本發(fā)明涉及防碰撞預(yù)警領(lǐng)域，尤其涉及一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在工業(yè)運(yùn)輸過程中，單軌吊機(jī)車作為一種高效的物料搬運(yùn)工具應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)和工廠中，吊機(jī)車能夠在狹窄空間內(nèi)靈活運(yùn)行，大幅提高物料搬運(yùn)效率。隨著工業(yè)環(huán)境的復(fù)雜化，吊機(jī)車在運(yùn)行過程中面臨著越來越多的安全隱患，特別是與其他移動(dòng)設(shè)備（如叉車）和行人發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。

2、公告號(hào)為cn204117307u的中國(guó)專利文件公開了一種泵車間臂架防碰撞預(yù)警裝置，每一泵車包括泵車車體和泵車臂架，臂架防碰撞預(yù)警裝置包括第一組件、第二組件、第三組件和報(bào)警器；第一組件為多個(gè)，分別安裝在泵車臂架的各關(guān)節(jié)點(diǎn)處，用于發(fā)送無線測(cè)距信號(hào)；第二組件、第三組件以及報(bào)警器均安裝在泵車車體上，第二組件用于接收和轉(zhuǎn)發(fā)無線測(cè)距信號(hào)；第三組件用于接收第二組件發(fā)送的距離信息，并處理所接收的信息；當(dāng)兩相鄰泵車臂架末端的兩第一組件間距超過所設(shè)報(bào)警距離時(shí)，報(bào)警器啟動(dòng)并報(bào)警以實(shí)現(xiàn)兩相鄰泵車臂架在安全距離外停止運(yùn)動(dòng)。

3、現(xiàn)有技術(shù)中的安全防護(hù)措施主要依賴于吊機(jī)車操作人員的監(jiān)控和傳感器，傳感器在使用過程中，對(duì)距離要求較為嚴(yán)格，在一定的距離范圍內(nèi)靈敏度較高，超出一定的距離范圍內(nèi)，則靈敏度較差，進(jìn)而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較差，而單軌吊機(jī)車在作業(yè)過程中，需要對(duì)行駛路徑內(nèi)的障礙物進(jìn)行提前進(jìn)行預(yù)測(cè)，以便于單軌吊機(jī)車有充足的反應(yīng)時(shí)間以調(diào)節(jié)速度，避免事故的發(fā)生，現(xiàn)有的安全防護(hù)措施無法滿足實(shí)際需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了對(duì)行駛路徑內(nèi)的障礙物進(jìn)行提前預(yù)測(cè)避免單軌吊機(jī)車與障礙物發(fā)生碰撞，本發(fā)明提供一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法，采用如下的技術(shù)方案：

3、獲取多張單軌吊機(jī)車行駛路徑的圖像，對(duì)于每張圖像均構(gòu)建多條分割線，將分割線對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)作為特征像素點(diǎn)；

4、利用lucas-kanade算法計(jì)算相鄰兩張圖像的光流場(chǎng)，提取每個(gè)特征像素點(diǎn)的光流并計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量；將距離圖像中心點(diǎn)長(zhǎng)度相等的特征像素點(diǎn)作為同一類別，以實(shí)現(xiàn)對(duì)特征像素點(diǎn)進(jìn)行分類；

5、計(jì)算每個(gè)時(shí)刻單軌吊機(jī)車發(fā)生碰撞的可能性，將相鄰兩個(gè)時(shí)刻單軌吊機(jī)車發(fā)生碰撞的可能性的差值作為可能性變化量；響應(yīng)于可能性變化量大于0，發(fā)出碰撞預(yù)警；

6、其中，單軌吊機(jī)車發(fā)生碰撞的可能性的表達(dá)式為：

7、

8、式中，表示第j+1時(shí)刻吊機(jī)車發(fā)生碰撞的可能性，表示預(yù)設(shè)的相關(guān)系數(shù)，表示預(yù)設(shè)的碰撞指標(biāo)；表示第j時(shí)刻圖像中第m條分割線上第n個(gè)特征像素點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)向量與水平軸夾角的余弦值，n表示分割線對(duì)應(yīng)特征像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，表示第m條分割線與水平軸夾角的余弦值的絕對(duì)值，m表示第j時(shí)刻圖像中分割線的總數(shù)。

9、通過特征像素點(diǎn)運(yùn)動(dòng)向量的傾角計(jì)算單軌吊機(jī)車發(fā)生碰撞的可能性，參考了多個(gè)特征像素點(diǎn)的影響因素，提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，便于判斷單軌吊機(jī)車與障礙物發(fā)生碰撞的概率，從而能夠通過調(diào)節(jié)單軌機(jī)吊車的行駛速度以避免單軌機(jī)吊車與障礙物發(fā)生碰撞。

10、優(yōu)選的，方法還包括：

11、根據(jù)運(yùn)動(dòng)向量計(jì)算特征像素點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度，運(yùn)動(dòng)速度的表達(dá)式為：

12、

13、

14、式中，表示特征像素點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)向量，表示圖像中第i個(gè)特征像素點(diǎn)在水平方向上的移動(dòng)速度，表示圖像中第i個(gè)特征像素點(diǎn)在豎直方向上的移動(dòng)速度，表示第j時(shí)刻圖像中第i個(gè)特征像素點(diǎn)的移動(dòng)速度，表示第j時(shí)刻圖像中第i個(gè)特征像素點(diǎn)在水平方向上的移動(dòng)速度，表示第j時(shí)刻圖像中第i個(gè)特征像素點(diǎn)在豎直方向上的移動(dòng)速度。

15、通過計(jì)算特征像素點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度能夠直觀地了解特征像素點(diǎn)的移動(dòng)速度和移動(dòng)方向。

16、優(yōu)選的，碰撞指標(biāo)的表達(dá)式為：

17、

18、式中，表示預(yù)設(shè)的碰撞指標(biāo)，表示第j時(shí)刻圖像中第k類特征像素點(diǎn)中第個(gè)特征像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度，l表示第j時(shí)刻圖像中第k類特征像素點(diǎn)的總個(gè)數(shù)，表示第j時(shí)刻圖像中第k類特征像素點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度的平均值，k表示第j時(shí)刻圖像中特征像素點(diǎn)類別的個(gè)數(shù)，表示第j時(shí)刻圖像中第k類特征像素點(diǎn)與圓心的距離。

19、通過碰撞指標(biāo)能夠反映單軌機(jī)吊車與障礙物發(fā)生碰撞的概率。

20、優(yōu)選的，相關(guān)系數(shù)的表達(dá)式為：；

21、式中，α表示相關(guān)系數(shù)，表示第j時(shí)刻圖像中特征像素點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)向量與分割線具有夾角的特征像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，表示第j時(shí)刻圖像中特征像素點(diǎn)的總數(shù)量。

22、通過相關(guān)系數(shù)能夠反映圖像中特征像素點(diǎn)的混亂狀態(tài)，通過混亂狀態(tài)能夠進(jìn)一步了解行駛路徑內(nèi)是否存在障礙物。

23、優(yōu)選的，分割線的構(gòu)建方法為：

24、以圖像的中心為原點(diǎn)，以水平方向?yàn)閤軸，以豎直方向?yàn)閥軸建立坐標(biāo)系，得到該坐標(biāo)系下各個(gè)像素點(diǎn)的位置坐標(biāo)；以原點(diǎn)為中心均勻繪制分割線，相鄰分割線之間的夾角相同。

25、通過構(gòu)建分割線獲得特征像素點(diǎn)，對(duì)圖像中的特征像素點(diǎn)進(jìn)行分析，減少了計(jì)算量。

26、優(yōu)選的，利用atan2函數(shù)計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量與水平方向的夾角。

27、優(yōu)選的，獲取單軌吊機(jī)車行駛路徑的圖像之后還包括對(duì)圖像進(jìn)行灰度化和去噪的處理步驟。

28、第二方面，本發(fā)明提供一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

29、一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警系統(tǒng)，處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)根據(jù)上述的一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法。

30、將上述的一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法生成計(jì)算機(jī)程序，并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，以被處理器加載并執(zhí)行，從而，根據(jù)存儲(chǔ)器及處理器制作系統(tǒng)，方便使用。

31、本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

32、通過特征像素點(diǎn)運(yùn)動(dòng)向量的傾角、移動(dòng)速度以及相關(guān)系數(shù)多個(gè)維度計(jì)算單軌吊機(jī)車發(fā)生碰撞的可能性，提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，通過相鄰時(shí)刻的可能性預(yù)測(cè)單軌吊機(jī)車與障礙物發(fā)生碰撞的概率，從而便于通過調(diào)節(jié)單軌機(jī)吊車的行駛速度以避免單軌機(jī)吊車與障礙物發(fā)生碰撞，能夠滿足實(shí)際作業(yè)中安全防護(hù)的需要。

技術(shù)特征：

1.一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法，其特征在于，方法還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法，其特征在于，碰撞指標(biāo)的表達(dá)式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法，其特征在于，相關(guān)系數(shù)的表達(dá)式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法，其特征在于，分割線的構(gòu)建方法為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法，其特征在于，利用atan2函數(shù)計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量與水平方向的夾角。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法，其特征在于，獲取單軌吊機(jī)車行駛路徑的圖像之后還包括對(duì)圖像進(jìn)行灰度化和去噪的處理步驟。

8.一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括：處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及防碰撞預(yù)警領(lǐng)域，尤其涉及一種單軌吊機(jī)車防碰撞智能預(yù)警方法及系統(tǒng)，方法包括：獲取多張單軌吊機(jī)車行駛路徑的圖像，對(duì)于每張圖像均構(gòu)建多條分割線，將分割線對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)作為特征像素點(diǎn)；計(jì)算相鄰兩張圖像的光流場(chǎng)，提取每個(gè)特征像素點(diǎn)的光流并計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量；將距離圖像中心點(diǎn)長(zhǎng)度相等的特征像素點(diǎn)作為同一類別；計(jì)算每個(gè)時(shí)刻單軌吊機(jī)車發(fā)生碰撞的可能性，將相鄰兩個(gè)時(shí)刻單軌吊機(jī)車發(fā)生碰撞的可能性的差值作為可能性變化量；響應(yīng)于可能性變化量大于0發(fā)出碰撞預(yù)警。本發(fā)明通過計(jì)算相鄰時(shí)刻的可能性預(yù)測(cè)單軌吊機(jī)車與障礙物發(fā)生碰撞的概率，進(jìn)一步通過調(diào)節(jié)單軌機(jī)吊車的行駛速度以避免單軌機(jī)吊車與障礙物發(fā)生碰撞。

技術(shù)研發(fā)人員：劉富超,胡秀亭,袁磊,張鵬,陳耐錢,徐加勝,徐加成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東新沙單軌運(yùn)輸裝備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28