[发明专利]一种工程机械吊钩姿态的测量方法、装置及系统

权利要求书

1.一种工程机械吊钩姿态的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

不断获取至少两个相机对工程机械吊钩上标记点同时拍摄的各图像，并分别确定各图像中像素点在世界坐标系中的三维坐标；

根据各图像中各像素点的三维坐标，不断地将至少两个相机同时拍摄的图像拼接为一帧图像；

针对拼接后的每帧图像，从该拼接后的图像中，识别并提取出吊钩上的标记点，生成仅包含所述标记点的图像；

对仅包含所述标记点的各图像中标记点的三维坐标，使用光流跟踪算法，测算出所述标记点的运动状态参数；

根据测算出的所述标记点运动状态参数的变化，对吊钩姿态进行测量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分别确定各图像中像素点的三维坐标，包括：

根据各图像中的像素点在图像坐标系的二维坐标，以及预先确定的图像坐标系下二维坐标与世界坐标系下的三维坐标的转换关系，分别将各图像中像素点的二维坐标转换为对应的三维坐标。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述图像坐标系下二维坐标与世界坐标系下的三维坐标的转换关系，通过下述方式确定：

对布置在所述吊钩上标记点前方的至少两个相机分别进行标定，获取各相机的内外参数；

根据各相机的内外参数中的旋转矩阵和平移转换矢量，确定图像坐标系下二维坐标转换成世界坐标系下三维坐标的表达式。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将至少两个相机同时拍摄的图像拼接为同一帧图像，包括：

对至少两个相机同时拍摄的图像分别进行几何校正；

对几何校正后的各图像进行图像配准；

将图像配准后的各图像进行融合，消除拼接痕迹；

输出拼接完成的图像。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从拼接后的图像中，识别并提取出吊钩上的标记点，生成仅包含所述标记点的图像，包括：

使用灰度聚类方法，根据拼接后的图像中吊钩标记点与图像背景之间的灰度差异，将拼接后的图像中的吊钩标记点的图像数据对象进行聚类；

根据将聚类后的吊钩标记点的图像数据对象，生成仅包含各吊钩标记点的图像。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述标记点的各图像中标记点的三维坐标，使用光流跟踪算法，测算出所述标记点的运动状态参数，包括：

对所述仅包含所述标记点的图像，计算光流场，得到所述标记点在吊钩运动过程中的速度和角度；

根据计算出的速度和角度，得出所述标记点的平移运动速度矢量和绕轴旋转速度矢量，根据所述标记点的三维坐标、所述平移运动速度矢量和绕轴旋转速度矢量，计算所述标记点在振动过程中的运动矢量。

7.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

若连续多个拼接后的图像，提取出吊钩上的标记点失败，则确定所述标记点发生遮挡；

使用卡尔曼滤波算法，根据最近的提取成功的拼接后的图像中标记点所在的位置，依次预测出发生遮挡的多个拼接后的图像中标记点的三维坐标；

根据预测出的三维坐标，继续对吊钩姿态进行测量。

8.一种工程机械吊钩姿态的测量设备，其特征在于，包括：

获取模块，用于不断获取至少两个相机对工程机械吊钩上标记点同时拍摄的各图像；

三维坐标确定模块，用于分别确定各图像中像素点在世界坐标系中的三维坐标；

拼接模块，用于根据各图像中各像素点的三维坐标，不断地将至少两个相机同时拍摄的图像拼接为一帧图像；

提取模块，用于针对拼接后的每帧图像，从该拼接后的图像中，识别并提取出吊钩上的标记点，生成仅包含所述标记点的图像；

测量模块，用于对仅包含所述标记点的各图像中标记点的三维坐标，使用光流跟踪算法，测算出所述标记点的运动状态参数；根据测算出的所述标记点运动状态参数的变化，对吊钩姿态进行测量。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述三维坐标确定模块，具体用于根据各图像中的像素点在图像坐标系的二维坐标，以及预先确定的图像坐标系下二维坐标与世界坐标系下的三维坐标的转换关系，分别将各图像中像素点的二维坐标转换为对应的三维坐标。