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申请/专利权人：保利长大工程有限公司

摘要：本发明公开了基于视觉识别的料斗自动初定位系统，涉及料斗定位技术领域。本发明包括视觉单元、处理单元、空间音频单元和显示模块，视觉单元包括对接定位模块和驾驶定位模块，对接定位模块包括若干户外摄像头，户外摄像头安装于浇筑平台矩形顶面边角处的立杆上，驾驶定位包括若干室内摄像头，室内摄像头安装于塔吊驾驶舱内顶面，空间音频单元由若干扬声器组成，本发明通过处理单元分析视觉单元获取的图像信息，驾驶员可以获得保冷料斗和布料斗对接时的精准尺寸信息和转动角度，具有快速且精准定位的优点，通过空间音频单元配合显示模块，可以增强驾驶员视觉和听觉上的直观性，使得操作塔吊更加的简单直观。

主权项：1.基于视觉识别的料斗自动初定位系统，包括保冷料斗、两个布料斗和浇筑平台，两个布料斗被塔吊放置于浇筑平台的矩形顶面，两个布料斗圆形顶面共同支撑着被塔吊放置的保冷料斗，两个布料斗顶部均开设有进料口，保冷料斗两侧分别设置有与进料口对应的出料口，其特征在于：还包括视觉单元、处理单元、空间音频单元和显示模块，所述视觉单元包括对接定位模块和驾驶定位模块，所述对接定位模块包括若干户外摄像头，所述户外摄像头安装于浇筑平台矩形顶面边角处的立杆上，所述驾驶定位模块包括若干室内摄像头，所述室内摄像头安装于塔吊驾驶舱内顶面，所述空间音频单元由若干扬声器组成，所述扬声器安装于塔吊驾驶舱四周内壁且均匀分布；还包括以下步骤：步骤1：布料斗定位，所述户外摄像头获取布料斗的所在区域图像信息并传输至处理单元，所述处理单元基于特征识别算法执行布料斗定位程序建立静态模型；步骤2：保冷料斗定位，所述户外摄像头获取保冷料斗的所在区域图像信息并传输至处理单元，所述处理单元执行保冷料斗定位程序建立动态模型；步骤3：驾驶员头部定位，所述室内摄像头获取塔吊驾驶舱内图像信息并传输至处理单元，所述处理单元执行头部定位程序获得驾驶员头部在塔吊驾驶舱内的位置q和塔吊驾驶舱内每个扬声器的位置；步骤1至步骤3中，布料斗定位程序、保冷料斗定位程序和头部定位程序中图像分割的像素边长依次为d、f和g；步骤4：调整旋转角度，所述处理单元计算第一夹角和第三夹角的角度差，计算第二夹角和第四夹角的角度差，求和平均值为保冷料斗的旋转角度r，处理单元将旋转角度r转化成第一音频指令并传输至空间音频单元，所述空间音频单元中的每个扬声器播放不同提示声音实现空间音频角度差，处理单元将旋转角度r传输至显示模块，所述显示模块显示静态模型和动态模型的角度差；步骤5：调整立体位置，所述处理单元根据静态模型与动态模型之间位置变化确定保冷料斗的位移向量v，将位移向量v转化成第二音频指令并传输至空间音频单元，所述空间音频单元中的每个扬声器播放不同提示声音实现空间音频向量差，将位移向量v传输至显示模块，所述显示模块显示静态模型和动态模型的位置变化；所述布料斗定位程序具体包括以下步骤：步骤101：布料斗图像融合，所述处理单元将多组户外摄像机采集的布料斗所在区域图像信息融合成第一图像；步骤102：图像分割测距，所述处理单元将布料斗的尺寸信息导入第一图像中，将第一图像进行等像素分割获得若干第一图块，分割后的第一图块边长为d，统计布料斗在第一图像中底座高度、桶高度和直径长度所占像素数量，计算第一图块分别与底座高度、桶高度和直径长度的像素比，根据三组像素比与对应布料斗的尺寸信息计算得到第一图块的三个边长，求三个边长的平均数标记为第一图块的视觉尺寸；步骤103：入料口定位，所述处理单元通过特征识别算法在第一图像中布料斗的区域内识别到入料口，以第一图块的视觉尺寸为计量基准计算入料口在第一图像中的位置；步骤104：入料口角度测量，所述处理单元以第一图像竖直中心线作为第一参照线，计算入料口的边缘延长线与第一参照线相交的夹角并标记为第一夹角和第二夹角；步骤105：建立静态模型，所述处理单元建立静态模型，将第一图像导入静态模型中对齐展开；所述保冷料斗定位程序具体包括以下步骤：步骤201：保冷料斗图像融合，所述处理单元将多组户外摄像机采集的保冷料斗所在区域图像信息融合成第二图像；步骤202：图像分割测距，所述处理单元将保冷料斗的尺寸信息导入第二图像中，将第二图像进行等像素分割获得若干第二图块，分割后的第二图块边长为f，统计保冷料斗在第二图像中高度、长度和宽度所占像素数量，计算第二图块分别与高度、长度和宽度的像素比，根据三组像素比与对应保冷料斗的尺寸信息计算得到第二图块的三个边长，求三个边长的平均数标记为第二图块的视觉尺寸；步骤203：出料口定位，所述处理单元通过特征识别算法在第二图像中保冷料斗的区域内识别到出料口，以第二图块的视觉尺寸为计量基准计算出料口在第二图像中的位置；步骤204：出料口角度测量，所述处理单元以第二图像竖直中心线作为第二参照线，计算出料口的边缘延长线与第二参照线相交的夹角并标记为第三夹角和第四夹角；步骤205：建立动态模型，所述处理单元以第一图像为背景将第二图像对齐展开，通过特征识别算法将第二图像提取出来作为动态模型，将动态模型导入静态模型中；第一音频指令转化过程包括以下步骤：步骤401：所述处理单元获取驾驶员头部位置q和塔吊驾驶舱内每个扬声器的位置，将所有扬声器首尾相连形成第一闭环图形，所述驾驶员头部位于第一闭环图形内；步骤402：所述处理单元将驾驶员头部的双耳连线作为第三参照线，所述处理单元在第一闭环图形内建立第四参照线使第四参照线与第三参照线夹角等于旋转角度r，在第四参照线上设置两个第一音源，两个第一音源之间的中点为驾驶员头部位置q，第一音源与驾驶员头部位置q之间的距离为3g；步骤403：以第三参照为分割线将第一闭环图形进行分割得到两个扇图形，分割后的扇图形和扇图形内的扬声器为一体单独运算，两个扇图形互不影响，将驾驶员头部位置q定义为，将第一音源的位置定义为，靠近第一音源的扬声器根据减少播放第一提示音的相位，远离第一音源的扬声器根据增加播放第一提示音的相位，使得驾驶员头部两侧形成相位差，扇图形内部所有扬声器共同播放相位调整后的第一提示音实现空间音频角度差，当驾驶员操作塔吊调整保冷料斗角度直至x2等于x1且y2等于y1时，无需再做角度调整；第二音频指令转化过程包括以下步骤：步骤404：所述处理单元将上层所有扬声器首尾相连形成第二闭环图形，将下层所有扬声器首尾相连形成第三闭环图形，将位移向量v与第二闭环图形形成的夹角定义为夹角，将位移向量v与第三闭环图形形成的夹角定义为夹角；步骤405：处理单元将驾驶员头部位置q定义为，处理单元将位移向量v分解成三个维度的分量，表示为，设置第二音源并将第二音源的位置定义为，靠近第二音源的扬声器根据减少播放第二提示音的相位，远离第二音源的扬声器根据增加播放第一提示音的相位，使得驾驶员头部周围三维空间形成相位差，第二闭环图形和第三闭环图形内部所有扬声器共同播放相位调整后的第二提示音实现空间音频向量差；当驾驶员操作塔吊调整保冷料斗位移的位置满足x3等于x1，y3等于y1，z2等于z1时，无需再做位移调整。

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