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申请/专利权人：广东西克智能科技有限公司

摘要：本申请公开了一种基于云台三维数据的顶开式车厢识别测量系统，涉及顶开式车厢识别技术领域。本申请的一种基于云台三维数据的顶开式车厢识别测量系统，包括云台、行走机构和识别测量模块；云台包括激光雷达和旋转平台，激光雷达用于对车厢的一个截面进行等角度间隔的扫描，激光雷达安装于旋转平台上，且旋转平台用于带动激光雷达转动并精准控制激光雷达的旋转角度、速度与运动模式，激光雷达扫描平面与旋转平台的旋转轴平行；云台与识别测量模块通信连接；云台安装于行走机构上货车停靠后车厢的正上方，且该货车的车厢落入云台的球形扫描范围内。采用本系统，能够提高对车厢识别测量的准确性和可靠性。

主权项：1.一种基于云台三维数据的顶开式车厢识别测量系统，其特征在于，包括云台、行走机构和识别测量模块；所述云台包括激光雷达和旋转平台，所述激光雷达用于对车厢的一个截面进行等角度间隔的扫描，所述激光雷达安装于所述旋转平台上，且所述旋转平台用于带动所述激光雷达转动并精准控制所述激光雷达的旋转角度、速度与运动模式，所述激光雷达扫描平面与旋转平台的旋转轴平行；所述云台与所述识别测量模块通信连接；所述云台安装于所述行走机构上货车停靠后车厢的正上方，且该货车的车厢落入所述云台的球形扫描范围内；所述识别测量模块通过公式一将所述云台的三维现场点云数据转换为笛卡尔坐标数据，公式一为：其中，r为所述云台的球形扫描范围对应的球坐标模型的半径，δ为该球坐标模型的俯仰角，φ为该球坐标模型的旋转角；所述识别测量模块对货车的车厢进行识别定位的处理算法包括：S0-将所述云台的云台坐标系与所述行走机构的坐标系进行标定，包括：记录所述行走机构的每一个方向轴在云台坐标系下的单位向量，得到旋转矩阵M旋转，并且通过点对计算平移矩阵T平移，最后将旋转矩阵M旋转与平移矩阵T平移综合后得到转换矩阵M，得到的转换矩阵最后，得到笛卡尔坐标系Oxyz，该笛卡尔坐标系Oxyz中，x方向为车头指向车尾的方向，y方向为车身左侧指向车身右侧的方向，z方向为车底指向车顶的方向，坐标原点位于车辆车头的左上方；S1-对转换矩阵M进行旋转变换得到行走机构的坐标，根据行走坐标系的区域范围进行滤波去除无用点；包括：在装车现场，画定停车区域Ω，通过区域Ω的限制，实现大部分无用点的剔除；S2-对剔除无用点后的点云进行基于密度的聚类，聚类的维度为XZ平面的聚类；包括：通过设定领域的最大半径Eps和点领域中的最小点数MinPts，定义p点属于NEpsq，且P点密度满足|NEpsq|≥MinPts，实现车厢底板、前后栏板及车顶的点云；S3-对车厢底板、前后栏板及车顶的点云进行欧式聚类，包括：设定固定阈值进行不同点去簇的划分，并分割成不同的点云块，其中，把平均高度小于2000mm的点云簇标记为P1～Pn；S4-对点云簇P1～Pn分别进行最小二乘的平面拟合，得到每一个点云簇的拟合平面的法向量i,j,k及其标准差δi,δj,δk，通过计算，将法向量与笛卡尔坐标系Oxyz的Z轴夹角在阈值5°范围内、δk在阈值2500mm2范围内的点列入车厢底板备选点平面Plane1～Planek；S5-对备选点平面Plane1～Planek进行平面组合，将夹角在2°范围内、相邻的边界点小于300mm且平面的高度差在50mm以内的平面合并在同一平面，得到多个合并平面Pcmb1～Pcmbk；S6-对合并平面Pcmb1～Pcmbk进行车厢底板的定位与识别，当两个平面间的法向量夹角在2°范围内、平面的高度差在150mm～250mm以内，则判断车厢底板类型为凸台车，所述凸台车为两个平板构成的车厢底板；否则寻找满足X方向大于4000mm且Z方向大于1800mm的合并平面，并选取X方向上最长的合并平面的作为车厢底板，以及判断车厢底板类型为平板车，所述平板车为一个平板构成的车厢底板；S7-对车厢底板的点云簇进行最小二乘的矩形拟合，得到车厢角点坐标、车厢水平偏转角度、车厢长度和车厢宽度，实现对车厢底板的测量；S8-对车厢底板对应的矩形的4条边，进行高度均值的提取，获取每一条边的高度均值，将该高度均值作为对应的车厢栏板的高度；S9-对经过标定的点云，采用区域范围滤波，把整体车厢底板范围内Z方向不作约束的点云中去除车厢栏板的点，得到车厢拉绳的点云Pstiffener，对Pstiffener进行XYZ方向的欧氏聚类，将距离大于预设阈值的不同点划分为不同的点云簇PT1～PTk，计算每组点云簇的方向方差δTi,δTj,δTk，把满足δTi4*102且δTk2.5*103的点云判定为拉绳对应的点云PT1～PTk，对点云PT1～PTk进行最小外包矩形处理，得到拉绳的位置信息，实现对拉绳的识别与定位；在S0中，所述转换矩阵M的获得步骤具体包括：1在行走机构的Y与Z坐标不变的情况下，标定点A1～An；2在行走机构的X与Z坐标不变的情况下，标定点B1～Bn；3采用最小二乘法，计算出A1～An的方向向量α1,α2,α3和B1～Bn的方向向量β1,β2,β3；4使用向量叉乘得到Z方向向量γ1,γ2,γ3，γ1,γ2,γ3＝α1,α2,α3×β1,β2,β3；5根据α1,α2,α3、β1,β2,β3和γ1,γ2,γ3坐标得到旋转矩阵6根据预设的固定点在云台坐标系中的坐标及其在行走机构坐标系中的对应坐标，得到平移向量T平移＝[t1t2t3]T；7得到转换矩阵实现云台与行走坐标系之间的标定。

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