【摘 要】
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经济实力是一个国家国力的象征,目前我国港口集装箱运输比重逐年增加,但集装箱的装卸过程仍旧依靠操作人员的经验,长时间的工作不仅加剧了操作的风险,还浪费了大量的人力、财力、物力。因此,港口集装箱装卸自动引导技术显得尤为重要。本文提出基于双目视觉的集装箱位姿测量技术,运用视觉测量技术进行引导集装箱吊具完成集装箱对位,以实现自动吊装。本文的主要研究内容如下:相机的成像模型与相机的标定。对相机的成像原理和坐
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经济实力是一个国家国力的象征,目前我国港口集装箱运输比重逐年增加,但集装箱的装卸过程仍旧依靠操作人员的经验,长时间的工作不仅加剧了操作的风险,还浪费了大量的人力、财力、物力。因此,港口集装箱装卸自动引导技术显得尤为重要。本文提出基于双目视觉的集装箱位姿测量技术,运用视觉测量技术进行引导集装箱吊具完成集装箱对位,以实现自动吊装。本文的主要研究内容如下:相机的成像模型与相机的标定。对相机的成像原理和坐标系之间的转化进行详尽的描述,并对相机出现的畸变进行校正;结合图像处理算法库和Matlab软件运用张氏棋盘标定法对双目相机进行标定,并对整个标定过程进行评估。基于改进KCF（Kernel Correlation Filter）算法的目标集装箱实时跟踪研究。对集装箱图像进行预处理使得集装箱轮廓较为明显,融合图像特征的改进霍夫变换算法进行目标集装箱的轮廓提取;对目标集装箱的跟踪,通过对不同的跟踪算法进行实验,实验结果证实了改进的KCF算法对目标集装箱的跟踪是可行的和准确的。基于双目视觉的集装箱立体匹配和优化算法,对集装箱位姿解算算法进行实验验证。对立体匹配易误匹配的现状,提出优化的极限约束算法,保证了双目相机立体匹配的准确性;使用混合矩算法和最小二乘法算法进行集装箱位姿的解算;通过实验验证了双目视觉测量算法测量集装箱位姿数据的准确性。根据港口集装箱的吊装环境,搭建可行性的实验平台,验证本文所提的双目视觉引导集装箱吊装的准确性、稳定性、鲁棒性等特点。实验结果显示,相机工作的稳定区间在[500mm,1500mm];视觉获取目标集装箱位姿,偏转角的误差在±3.0 o,测量误差在±2mm,可以满足港口集装箱的吊装要求。
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