[发明专利]一种智能化龙门吊的吊具位姿确定方法

说明书

本发明公开了一种智能化龙门吊的吊具位姿确定方法，其包括构建龙门吊数字模型并构建摄像头模块，进而获取龙门吊吊具下降视角视频序列并构建龙门吊视图数据训练集；对龙门吊视图数据训练集进行角柱标定，获得标定角柱值；将视图数据训练集输入到神经网络中，利用损失函数进行角柱检测，获得角柱位置值；分割角柱位置值，获得角柱像素空间位置；利用三点模型获得吊具的深度值，通过尺度估计对吊具长度值、宽度值进行估计，用于调整吊具位姿；通过龙门吊视图数据训练集对角柱像素空间位、吊具的深度值、长度值和宽度值的对比从而判断吊具四个角柱是否对准集装箱。本发明通过角柱标定和神经网络训练，减小定位误差，无需依靠人工目测进行吊具调节。

技术领域

本发明涉及智能龙门吊领域，尤其涉及一种智能化龙门吊的吊具位姿确定方法。

背景技术

目前龙门吊在集装箱堆场中的箱区、箱位完全靠司机人工操作，人工观察判断箱区、箱位容易产生箱区、箱位识别错误，造成集装箱堆放的信息误差，给集装箱的管理带来了麻烦。同时，龙门吊堆放集装箱的位置完全依赖集卡司机人工目测，没有龙门吊吊具与堆场集装箱准确的定位信息，司机吊起集装箱堆放时，观察吊运的集装箱与堆放集装箱位置有误差时，移动车轮调整龙门吊位置，如此操作降低了装卸速度，影响了装卸效率。

发明内容

本发明提供一种智能化龙门吊的吊具位姿确定方法，以克服龙门吊堆放集装箱位置依靠人工目测等技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种智能化龙门吊的吊具位姿确定方法，包括以下步骤：

步骤1、构建龙门吊数字模型；

步骤2、利用龙门吊数字模型，在龙门吊数字模型中安装虚拟摄像头，通过虚拟摄像头获取龙门吊吊具下降视角视频序列并构建龙门吊视图数据训练集；

步骤3、对龙门吊视图数据训练集进行角柱标定，获得标定角柱值；

步骤4、将带有标定角柱值的龙门吊视图数据训练集输入到神经网络中，利用损失函数进行角柱检测，获得角柱位置值；

步骤5、分割角柱位置值，获得角柱像素空间位置；

步骤6、通过角柱像素空间位置，利用三点模型获得吊具的深度值，通过尺度估计对吊具长度值、宽度值进行估计，用于调整吊具位姿；

步骤7、通过龙门吊视图数据训练集对角柱像素空间位、吊具的深度值、长度值和宽度值的对比从而判断吊具四个角柱是否对准集装箱，若对准集装箱则完成吊具位姿确定，若没有对准集装箱则返回步骤6。

进一步的，所诉步骤4中获得角柱位置值的具体计算公式为：

其中，loss(object)代表带有标定角柱值的龙门吊视图数据训练集，K代表栅格数量，代表角柱存在遮罩概率，w_i代表第i个角柱的标定像素宽度，h_i代表第i个角柱的标定像素高度，x_i代表第i个角柱的标定像素横坐标，代表第i个角柱的预测横坐标，y_i代表第i个角柱的标定纵坐标，代表第i个角柱的预测纵坐标，代表第i个角柱的预测像素宽度，代表第i个角柱的预测图像高度，C_i代表第i个角柱的标定种类，代表第i个角柱的预测种类，代表无角柱遮罩概率，c代表种类的预测概率，classes代表所有种类的集合，p_i(c)代表角柱类别标定概率，代表角柱类别预测概率。

进一步的，步骤6中所述利用三点模型获得吊具的深度值具体步骤为：

步骤6.1、获取任意三个角柱在角柱像素空间位置中坐标，获取任意三个角柱在角柱像素空间位置中坐标的计算公式为：