
特征模板(用于检测孔部分)图象3是这样一种图象：在其孔部分的集中度不象图19(a)中那样比外围部分的集中度高的情况下，依据模板匹配处理由角配件的图象数据检测角配件孔部分中的中心位置。
特征模板(用于检测孔部分)图象2是这样一种具有集中度分布的图象：它用于依据模板匹配处理由角配件的图象数据检测角配件孔部分中的中心位置，而特征模板(用于检测孔部分)图象3和特征模板(用于检测孔部分)图象1不能利用角配件孔部分的结构和集中度分布检测到该中心位置。
在图18(e)中，通过利用三种特征模板(用于检测孔部分)图象在图18(d)所示的检测区域中实施模板匹配处理，以便检测角配件孔部分的中心位置，其中这三种特征模板(用于检测孔部分)图象是图19(c)示出的特征模板(用于检测孔部分)图象1、图19(d)示出的特征模板(用于检测孔部分)图象2、和图19(d)示出的特征模板(用于检测孔部分)图象3。
将在后面描述用于评价三种类型的特征模板(用于检测孔部分)图象的相关值的方法示例，其中这三种类型的特征模板(用于检测孔部分)图象在特征模板(用于检测孔部分)图象1、特征模板(用于检测孔部分)图象2、和特征模板(用于检测孔部分)图象3中。
<优先序列1>当特征模板(用于检测孔部分)图象1的相关值等于或大于0.75时，采用通过特征模板(用于检测孔部分)图象1检测到的孔中心位置。
<优先序列2>当特征模板(用于检测孔部分)图象1的相关值小于0.75而特征模板(用于检测孔部分)图象3的相关值等于或大于0.4时，采用通过特征模板(用于检测孔部分)图象3检测到的孔中心位置。
<优先序列3>当特征模板(用于检测孔部分)图象1的相关值小于0.75、特征模板(用于检测孔部分)图象3的相关值小于0.4而特征模板(用于检测孔部分)图象2的相关值等于或大于0.25时，采用通过特征模板(用于检测孔部分)图象2检测到的孔中心位置。
<优先序列4>除上面所提到的情况外，需要判定不能检测到的孔中心位置。
然后，图18(f)表示根据图18(e)中检测的角配件孔中心位置准备的角配件模板图象的准备结果。
依据通过利用根据本发明上述各实施例(第一到第六实施例)中提到的集装箱位置检测系统中图象处理器16a到16d的方式，可以进行这样的处理：根据两条直线限定的交点设立一个区域，以便将得到的数据作为角配件104a到104d的模板图象(见图7和有关它的解释)。由于上述的这种处理，就存在这样一个担心：当遗漏了对两条直线进行检测时，错误位置就成为交点，由此将错误区域设立为角配件104a到104d的模板图象。
另一方面，在上述第一修改例中，可以以这种方式设置：基于两直线的交点设立的认为存在角配件104a到104d的区域要宽一些；基于三种特征模板(用于检测孔部分)图象在该区域内实施模板匹配处理以检测孔中心位置，由此来准备角配件104a到104d的角配件模板图象。结果，就可能限据角配件104a到104d的区域准备模板图象。
(7-2)图象处理器16a到16d的第二不同实施例
下面将参照图20(a)到20(c)描述图象处理器16a到16d的第二不同实施例(此后称为“第二修改例”)，其中图20(a)表示通过例如CCD摄象机200a摄取的视频信号(图象数据：初始照相图象)。在图20(a)中，假定目标载货集装箱102位于图中图象数据的左下部。
然后，在图20(b)中，通过利用如图19(c)、19(d)和19(e)分别所示的三种特征模板(用于检测孔部分)图象(特征模板(用于检测孔部分)图象1，特征模板(用于检测孔部分)图象2，和特征模板(用于检测孔部分)图象3)在整个区域或图象数据的指定区域进行模板匹配处理，以检测角配件104a的孔部分的中心位置。存在这样一种指定区域的方式：例如，提前从吊运附件100上安装的CCD摄象机200a和目标载货集装箱102之间的相对位置关系中去掉图20(b)所示图中图象数据上侧的两个相邻集装箱中存在角配件的区域。由此，可检测到整个区域情况下的最大四个角配件，或检测到限定区域情况下的最大两个角配件。当载货集装箱的布置情况为已知时，可容易地实现从这些多个角配件中选择目标载货集装箱的角配件。
图20(c)表示根据图20(b)中检测到的角配件孔中心位置准备的角配件模板图象的准备结果。
依照利用根据本发明上述各实施例(第一到第六实施例)中所提集装箱位置检测系统中图象处理器16a到16d的方式可以这样处理：依据由两条直线限定的交点设立区域，以便将所得到的数据用作角配件104a到104d的模板图象(见图7以及对它的解释说明)。由于上述的处理，就存在这样一个担心：当漏失了两条直线的检测时，错误位置就成为交点，从而将错误区域设立为角配件104a到104d的模板图象。
另一方面，在上述第二修改例中可这样设置：在整个区域或提前限制的图象数据区域中根据三种特征模板(用于检测孔部分)图象实施模板匹配处理以检测孔中心位置，由此准备了角配件的模板图象。结果，就可从这些角配件区域适当地获得模板图象，而无需检测集装箱轮廓线。
(7-3)图象处理器16a到16d的第三不同实施例
下面将参照图21(a)到21(f)描述图象处理器16a到16d的第三不同实施例(此后称为“第三修改例”)。
图21(a)表示通过例如CCD摄象机200a摄取的视频信号(图象数据：初始照相图象)。在图21(a)中，要被装载和卸载的目标集装箱102位于图中图象数据的左下部。
图21(b)表示通过检测载货集装箱102的上表面区域102a获得的结果(用斜线表示的部分)。可通过将二进制处理与差分处理相结合实现检测载货集装箱102的上表面102a区域的方法，在二进制处理中可检测到具有等于或高于阈值的确定值的区域，可通过差分处理提取载货集装箱102的轮廓线。
此外，图21(c)是在通过图21(b)所示方式检测到的载货集装箱102上表面102a的区域中对集装箱102的轮廓线进行线性近似以检测交点的示图。例如，可利用Hough变换(例如参见“Handbook of Image Analysis”under theeditorship of Mikio Takagi，and Haruhisa Shimoda；Publishing Institute of TokyoUniversity，p.572)作为对被检测目标载货集装箱102上表面102a区域中的集装箱102的轮廓线进行线性近似的方法。
图21(d)表示依据图21(c)中所测的作为参考的交点通过设立认为存在角配件104a的区域而获得的结果(用斜线表示的部分)。例如，根据图21(c)中检测到的交点设立包含由四个角配件104a的近似尺寸。
在图21(e)中，通过利用图19(c)、19(d)和19(e)分别所示的三种特征模板(用于检测孔部分)图象(特征模板(用于检测孔部分)图象1，特征模板(用于检测孔部分)图象2，和特征模板(用于检测孔部分)图象3)在图21(d)所示的检测区域实施模板匹配处理，以检测角配件104a的孔部分的中心位置。
图21(f)表示根据在图21(e)中检测到的角配件104的孔中心位置准备的角配件104a的孔部分模板图象的准备结果。
依照利用根据本发明上述各实施例(第一到第六实施例)中所提到的集装箱位置检测系统中图象处理器16a到16d的方式可进行这样的处理：依据由两条直线限定的交点设立区域，以便将所得到的数据用作角配件104a到104d的模板图象(见图7以及对它的解释说明)。由于上述处理而存在这样一个担心：当漏失了两条直线的检测时，错误位置就成为交点，从而将错误区域设立为角配件104a到104d的模板图象。
另一方面，在上述第三修改例中，可这样设置：依据两直线的交点建立的认为存在角配件104a到104d的区域要宽一些；基于三种特征模板(用于检测孔部分)图象在该区域内实施模板匹配处理以检测孔中心位置，由此准备了角配件的模板图象。结果，就可以根据角配件区域准备模板图象。
此外，由于在第三修改例中从角配件孔部分中的区域准备模板图象，模板图象的象素数目要少于从整个角配件区域准备模板图象时的象素数目。
(7-4)图象处理器16a到16d的第四不同实施例
下面将参照图22(a)到22(c)描述图象处理器16a到16d的第四不同实施例(此后称为“第四修改例”)，其中图22(a)表示通过例如CCD摄象机200a摄取的视频信号(图象数据：初始照相图象)。在图20(a)中，假定目标载货集装箱102位于图中图象数据的左下部。
然后，在图22(b)中，通过利用如图19(c)、19(d)和19(e)分别所示的三种特征模板(用于检测孔部分)图象(特征模板(用于检测孔部分)图象1，特征模板(用于检测孔部分)图象2，和特征模板(用于检测孔部分)图象3)在整个区域或图象数据的指定区域进行模板匹配处理，以检测角配件104a的孔部分的中心位置。存在这样一种指定区域的方式：例如，提前从吊运附件100上安装的CCD摄象机200a与目标载货集装箱102之间的相对位置关系中去掉图22(b)所示图中图象数据上侧的两个相邻集装箱中存在角配件的区域。由此，可检测到整个区域情况下的最大四个角配件，或检测到限定区域情况下的最大两个角配件。当载货集装箱的布置情况为已知时，可容易地实现从这些多个角配件中选择到目标载货集装箱的角配件104a。
图22(c)表示根据图22(b)中检测到的角配件孔中心位置而准备的角配件孔部分的模板图象的准备结果。
依照利用根据本发明上述各实施例(第一到第六实施例)中所提到的集装箱位置检测系统中图象处理器16a到16d的方法可以进行这样的处理：依据由两条直线限定的交点设立区域，以便将所得到的数据用作角配件104a到104d的模板图象(见图7以及对它的解释说明)。由于上述的处理而存在这样一个担心：当漏失了对两条直线的检测时，错误位置就成为交点，从而将错误区域设定为角配件104a到104d的模板图象。
另一方面，在上述第四修改例中可这样设置：在整个区域或提前限制的图象数据区域中根据三种特征模板(用于检测孔部分)图象实施模板匹配处理以检测孔中心位置，根据检测到的孔中心位置准备角配件上孔部分的模板图象。结果，可根据这些角配件的孔部分区域适当地获得模板图象，而无需检测任何集装箱轮廓线。
另外，由于在第四修改例中从角配件孔部分中的区域准备模板图象，因此模板图象的象素数目要少于从整个角配件区域准备模板图象时的象素数目。由此可减少模板匹配的处理时间。
(7-5)如上所述，第一到第四修改例与根据通过对集装箱轮廓线进行线性近似处理得到的两条直线交点而准备角配件区域的模板图象的方式不同。即，在第一到第四修改例中，提前准备了多种(三种类型)角配件孔部分中的模板图象；依照模板匹配处理检测孔中心位置，然后根据角配件的孔部分或角配件中的任一个准备模板图象。由此，就可以高可靠性地准备角配件或角配件孔部分的模板图象。
因此，在根据本发明的集装箱位置检测系统中检测集装箱位置的性能可靠性得到进一步提高。
由于按上面所述构造了本发明，因此本发明具有这样一个卓越的优点：可正确检测载货集装箱的上表面相对于吊运附件的三维相对位置，即使吊运附件上安装的每个CCD摄象机与载货集装箱之间的摄象距离随吊运附件的降低而改变、并由此改变角配件在CCD摄象机摄取的视频信号(图象数据)上的尺寸时也能正确检测。
此外，由于按上面所述构造了本发明，因此就可能具有这样一个卓越的优点：可执行正确的模板匹配处理，而无需提前准备许多具有多种尺寸角配件的模板图象(参考图样)，即使吊运附件上安装的每个CCD摄象机与载货集装箱之间的摄象距离随吊运附件的降低而改变、由此改变角配件在CCD摄象机摄取的视频信号(图象数据)上的尺寸时也能得到该优点。
本领域普通技术人员可以理解的是，本发明可用不会脱离本发明精神或必要技术特征范围的其它特定形式体现。
由此，可以认为所有方面中目前公开的实施例仅是说明性而不是限制性的。本发明的范围通过所附加的权利要求而不是通过前面的说明书来表示，在等效内容和范围内进行的所有变化都认为包含在本发明中。
通过引用2000年7月25号申请的日本专利申请第2000-223683号和2001年3月28号申请的日本专利申请第2001-91911号(包括其说明书、权利要求、附图和摘要)全部内容的方式，将它们结合到本申请中。

Claims (32)

1.一种集装箱位置检测系统，它包括：
多个在吊运附件上竖直朝下布置的CCD摄象机，吊运附件安装在搬运集装箱的起重机上，该多个CCD摄象机分别对载货集装箱上表面上安装的多个角配件进行摄象；
多个在所述吊运附件上竖直朝下布置的照明光源，用以分别照射所述载货集装箱上表面上安装的所述多个角配件；
测距仪，用以确定所述吊运附件与所述载货集装箱之间的距离；
图象处理器，用以对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的二维坐标；以及
运算与控制单元，用以对所述载货集装箱的表面相对于所述吊运附件的三维相对位置进行运算操作，该运算操作是根据载货集装箱上表面上的、由所述图象处理器测得的所述多个角配件的二维坐标，以及由所述测距仪测得的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息来进行的；
由此检测到所述吊运附件与所述载货集装箱之间限定的三维相对位置。
2.如权利要求1所述的集装箱位置检测系统，进一步包括控制器，用以基于由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息调节所述多个照明光源的输出。
3.如权利要求2所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：依据模板匹配处理或类似处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件，该处理器对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以检测所述角配件所在的区域，并根据所述检测结果准备模板图象。
4.如权利要求3所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：根据由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息更新所述模板图象的尺寸，以便依照模板匹配处理通过利用这样更新的模板图象和由来自所述CCD摄象机的视频信号表示的输入图象检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件。
5.如权利要求3所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：根据由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息改变由来自所述CCD摄象机的视频信号表示的输入图象尺寸，以便依照模板匹配处理通过利用这样改变了尺寸的输入图象和这样更新的所述模板图象检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件。
6.如权利要求3所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述多个CCD摄象机是这样一种摄象机：每个摄象机可依据由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息自动地改变摄象放大率，以便使由来自所述CCD摄象机的视频信号表示的输入图象尺寸总是保持恒定。
7.如权利要求2所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述多个CCD摄象机是这样一种摄象机：每个摄象机可依据由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息自动地改变摄象放大率，以便使由来自所述CCD摄象机的视频信号表示的输入图象尺寸总是保持恒定。
8.如权利要求2所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：它依照模板匹配处理或类似处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件，该处理器存储所述角配件在其中定了位的区域作为模板图象，其中所述角配件中各个的尺寸与表示所述吊运附件和所述载货集装箱之间距离的距离信息相对应。
9.如权利要求2所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：它依照模板匹配处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件，该图象处理器包括用于准备每个载货集装箱中角配件的模板图象的准备装置；以及
所述准备装置是这样一种装置：在实施所述模板匹配处理时对来自CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以便限定存在所述角配件的区域，通过利用检测多个角配件孔部分的模板图象进行模板匹配处理，该模板图象是为检测角配件中的孔中心位置而在限制区域内提前准备的，该准备装置根据这样检测到的所述角配件的孔中心位置准备角配件的模板图象。
10.如权利要求2所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：它依照模板匹配处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件，该图象处理器包括用于准备所述每个载货集装箱中角配件的模板图象的准备装置；以及
所述准备装置是这样一种装置：通过利用检测多个角配件孔部分的模板图象执行模板匹配处理，该模板图象是相对于来自所述CCD摄象机的视频信号提前准备的，以便在实施所述模板匹配处理时检测角配件中的孔中心位置，准备装置根据这样检测到的所述角配件的孔中心位置准备角配件的模板图象。
11.如权利要求2所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是依照模板匹配处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的处理器，它包括用于准备所述每个载货集装箱中角配件孔附近区域的模板图象的准备装置；以及
所述准备装置是这样一种装置：在实施所述模板匹配处理时对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以限定存在所述角配件的区域，通过利用用于检测多个角配件孔附近区域的模板图象执行模板匹配处理，该模板图象是在用于准备角配件孔附近区域的模板图象的限制区域中提前准备的。
12.如权利要求2所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是依照模板匹配处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的处理器，它包括用于准备所述每个载货集装箱中角配件孔附近区域的模板图象的准备装置；以及
所述准备装置是这样一种装置：通过利用用于检测多个角配件孔附近区域的模板图象执行模板匹配处理，该模板图象是相对于来自所述CCD摄象机的视频信号提前准备的，以便在实施所述模板匹配处理时准备角配件孔附近区域的模板图象。
13.如权利要求1所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：依据模板匹配处理或类似处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件，该处理器对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理以检测所述角配件所在的区域，并根据所述检测结果准备模板图象。
14.如权利要求13所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：根据由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息更新所述模板图象的尺寸，以便依照模板匹配处理通过利用这样更新的模板图象和由来自所述CCD摄象机的视频信号表示的输入图象检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件。
15.如权利要求13所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：根据由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息改变由来自所述CCD摄象机的视频信号表示的输入图象尺寸，以便依照模板匹配处理通过利用这样改变了尺寸的输入图象和这样更新的所述模板图象检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件。
16.如权利要求13所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述多个CCD摄象机是这样一种摄象机：每个摄象机可依据由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息自动地改变摄象放大率，以便使由来自所述CCD摄象机的视频信号表示的输入图象尺寸总是保持恒定。
17.如权利要求1所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述多个CCD摄象机是这样一种摄象机：每个摄象机可依据由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息自动地改变摄象放大率，以便使由来自所述CCD摄象机的视频信号表示的输入图象尺寸总是保持恒定。
18.如权利要求1所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：它依照模板匹配处理或类似处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件，该处理器存储所述角配件在其中定了位的区域作为模板图象，其中所述角配件中各个的尺寸与表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息相对应。
19.如权利要求1所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：它依照模板匹配处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件，该图象处理器包括用于准备每个载货集装箱中角配件的模板图象的准备装置；以及
所述准备装置是这样一种装置：在实施所述模板匹配处理时对来自CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以便限定存在所述角配件的区域，通过利用检测多个角配件孔部分的模板图象进行模板匹配处理，该模板图象是为检测角配件中的孔中心位置而在限制区域内提前准备的，该准备装置根据这样检测到的所述角配件的孔中心位置准备角配件的模板图象。
20.如权利要求1所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：它依照模板匹配处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件，该图象处理器包括用于准备所述每个载货集装箱中角配件的模板图象的准备装置；以及
所述准备装置是这样一种装置：通过利用检测多个角配件孔部分的模板图象执行模板匹配处理，该模板图象是相对于来自所述CCD摄象机的视频信号提前准备的，以便在实施所述模板匹配处理时检测角配件中的孔中心位置，准备装置根据这样检测到的所述角配件的孔中心位置准备角配件的模板图象。
21.如权利要求1所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是依照模板匹配处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的处理器，它包括用于准备所述每个载货集装箱中角配件孔附近区域的模板图象的准备装置；以及
所述准备装置是这样一种装置：在实施所述模板匹配处理时对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以限定存在所述角配件的区域，通过利用用于检测多个角配件孔附近区域的模板图象执行模板匹配处理，该模板图象是在用于准备角配件孔附近区域的模板图象的限制区域中提前准备的。
22.如权利要求1所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是依照模板匹配处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的处理器，它包括用于准备所述每个载货集装箱中角配件孔附近区域的模板图象的准备装置；以及
所述准备装置是这样一种装置：通过利用用于检测多个角配件孔附近区域的模板图象执行模板匹配处理，该模板图象是相对于来自所述CCD摄象机的视频信号提前准备的，以便在实施所述模板匹配处理时准备角配件孔附近区域的模板图象。
23.一种集装箱位置检测系统，它包括：
多个在吊运附件上竖直朝下布置的CCD摄象机，吊运附件安装在搬运集装箱的起重机上，该多个CCD摄象机分别对要被装载和卸载的集装箱(载货集装箱)上表面上安装的多个角配件进行摄象；
测距仪，用以确定所述吊运附件与所述载货集装箱之间的距离；
图象处理器，用以对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的二维坐标；以及
运算与控制单元，用以根据载货集装箱上表面上的所述多个角配件的二维坐标对所述载货集装箱的表面相对于所述吊运附件的三维相对位置进行运算操作，其中多个角配件的二维坐标是由所述图象处理器测得的，以及表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息是由所述测距仪测得的；
由此检测到所述吊运附件与所述载货集装箱之间限定的三维相对位置；
其中，所述图象处理器是这样一种处理器：依据模板匹配处理或类似处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件，该处理器对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以检测所述角配件所在的区域，并根据所述检测结果准备模板图象。
24.如权利要求23所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：根据由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息更新所述模板图象的尺寸，以便依照模板匹配处理通过利用这样更新的模板图象和由来自所述CCD摄象机的视频信号表示的输入图象检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件。
25.如权利要求23所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述图象处理器是这样一种处理器：根据由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息改变由来自所述CCD摄象机的视频信号表示的输入图象尺寸，以便依照模板匹配处理通过利用这样改变了尺寸的输入图象和这样更新的所述模板图象检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件。
26.如权利要求23所述的集装箱位置检测系统，其中：
所述多个CCD摄象机是这样一种摄象机：每个摄象机可依据由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息自动地改变摄象放大率，以便使由来自所述CCD摄象机的视频信号表示的输入图象尺寸总是保持恒定。
27.一种集装箱位置检测系统，它包括：
多个在吊运附件上竖直朝下布置的CCD摄象机，吊运附件安装在搬运集装箱的起重机上，该多个CCD摄象机分别对要被装载和卸载的集装箱(载货集装箱)上表面上安装的多个角配件进行摄象；
测距仪，用以确定所述吊运附件与所述载货集装箱之间的距离；
图象处理器，用以对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的二维坐标；以及
运算与控制单元，用以根据载货集装箱上表面上的所述多个角配件的二维坐标对所述载货集装箱的表面相对于所述吊运附件的三维相对位置进行运算操作，其中多个角配件的二维坐标是由所述图象处理器测得的，以及表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息是由所述测距仪测得的；
由此检测到所述吊运附件与所述载货集装箱之间限定的三维相对位置；
其中，所述多个CCD摄象机是这样一种摄象机：每个摄象机可依据由所述测距仪确定的、表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息自动地改变摄象放大率，以便使由来自所述CCD摄象机的视频信号表示的输入图象尺寸总是保持恒定。
28.一种集装箱位置检测系统，它包括：
多个在吊运附件上竖直朝下布置的CCD摄象机，吊运附件安装在搬运集装箱的起重机上，该多个CCD摄象机分别对要被装载和卸载的集装箱(载货集装箱)上表面上安装的多个角配件进行摄象；
测距仪，用以确定所述吊运附件与所述载货集装箱之间的距离；
图象处理器，用以对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的二维坐标；以及
运算与控制单元，用以根据载货集装箱上表面上的所述多个角配件的二维坐标对所述载货集装箱的表面相对于所述吊运附件的三维相对位置进行运算操作，其中多个角配件的二维坐标是由所述图象处理器测得的，以及表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息是由所述测距仪测得的；
由此检测到所述吊运附件与所述载货集装箱之间限定的三维相对位置；
其中，所述图象处理器是这样一种处理器：它依照模板匹配处理或类似处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件，该处理器存储所述角配件在其中定了位的区域作为模板图象，其中所述角配件中各个的尺寸与表示所述吊运附件和所述载货集装箱之间距离的距离信息相对应。
29.一种集装箱位置检测系统，它包括：
多个在吊运附件上竖直朝下布置的CCD摄象机，吊运附件安装在搬运集装箱的起重机上，该多个CCD摄象机分别对要被装载和卸载的集装箱(载货集装箱)上表面上安装的多个角配件进行摄象；
测距仪，用以确定所述吊运附件与所述载货集装箱之间的距离；
图象处理器，用以对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的二维坐标；以及
运算与控制单元，用以根据载货集装箱上表面上的所述多个角配件的二维坐标对所述载货集装箱的表面相对于所述吊运附件的三维相对位置进行运算操作，其中多个角配件的二维坐标是由所述图象处理器测得的，以及表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息是由所述测距仪测得的；
由此检测到所述吊运附件与所述载货集装箱之间限定的三维相对位置；
其中，所述图象处理器是这样一种处理器：它依照模板匹配处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件，该图象处理器包括用于准备所述每个载货集装箱中角配件的模板图象的准备装置；以及
所述准备装置是这样一种装置：在实施所述模板匹配处理时对来自CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以便限定存在所述角配件的区域，通过利用检测多个角配件孔部分的模板图象进行模板匹配处理，该模板图象是为检测角配件中的孔中心位置而在限制区域内提前准备的，根据这样检测到的所述角配件的孔中心位置准备角配件的模板图象。
30.一种集装箱位置检测系统，它包括：
多个在吊运附件上竖直朝下布置的CCD摄象机，吊运附件安装在搬运集装箱的起重机上，该多个CCD摄象机分别对要被装载和卸载的集装箱(载货集装箱)上表面上安装的多个角配件进行摄象；
测距仪，用以确定所述吊运附件与所述载货集装箱之间的距离；
图象处理器，用以对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的二维坐标；以及
运算与控制单元，用以根据载货集装箱上表面上的所述多个角配件的二维坐标对所述载货集装箱的表面相对于所述吊运附件的三维相对位置进行运算操作，其中多个角配件的二维坐标是由所述图象处理器测得的，以及表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息是由所述测距仪测得的；
由此检测到所述吊运附件与所述载货集装箱之间限定的三维相对位置；
其中，所述图象处理器是这样一种处理器：它依照模板匹配处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件，该图象处理器包括用于准备所述每个载货集装箱中角配件的模板图象的准备装置；以及
所述准备装置是这样一种装置：通过利用检测多个角配件孔部分的模板图象执行模板匹配处理，该模板图象是相对于来自所述CCD摄象机的视频信号提前准备的，以便在实施所述模板匹配处理时检测角配件中的孔中心位置，该准备装置根据这样检测到的所述角配件的孔中心位置准备角配件的模板图象。
31.一种集装箱位置检测系统，它包括：
多个在吊运附件上竖直朝下布置的CCD摄象机，吊运附件安装在搬运集装箱的起重机上，该多个CCD摄象机分别对要被装载和卸载的集装箱(载货集装箱)上表面上安装的多个角配件进行摄象；
测距仪，用以确定所述吊运附件与所述载货集装箱之间的距离；
图象处理器，用以对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的二维坐标；以及
运算与控制单元，用以根据载货集装箱上表面上的所述多个角配件的二维坐标对所述载货集装箱的表面相对于所述吊运附件的三维相对位置进行运算操作，其中多个角配件的二维坐标是由所述图象处理器测得的，以及表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息是由所述测距仪测得的；
由此检测到所述吊运附件与所述载货集装箱之间限定的三维相对位置；
其中，所述图象处理器是依照模板匹配处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的处理器，该图象处理器包括用于准备所述每个载货集装箱中角配件的孔附近区域的模板图象的准备装置；以及
所述准备装置是这样一种装置：在实施所述模板匹配处理时对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以限定存在所述角配件的区域，通过利用用于检测多个角配件孔附近区域的模板图象执行模板匹配处理，该模板图象是在用于准备角配件孔附近区域的模板图象的限制区域中提前准备的。
32.一种集装箱位置检测系统，它包括：
多个在吊运附件上竖直朝下布置的CCD摄象机，吊运附件安装在搬运集装箱的起重机上，该多个CCD摄象机分别对要被装载和卸载的集装箱(载货集装箱)上表面上安装的多个角配件进行摄象；
测距仪，用以确定所述吊运附件与所述载货集装箱之间的距离；
图象处理器，用以对来自所述CCD摄象机的视频信号进行图象处理，以检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的二维坐标；以及
运算与控制单元，用以根据载货集装箱上表面上的所述多个角配件的二维坐标对所述载货集装箱的表面相对于所述吊运附件的三维相对位置进行运算操作，其中多个角配件的二维坐标是由所述图象处理器测得的，以及表示所述吊运附件与所述载货集装箱之间距离的距离信息是由所述测距仪测得的；
由此检测到所述吊运附件与所述载货集装箱之间限定的三维相对位置；
其中，所述图象处理器是依照模板匹配处理检测所述载货集装箱上表面上的所述角配件的处理器，它包括用于准备所述每个载货集装箱中角配件的孔附近区域的模板图象的准备装置；以及
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