[发明专利]一种基于辐射成像的集装箱空箱检测方法

权利要求书

1.一种基于辐射成像的集装箱空箱检测方法，其特征在于：该检测方法包括两部分：(1)对装载集装箱的车辆进行辐射成像，得到集装箱车辆车头避让后的透视图像；(2)对集装箱车辆透视图像进行数字图像处理提取集装箱目标区域，通过算法对集装箱目标区域进行计算，根据计算结果判断被检集装箱是否为空箱；

集装箱车辆透视图像中提取集装箱目标区域的算法中包括以下步骤：

步骤1.1：对透视图像进行亮暗场矫正，得到矫正图像M1；

步骤1.2：对M1图像进行5×5窗口的高斯模糊和直方图均衡处理，得到图像M2；

步骤1.3：对M2图像使用最大最小值归一化到0-255，得到图像M3；

步骤1.4：对M3图像取反得到图像M4，对M4图像进行逐列像素值均值计算，得到一维数组ArrCols，数组的长度LenCols与M4图像的宽度一致；

步骤1.5：对ArrCols数组由ArrCols[0]到ArrCols[LenCols/2]方向进行遍历，得到第一个大于阈值Thred的ArrCols[i]值,并得到对应的数组ArrCols索引i，阈值Thred的取值范围是200到100，初始值置为200；

步骤1.6：如果步骤1.5得不到大于阈值Thred的ArrCols[i]值，则继续以步长为10递减阈值Thred，进行步骤1.5，直到求出第一个大于阈值Thred的ArrCols[i]值,并得到对应的数组ArrCols索引i，i为集装箱左侧边缘位置；

步骤1.7：对ArrCols数组由ArrCols[LenCols]到ArrCols[LenCols/2]方向进行遍历，得到第一个大于阈值Thred的ArrCols[j]值,并得到对应的数组ArrCols索引j，阈值Thred的取值范围是200到100，初始值置为200；

步骤1.8：如果步骤1.7得不到大于阈值Thred的ArrCols[j]值，则继续以步长为10递减阈值Thred，进行步骤1.7，直到求出第一个大于阈值Thred的ArrCols[j]值,并得到对应的数组ArrCols索引j，j为集装箱右侧边缘位置；

步骤1.9：对M4图像进行逐行像素值均值计算，得到一维数组ArrRows，数组的长度LenRows与M4图像的高度一致；

步骤1.11：对ArrRows数组由ArrRows[0]到Arr[LenRows/2]方向进行遍历，得到第一个大于阈值Thred的ArrRows[k]值,并得到对应的数组ArrRows索引k，阈值Thred的取值范围是200到100，初始值置为200；

步骤1.12：如果步骤1.11得不到大于阈值Thred的ArrRows[k]值，则继续以步长为10递减阈值Thred，进行步骤1.11，直到求出第一个大于阈值Thred的Arr[k]值,并得到对应的数组ArrRows索引k，k为集装箱顶部边缘位置；

步骤1.13：对ArrRows数组由ArrRows[LenRows]到ArrRows[LenRows/2]方向进行遍历，得到第一个大于阈值Thred的ArrRows[m]值,并得到对应的数组ArrRows索引m，阈值Thred的取值范围是200到100，初始值置为200；

步骤1.14：如果步骤1.13得不到大于阈值Thred的ArrRows[m]值，则继续以步长为10递减阈值Thred，进行步骤1.13，直到求出第一个大于阈值Thred的ArrRows[m]值,并得到对应的数组ArrRows索引m，m为集装箱底部边缘位置；

步骤1.15：通过步骤1.6，步骤1.8，步骤1.12和步骤1.14得到集装箱在图像中的左侧、右侧、顶部和底部的位置i，j，k，m，从而可以提取集装箱目标区域；

得到集装箱目标区域后，对集装箱目标区域进行算法计算判断是否空箱，包括以下步骤；

步骤2.1：对矫正图像M1和i，j，k，m值，提取集装箱区域Mroi图；

步骤2.2：依次对Mroi图进行高斯模糊、直方图均衡和USM锐化，得到Mroi2图；

步骤2.3：对Mroi2图进行自适应二值化，得到Mroi3图；

步骤2.4：对Mroi3图进行列方向的像素均值计算，得到数组Arr，计算公式是

其中Arr为Mroi3图的图像列方向的像素均值数组，Arr的长度等于Mroi3图的宽度b，rows为图像的高度，也就是Mroi3图的每列像素个数，M为Mroi3图对应的矩阵；

步骤2.5：对于集装箱装有均匀分布的物品，进行算法判断如下：如果数组Arr的均值大于80，则判断集装箱装有均匀分布的物品，此集装箱为非空箱；

步骤2.6：对于集装箱装有非均匀分布的物品，进行算法判断流程如下：

对Arr数组计算得到平均值Avg，根据均值Avg与Arr数组的差计算权重f，f的计算公式是

其中h为数组Arr第h个索引；

求Arr的加权式方差，计算公式如下

其中为加权式方差，cols为Arr的长度；

根据值判断是否空箱，如果值大于等于50.5则为非空箱，小于则为空箱。