本发明专利技术涉及一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，属于炼钢方法技术领域。本发明专利技术的技术方案是：利用摄像头函数获取相机中的视频；图像预处理；检测运动钢包的位置与轮廓；建立三维空间坐标系获取旋转矩阵和平移向量；利用前后两帧图像之间的光流计算每个像素点的平移向量；根据平移向量的大小和方向划分静态区域和动态区域；根据旋转矩阵和平移向量判断钢包运行状态。本发明专利技术的有益效果是：在检测钢包轮廓的同时，不仅能得到钢包的位置坐标，还可判断钢包的移动方向，有助于确保炼钢车间生产的高效有序，能规范炼钢车间天车物流跟踪系统，根据钢包运行状态进行信息化管理，有助于提高生产管理效率、优化资源配置、降低生产成本以及确保生产安全。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，属于炼钢方法。
技术介绍
1、在工业控制水平快速发展的大背景下，炼钢自动化技术水平较之前也具有明显提升，安全、高效且有序的炼钢是钢铁行业的重要目标，检测钢包运行状态在转炉炼钢过程中是至关重要的。
2、在传统的转炉炼钢工艺中，往往通过人工操作天车，进而控制钢包运行状态，但天车工人的地理位置以及视觉角度容易出现误差，且遇到障碍物无法判断钢包运行状态。
3、在机器学习领域，不断涌现出各种算法和模型。但在实际应用场景中，往往需要多方面的优化和改进，从而提供更高效和智能的技术服务。
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，基于帧间差异法和三维坐标变换相结合进行运动钢包检测，通过利用前后两帧图像之间的像素差检测钢包轮廓，并根据旋转矩阵和平移向量实时判断钢包向上吊起、向下坐落、水平靠近和水平远离的四种运行状态，在检测钢包轮廓的同时，不仅能得到钢包的位置坐标，还可判断钢包的移动方向，有助于确保炼钢车间生产的高效有序，能规范炼钢车间天车物流跟踪系统，根据钢包运行状态进行信息化管理，有助于提高生产管理效率、优化资源配置、降低生产成本以及确保生产安全，有效地解决了
技术介绍
中存在的上述问题。
2、本专利技术的技术方案是：一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，包含以下步骤：
3、s1：利用摄像头函数获取相机中的视频；
4、s2：进行图像预处理；
>5、s3：检测运动钢包的位置与轮廓；6、s4：建立三维空间坐标系获取旋转矩阵和平移向量；
7、s5：利用前后两帧图像之间的光流计算每个像素点的平移向量；
8、s6：根据平移向量的大小和方向划分静态区域和动态区域；
9、s7：根据旋转矩阵和平移向量判断钢包运行状态。
10、所述步骤s1中，摄像头函数为cv2.videocapture()，相机为rgb-d相机，包括利用摄像头函数提取rgb-d相机中含钢包的视频。
11、所述步骤s2中，图像预处理包括灰度化、高斯滤波和等比缩放流程。
12、所述步骤s3中，包括计算当前帧与背景图像之间的像素差异，获得钢包的位置。
13、所述步骤s3中，检测钢包轮廓还包括阈值化处理和膨胀操作，通过阈值化处理，得到二值图像，并对其进行膨胀操作，填补空洞和缺陷，获得钢包轮廓。
14、所述步骤s4中，建立三维空间坐标系获取旋转矩阵和平移向量，包括以相机光学中心为原点o，过原点水平方向为坐标系的x轴，竖直方向为y轴，相机视线方向为z轴，坐标系满足右手法则。
15、所述步骤s5中，前后两帧图像之间的光流计算每个像素点的平移向量。
16、计算平移向量包括以下步骤：
17、通过opencv提供的函数cv2.calcopticalflowfarneback()计算稠密光流，得到每个像素点的平移量v，平移向量是指每个像素点的平移量在水平和垂直方
18、上的平移量。
19、所述步骤s6中，根据平移向量的大小和方向划分静态区域和动态区域，包括设置阈值t判断每个像素点是否属于静态区域或动态区域，阈值通常取为5，若v＜5，则该像素点属于静态区域；若v＞5，则该像素点属于动态区域。
20、所述步骤s7中，钢包运行状态分为四种，分别为向上吊起、向下坐包、横向水平靠近和横向水平远离。
21、由于相机是可旋转的，假设两个相机坐标系为c1和c2，则旋转矩阵r和平移向量v可表示为c2对于c1的变换：c2＝rc1+v，设钢包在坐标系c1中的位置为p(x,y,z)，则其在坐标系c2中的位置为p'(x+vx,y+vy,z+vz)，其中vx，vy，vz分别表示v的三个分量，根据p'在c2中的位置判断钢包的运动方向：
22、若vz＞0，则钢包是横向水平靠近的；若vz＜0，则钢包是横向水平远离的；若vy＞0，则钢包是向上吊起的；若vy＜0，则钢包是向下坐包的。
23、本专利技术的有益效果是：基于帧间差异法和三维坐标变换相结合进行运动钢包检测，通过利用前后两帧图像之间的像素差检测钢包轮廓，并根据旋转矩阵和平移向量实时判断钢包向上吊起、向下坐落、水平靠近和水平远离的四种运行状态，在检测钢包轮廓的同时，不仅能得到钢包的位置坐标，还可判断钢包的移动方向，有助于确保炼钢车间生产的高效有序，能规范炼钢车间天车物流跟踪系统，根据钢包运行状态进行信息化管理，有助于提高生产管理效率、优化资源配置、降低生产成本以及确保生产安全。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，摄像头函数为cv2.VideoCapture()，相机为RGB-D相机，包括利用摄像头函数提取RGB-D相机中含钢包的视频。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：所述步骤S2中，图像预处理包括灰度化、高斯滤波和等比缩放流程。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：所述步骤S3中，包括计算当前帧与背景图像之间的像素差异，获得钢包的位置。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：所述步骤S3中，检测钢包轮廓还包括阈值化处理和膨胀操作，通过阈值化处理，得到二值图像，并对其进行膨胀操作，填补空洞和缺陷，获得钢包轮廓。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：所述步骤S4中，建立三维空间坐标系获取旋转矩阵和平移向量，包括以相机光学中心为原点O，过原点水平方向为坐标系的x轴，竖直方向为y轴，相机视线方向为z轴，坐标系满足右手法则。
7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：所述步骤S5中，前后两帧图像之间的光流计算每个像素点的平移向量。
8.根据权利要求7所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：计算平移向量包括以下步骤：
9.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：所述步骤S6中，根据平移向量的大小和方向划分静态区域和动态区域，包括设置阈值T判断每个像素点是否属于静态区域或动态区域，阈值通常取为5，若v＜5，则该像素点属于静态区域；若v＞5，则该像素点属于动态区域。
10.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：所述步骤S7中，钢包运行状态分为四种，分别为向上吊起、向下坐包、横向水平靠近和横向水平远离。
...
【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：所述步骤s1中，摄像头函数为cv2.videocapture()，相机为rgb-d相机，包括利用摄像头函数提取rgb-d相机中含钢包的视频。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：所述步骤s2中，图像预处理包括灰度化、高斯滤波和等比缩放流程。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：所述步骤s3中，包括计算当前帧与背景图像之间的像素差异，获得钢包的位置。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在于：所述步骤s3中，检测钢包轮廓还包括阈值化处理和膨胀操作，通过阈值化处理，得到二值图像，并对其进行膨胀操作，填补空洞和缺陷，获得钢包轮廓。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢包运行状态检测方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：尤晨欣，张彩东，张飞，田志强，李双江，王鑫，尚振威，谢天宜，王金星，姜海罡，王昊天，张庆宇，
申请(专利权)人：河北河钢材料技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。