588287 經濟部智慧財產局員工消費合作、fi印製 A7 -—-- -— --—^—D/ PAQ20167.、3 五、發明說明（i ) 一 【技術領域】 本發明係關於-種影像弍貨櫃破損镇測器，特別是指 -種針對諸紐場、檢查站與特㈣所的影像式諸破損偵 測器，可即棘得貨櫃破損位置及大小，亦可配合貨樞號碼辨 5識，違到提南碼頭出入口的工作效率及吞吐量、貨櫃集散場操作 自動化、加強貨櫃破損檢驗，縮短入港貨櫃提取時間、增加工作 效率減少人力資源的浪費。 【先前技術】 目河應用於貨櫃破躺檢查的方式，多為以人工的方式，一 10個貨櫃一個貨櫃以目視的方式檢查貨櫃的外形，若發現破損時， 再以紙筆的方式記錄貨櫃號碼、破損位置及大小。然而上述檢查 方式無法做到即時進行貨櫃堪用程度的控管功能，並且需徒步至 貨櫃車旁逐-進行人工判讀，以確定^櫃之號碼及破損程度，造 成人力資源及時間上的浪費。 15 -般之影像式的貨櫃破損侧方法是事絲得原崎樞的影 像，再計算所擷取到的灰階影像與原始貨櫃影像之間的變異量， 如果變異量過大則視同破損或有暇疵。此一方法常受CCD攝影機 與貨櫃車身之~_1_事絲得原始貨櫃影像時的距離不同或 貨櫃本身污垢及影像背景雜訊等干擾，使得所擷取到的灰階影像 20與原貨櫃影像差距過大而導致辨識品質不能提升，進而降低原有 之辨識率。 此外受光強度的影響，灰階影像無法完整表達真實的色彩， 而使得原不色彩可能發生失真的現像，進而可能影響辨識率。 由此可見，上述習用貨櫃破損偵測方式或系統仍有諸
Ililll — Η-ιϊ - -------- ! --! : 1 i 1 j ! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
588287 A： B7 1五、發明說明（上 10 15 逐濟部智慧財產局員-I1消費合作社印制衣 20 多缺失、實非一良善之設計者，而亟待加以改良。 本案舍、明人鑑於上述習用—樞破損谓測方式戈$、:充所 衍生的各項缺點乃亟思加以改良創新，並經多年苦、、孤 詣潛心研究後，終於成功研發完成本件影像式貨櫃破 測器。 貝、 【發明目的】 本發明之目的即在於提供一種影像式貨櫃破損偵測 器，可即時取得貨櫃破損位置及大小，亦可配合貨樞號碼辨 識，達到提高碼頭出入口的工作效率及吞吐量、貨插集散^操作 自動化、加強貨櫃破損檢驗，縮短入港貨櫃提取時間、辦加二作 效率減少人力資源的浪費。 — 【技術内容】 可達成上述發明目的之影像式貨櫃破損偵測器，包括 月·數個感應單元及CCD攝影機、影像擷取卡（Prame Grabber)及影像辨識單元所組成。·感應單元負責偵測感應進入 檢查站拍攝區的車輛，並將感應訊息傳送給影像擷取卡以觸發上 CCD攝影機拍取車輛影像，以便用於擷取貨櫃的破損位置及大 小；本發明係以影像處理技術為核心，根據CCD攝影機所拍攝的 貨櫃影像，利用HSI色彩與正常區塊不同的特性，進行Quad tree 的splU and merge，緊接著再利用破損區塊的陰影所造成的HSI 巴彩與正常區塊不同的特性來濾除因影像品質不佳所產生的雜 ^並將正倾塊與破損區塊切割出來，最後將破損區塊梯# 上讓官理員知悉；本發日_用於線场時㈣破損補别 適用於事後的偵測。
297公釐 (請先閱讀背面之注意畜，項再填寫本頁) 訂——^------線. 588287 經濟部智慧財奎局員工消費合作社印製 Α7 R7 __PA02G167 TWP - 5/14 五、發明說明（$ ) 【圖式簡單說明】 請參閱以下有關本發明一較佳實施例之詳細說明及其 附圖，將可進一步瞭解本發明之技術内容及其目的功效； 有關該實施例之附圖為： 圖一為本發明影像式貨櫃破損偵測器之流程示意圖； 圖二A、B該影像式貨櫃破損偵測器之針對單貨櫃辨識 流程示意圖； 圖二A、B該影像式貨櫃破損彳貞測器之針對雙貨櫃辨識 流程示意圖； 10 圖29為該影像式貨櫃破損偵測器之實施流程圖： 圖五為該影像式貨櫃破損偵測器之針對四元樹如14程 式流程示意圖；以及 圖六為該影像式貨櫃破損偵測器之針對影像濾波程式流 程示意圖。 15【主要部分代表符號】 Η感應單元 12前照CCD攝影機 13浚照CCD攝影機 14側照CCD攝影機 15影像擷取卡 16影像辨識單元 17車輛 21感應單元 22 CCD攝影機 本紙張尺！適用中J國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9
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發明說明（4^) PA02CT67.TWP- 6/14 經濟部智慧財產局員工消費合阼社印製 27車誦 31感應單元 32 CCD攝影機 37車輛 41貨櫃破損定位程式模組 42 HSI色彩轉換程式模組 43四元樹Sp l i t程式模組 44影像Merge程式模組 45影像濾、波程式模組 【較佳實施例】 凊麥閱圖一，本發明所提供之影像式貨櫃破損偵測 器，主要包括有： 請參閱圖一所示，係本發明所提供之影像式貨櫃破損偵測器 〕流程機制，主要包括有感應單元11、前照CCD攝影機12、後照CCD 攝〜機13、侧j^'CCD攝彩機14、影像#貞取卡（frame grabber) h、影像辨識單元16。其中，感應單元:Q負責偵測感應進入拍攝 &的車輛17，並將感應訊息傳送給影像擷取卡15以觸發前照CCD 攝影機12、後照CCD攝影機13、側照CCD攝影機14拍取一單張前照 10 (後照、側照）貨櫃影像；感應單元11可以是感應器（senS0r)， 感您器可為反射式或對射式或反射片式或感應線圈（L〇〇p)，係用 來感知在其感應範圍内是否有物體存在，物體進入時感應器所感 應到的狀態變化將會觸發影像擷取卡丨5，而由影像榻取卡15來彌 取前照（後照、側照）CCD攝影機所拍取的單張前照（後照、側照） °車輛影像；所拍取的車輛影像供影像辨識單元來做貨櫃號碼辨
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂------ --線、 ί υ ϋ If · 87 2 8 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 --- ' '〜 -— 37 P»\020167 TWP - .、發明説明(i：) ^ ^ S 識。 y像辨識單元16為影像式貨櫃破損彳貞測器的主要核心部份， 負男將則照CCD攝影機12、後照CCD攝影機13、侧照CCD攝影機14 所拍攝的單張貨姉像’·影像處理的技術，將貨櫃破損位置 5 ，偵;則出來。 圖二A、B所示，係本發明所提供之影像式貨櫃破損偵測器針 對單貨樞偵測時的流程實施例；其中，感應單元21負責侧感應 進入拍攝區的車節，當感應單元21侧到貨獅端_將感應 訊息傳送給影像擷取卡以觸發CCD攝影機22拍取一單張前照（右側 10照）貨樞影像，當感應單元21價測到貨櫃尾端時即將感應訊息傳 送給影像擷取卡以觸發CCD攝影機22拍取-單張後照（左側照）貨 櫃影像；感應單切可从感應器（Se_·)，感應器可為反射 式或對射A或反射片弍或感應線圈（L〇〇p)，係用來感知在其感應 祀圍内疋否有物體存在，物體進入時感應器所感應到的狀態變化 15將會斕發影像擷取卡，而由影像擷取卡來擷取〇：〇攝影機22所拍 取的單張别照（後照、侧照）車輛影像：所拍敌的皋輛影像供影像 辨識單元來做貨櫃破損偵測。 a一a、b所示》係本發明所提供之影像式貨櫃破損偵測器針 對雙貨櫃觸時的流程f施例；其中，感應單元31負責侧感應 20進八拍攝區的車輛、，當感應單元31偵測到第一個貨櫃前端時即 將感應訊4料給影像娜卡明發G_影機32拍取—單張前 脍（右側照）第一個貨櫃影像，當感應單元31伯測到第一個貨植尾 端时即將感應訊息傳送給影像擷取卡以觸發CCD攝影機32拍取一 單張後照（左舰）第-健櫃影像，當感應單元31伽到第二個 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公1Γ I I · I 1 I J ! · I ]. f靖先閱讀背面之注意事項再嗔寫本頁} 訂ί 1 —J I n «I · '線 588287 A7 五 發明說明（< 貝櫃刚端時即將感應訊恩傳送給影像擷取卡以觸發CCD攝影機32 拍取一單張前照（右側照）第二個貨櫃影像·當感應單元31偵測到 第二個貨櫃尾端時即將感應訊息傳送给影像擷取卡以觸發CCD攝 影機32拍取一單張後照（左側照）第二個貨櫃影像；感應單元幻可 5以是感應器（Sensor)，感應器可為反射式或對射式或反射片式 或感應線圈（Loop)，係_來感知在其感應範圍内是否有物體存 在’物體進入時感應器所感應到的狀態變化將會觸發影像擷取 卡叩由·^像韻取卡來榻取CCD攝影機32所拍取的單張前照（後 、侧照）車輛影像；所拍取的車輛影像供影像辨識單元來做貨 10 擺破損彳貞測。 圖四所示的是貨櫃破損偵測機制程式流程實施例。整體影像 式k櫃破損偵測器的流程模組包括hsi色彩轉換程式模組42、四 元樹Split程式模組43、影像Merge程式模組44、影像濾波程式淇 祖45，當貨櫃影像檔輸入，先由貨櫃破損定位程式模組4丨找到貨 15 !、匱的可能位置’再擷取到的貨櫃號碼區域影像，將此貨櫃號碼區 域影像經HSI色彩轉換程式模組42做HSI色彩轉換，再利用四元樹 Sp] i:程式模組43和影像merge程式模組44粗略地將破損影像與正 常影像做切割、切割後，利用影像濾波程式模組45將非破損影像 濾除。最後再利用貨櫃破損定位程式模組Μ將切割出來的破損區 20 塊做精確的定位。 以下我們分別對每一個程式模組進行深入的討論與介紹。圖 五所示的是Quad tree的split程式流程實施例。首先將影像切割 成·〇2χ 32的block大小共20χ 15個，再對每一個]3i〇ck進行Quad tree的spirt，為程式撰寫方便，我們將左上角編號成1，右上角 i^--------訂——ill---線^^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 濟 部 智 ，慧 財 產 局 消 費 合 社 印 製 588287 A7 37 PA020167 'rWP - 9/14 經濟部智慧財i局員工消費合昨社印制衣 五、發明說明（g) 編號成2，左下角編號成3 '右下角編號成4，若再對左上_的 block再進行split，則該block的左上角編號為il，右上肖編號 成12，左下角編號成13，右下角編號成i4，依此類推。並且每次 均將Split後的編號push進Queue，以利程弍記憶，當程式處理完 5 所有的block後，即可'--將Queue當中的編號取出檢查是否應該 再分割，一直到所有的block均處理完為止。 影像Me rge程式流程實施例如下演算法所示： Algorithm : Merge Input : Split後的影像輸入 10 Output : Segmentation後的影像 Procedure : 對所有的block均標上新的label Do change=false 15 for由上而下 for由左而右 :f(8-Neighbors 擁有不同的labd) 根據mean來判斷是否該進行Me rge if (mean<=threshold) 20 將欲Me rge的block的丨abei設為當中最小的label 重新計算block的mean change二true end l f end if ;紙張尺度適闬甲國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -1 ] n I ] n I I U - ‘f -------tT'i •線·丨 588287 A7 37 PA020167.TWP - 1〇/^ 五、發明說明（牙） 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 end tor end for for由下而上 for由右而左 if (8-Neighbors 擁有不同的label) 根據mean來判斷是否該進行Me rge if (mean〈二threshold) 將欲Me rge的block的label設為當中最小的！ abe! 重新計算block的mean change=true end i f end if end for end for unril change=false 如上述演算法所示，類似於connected components labeling algorUhm，首电對每一個分割後的block標上不同的 label，因此，即可由左而右，由上而下的逐一對g_neighb〇rs進 行HSI色彩平均值的比對‘若平均值接近，則就將平均值類似之 block標示成8-neighbors當中最小之Ubel，緊接著，由右而 左，由下而上的逐一對8-neighbors進行HSI色彩平均值的比對， 若平均值接近，則就將平均值類似之bi〇ck標示成8_neighb〇rs當 中最小之label，依此類推，疊代數次之後，就可完成影像的 Merge 。 I -------Μ- 1 -ί · I ! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂丨· --線· 各紙張尺变迺用肀 國國家標準（CNS)A4規格、210 X 297公釐 10- g圖六所示為影像濾波程式流程實施例，利用過大的區塊必定 P貝概本體，過，Ί、的區塊必定是雜訊或影像品質不佳所導致的雜 l 乂利用個【ηι^ΐιοΐά來剔除一些區塊。此外，由於貨檀 本身的污輯導致的區鮮連續，亦可由㈣祕的記錄來剔除相 同的區塊。 【特點及功效】 安本發明所提供之影像式貨櫃破損偵測器，與前述引證 *及其他習用技術相互比較時，更具有下列之優點： 1〇 、 一種影像式貨櫃破損偵測器，其特徵為結合Quad tree 、°PlU and Merge，在貨櫃影像上做影像的分割，再依據區塊 &進彳丁刀析，如此可以不.雙貨櫃影像上的雜訊（包括反光與陰影） 如響、以提南貨櫃破損的偵測準確率。 2)利用HSi色彩的Vanance來判斷是否該進行spilt，相較 於傳統灰階的Max-Mm可達成較佳的分割效果。 b (3)結合影像處理中的HSI色彩機制，不會因光線的變化及 反射而無法偵測出破損，能使系統具有較大的容許能力。 (4)使用參像處理中的Quad tree結構機制，可提高整體影 像的Split速度。 、二）使用類似衫像處理中的c〇皿c〇mp〇nents iabei[ng aig〇ri[hm結構機制，可提高整體影像的Merge速度。 (6)使用Mean值記錄機制，對貨櫃污垢所導致的分割不連續 可完成組合，以提高整體的貨櫃破損偵測率。 上列洋細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說 明’准a貝、施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫 B7 PA020167.TWP - 12/1 丨五、發明説明（/口） I〆 丨 離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本 案之專利範圍中。 綜上所述，本案不但在技術思想上確屬創新，並能較 習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步 5性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請責局桉 准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。 〆 ! ；—^ ---- f請先閱讀背面之iit事項再填寫本頁) tT'. ill ' 經濟部智慧財產局員工消費合阼社印製 ^、浪尺度適用中國國家漂準（CNS)A4規袼（21G χ 297公j 公釐）