基于激光雷达的货船舱口位置获取方法及系统与流程

技术特征：
1.一种基于激光雷达的货船舱口位置获取方法，其特征在于，所述方法包括：将抓斗放在待提取舱口位置信息的作业舱内，通过激光扫描仪扫描作业区域，获取3d点云数据；对3d点云数据进行预处理；根据预处理后的3d点云数据计算基准平面高度，并分析舱盖打开类型；根据舱盖打开类型和预处理后的3d点云数据计算货船作业舱口位置信息。2.根据权利要求1所述基于激光雷达的货船舱口位置获取方法，其特征在于，获取3d点云数据之后，对3d点云数据进行预处理具体包括：将3d点云数据从激光扫描仪坐标系转换至门机回转坐标系，再从门机回转坐标系转换至世界坐标系；对世界坐标系中的3d点云数据进行滤波，获取包含货船的点云，滤掉无关点云，对点云进行下采样处理，并去除噪点。3.根据权利要求2所述基于激光雷达的货船舱口位置获取方法，其特征在于，所述根据预处理后的3d点云数据计算基准平面高度，并分析舱盖打开类型具体包括：将预处理后的3d点云数据作为原始点云数据，从原始点云数据中提取垂直于z轴且点云数目大于第一设定阈值的平面模型；根据点云数目对平面模型进行排序；以各平面模型点云数目为索引，以平面模型参数为对象，建立最大索引优先队列q，根据q中各平面模型的高度计算基准平面高度z
base
；以平面基准高度z
base
为基准，通过滤波分割出z>z
base
的点云，从分割出的点云中提取垂直于x轴且点云数目大于第二设定阈值的平面，根据所提取的平面个数n的大小判断货船舱盖打开方式为平开或者竖开。4.根据权利要求1所述基于激光雷达的货船舱口位置获取方法，其特征在于，所述根据舱盖打开类型和预处理后的3d点云数据，计算货船作业舱口位置信息具体包括：根据基准平面高度z
base
对原始点云数据进行滤波处理，将点云向z＝0平面进行投影，获得第一投影平面点云；从第一投影平面点云中去掉抓斗附近的点云，得到第二投影平面点云；分别根据第一投影平面点云和第二投影平面点云，以抓斗x方向坐标p
x
为分割线，计算工作舱x方向的范围并校验；根据工作舱x方向的范围，以货船y方向的中心位置y
cen
为分割线，计算工作舱y方向的范围并校验；根据x、y方向舱口范围、基准平面高度z
base
，通过矩形包围盒滤波计算舱口高度z
cabin
和舱盖高度z
cover
。5.根据权利要求4所述基于激光雷达的货船舱口位置获取方法，其特征在于，所述分别根据第一投影平面点云和第二投影平面点云，以抓斗x方向坐标p
x
为分割线，计算工作舱x方向的范围具体包括：预估货船y方向的中心位置y
cen
并对第二投影平面点云进行滤波，从第二投影平面点云中获取抓斗两侧距离抓斗最近的两点的坐标，形成舱口x方向初始范围；从第一投影平面点云中提取平行于y轴且点云数目大于第三设定阈值的直线模型，获取抓斗两侧距离抓斗最近的直线，形成舱口x方向第二范围；
对舱口x方向初始范围、第二范围进行校验，确定正确的[x
min
，x
max
]范围。6.根据权利要求5所述基于激光雷达的货船舱口位置获取方法，其特征在于，根据工作舱x方向的范围，以货船y方向的中心位置y
cen
为分割线，计算工作舱y方向的范围并校验具体包括：根据工作舱x方向的范围，从第二投影平面点云中获取货船两侧距离货船y方向的中心位置最近的两点的坐标，形成舱口y方向初始范围；对第一投影平面点云，提取平行于x轴且点云数目大于第四设定阈值的直线模型，获取货船两侧距离货船y方向的中心位置最近的直线，形成舱口y方向第二范围；对舱口y方向初始范围、第二范围进行校验，确定正确的[y
min
、y
max
]范围。7.根据权利要求6所述基于激光雷达的货船舱口位置获取方法，其特征在于，所述根据x、y方向舱口范围、基准平面高度z
base
，通过矩形包围盒滤波计算舱口高度z
cabin
和舱盖高度z
cover
具体包括：设定阈值δ5，则x、y、z三个方向的矩形包围盒滤波界限分别为[x
min
δ5，y
min
‑
δ5，z
base
‑
δ5]、[x
max
‑
δ5，y
max
δ5， ∞]，对得到的矩形包围盒内的点云，再次滤掉抓斗附近的点云，计算该点云z方向的最大值，该值即为舱口高度z
cabin
；若舱盖类型为竖开，设定阈值δ6，以舱口左下角坐标[x
min
、y
min
]为中心，矩形包围盒滤波界限为[x
min
‑
δ6，y
min
‑
δ6，
‑
∞]、[x
min
δ6，y
min
δ6， ∞]，得到矩形包围盒内的点云，取该点云z方向的最大值记为z1；计算以舱口右下角坐标为中心得到的z方向的最大值记为z2，取二者中的较大者作为舱盖竖起高度z
cover
；若舱盖类型为平开，则直接取z
cover
＝z
cabin
。8.一种基于激光雷达的货船舱口位置获取系统，其特征在于，所述系统包括：数据获取模块：将抓斗放在待提取舱口位置信息的作业舱内，通过激光扫描仪扫描作业区域，获取3d点云数据；预处理模块：对3d点云数据进行预处理；类型分析模块：根据预处理后的3d点云数据计算基准平面高度，并分析舱盖打开类型；位置计算模块：根据舱盖打开类型和预处理后的3d点云数据计算货船作业舱口位置信息。9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现如权利要求1～7任一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机实现如权利要求1～7任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开一种基于激光雷达的货船舱口位置获取方法及系统，所述方法包括：将抓斗放在待提取舱口位置信息的作业舱内，通过激光扫描仪扫描作业区域，获取3D点云数据；对3D点云数据进行预处理；根据预处理后的3D点云数据计算基准平面高度，并分析舱盖打开类型；根据舱盖打开类型和预处理后的3D点云数据计算货船作业舱口位置信息。本发明可以自动识别舱盖的打开方式并自动计算货船作业舱口位置信息，舱口位置获取算法适应性强、舱口检出率高，适用于散料装卸自动化作业。于散料装卸自动化作业。于散料装卸自动化作业。


技术研发人员：张鹏 石先城 曹志俊 张涛
受保护的技术使用者：武汉港迪智能技术有限公司
技术研发日：2021.07.15
技术公布日：2021/10/23