一种垃圾料位检测方法、装置及上料板机.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510669760.6

申请日:

2015.10.13

公开号:

CN105389795A

公开日:

2016.03.09

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||专利申请权的转移 IPC(主分类):G06T 7/00登记生效日:20170622变更事项:申请人变更前权利人:中联重科股份有限公司变更后权利人:长沙中联重科环境产业有限公司变更事项:地址变更前权利人:410013 湖南省长沙市岳麓区银盆南路361号变更后权利人:410000 湖南省长沙市高新开发区林语路288号|||实质审查的生效IPC(主分类):G06T 7/00申请日:20151013|||公开

IPC分类号:

G06T7/00

主分类号:

G06T7/00

申请人:

中联重科股份有限公司

发明人:

高灿; 苏伟; 邓炼; 李子颖

地址:

410013湖南省长沙市岳麓区银盆南路361号

优先权:

专利代理机构:

北京同达信恒知识产权代理有限公司11291

代理人:

李娟

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内容摘要

本发明公开了一种垃圾料位检测方法、装置及上料板机,在本案中,可通过对采集到的料坑的料坑垃圾图像进行图像处理,识别出料坑垃圾图像中的相应的料坑区域,并可通过对该料坑区域进行轮廓处理,得到用于表征该料坑区域的各垃圾边界的垃圾区域轮廓图,进而可根据该垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准线,确定料坑中的垃圾在料坑中的图像高度,并根据确定的图像高度得到料坑中的垃圾在料坑中的实际高度,从而可实现垃圾料位的自动检测,相对于现有的人工检测方式来说,精确度更高、效率更高。

权利要求书

1.一种垃圾料位检测方法,其特征在于,包括:
采集料坑的料坑垃圾图像,并基于设定的图像处理技术确定出所述料坑垃
圾图像中的料坑区域;
对所述料坑区域进行轮廓处理,得到用于表征所述料坑区域的各垃圾边界
的垃圾区域轮廓图;
根据所述垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准线,确定料坑中的垃圾在料
坑中的图像高度,并根据确定的图像高度,确定料坑中的垃圾在料坑中的实际
高度。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述采集料坑的料坑垃圾图
像,包括:
通过设置在料坑上侧方的图像采集设备采集由设置在料坑上侧方的补光
照明设备充分照明的料坑的料坑垃圾图像。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在基于设定的图像处理技术
确定出所述料坑垃圾图像中的料坑区域之前,所述方法还包括:
若确定所述料坑垃圾图像为彩色图像,则对所述料坑垃圾图像进行灰度化
处理,得到料坑垃圾灰度图像。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于设定的图像处理技
术确定出所述料坑垃圾图像中的料坑区域,包括:
基于图像掩膜技术,对所述料坑垃圾图像进行非料坑区域的掩模乘积处
理,以确定出所述料坑垃圾图像中的相应的料坑区域。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述料坑区域进行轮
廓处理,得到用于表征所述料坑区域的各垃圾边界的垃圾区域轮廓图,包括:
基于设定的边缘检测技术,对所述料坑区域进行边缘检测,形成垃圾边缘
图像;
对所述垃圾边缘图像执行以下操作,形成垃圾料连通区域图:
统计所述垃圾边缘图像中的所有边缘点,并将统计到的边缘点加入集合S0
中;从所述垃圾边缘图像的中心区域选取一个边缘点,加入连通边缘点集合S1,
并更新集合S0=S0-S1;从S1中选择出一已连通的点pi,并将S0中与选择出
的点pi之间的像素距离小于设定距离的边缘点qj相连,并将所有满足条件的
边缘点qj加入集合S1,更新集合S0=S0-S1;重复上述从S1中选择点pi以及
将满足条件的qj加入集合S1并更新集合S0的操作,直至确定集合S0为空;
在所述垃圾料连通区域图上,从左至右依次扫描图像上的各行,并连接从
左至右方向上的第一个和最后一个边缘点,形成垃圾料的左右边界;同时,从
上至下依次扫描图像上的各列,并将从上至下方向上的第一个边缘点作为垃圾
料的上边界;根据垃圾料的左右边界以及上边界,形成垃圾区域轮廓图。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述垃圾区域轮廓图以
及设定的料坑基准线,确定料坑中的垃圾在料坑中的图像高度,并根据确定的
图像高度,确定料坑中的垃圾在料坑中的实际高度,包括:
根据所述垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准线,沿横轴方向统计垃圾料
的各边界点,并记录统计到的各边界点所对应的纵轴值;
对各边界点所对应的纵轴值进行均值运算,并将得到的纵轴值平均值作为
料坑中的垃圾在料坑中的图像高度;
根据图像坐标系与图像采集坐标系之间的转换关系,以及图像采集坐标系
与世界座标系之间的转换关系,将料坑中的垃圾在料坑中的图像高度转换成世
界坐标,得到料坑中的垃圾在料坑中的真实高度。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,根据图像坐标系与图像采集
坐标系之间的转换关系,以及图像采集坐标系与世界座标系之间的转换关系,
将料坑中的垃圾在料坑中的图像高度转换成世界坐标,得到料坑中的垃圾在料
坑中的真实高度,包括:
根据以下图像坐标系与图像采集坐标系之间的转换关系:
u=f×Xc/Zc
v=f×Yc/Zc;
将料坑中的垃圾在料坑中的图像高度v转换成图像采集坐标系中的相应高
度Yc;并
根据以下图像采集坐标系与世界座标系之间的转换关系:
X c y c Z c = 1 0 0 0 c o s θ s i n θ 0 - s i n θ c o s θ X w Y w + H c Z w ; ]]>
将图像采集坐标系中的相应高度Yc转换为世界座标系中的相应高度Yw,得
到料坑中的垃圾在料坑中的真实高度;
其中,u表示图像的像素横坐标,v表示图像的像素纵坐标,f为图像采集
设备的焦距;Xc、Yc、Zc分别为图像采集座标系OcXcYcZc中的x轴,y轴,z
轴的坐标值;Xw、Yw、Zw分别为世界座标系OwXwYwZw中的x轴,y轴,z
轴的坐标值,且,Zw的具体取值为沿θ方向,图像采集设备与料坑之间的距离;
θ为图像采集设备与水平面之间的设定夹角,Hc为图像采集设备与料坑之间的
垂直距离。
8.一种垃圾料位检测装置,其特征在于,包括:
图像采集单元,用于采集料坑的料坑垃圾图像;
料坑区域确定单元,用于基于设定的图像处理技术确定出所述料坑垃圾图
像中的料坑区域;
轮廓处理单元,用于对所述料坑区域进行轮廓处理,得到用于表征所述料
坑区域的各垃圾边界的垃圾区域轮廓图;
垃圾料位确定单元,用于根据所述垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准
线,确定料坑中的垃圾在料坑中的图像高度,并根据确定的图像高度,确定料
坑中的垃圾在料坑中的实际高度。
9.如权利要求8所述的垃圾料位检测装置,其特征在于,所述图像采集
单元包括设置在料坑上侧方的图像采集子单元以及补光照明子单元;
所述补光照明子单元,用于对料坑进行补光照明;
所述图像采集子单元,用于采集由所述补光照明子单元充分照明的料坑的
料坑垃圾图像。
10.如权利要求8所述的垃圾料位检测装置,其特征在于,所述垃圾料位
检测装置还包括灰度化处理单元:
所述灰度化处理单元,用于在基于设定的图像处理技术确定出所述料坑垃
圾图像中的料坑区域之前,若确定所述料坑垃圾图像为彩色图像,则对所述料
坑垃圾图像进行灰度化处理,得到料坑垃圾灰度图像。
11.如权利要求8所述的垃圾料位检测装置,其特征在于,
所述料坑区域确定单元,具体用于基于图像掩膜技术,对所述料坑垃圾图
像进行非料坑区域的掩模乘积处理,以确定出所述料坑垃圾图像中的相应的料
坑区域。
12.如权利要求8所述的垃圾料位检测装置,其特征在于,
所述轮廓处理单元,具体用于基于设定的边缘检测技术,对所述料坑区域
进行边缘检测,形成垃圾边缘图像;并对所述垃圾边缘图像执行以下操作,形
成垃圾料连通区域图:统计所述垃圾边缘图像中的所有边缘点,并将统计到的
边缘点加入集合S0中;从所述垃圾边缘图像的中心区域选取一个边缘点,加
入连通边缘点集合S1,并更新集合S0=S0-S1;从S1中选择出一已连通的点
pi,并将S0中与选择出的点pi之间的像素距离小于设定距离的边缘点qj相连,
并将所有满足条件的边缘点qj加入集合S1,更新集合S0=S0-S1;重复上述
从S1中选择点pi以及将满足条件的qj加入集合S1并更新集合S0的操作,直
至确定集合S0为空;以及,
在所述垃圾料连通区域图上,从左至右依次扫描图像上的各行,并连接从
左至右方向上的第一个和最后一个边缘点,形成垃圾料的左右边界;同时,从
上至下依次扫描图像上的各列,并将从上至下方向上的第一个边缘点作为垃圾
料的上边界;并,根据垃圾料的左右边界以及上边界,形成垃圾区域轮廓图。
13.如权利要求8所述的垃圾料位检测装置,其特征在于,
所述垃圾料位确定单元,具体用于根据所述垃圾区域轮廓图以及设定的料
坑基准线,沿横轴方向统计垃圾料的各边界点,并记录统计到的各边界点所对
应的纵轴值,以及,对各边界点所对应的纵轴值进行均值运算,并将得到的纵
轴值平均值作为料坑中的垃圾在料坑中的图像高度;根据图像坐标系与图像采
集坐标系之间的转换关系,以及图像采集坐标系与世界座标系之间的转换关
系,将料坑中的垃圾在料坑中的图像高度转换成世界坐标,得到料坑中的垃圾
在料坑中的真实高度。
14.如权利要求13所述的垃圾料位检测装置,其特征在于,所述垃圾料
位确定单元,具体用于根据以下图像坐标系与图像采集坐标系之间的转换关
系:
u=f×Xc/Zc
v=f×Yc/Zc;
将料坑中的垃圾在料坑中的图像高度v转换成图像采集坐标系中的相应高
度Yc;并
根据以下图像采集坐标系与世界座标系之间的转换关系:
X c y c Z c = 1 0 0 0 c o s θ s i n θ 0 - s i n θ cos θ X w Y w + H c Z w ; ]]>
将图像采集坐标系中的相应高度Yc转换为世界座标系中的相应高度Yw,得
到料坑中的垃圾在料坑中的真实高度;
其中,u表示图像的像素横坐标,v表示图像的像素纵坐标,f为图像采集
设备的焦距;Xc、Yc、Zc分别为图像采集座标系OcXcYcZc中的x轴,y轴,z
轴的坐标值;Xw、Yw、Zw分别为世界座标系OwXwYwZw中的x轴,y轴,z
轴的坐标值,且,Zw的具体取值为沿θ方向,图像采集设备与料坑之间的距离;
θ为图像采集设备与水平面之间的设定夹角,Hc为图像采集设备与料坑之间的
垂直距离。
15.一种上料板机,其特征在于,所述上料板机包括权利要求8~14任一
所述的垃圾料位检测装置。

说明书

一种垃圾料位检测方法、装置及上料板机

技术领域

本发明涉及垃圾料位检测技术领域,尤其涉及一种垃圾料位检测方法、装
置及上料板机。

背景技术

在垃圾压缩站的压料过程中,由于垃圾倾倒不均匀以及垃圾成份复杂等原
因,在垃圾投料过多时较易造成料坑中的垃圾堵料卡死,导致垃圾无法下落至
压缩机,形成“溢斗空压”现象,因此,需要实时或定时地对垃圾的料位进行
检测,以解决上述问题。

具体地,由于垃圾料的成份非常复杂,如可包括塑料袋、瓶子、树木以及
纸屑等,使得其所形成的曲面通常为非刚体曲面,因而,无法采用已有的适用
于刚体曲面的超声波测距、激光测距等检测方法进行料位的检测,仅能通过人
工监控的方式来凭经验判断相应的垃圾料位。

具体地,在采用人工监控方式进行垃圾料位的检测时,主要通过观看料坑
的监控视频来实现。但是,由于视频在传输过程中存在变形、视角变化以及环
境噪声等干扰因素,与料坑的实际图像存在较大的差异,因而,极易导致人工
观测到的视频图像并不准确,导致最终的料位检测结果存在较大的误差,降低
料位检测结果的精确性。另外,由于垃圾为非刚体料,其料位边界以曲线而非
直线的形式存在,因此,在采用人工监控方式进行料位检测时,还需要进行曲
线料位到直线料位的人工转换,从而进一步降低了料位检测结果的精确性、使
得料位检测结果的可靠性较低。再有,在采用人工监控方式进行料位检测时,
由于大部分操作都需要人工来完成,因而还会存在自动化程度低的问题,使得
垃圾料位检测的效率并不高。

也就是说,现有的垃圾料位检测方式存在精确性较低以及效率较低等的问
题,因此,亟需提供一种新的垃圾料位检测方式以解决上述问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种垃圾料位检测方法、装置及上料板机,用以解决
现有的垃圾料位检测方式所存在的精确性较低以及效率较低等的问题。

本发明实施例提供了一种垃圾料位检测方法,包括:

垃圾料位检测装置采集料坑的料坑垃圾图像,并基于设定的图像处理技术
确定出所述料坑垃圾图像中的相应的料坑区域;

对所述料坑区域进行轮廓处理,得到用于表征所述料坑区域的各垃圾边界
的垃圾区域轮廓图;

根据所述垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准线,确定料坑中的垃圾在料
坑中的图像高度,并根据确定的图像高度,确定料坑中的垃圾在料坑中的实际
高度。

相应地,本发明实施例还提供了一种垃圾料位检测装置,包括:

图像采集单元,用于采集料坑的料坑垃圾图像;

料坑区域确定单元,用于基于设定的图像处理技术确定出所述料坑垃圾图
像中的相应的料坑区域;

轮廓处理单元,用于对所述料坑区域进行轮廓处理,得到用于表征所述料
坑区域的各垃圾边界的垃圾区域轮廓图;

垃圾料位确定单元,用于根据所述垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准
线,确定料坑中的垃圾在料坑中的图像高度,并根据确定的图像高度,确定料
坑中的垃圾在料坑中的实际高度。

进一步地,本发明实施例还提供了一种上料板机,所述上料板机包括本发
明实施例所述的垃圾料位检测装置。

本发明有益效果如下:

本发明实施例提供了一种垃圾料位检测方法、装置及上料板机,在本发明
实施例所述技术方案中,可通过对采集到的料坑的料坑垃圾图像进行图像处
理,识别出料坑垃圾图像中的相应的料坑区域,并可通过对该料坑区域进行轮
廓处理,得到用于表征该料坑区域的各垃圾边界的垃圾区域轮廓图,进而可根
据该垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准线,确定料坑中的垃圾在料坑中的图
像高度,并根据确定的图像高度得到料坑中的垃圾在料坑中的实际高度,从而
可实现垃圾料位的自动检测,相对于现有的人工检测方式来说,精确度更高、
效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所
需要使用的附图作简要介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的
一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,
还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明实施例中所述垃圾料位检测方法的流程示意图;

图2所示为本发明实施例中所述图像采集设备与补光照明设备的一种可能
的位置结构示意图;

图3(a)所示为本发明实施例中所述的料坑垃圾图像示意图;

图3(b)所示为本发明实施例中所述的垃圾料连通区域图;

图3(c)所示为本发明实施例中所述的垃圾区域轮廓图;

图4所示为本发明实施例中所述的垃圾边界直线的确定示意图;

图5所示为本发明实施例中所述垃圾料位检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发
明作进一步地详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,
而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例一:

本发明实施例一提供了一种垃圾料位检测方法,如图1所示,其为本发明
实施例一中所述垃圾料位检测方法的流程示意图,所述垃圾料位检测方法可包
括以下步骤:

步骤101:采集料坑的料坑垃圾图像;

步骤102:基于设定的图像处理技术确定出所述料坑垃圾图像中的料坑区
域;

步骤103:对所述料坑区域进行轮廓处理,得到用于表征所述料坑区域的
各垃圾边界的垃圾区域轮廓图;

步骤104:根据所述垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准线,确定料坑中
的垃圾在料坑中的图像高度,并根据确定的图像高度,确定料坑中的垃圾在料
坑中的实际高度。

也就是说,在本发明实施例一所述技术方案中,可通过对采集到的料坑的
料坑垃圾图像进行图像处理,识别出料坑垃圾图像中的相应的料坑区域,并可
通过对该料坑区域进行轮廓处理,得到用于表征该料坑区域的各垃圾边界的垃
圾区域轮廓图,进而可根据该垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准线,确定料
坑中的垃圾在料坑中的图像高度,并根据确定的图像高度得到料坑中的垃圾在
料坑中的实际高度,从而可实现垃圾料位的自动检测,相对于现有的人工检测
方式来说,精确度更高、效率更高。

下面,将对本发明实施例中的各步骤进行详细说明:

可选地,步骤101所述的采集料坑的料坑垃圾图像,可具体实施为:

通过设置在料坑上侧方的图像采集设备(如摄像机、或照相机等)采集由
设置在料坑上侧方的补光照明设备(如白炽灯、LED灯等)充分照明的料坑的
料坑垃圾图像。

其中,如图2所示(图2为图像采集设备与补光照明设备的一种可能的位
置结构示意图),所述图像采集设备可与水平面成设定夹角(θ)且距离所述料
坑第一设定高度(Hc),所述补光照明设备可距离所述料坑第二设定高度。且,
为了避免图像采集设备对光的遮挡,当所述图像采集设备与所述补光照明设备
位于料坑的同一上侧方时,所述第一设定高度一般可大于所述第二设定高度;
以及,为了使得图像采集设备能够采集到料坑的完整全面的料坑垃圾图像,所
述设定夹角一般可大于0度且小于90度,只要能够保证图像采集设备可采集
到料坑的完整全面的料坑垃圾图像即可。

另外,需要说明的是,所述图像采集设备与所述补光照明设备也可不位于
料坑的同一上侧方,如,一个位于料坑的左上侧方,一个位于料坑的右上侧方
等;此时,所述第一设定高度除了可大于所述第二设定高度之外,还可小于或
等于所述第二设定高度,本发明实施例对此不作赘述。

较优地,如图2所示,为了节省设备安装资源,所述图像采集设备与所述
补光照明设备一般被设置在料坑的未设置有用于进行垃圾上料的上料扳机的
一侧的上方,本发明实施例对此也不作赘述。

进一步地,需要说明的是,在采集料坑的料坑垃圾图像时,为了更精确地
实现垃圾料位的检测,可实时采集料坑的料坑垃圾图像。当然,需要说明的是,
在满足相应的精确度要求的基础上,为了节省图像采集资源,还可定时(如每
隔1分钟或3分钟等)采集料坑的料坑垃圾图像,本发明实施例对此也不作赘
述。

进一步地,在采集到料坑的料坑垃圾图像之后,即可对所述料坑垃圾图像
进行相应的图像处理,以识别出所述料坑垃圾图像中的相应的料坑区域,即执
行步骤102。

可选地,步骤102所述的基于设定的图像处理技术确定出所述料坑垃圾图
像中的料坑区域,可具体实施为:

基于图像掩膜技术,对所述料坑垃圾图像进行非料坑区域的掩模乘积处
理,以确定出所述料坑垃圾图像中的相应的料坑区域。

也就是说,由于料坑的非料坑区域大部分是固定不变的,因此可对所述料
坑垃圾图像进行非料坑区域的掩模乘积处理,以去除非料坑区域噪声。

具体地,可通过以下公式对所述料坑垃圾图像进行非料坑区域的掩模乘积
处理:

g(x,y)=f(x,y)*m(x,y);

其中,f(x,y)为以二维函数形式表示的原始料坑垃圾图像,m(x,y)为图像
掩膜函数,g(x,y)为以二维函数形式表示的掩模乘积处理后的料坑垃圾图像,
其中,(x、y)为料坑垃圾图像中的相应点的空间座标,f(x,y)的取值为图像在
点(x、y)处的强度或灰度(一般取值区间为[0,255]),m(x,y)的取值由点(x、
y)是否处于料坑区域而确定,处于料坑区域则为1,处于非料坑区域则为0。

进一步地,由于图像采集设备采集到的图像一般可为彩色,而垃圾料位检
测一般仅需处理垃圾的轮廓、无需彩色信息,因此,在执行步骤102所述的
基于设定的图像处理技术确定出所述料坑垃圾图像中的料坑区域之前,所述方
法还可包括:

若确定所述料坑垃圾图像为彩色图像,则对所述料坑垃圾图像进行灰度化
处理,得到料坑垃圾灰度图像,以加速后续图像处理过程。

可选地,对所述料坑垃圾图像进行灰度化处理,可包括:

若确定所述料坑垃圾图像的各像素是由R(红)、G(绿)、B(蓝)子像素
组合而成的彩色图像像素,则针对所述料坑垃圾图像的每一像素,可通过以下
公式将所述像素转换为灰度图像像素:

Gray=R*0.299+G*0.587+B*0.114;

其中,Gray表示料坑垃圾灰度图像的像素点,R、G、B表示料坑垃圾图
像的相应彩色像素点的各子像素点。

相应地,步骤102所述的基于设定的图像处理技术确定出所述料坑垃圾图
像中的料坑区域,还可具体实施为:

基于图像掩膜技术,对所述料坑垃圾图像对应的料坑垃圾灰度图像进行非
料坑区域的掩模乘积处理,以确定出所述料坑垃圾图像中的相应的料坑区域。

其中,与之前所述的掩膜乘积处理过程相类似,可通过以下公式对料坑垃
圾灰度图像进行非料坑区域的掩模乘积处理:

g1(x,y)=f1(x,y)*m(x,y);

其中,g1(x,y)为以二维函数形式表示的掩模乘积处理后的料坑垃圾灰度图
像,f1(x,y)为以二维函数形式表示的原始料坑垃圾灰度图像,m(x,y)为图像掩
膜函数,其中,(x、y)为料坑垃圾灰度图像中的相应点的空间座标,f(x,y)
的取值为图像在点(x、y)处的强度或灰度(一般取值区间为[0,255]),m(x,y)
的取值由点(x、y)是否处于料坑区域而确定,处于料坑区域则为1,处于非
料坑区域则为0。

进一步地,在确定出料坑垃圾图像中的相应的料坑区域之后,即可执行步
骤103所述的轮廓处理操作。

可选地,步骤103所述的对所述料坑区域进行轮廓处理(即对经过掩膜乘
积处理后的料坑垃圾图像进行轮廓处理),得到用于表征所述料坑区域的各垃
圾边界的垃圾区域轮廓图,可具体实施为:

基于设定的边缘检测技术(如Canny边缘检测等技术),对所述料坑区域
进行边缘检测,形成垃圾边缘图像;

对所述垃圾边缘图像执行以下操作,形成垃圾料连通区域图(具体地,假
设之前所形成的料坑垃圾图像可如图3(a)所示,则此时所形成的垃圾料连通
区域图可如图3(b)所示):

统计所述垃圾边缘图像中的所有边缘点,并将统计到的边缘点加入集合S0
中;从所述垃圾边缘图像的中心区域选取一个边缘点,加入连通边缘点集合S1,
并更新集合S0=S0-S1;从S1中选择出一已连通的点pi,并将S0中的与选择
出的点pi之间的像素距离小于设定距离(该设定距离可根据实际情况灵活设
置,如可设置为2等)的边缘点qj相连,并将所有满足条件(即与选择出的点
pi之间的像素距离小于设定距离)的边缘点qj加入集合S1,更新集合S0=S0-
S1;重复上述从S1中选择点pi以及将满足条件的qj加入集合S1并更新集合
S0的操作,直至确定集合S0为空;

在所述垃圾料连通区域图上,从左至右依次扫描图像上的各行,并连接从
左至右方向上的第一个和最后一个边缘点,形成垃圾料的左右边界;同时,从
上至下依次扫描图像上的各列,并将从上至下方向上的第一个边缘点作为垃圾
料的上边界;根据垃圾料的左右边界以及上边界,形成垃圾区域轮廓图(具体
地,假设之前所形成的垃圾料连通区域图可如图3(b)所示,则此时所形成的
垃圾区域轮廓图可如图3(c)所示)。

进一步地,在得到垃圾区域轮廓图之后,即可执行步骤104所述的根据所
述垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准线,确定料坑中的垃圾在料坑中的图像
高度,并根据确定的图像高度,确定料坑中的垃圾在料坑中的实际高度的操作。

可选地,步骤104所述的根据所述垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准线,
确定料坑中的垃圾在料坑中的图像高度,并根据确定的图像高度,确定料坑中
的垃圾在料坑中的实际高度,可具体实施为:

根据所述垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准线(该料坑基准线可根据料
坑区域与非料坑区域的交界线而确定),沿横轴方向(即图像坐标的u轴方向)
统计垃圾料的各边界点,并记录统计到的各边界点所对应的纵轴值(即图像坐
标的v轴值);

对统计到的各边界点所对应的纵轴值(即沿横轴方向统计到的边界点所形
成的垃圾轮廓曲线中的各点的纵轴值)进行均值运算(即取均值),并将得到
的纵轴值平均值作为料坑中的垃圾在料坑中的图像高度;(可选地,此时,还
可根据该纵轴值平均值形成图4所示的垃圾边界直线,此处不再赘述);

根据图像坐标系(用于表示真实世界的图像投影的坐标系)与图像采集坐
标系(用于表示图像采集设备的视角的坐标系)之间的转换关系,以及图像采
集坐标系与世界座标系(用于表示真实世界的坐标系)之间的转换关系,将料
坑中的垃圾在料坑中的图像高度转换成世界坐标,得到垃圾在料坑中的真实高
度。

其中,根据图像坐标系与图像采集坐标系之间的转换关系,以及图像采集
坐标系与世界座标系之间的转换关系,将料坑中的垃圾在料坑中的图像高度转
换成世界坐标,得到料坑中的垃圾在料坑中的真实高度,可包括:

根据以下图像坐标系与图像采集坐标系之间的转换关系:

u=f×Xc/Zc

v=f×Yc/Zc;

将料坑中的垃圾在料坑中的图像高度v转换成图像采集坐标系中的相应高
度Yc;并

根据以下图像采集坐标系与世界座标系之间的转换关系:

X c Y c Z c = 1 0 0 0 cos θ sin θ 0 - sin θ cos θ X w Y w + H c Z w ; ]]>

将图像采集坐标系中的相应高度Yc转换为世界座标系中的相应高度Yw,得
到料坑中的垃圾在料坑中的真实高度;

其中,u表示图像的像素横坐标,v表示图像的像素纵坐标,f为图像采集
设备的焦距;Xc、Yc、Zc分别为图像采集座标系OcXcYcZc中的x轴,y轴,z
轴的坐标值;Xw、Yw、Zw分别为世界座标系OwXwYwZw中的x轴,y轴,z
轴的坐标值;θ为图像采集设备与水平面之间的设定夹角,Hc为图像采集设备
与料坑之间的垂直距离,即图像采集设备距离料坑的第一设定高度;且,当图
像采集设备与料坑之间的相对位置固定时,Zw的取值为固定的值,如通常可为
沿θ方向,图像采集设备与料坑之间的距离。

例如,假设所确定的料坑中的垃圾在料坑中的图像高度为v,则可通过以
下方式确定料坑中的垃圾在料坑中的真实高度:

首先根据图像坐标系与图像采集坐标系之间的转换关系中的公式(1)
v=f×Yc/Zc,确定与该v相对应的Yc值,得到公式(2)Yc=Zcv/f;同时,可根据
图像采集坐标系与世界座标系之间的转换关系,得到公式(3):
Yc=(Yw+Hc)cosθ+ZwSinθ以及公式(4):Zc=(Yw+Hc)(-sinθ)+Zwcosθ;进而,可根据
公式(1)、公式(2)以及公式(3),得到公式(4):
最后,根据公式(4),即可得到该v相对应的Yw,即,料坑中的垃圾在料坑中
的真实高度。

也就是说,可根据图像采集坐标系与图像坐标系之间的转换关系,以及图
像采集坐标系与世界座标系之间的转换关系,得到图像坐标系与世界坐标系之
间的转换关系,最终实现用图像坐标来表示世界坐标系中的距离的效果。

进一步地,在确定出料坑中的垃圾在料坑中的实际高度的同时或之后,所
述方法还可包括:

将所述料坑垃圾图像及其对应的垃圾实际高度进行显示,以便用户查看。

本发明实施例一提供了一种垃圾料位检测方法,可通过对采集到的料坑的
料坑垃圾图像进行图像处理,识别出料坑垃圾图像中的相应的料坑区域,并可
通过对该料坑区域进行轮廓处理,得到用于表征该料坑区域的各垃圾边界的垃
圾区域轮廓图,进而可根据该垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准线,确定料
坑中的垃圾在料坑中的图像高度,并根据确定的图像高度,得到料坑中的垃圾
在料坑中的实际高度,从而可实现垃圾料位的自动检测,相对于现有的人工检
测方式来说,精确度更高、效率更高。

实施例二:

基于与实施例一相同的发明构思,本申请实施例二提供了一种垃圾料位检
测装置,该垃圾料位检测装置的具体实施可参见上述方法实施例一中的相关描
述,重复之处不再赘述,如图5所示,该垃圾料位检测装置主要可包括:

图像采集单元51,可用于采集料坑的料坑垃圾图像;

料坑区域确定单元52,可用于基于设定的图像处理技术确定出所述料坑垃
圾图像中的料坑区域;

轮廓处理单元53,可用于对所述料坑区域进行轮廓处理,得到用于表征所
述料坑区域的各垃圾边界的垃圾区域轮廓图;

垃圾料位确定单元54,可用于根据所述垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基
准线,确定料坑中的垃圾在料坑中的图像高度,并根据确定的图像高度,确定
料坑中的垃圾在料坑中的实际高度。

可选地,所述图像采集单元51可包括设置在料坑上侧方的图像采集子单
元以及补光照明子单元;其中,所述图像采集子单元与水平面成设定夹角且距
离所述料坑第一设定高度,所述补光照明子单元距离所述料坑第二设定高度,
所述设定夹角大于0度且小于90度;且,当所述图像采集子单元与所述补光
照明子单元位于料坑的同一上侧方时,所述第一设定高度大于所述第二设定高
度;

所述补光照明子单元,可用于对料坑进行补光照明;

所述图像采集子单元,可用于采集由所述补光照明子单元充分照明的料坑
的料坑垃圾图像。

进一步地,所述垃圾料位检测装置还可包括灰度化处理单元55:

所述灰度化处理单元55,可用于在基于设定的图像处理技术确定出所述料
坑垃圾图像中的料坑区域之前,若确定所述料坑垃圾图像为彩色图像,则对所
述料坑垃圾图像进行灰度化处理,得到料坑垃圾灰度图像。

进一步地,所述料坑区域确定单元52具体可用于基于图像掩膜技术,对
所述料坑垃圾图像进行非料坑区域的掩模乘积处理,以确定出所述料坑垃圾图
像中的相应的料坑区域。

可选地,所述料坑区域确定单元52具体可用于基于图像掩膜技术,对所
述料坑垃圾图像对应的料坑垃圾灰度图像进行非料坑区域的掩模乘积处理,以
确定出所述料坑垃圾图像中的相应的料坑区域。

进一步地,所述轮廓处理单元53具体可用于基于设定的边缘检测技术,
对所述料坑区域进行边缘检测,形成垃圾边缘图像;并对所述垃圾边缘图像执
行以下操作,形成垃圾料连通区域图:统计所述垃圾边缘图像中的所有边缘点,
并将统计到的边缘点加入集合S0中;从所述垃圾边缘图像的中心区域选取一
个边缘点,加入连通边缘点集合S1,并更新集合S0=S0-S1;从S1中选择出
一已连通的点pi,并将S0中与选择出的点pi之间的像素距离小于设定距离的
边缘点qj相连,并将所有满足条件的边缘点qj加入集合S1,更新集合S0=S0-
S1;重复上述从S1中选择点pi以及将满足条件的qj加入集合S1并更新集合
S0的操作,直至确定集合S0为空;以及,

在所述垃圾料连通区域图上,从左至右依次扫描图像上的各行,并连接从
左至右方向上的第一个和最后一个边缘点,形成垃圾料的左右边界;同时,从
上至下依次扫描图像上的各列,并将从上至下方向上的第一个边缘点作为垃圾
料的上边界;并,根据垃圾料的左右边界以及上边界,形成垃圾区域轮廓图。

进一步地,所述垃圾料位确定单元54具体可用于根据所述垃圾区域轮廓
图以及设定的料坑基准线,沿横轴方向统计垃圾料的各边界点,并记录统计到
的各边界点所对应的纵轴值,以及,对各边界点所对应的纵轴值进行均值运算,
并将得到的纵轴值平均值作为料坑中的垃圾在料坑中的图像高度;根据图像坐
标系与图像采集坐标系之间的转换关系,以及图像采集坐标系与世界座标系之
间的转换关系,将料坑中的垃圾在料坑中的图像高度转换成世界坐标,得到料
坑中的垃圾在料坑中的真实高度。

其中,所述垃圾料位确定单元,具体用于根据以下图像坐标系与图像采集
坐标系之间的转换关系:

u=f×Xc/Zc

v=f×Yc/Zc;

将料坑中的垃圾在料坑中的图像高度v转换成图像采集坐标系中的相应高
度Yc;并

根据以下图像采集坐标系与世界座标系之间的转换关系:

X c Y c Z c = 1 0 0 0 cos θ sin θ 0 - sin θ cos θ X w Y w + H c Z w ; ]]>

将图像采集坐标系中的相应高度Yc转换为世界座标系中的相应高度Yw,得
到料坑中的垃圾在料坑中的真实高度;

其中,u表示图像的像素横坐标,v表示图像的像素纵坐标,f为图像采集
设备的焦距;Xc、Yc、Zc分别为图像采集座标系OcXcYcZc中的x轴,y轴,z
轴的坐标值;Xw、Yw、Zw分别为世界座标系OwXwYwZw中的x轴,y轴,z
轴的坐标值,且,Zw的具体取值为沿θ方向,图像采集设备与料坑之间的距离;
θ为图像采集设备与水平面之间的设定夹角,Hc为图像采集设备与料坑之间的
垂直距离,即图像采集设备距离料坑的第一设定高度。

进一步地,所述垃圾料位检测装置还可包括信息显示单元56:

所述信息显示单元56,可用于在确定料坑中的垃圾在料坑中的实际高度的
同时或之后,将所述料坑垃圾图像及其对应的垃圾实际高度进行显示。

进一步地,本发明实施例还提供了一种上料板机,所述上料板机包括本发
明实施例所述的垃圾料位检测装置,此处不再赘述。

本领域技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、
或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、
或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其
中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储
器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品
的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或
方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的
结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机
或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他
可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或
多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设
备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中
的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个
流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使
得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处
理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个
流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基
本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要
求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发
明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及
其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

一种垃圾料位检测方法、装置及上料板机.pdf_第1页
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一种垃圾料位检测方法、装置及上料板机.pdf_第2页
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本发明公开了一种垃圾料位检测方法、装置及上料板机,在本案中,可通过对采集到的料坑的料坑垃圾图像进行图像处理,识别出料坑垃圾图像中的相应的料坑区域,并可通过对该料坑区域进行轮廓处理,得到用于表征该料坑区域的各垃圾边界的垃圾区域轮廓图,进而可根据该垃圾区域轮廓图以及设定的料坑基准线,确定料坑中的垃圾在料坑中的图像高度,并根据确定的图像高度得到料坑中的垃圾在料坑中的实际高度,从而可实现垃圾料位的自动检测。

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