專利名稱：貨物傳感系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種貨物傳感系統(tǒng)。
背景技術：
在運輸行業(yè)中，大量的貨物每天從世界各地的許多地方運輸過來并且運輸到世界各地的許多地方。經常，這樣的貨物用拖車或者其他的貨物集裝箱來運輸以便在運向目的地時可以容易地在不同的運輸工具上轉運。
監(jiān)控在拖車(以及在其它貨物集裝箱中)中貨物的狀態(tài)是非常重要的。例如，知曉特定的拖車是否被裝載了貨物對于運輸公司和拖車所有者而言是很重要的。知道特定的拖車是否裝載了貨物的一種方法是手工打開拖車的門查看其內部。然而，這項工作是繁重的，它要求人親自到拖車那里，這是一個非常費時的過程(特別是在需要監(jiān)控大量的拖車的情況下)。知道特定的拖車是否裝載了貨物的另一種方法是使用聲學傳感器來感應貨物是否被裝載在拖車中。然而，使用這種聲學傳感器系統(tǒng)比較麻煩，它們通常很難配置和校準，而且在操作期間也經常需要用戶進行手工調整。因此，提供改進的方法來監(jiān)控貨物將是有益的。

發(fā)明內容
貨物傳感系統(tǒng)被配置來確定貨物是否被放置在集裝箱中。在一個實施例中，貨物傳感系統(tǒng)感應在貨艙圖像中的線條。這些線條可以是直的、彎的或者其它配置好的形狀，它們被測定用來鑒別在貨艙中貨物存在的情況。在貨物傳感系統(tǒng)的第一個實施例中，在貨艙中的線條是由激光追蹤(trace)通過預定的投射圖案而成形的。在貨物傳感系統(tǒng)的第二個實施例中，感應到的線條是通過形成貨艙的多個平面的交叉點而成形的。


下面對涉及的附圖作詳細描述。在圖中，附圖標記最左邊的數字表明該附圖標記第一次出現的圖號。相同的附圖標記用來標識附圖中的類似特征和元件。
圖1描述了在其內可實施示范性貨物傳感系統(tǒng)的貨艙。
圖2描述了圖1所示貨物傳感系統(tǒng)的示范性部件的方框圖。
圖3描述了圖2所示貨物傳感系統(tǒng)內的固件的示范性實施例的方框圖。
圖4是貨艙的內部視圖，顯示了通過圖1所示貨物傳感系統(tǒng)生成的示范性投射圖案。
圖5是圖4的局部放大視圖。
圖6描述了感應貨物的示范性處理流程圖。
具體實施例方式
貨物傳感系統(tǒng)被配置用來確定貨物是否存在于集裝箱中。在一個實施例中，貨物傳感系統(tǒng)感應在貨艙圖像中的線條。該圖像可以從配置用來探測可見光或紅外線光的照相機獲得。這些線條可以是直的、彎曲的或者其它配置好的形狀，它們被測定用來鑒別在貨艙中貨物存在的情況。該鑒別可以考慮不連續(xù)的存在因素(例如，在線條中的“間隙”)、線條亮度的變化，和/或一條或多條線條斜率的變化。在大多數情況下，不連續(xù)的間隙、亮度變化和斜率改變顯示出貨物在貨艙中存在的情況。在貨物傳感系統(tǒng)的第一個實施例中，在貨艙中的線條是由激光追蹤通過預定的投射圖案而成形的。在貨物傳感系統(tǒng)的第二個實施例中，感應到的線條是通過形成貨艙的多個平面的交叉點而成形的。
圖1描述了用于在貨艙102中工作的示范性貨物傳感系統(tǒng)100。在圖1中描述的貨艙102是指安放了貨物傳感系統(tǒng)100的拖車104的內部。在示范性的描述中，系統(tǒng)100被安放在拖車104的前面朝向貨艙102的頂部的位置，而系統(tǒng)100也是可以交替地被安放在拖車104中的其它位置的。
拖車104可裝備天線106，這些天線被特別地安裝在外面，被調制好用來發(fā)送和/或接收來自一個或多個遠程的發(fā)射源(例如，由運輸公司操作的集中管理位置)的信息。天線106可以使貨物傳感系統(tǒng)100接收貨物是否在拖車104中的指示的請求，和/或允許系統(tǒng)100傳達貨物是否在拖車104中的指示給其它部件、設備或位置。
雖然在圖1的示范性的描述中，貨物傳感系統(tǒng)100被描述為連接著卡車108的拖車104，但是貨物傳感系統(tǒng)100也可以稍作修改以適于其它類型的貨物和運輸集裝箱，例如那些使用空運、鐵路運輸或海運或河流船運的集裝箱。
圖2為描述了示范性的貨物傳感系統(tǒng)100的方框圖。中央處理器(CPU)202能夠訪問隨機存貯器(RAM)204和只讀存儲器(ROM)206。只讀存儲器(ROM)可以包括固件208，固件可以包括實施貨物傳感系統(tǒng)100的許多功能性的指示。系統(tǒng)設備210，例如磁盤設備、I/O卡、鍵盤或鍵區(qū)數據輸入系統(tǒng)和其它設備可以在某些實施例中存在。
在圖2的貨物傳感系統(tǒng)100的實施例中，環(huán)境光度感應器212被配置用來確定在貨艙102中的環(huán)境照明的水平。當環(huán)境照明低于閾值值，可以認為在貨艙100中沒有人。因此，使用激光追蹤的投射圖案(如下所描述的)可以在沒有警告職員的情況下使用。另外，當在貨物區(qū)沒有人時，便可以認為探測到的對象是貨物。當環(huán)境照明超過閾值值時，在貨艙中的邊緣檢測(如下所描述的)可以用來代替激光投射圖案。如果需要，可以打開燈214來改進邊緣的環(huán)境照明。
可以配置和定位照相機216來提供貨艙102的部分或全部視圖。照相機216可以是常規(guī)的數字靜態(tài)畫面照相機或攝像機，或者可以配置有紅外(IR)或紫外(UV)成像設備。
激光器單元218被配置用來追蹤圖案，例如在貨艙102中線條的投射圖案。相應的，激光器218通常包括鏡子、棱鏡或被用于更新追蹤到的圖案的固態(tài)折射透鏡。激光器218可以是任何顏色的，只要與照相機216兼容。在優(yōu)選的實施例中，激光器是低能量級別1的設備，其不會傷害人類的視網膜。激光器此外可以是紅外設備，這對于人眼是不可見的。這種紅外激光器具有無需告警在區(qū)域中的人員的操作優(yōu)點。另外，激光器單元218應該被定位在與照相機216分隔一些距離的地方。該間距允許照相機看見在投射圖案中線條的斜率(即方向)變化，這些斜率的變化從和激光器相同的透視角度看是不明顯的。間距的大小取決于貨物區(qū)的大小。例如，當貨物區(qū)是卡車，一英寸的間距可能就足夠了。大的貨物區(qū)可能要求在照相機和激光器之間更大的距離。
圖3是描述貨物鑒別模塊300的示范性實施例方框圖，該模塊可以實施在貨物傳感系統(tǒng)100(圖1)的固件208(圖2)中。在一個實施例中，貨物鑒別模塊300接收來自傳感器212的輸入來確定在貨艙102中的環(huán)境照明的級別。環(huán)境照明的級別低于閾值意味著貨艙102非常暗，并且沒有人在那。相應的，可以確定存在的對象不是人，并且貨物鑒別模塊300可激活投射圖案發(fā)生器302，該投射圖案發(fā)生器操作激光器單元218(圖2)來在貨艙102中創(chuàng)建投射圖案。在一個例子中，投射圖案發(fā)生器302追蹤激光器218來創(chuàng)建投射圖案。如果存在，該投射圖案將包括一條或多條將要發(fā)現(strike)貨物的線條。因此，投射圖案發(fā)生器302可以追蹤激光器218在貨艙中的多條大致平行的線。
簡單參考圖4，投射圖案400，包括縱向線條402和/或橫向線條404，這些線條可以由激光器單元218在投射圖案發(fā)生器302的方向上生成。注意在一些應用中，可能只要求縱向線條402。其它線條可能被排除用來簡化設計。雖然這里舉例用直線來說明，其它線，例如曲線、正弦曲線或方波，也是可以用來替代直線的。
再回到圖3，圖像鑒別器304接收來自照相機216(圖2)的圖像306。當圖像包括投射圖案400，激光投射圖案鑒別模塊308則被配置用來檢查投射圖案400的失真或者中斷。
例如，簡單參考圖5中看到的投射圖案400的放大視圖500，可以看到縱向的投射圖案元件402之間以預期的間隔502分開，而橫向的投射圖案元件404之間則以預期的間隔504分開。然而，當貨物506、508留在貨物區(qū)中，投射圖案的線條之間的間隔則可能被改變。
例如，當投射圖案線條被配置在貨物箱頂上的激光器追蹤，在兩個縱向投射圖案線條之間的間隔510則加大(即間隔510大于間隔502)。同樣地，在橫向投射圖案線條間的間隔512則減少(即間隔512小于間隔504)因為貨物508阻止了來自在貨物區(qū)底板上追蹤線條的激光。
為了探測貨物，激光投射圖案鑒別模塊308可以被配置用來測量在線條402、404上的第一個示范性的點和在第二條(或相同的)線條402、404上的第二個示范性的點之間的距離，從而確定一個或更多的線條的失真或中斷是否存在(從而指出貨物的存在)。
例如，在激光投射圖案鑒別模塊308的一個實施例中，在投射圖案中的像素可通過他們的顏色、亮度，和/或同鄰近像素的對比或者其它方法形成。更特別地，例如，當兩個像素有相同的Y坐標，那么X坐標可以被比較用來確定是否預期的距離分開了像素，或者是否那個距離已經被貨物改變。
換句話來說，投射圖案圖像庫或數據庫310可以包括至少裝有一些貨物或者就是空的貨艙的貨艙圖像的實例。圖像306可以和來自在投射圖案圖像庫或數據庫310中一個或多個圖像進行比較。當圖像306和在投射圖案圖像數據庫310中的空貨物區(qū)的圖像之間的不同超過閾值值，可以認為貨物存在于貨艙中，并且那個貨物使圖像306變形。當差別沒有超過閾值，可以認為貨物區(qū)是空的。換句話來說，當貨艙圖像306足夠地相似于包含在投射圖案圖像庫310中包含貨物的貨物區(qū)的圖像，那么可以認為貨物是存在的。在一個實施例中，貨艙圖像306的小的范圍(例如二或三平方英尺)可能和在投射圖案圖像數據庫310中包含貨物的貨艙的相同尺寸的圖像進行比較。當圖像306足夠相似于一個或多個在數據庫310中的圖像，可以認為貨物是存在的。
當被傳感器212探測到環(huán)境照明超過閾值，顯示貨艙102可能是光照充足的并且可能有人在，可以不使用投射圖案發(fā)生器302。作為代替，邊緣探測模塊312可能被使用來防止在有職員的區(qū)域中使用激光。邊緣探測模塊312使用邊緣探測軟件來偵測貨艙102的內部邊緣。例如，邊緣探測模塊312探測形成了貨艙102的平面(即墻和底板)的交叉線。這樣，邊緣探測模塊310探測由貨艙102的底板和墻相遇形成的線條406-410。另外，在貨艙102在墻的較低部分是雙層墻的地方，線條412是可辨別的。當這些線條中的任意線條會由于貨艙102中的貨物而變暗時，這些線條表現出中斷、縫隙、破裂、失真和其它裂縫。從而，由照相機216獲得的圖像306經過邊緣探測模塊312的處理用來顯示貨物存在或者不存在的指示。
在一些應用中，邊緣探測模塊312可以比較貨艙圖像和在邊緣圖像庫或數據庫314中的邊緣圖像。邊緣圖像數據庫314可以包括多個標準的空貨艙的圖像。當在貨艙圖像306和在圖像配置庫312中的圖像之間的差別小于閾值時，可以認為貨艙102是空的；當差別超過閾值時，可以認為貨艙102中包含有貨物。貨物指示器316向用戶提供貨物的存在或不存在的指示。
圖6為描述用于感應在貨艙102中的貨物的示范性處理過程600的流程圖。在方框602，貨艙圖像中的線條被感應。這些線條可以形成投射圖案、曲線、弧、波或者其它用來導致圖像形成的圖案。該圖像可以通過照相機216獲得，通常是數字格式。在方框604，在一個實施例中，這些線條可以通過在投射圖案400上以適當的刷新率追蹤激光來創(chuàng)建。投射圖案400可以包括縱向平行線條402，并且可以附加包括橫向的平行線條404。備選的投射圖案可以被取代，特別當該投射圖案會導致在這種圖案中容易因貨物的存在而引起失真、偏移和改變，并且這種投射圖案允許快速計算這種失真的存在。
在方框606，在對于方框604的代替或補充方案中，部分或所有的線條可以通過形成貨艙的平面的交叉點來創(chuàng)建。如在圖4中所見，底板和墻壁的交叉點形成線條406-410，而雙層墻結構產生線條412。
在方框608，鑒別線條來指示在貨艙中貨物存在的情況。大量指示貨物存在的因素可以被考慮進來。例如，可以估算這些線條的預期間隔和實際間隔之間的差；非預期的一條或多條線條的部分或者所有的傾斜(即方向角度)；非預期的一條或多條線條的亮度的不均勻性；或者非預期的中斷。在方框610中看到的范例實施例中，在采取投射圖案的貨艙圖像306(圖3)的線條之間的距離被測量。請?zhí)貏e參考圖5，可以看到，標注了403和404的線條不是由一個統(tǒng)一的距離而分隔。特別地，在間隔502和間隔510之間的差別顯示貨物506的存在。從而，在一個實施例中，可以測量出投射圖案中線條間的偏移或間隔，并用測量得到的尺寸可用于確定貨物是否存在。
在方框612看到的第二個實施例中，可以鑒別在該投射圖案的貨艙圖像306(圖3)中的線條的傾斜，并且和預期值比較以確定是否指示出貨物存在。這樣，該傾斜的預期值將指示空的貨物區(qū)；相反，傾斜的非預期值可以指示出導致不同線條傾斜成非預期值的貨物，這些傾斜是由貨艙內包含的貨物造成的。簡單參考圖5，可以看出，線條403的傾斜或角度在403A處由于貨物箱506的存在而發(fā)生了改變。也就是說，線條403的傾斜或角度和線條403A的傾斜或角度并不相同。因此，在一個實施例中，可以測量在投射圖案中的線條的傾斜或角度，并從測量得到的尺寸確定貨物是否存在。
如在方框614中看到的第三個實施例，在該投射圖案的貨艙圖像306(圖3)中的線條被進行連續(xù)性中斷的檢查。連續(xù)性的中斷將導致由激光或由貨物區(qū)的兩個邊的接縫形成的線條(例如地板和墻壁)被打斷為兩條或更多條線段。這種情況在來自投射圖案的光穿透貨物時會發(fā)生。因此，當定位了線條的連續(xù)性的中斷(例如由兩條線段的位置來確定)這個連續(xù)性的中斷就成為存在貨物的指示。參考圖5，可以看到線條403B到線條403C是不連續(xù)的。也就是說，這些線條構成兩條線段，兩條線段由間隔403C分開。從而，在一個實施例中，可以檢查在該投射圖案中的線條的連續(xù)性，并可以通過發(fā)現兩條線段被中斷來指示貨物是存在的。
如在方框616看到的第四個實施例，在該投射圖案的貨艙圖像306(圖3)中的線條的亮度的均勻度被測量。當亮度足夠不均勻——特別是當亮度在沿發(fā)射圖案線條的短間隔快速通過時——很可能是形成投射圖案的部分線條與貨物是相接觸的。例如，激光追蹤投射圖案經過貨物(和可能的貨物區(qū)的底板)時，由于貨物表面的角度、顏色或記號的不同的部分原因，不同的塊或貨物的箱可以反射不同強度的激光。從而，在一個實施例中，可以檢查在該投射圖案中的被反射的激光的亮度的均勻性，發(fā)現亮度的差別——尤其在投射圖案附近的點之間——可以指示貨物的存在。
在第五個實施例中，見方框618，將由照相機216(圖2)獲得的貨艙圖像306(圖3)和在投射圖案圖像庫310(圖3)中的圖像進行比較。當圖像306相似于來自投射圖案圖像庫310的包含貨物的圖像或沒有貨物的圖像時，可以適當認為貨物是存在或者不存在的。
在方框620，在貨艙102中貨物是否存在的指示是基于鑒別的。該指示可能被發(fā)送到遠端的位置，例如貨物運輸總部。該指示可以使用天線106的無線電通訊傳輸，或任何替代的通訊方法。
雖然已經詳細用語言描述了公開的本發(fā)明的結構特征和方法步驟，可以理解的是，附加的權利要求并不局限于細節(jié)特征或步驟的描述。而，細節(jié)特征和步驟是公開的本發(fā)明的實施的具體實例而已。例如，在流程圖中的方框中的動作可以與在其他方框中描述的動作并行地執(zhí)行，動作可以以交替的次序發(fā)生，或者可以與多于一個的其他方框相關聯形成某種意義上的分布形式。并且，當揭示了幾個通過投射圖案可以被形成的方法，非常清楚的是利用目前揭示的本發(fā)明中所教的東西，其他替代的投射圖案也是可以被構造的。而，當揭示了線條和投射圖案作為范例圖案，非常清楚的是利用這里所教的東西，線條形成曲線、弧、波和具有任何外表數量的復雜的圖案也是可以被使用的。同樣地，當揭示了一定數量的系統(tǒng)和方法來指示貨物的存在，非常清楚的是，這些系統(tǒng)和方法是實例，利用這里揭露的系統(tǒng)和方法所教的東西，其他系統(tǒng)和方法也是可以被另外形成的。除此之外，盡管揭示了幾個閾值的使用，但非常清楚的是，可以通過調整閾值來達到期望的結果。
權利要求
1.一種系統(tǒng)(100)，包括用來獲取貨艙(102)圖像(306)的照相機(216)；以及用來識別圖像(306)中線條(402，404)并鑒別線條(402，404)以用于指示貨物(506，508)的圖像鑒別器(304)。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述的指示(608)選自以下的組至少一個識別出的線條(402，404)的斜率(612)；沿識別出的線條(402，404)中的至少一個的亮度的改變(616)；以及在識別出的線條(402，404)中的至少一個上的中斷(614)。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)(100)，進一步包括用來在貨艙(102)中投射圖案(400)上追蹤激光(218)的投射圖案發(fā)生器(302)，其中投射圖案(400)包括圖像(306)中的線條(402，404)。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng)(100)，進一步包括包括投射圖案圖像(400)的投射圖案圖像庫(314)；其中圖像鑒別器(304)被配置來比較圖像(306)與投射圖案圖像(400)。
5.一種包括處理器可執(zhí)行的指示的處理器可讀介質，用于感應(600)在貨艙(102)的圖像(306)中的線條(402，404)；鑒別(608)線條(402，404)；以及使貨物(506，508)存在的指示基于(620)所述鑒別(608)。
6.如權利要求5所述的處理器可讀介質，其特征在于，所述線條(402，404)由用于在貨艙(102)中圖案(400)上追蹤(604)激光(218)的指示形成。
7.如權利要求5所述的處理器可讀介質，其特征在于，所述鑒別(608)包括指示，其用于測量(608)在投射圖案(404)中的線條(402，404)之間的間隔(502，510和504，512)；以及確定是否測量出的間隔(502，510和504，512)指出了貨物(506，508)的存在。
8.一種確定貨物存在的方法，包括在貨艙(102)中界定(604)投射圖案(400)；用照相機(216)捕獲投射圖案的圖像(304)；鑒別(608)在投射圖案(400)中的線條(402，404)以用于顯示貨物(506，508)；以及使貨物(506，508)存在的指示基于(620)所述鑒別(608)。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述鑒別(608)包括鑒別在投射圖案(400)中中斷的線條。
10.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述鑒別(608)包括鑒別在投射圖案中亮度變化的線條(402，404)。
全文摘要
一種貨物傳感系統(tǒng)(100)被配置來確定貨物(506，508)是否存在于集裝箱(102)中。在第一個實施例中，貨物傳感系統(tǒng)(100)感應在貨艙(102)圖像(306)中的線條(402，404)。線條(402，404)可以是直的、彎曲的或者其他設定的形狀，它們被鑒別出來用于指示在貨艙(102)中貨物(506，508)的存在。在貨物傳感系統(tǒng)(100)的第一個實施例中，貨艙(102)中的線條(402，404)由沿預定投射圖案(400)追蹤的激光(218)形成。在貨物傳感系統(tǒng)(100)的第二個實施例中，感應出的線條(402，404)由界定貨艙(102)的多個平面的交叉點形成。
文檔編號G01S17/89GK1950718SQ200580014392
公開日2007年4月18日 申請日期2005年2月8日 優(yōu)先權日2004年3月12日
發(fā)明者A·J·卡維, R·科貝洛, K·G·麥肯尼 申請人:通用電氣公司