專利名稱：用于貨柜識(shí)別的系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在裝載或卸載情況下的貨物貨柜自動(dòng)識(shí)別的系統(tǒng)與方法，優(yōu)選的是在港口地區(qū)且特別是用于捕獲和/或分析貨物貨柜的至少一部分的圖像。
背景技術(shù)：
對(duì)于能自動(dòng)讀取和識(shí)別貨物貨柜的系統(tǒng)，以及在貨柜終端或者向/從船、火車等已經(jīng)裝載/卸載之后跟蹤單個(gè)的貨柜，有越來越多的商業(yè)重要性和需要。
在現(xiàn)代的終端，通常在門口記錄貨柜流。所有貨物或貨運(yùn)貨柜，都各自配備有必須接受核對(duì)和驗(yàn)證的唯一的識(shí)別標(biāo)志或編碼即ID。為了產(chǎn)生后面的載運(yùn)指令，其用于通過裝卸器械(例如起重機(jī))將貨柜發(fā)送出至船、火車等，由終端輸給系統(tǒng)記錄貨柜的ID。為了將錯(cuò)誤和“松散“貨柜減到最小，還必須指派所有貨柜在什么時(shí)間以及去什么地方裝載或卸載。
由于向/從船、火車等裝載/卸載貨柜，在貨物貨柜終端由操作人員人工閱讀和處理這種ID，并且人工輸入用于控制操作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
這就帶來幾個(gè)問題。在船上或火車上存儲(chǔ)的真實(shí)位置、卡車的次序和集合與輸給系統(tǒng)指令比較常常是錯(cuò)誤的。人工系統(tǒng)無疑也是低效的，由于它是耗費(fèi)時(shí)間的且更容易發(fā)生錯(cuò)誤，也就是當(dāng)將數(shù)據(jù)人工輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)。如果某個(gè)貨柜丟失或遭遇錯(cuò)誤的路徑或只是放錯(cuò)位置，為找到它會(huì)導(dǎo)致不必要的時(shí)延，其產(chǎn)生不需要的和不必要的費(fèi)用。
從卡車上裝載或卸載的每一個(gè)貨柜，在碼頭起重機(jī)的支架之間或在碼頭起重機(jī)的后伸距(backreach)內(nèi)，必須通過起重機(jī)檻梁的高度水平。當(dāng)這樣做時(shí)，通過的貨柜的大小和駕駛員可能通過該水平的準(zhǔn)確位置是不知道的。可能會(huì)發(fā)生在船上或碼頭周圍由駕駛員做的所有種類的多余移動(dòng)或雜亂的重新定位，其不會(huì)導(dǎo)致“完成工作”，也就是將貨柜移上或移下船，并且同一個(gè)貨柜可能會(huì)幾次通過檻梁的高度水平。識(shí)別和檢測不完全工作移動(dòng)是個(gè)難題，也就是移動(dòng)貨柜但沒有導(dǎo)致“工作完成”，也就是沒有完全地裝載或卸載貨柜。
當(dāng)裝載或卸載時(shí)，卡車移動(dòng)的方向和最終位置也是不可預(yù)知。其他卡車也會(huì)通過由起重機(jī)正在操作的卡車旁，從而阻擋了該貨柜的側(cè)面視圖。
當(dāng)起重機(jī)完成工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)總是核對(duì)貨柜的ID，且時(shí)間應(yīng)當(dāng)被記錄并與起重機(jī)或船/火車的位置相關(guān)聯(lián)，以及連系到貨柜ID并且通過打印機(jī)，數(shù)據(jù)記錄器，網(wǎng)絡(luò)，無線電鏈路或顯示器返回終端輸給系統(tǒng)。
要解決的最重要問題在裝載或卸載的情況下，當(dāng)使各貨物貨柜的識(shí)別和跟蹤過程自動(dòng)化時(shí)，有一些要解決的問題。
例如，當(dāng)往或從船、火車等上裝載或卸載時(shí)，不會(huì)總是恰當(dāng)?shù)刈R(shí)別通過起重機(jī)的所有貨柜。因此，在裝載或卸載之后，也就是在“工作完成”之后，適當(dāng)?shù)貙⒏髫浌竦奈恢门c它的ID號(hào)和裝載時(shí)間結(jié)合是個(gè)問題。另一個(gè)問題也許是驗(yàn)證貨柜ID的圖像，以及還有沒保存的整個(gè)貨柜的圖像，供以后的控制用。
為了捕獲能由OCR系統(tǒng)分析的圖像，用于核對(duì)貨柜ID的照相機(jī)必須要有適當(dāng)?shù)囊暯腔蜃兘咕嗟截浌竦哪硡^(qū)域。貨柜在距照相機(jī)位置的不同距離也就是3-26米之間經(jīng)過照相機(jī)水平(camera level)，這意味著照相機(jī)必須迅速而準(zhǔn)確地變焦在貨柜的ID區(qū)域，或者特定情況下的整個(gè)貨柜。由于在工作循環(huán)中沒有停止或延遲的時(shí)間，通常必須在移動(dòng)的貨柜上進(jìn)行圖像的捕獲。
現(xiàn)有技術(shù)早就知道使貨柜信息自動(dòng)化的貨柜處理系統(tǒng)。
也就是JP10181885描述了這樣的系統(tǒng)，從貨柜終端的入口到貨柜終端的出口，其使貨柜運(yùn)輸裝置的貨物工作信息的傳輸自動(dòng)化。數(shù)據(jù)載體保存貨柜的信息，例如它的規(guī)格和識(shí)別號(hào)、它的存儲(chǔ)位置等。該方法是不具體的，但是一般包括布置在處理起重機(jī)上的讀出裝置，該讀出裝置向能被起重機(jī)駕駛員閱讀的顯示器傳輸數(shù)據(jù)，從而告知駕駛員應(yīng)當(dāng)裝載或定位貨柜的地方。我們的發(fā)明的目的不是給起重機(jī)駕駛員傳輸數(shù)據(jù)，而是捕獲貨柜ID的圖像并分析貨柜的ID，以及把這與通過起重機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的信息聯(lián)系起來。
EP 0887120描述了一種用于識(shí)別由貨柜處理設(shè)備處理的貨柜的系統(tǒng)。各貨柜具有識(shí)別圖案，照相機(jī)產(chǎn)生用于分析的圖像。然而，該系統(tǒng)針對(duì)的是模制容器(例如玻璃瓶或缸)的檢查，以便發(fā)現(xiàn)次品。因此，該系統(tǒng)的目的和設(shè)計(jì)完全不同于本發(fā)明。
EP 0862132描述了一種用于分辨識(shí)別碼(例如汽車牌照)的系統(tǒng)，且特別適合在視覺異?？赡艹霈F(xiàn)的情況，例如牌照可能部分地被支承它的框架覆蓋，或者僅僅是至少部分地被來自道路上的污垢覆蓋。本發(fā)明的目的是提高識(shí)別圖案的分析的可靠性。我們的發(fā)明集中于圖像捕獲過程，以及這是怎樣完成的，并且在不同的情況也使用我們的發(fā)明。
發(fā)明目的本發(fā)明的主要目的是，提供一種用于通過自動(dòng)捕獲和/或分析由起重機(jī)(優(yōu)選的是在港口地區(qū))處理的貨柜的至少一部分的圖像來識(shí)別貨柜的系統(tǒng)和方法，它至少包括照相機(jī)、照相機(jī)控制系統(tǒng)和起重機(jī)控制系統(tǒng)。
通過布置照相機(jī)控制系統(tǒng)以接收產(chǎn)生于和/或發(fā)自于起重機(jī)控制系統(tǒng)的信息，從而控制照相機(jī)的至少一個(gè)功能以便捕獲貨柜的至少一部分的一個(gè)或多個(gè)圖像，從而提供用于自動(dòng)捕獲和/或分析由起重機(jī)處理的貨柜的至少一部分的圖像的系統(tǒng)。
用于在貨柜終端識(shí)別和跟蹤由起重機(jī)處理的貨柜的方法，包括以下步驟-當(dāng)貨柜在照相機(jī)水平附近或接近照相機(jī)水平時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)恼障鄼C(jī)，-通過變化變焦值(zoom value)，設(shè)定照相機(jī)的適當(dāng)?shù)膱D像大小，-捕獲貨柜和/或它的ID標(biāo)志區(qū)域的一幅或多幅圖像，-分析捕獲的圖像以識(shí)別貨柜的ID號(hào)，-紀(jì)錄/存儲(chǔ)檢測的貨柜的ID號(hào)。
根據(jù)下面考慮了與附圖結(jié)合的、并由任何從屬權(quán)利要求限定的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


為了更好的理解本發(fā)明，參考附圖，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)綜述，顯示軌行起重機(jī)從位于起重機(jī)支架之間的卡車往貨柜船上裝載貨柜。
圖2是與圖1相似的視圖，但是卡車位于起重機(jī)的后邊，在起重機(jī)的后伸距區(qū)域。
圖3顯示由散布機(jī)(spreader)從卡車抬升至照相機(jī)水平的貨柜的更詳細(xì)的側(cè)視圖。
圖4顯示貨柜識(shí)別標(biāo)志區(qū)域的側(cè)視圖，它位于貨柜上且需要照相機(jī)圖像區(qū)供ID識(shí)別。
圖5示意性地說明在起重機(jī)的裝載區(qū)貨柜識(shí)別ID標(biāo)志區(qū)域可以出現(xiàn)的可能的不同位置的側(cè)視圖。
圖6從上方顯示起重機(jī)的裝載區(qū)、不同照相機(jī)的位置、能定位的要裝載/卸載的貨柜的不同的可能位置，以及吊運(yùn)車(trolley)的中心線。
圖7顯示單個(gè)起重機(jī)系統(tǒng)的框圖。
圖8顯示供一個(gè)以上起重機(jī)用的帶有中央OCR單元的多起重機(jī)系統(tǒng)的框圖。
圖9顯示正常情況下的系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示位于碼頭2的軌行貨柜起重機(jī)1。在碼頭2上，在起重機(jī)1的支柱3a、b之間，也就是起重機(jī)1的裝載區(qū)16，顯示帶有貨柜5的卡車4，以及為貨柜5而沿著碼頭2停泊著的船6。通過吊運(yùn)車7和散布機(jī)8的幫助，起重機(jī)1從卡車4往船6上裝載貨柜5，用曲線箭頭指示散布機(jī)8和貨柜5的裝載路徑9。在軌道10上沿著吊運(yùn)車中心線11，起重機(jī)1的吊運(yùn)車7能在兩個(gè)方向移動(dòng)(見圖6)。
起重機(jī)1有兩個(gè)檻梁12a、b，在各檻梁12上布置至少一個(gè)、優(yōu)選的是三個(gè)照相機(jī)13a-f。照相機(jī)13可以是任何類型的視頻攝像機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)或類似的照相機(jī)，并且以這種方式布置，即它們的透鏡光軸或光學(xué)中心基本是水平的和/或平行于照相機(jī)水平14和/或散布機(jī)8的中心線。當(dāng)然，為了特殊目的以不同的角度定位照相機(jī)13是可能的。對(duì)應(yīng)于可能出現(xiàn)不同貨柜5大小的貨柜5標(biāo)志區(qū)域18的不同位置，在起重機(jī)1上彼此隔開一定距離地布置照相機(jī)13。
在碼頭2的上表面15的某距離之上，定位照相機(jī)水平14，優(yōu)選的是在表面/地面之上約6米。在裝載/卸載過程中，貨柜5的ID標(biāo)志區(qū)域18經(jīng)過該照相機(jī)水平14之處定義為交叉點(diǎn)。由照相機(jī)控制系統(tǒng)CCR控制照相機(jī)13。為了使照相機(jī)13面對(duì)由起重機(jī)1處理的貨柜5的兩個(gè)側(cè)面成為可能，位于兩個(gè)檻梁12上的照相機(jī)13向內(nèi)定向，也就是向起重機(jī)1的裝載區(qū)域16的中心。當(dāng)抗搖擺控制用作CCS起重機(jī)自動(dòng)控制25的一部分時(shí)，布置照相機(jī)控制系統(tǒng)CCR，以從起重機(jī)控制系統(tǒng)CCS傳輸?shù)牡踹\(yùn)車8的位置信息當(dāng)中確定各激活的照相機(jī)13的相應(yīng)變焦位置。
在一些港口(見圖2)，從起重機(jī)1的后伸距區(qū)域17(后檻梁12a的后面(左邊))裝載或卸載貨柜5。在這種情況下，只有船的艙口在起重機(jī)1的軌道(未顯示出)和支柱3之間靠岸。在這種情況下，照相機(jī)13位于背水側(cè)檻梁12a上，并且定向于后伸距區(qū)域17。在這種情況下，只有一側(cè)的圖像記錄是可能的。否則，過程不變。
在貨柜終端由起重機(jī)1處理的貨柜5可以是不同大小。貨柜5的長度一般為20’或40’，且通過駕駛員和/或起重機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)整散布機(jī)8至不同的大小，以便能夠連接到貨柜5并將其升起。還能調(diào)整散布機(jī)8以在同時(shí)升起兩個(gè)20’的貨柜。
各貨柜5都有包括唯一的ID(也就是號(hào)碼或類似物，沒有示出)的標(biāo)志區(qū)域18(見圖4)。按照ISO 6346標(biāo)志區(qū)域18位于貨柜5的兩個(gè)長側(cè)面的某個(gè)位置。標(biāo)志區(qū)域18位于貨柜5的右上角，并且標(biāo)志區(qū)域18中心距貨柜5的頂部約95cm，距貨柜5的右角約132cm。圖5顯示，在考慮了存在不同大小的貨柜5的照相機(jī)前，在那可能出現(xiàn)貨柜5的這些ID標(biāo)志區(qū)域18a-c的例子。標(biāo)志區(qū)域18總是涉及地面以上散布機(jī)的下側(cè)的高度，也稱為“升起位置(hoist position)”。因此，標(biāo)志區(qū)域18出現(xiàn)在同一升起位置的照相機(jī)水平14處，并且不依賴于貨柜高度，貨柜高度從8一直到9英尺變化，一般是8英尺或9英尺。
為了確實(shí)地捕獲所有可能的貨柜大小的ID標(biāo)志區(qū)域18的圖像，用分離的照相機(jī)13a-c來捕獲各標(biāo)志區(qū)域18a-c的圖像。
因此，參考圖5和圖6，在各檻梁12a、b上提供三個(gè)照相機(jī)13a-c。在每一個(gè)與貨柜ID標(biāo)志區(qū)域18的三個(gè)可能位置中的一個(gè)相一致的平行線19a-c上，定位每個(gè)照相機(jī)13。依據(jù)散布機(jī)8(其寬度信息由起重機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和起重機(jī)控制系統(tǒng)CCS預(yù)先已知/生成)的位置，在每一側(cè)激活適當(dāng)?shù)恼障鄼C(jī)13a-f(也就是位于貨柜將要通過的位置處的照相機(jī)13)。貨柜5可以出現(xiàn)在距照相機(jī)13(且在不同的線19a-c上)不同的距離處，并且準(zhǔn)確的變焦位置(也就是從照相機(jī)13到貨柜5的側(cè)面30的距離)是已知的或由吊運(yùn)車7或散布機(jī)8的位置信息確定。也就是當(dāng)貨柜5從上面或從下面到達(dá)或接近照相機(jī)水平14時(shí)，給照相機(jī)控制系統(tǒng)CCR傳輸該信息或這些數(shù)據(jù)。照相機(jī)的視域(view)必須覆蓋標(biāo)志區(qū)域18，且一般有5到42度的水平視域工作夾角。
相對(duì)于照相機(jī)水平14，由散布機(jī)高度位置確定和激活/啟動(dòng)貨柜ID標(biāo)志區(qū)域18的圖像的最后捕獲過程。當(dāng)貨柜ID標(biāo)志18通過某一個(gè)水平(在地面之上距照相機(jī)水平14的某一個(gè)距離，約5至7米，優(yōu)選的是6米)且接近照相機(jī)水平14時(shí)，激活/啟動(dòng)適當(dāng)?shù)恼障鄼C(jī)13，以及捕獲并存儲(chǔ)圖像。為了使存儲(chǔ)容量的需要最小化，捕獲有限數(shù)量的圖像(優(yōu)選的是約10幅圖像)，并在盤上存儲(chǔ)在CCR數(shù)據(jù)庫單元21中。布置OCR評(píng)估單元以分析所捕獲的圖像并識(shí)別貨柜8的ID。
按照本發(fā)明，通過鏈路28，以在兩個(gè)單元之間能交換來自起重機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的信息(數(shù)據(jù)或邏輯信號(hào))的方式相互連接CCR和CCS單元。依據(jù)由起重機(jī)控制系統(tǒng)CCS預(yù)先已知的或檢測的散布機(jī)寬度(例如20’，2×20’或40’)的位置，布置CCR以激活/啟動(dòng)適當(dāng)?shù)恼障鄼C(jī)13a-f，通常一次只有兩個(gè)，在各檻梁12a、b上一個(gè)，且因此散布機(jī)寬度確定貨柜5的標(biāo)志區(qū)域18將出現(xiàn)在照相機(jī)13a-c前面的起重機(jī)的裝載區(qū)域16的地方。從起重機(jī)控制系統(tǒng)CCS向照相機(jī)控制系統(tǒng)CCR傳輸散布機(jī)寬度的信息。
由吊運(yùn)車7的位置(或者散布機(jī)8的位置，如果起重機(jī)1使用抗搖擺系統(tǒng))確定準(zhǔn)確的變焦位置，也就是從照相機(jī)13到貨柜側(cè)表面30的距離29。以一般為200ms的更新間隔向照相機(jī)控制系統(tǒng)CCR傳輸這些數(shù)據(jù)。以50至200ms一般為200ms的更新間隔，還向照相機(jī)控制系統(tǒng)CCR傳輸散布機(jī)的高度和升起速度。在每一次更新時(shí)，通過用主要的升起速度除到照相機(jī)水平14的剩余升起距離，CCR系統(tǒng)計(jì)算貨柜ID標(biāo)志區(qū)域18從上面或從下面到達(dá)照相機(jī)水平14的預(yù)期到達(dá)時(shí)間(ETA)。
當(dāng)計(jì)算的ETA值變得接近用于在照相機(jī)的終點(diǎn)或終端位置之間移動(dòng)照相機(jī)變焦需要的時(shí)間時(shí)，CCR系統(tǒng)將選擇的照相機(jī)13的變焦位置改變到由吊運(yùn)車7(或散布機(jī)8)位置確定的值。當(dāng)該值變化時(shí)，照相機(jī)13的變焦將跟著變化直到圖像捕獲過程停止(見下面)，在這之后，照相機(jī)13的變焦功能將不動(dòng)。
不必要的變焦將縮短照相機(jī)變焦系統(tǒng)的預(yù)期壽命。上面的過程將操作的活動(dòng)時(shí)間減小至一般每循環(huán)數(shù)秒。
由散布機(jī)8的垂直運(yùn)動(dòng)確定為了OCR分析而捕獲圖像的時(shí)間幀。這將使OCR能夠確定何時(shí)啟動(dòng)以及何時(shí)停止圖像捕獲。
至少，當(dāng)ETA值達(dá)到升起位置的更新間隔的一和二倍之間時(shí)，啟動(dòng)來自選擇的照相機(jī)13的圖像捕獲。通過比較更新的升起位置值與照相機(jī)水平14的值，在貨柜目標(biāo)標(biāo)志區(qū)域18的確已經(jīng)超出(上或下取決于運(yùn)動(dòng)的方向)照相機(jī)水平14之后停止捕獲。在標(biāo)志區(qū)域18已經(jīng)通過照相機(jī)水平14之后，捕獲了有限數(shù)量的圖像，約5至20幅，在高升起速度一般為10幅，從其中能夠一次選擇一幅圖像并傳輸給OCR單元供分析用，直到以高度的可靠性將貨柜ID識(shí)別為正確的。然后，向控制與界面單元26發(fā)送該ID(也就是號(hào)碼)并存儲(chǔ)在CCR數(shù)據(jù)庫21上。該ID還可發(fā)送回CCS單元，以及還可到終端背水側(cè)系統(tǒng)(Terminal Landside System)。
當(dāng)目標(biāo)標(biāo)志區(qū)域18通過照相機(jī)水平14時(shí)，如果升起速度十分低，則在CCR停止捕獲之前圖像數(shù)量可超出20幅，以便確保恰當(dāng)?shù)睾屯耆夭东@該ID。OCR評(píng)估單元20具有在約50至500ms(一般為100ms)內(nèi)找到圖像的ID號(hào)碼的能力。通過使用比照相機(jī)捕獲速度(也就是最大25幅圖像/秒)快的OCR評(píng)估單元20，有可能消除圖像的保存，并且在捕獲之后立即將圖像信息發(fā)送到OCR單元20。這樣，通過所識(shí)別/分析的正確的且可靠的ID號(hào)碼確定停止變焦和圖像捕獲。
當(dāng)貨柜從卡車或地面升起且當(dāng)目標(biāo)標(biāo)志區(qū)域18通過照相機(jī)水平14時(shí)，進(jìn)行圖像捕獲。散布機(jī)8下側(cè)相對(duì)于地面的高度于是在6至8米之間，優(yōu)選的是大約7.2米。優(yōu)選的是，這將在吊運(yùn)車7開始移動(dòng)之前出現(xiàn)。在圖像捕獲期間，可容許限制的吊運(yùn)車7的運(yùn)動(dòng)，由于變焦位置快速地移動(dòng)(短距離)以補(bǔ)償短的散布機(jī)8的距離的變化。升起速度在該運(yùn)動(dòng)中一般是每秒0.5米，但是通過使照相機(jī)13的曝光時(shí)間與更高的速度相配，能容許更高的速度。
圖7的框圖顯示帶有相關(guān)設(shè)備和背水側(cè)的起重機(jī)1，以及如何布置單元間的通訊。背水側(cè)計(jì)算機(jī)能起控制臺(tái)的作用，其中人工控制圖像以確定可讀性低的情況。這種控制臺(tái)還能起到長時(shí)間存儲(chǔ)來自一個(gè)或多個(gè)起重機(jī)1的圖像的作用，其中圖像隨后能被重新獲得供驗(yàn)證用。所見的起重機(jī)側(cè)設(shè)備是CCR和CCS，以及它們相互之間是如何通訊的。CCS具有至主起重機(jī)控制器22的起重機(jī)界面鏈接24，其能鏈接到任何現(xiàn)有的起重機(jī)自動(dòng)單元25，例如在船6上的船的數(shù)據(jù)和單元位置(cell positions)。從起重機(jī)驅(qū)動(dòng)23向主起重機(jī)控制器22發(fā)送速度和位置數(shù)據(jù)。
在CCR中，控制與界面26通過使用視頻圖像抓取器電子設(shè)備影響圖像捕獲單元27的照相機(jī)信號(hào)。當(dāng)貨柜5已經(jīng)通過圖像捕獲照相機(jī)水平14時(shí)，CCR將命令視頻圖像抓取器的存儲(chǔ)器向OCR評(píng)估單元20發(fā)送圖像供分析用。在完成各圖像分析之后，OCR評(píng)估單元20將響應(yīng)CCR。循環(huán)將繼續(xù)直到OCR評(píng)估單元20以最高可靠性報(bào)告貨柜ID的圖像。
使用有高像頻(一般25幀每秒)的模擬信號(hào)輸出的視頻照相機(jī)13和包括CCR軟件的計(jì)算機(jī)中的視頻圖像抓取器電子設(shè)備(圖像捕獲)的結(jié)合，在標(biāo)志區(qū)域18通過照相機(jī)前的有限的時(shí)間期間確保捕獲最好的圖像是可能的。使用單幅成像照相機(jī)也是可能的，但是，適當(dāng)?shù)囟〞r(shí)最好的單幅攝像的任務(wù)變得更敏感了。在本地CCR數(shù)據(jù)庫單元21中，與ID號(hào)碼本身及時(shí)間一起存儲(chǔ)包括最好的/正確的ID號(hào)碼的圖像和全尺度貨柜圖像。
在圖8中描述能為終端修改依照圖7的系統(tǒng)，其中幾個(gè)起重機(jī)1配備有本發(fā)明的系統(tǒng)。通過使用連接到中央OCR評(píng)估單元20的背水側(cè)通訊線路，也就是光纖線路，能管理多個(gè)起重機(jī)的圖像分析。由于OCR分析工作相對(duì)地快，且貨柜ID的圖像相對(duì)地少，這是更成本有效的選擇。然后，圖像捕獲和存儲(chǔ)集中到攜帶OCR軟件的一個(gè)計(jì)算機(jī)。這樣，由同樣的OCR評(píng)估單元20能管理直到10臺(tái)起重機(jī)1。能布置更快的OCR或多于一個(gè)的集中的OCR，以管理十分大的終端。
當(dāng)圖像捕獲啟動(dòng)和停止時(shí)，成功找到所有特征明顯且清晰呈現(xiàn)的ID取決于適當(dāng)?shù)呢浌衲繕?biāo)標(biāo)志區(qū)域18的高度。由于隨著時(shí)間的過去升起鋼索的拉伸/延長，特別是對(duì)新安裝的鋼索，用于啟動(dòng)和停止供分析用的圖像的捕獲的理想的貨柜5的高度位置將慢慢變化。通過應(yīng)用修正值，布置CCR以自動(dòng)產(chǎn)生鋼索拉伸/延長的補(bǔ)償。從捕獲過程的開始計(jì)數(shù)，CCR將找出導(dǎo)致貨柜ID的最好(最恰當(dāng)和好)的分析的圖像中的那一個(gè)。如果圖像數(shù)量變得太大，應(yīng)用修正值，該修正值重新校準(zhǔn)發(fā)起圖像記錄的啟動(dòng)和停止的貨柜高度。于是，產(chǎn)生了自動(dòng)鋼索拉伸/延長補(bǔ)償機(jī)制。
另外，在永存地安裝之后，在照相機(jī)水平14與照相機(jī)13的光學(xué)透鏡軸的真實(shí)傾斜之間的任何(機(jī)械的或電的起因)偏移，影響適當(dāng)?shù)膱D像捕獲。如果出現(xiàn)這種偏移，作為相對(duì)于吊運(yùn)車7的位置(或從照相機(jī)透鏡到目標(biāo)標(biāo)志區(qū)域的實(shí)際距離)的線性捕獲高度校正因子，在第一次啟動(dòng)期間，通過初始校準(zhǔn)能輸入這種偏移。這樣，CCR將自動(dòng)補(bǔ)償圖像捕獲的啟動(dòng)和停止的高度。在系統(tǒng)中，給各單個(gè)的照相機(jī)13輸入該校正因子。如果照相機(jī)13的透鏡軸基本不平行于照相機(jī)水平14，因此，布置照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)以自動(dòng)產(chǎn)生校正，并且那重新校準(zhǔn)開始圖像捕獲的啟動(dòng)和停止的貨柜高度值。
或者，使用懸掛負(fù)載位置(吊運(yùn)車7的位置)對(duì)選擇的照相機(jī)13的變焦值做準(zhǔn)確設(shè)定，各照相機(jī)13可裝備使用即激光束、超聲波或其他已知的距離測量的方法的自動(dòng)聚焦設(shè)定機(jī)構(gòu)，以在圖像捕獲前限定適當(dāng)?shù)淖兘怪怠?br> 為了提高捕獲的圖像的質(zhì)量，以及提高OCR分析性能，以照亮貨柜ID的標(biāo)志區(qū)域18的這種方式布置一個(gè)或多個(gè)燈。布置照相機(jī)控制系統(tǒng)CCR，用通信鏈路、電纜或無線電鏈路連接到各照相機(jī)，并且向照相機(jī)控制系統(tǒng)CCR傳輸包括各照相機(jī)光圈位置和所用的曝光時(shí)間的數(shù)據(jù)。當(dāng)達(dá)到預(yù)置的限制時(shí)，產(chǎn)生用于照明打開或關(guān)閉的請求。
存儲(chǔ)來自貨柜各側(cè)的一個(gè)圖像用于貨柜標(biāo)志區(qū)域18的人工/視覺驗(yàn)證?？砂堰@些圖像附于緊接著的工作報(bào)告?zhèn)鬏敾螂S后調(diào)用供視覺檢視用。具體地說，當(dāng)一側(cè)的ID被識(shí)別并記錄為不同于另一側(cè)的ID時(shí)，人工/視覺確定由于環(huán)境變形、被污垢部分地覆蓋、侵蝕、字符類型的變化、號(hào)碼背景、照明條件等而使也許部分不可讀的貨柜ID，將增加貨柜跟蹤和“工作完成”報(bào)告的總的可靠性。這種可能性促進(jìn)健壯的和可靠的跟蹤系統(tǒng)。
能將暫時(shí)沒有用于ID分析與記錄的照相機(jī)13a-f中的一個(gè)移離將一側(cè)一側(cè)地捕獲整個(gè)貨柜5的視角。這樣，存儲(chǔ)另外的兩個(gè)圖像或者將其發(fā)送到界面供向港口中心單元傳輸。在損害控制的情況下，因此產(chǎn)生貨柜5狀態(tài)的人工/視覺驗(yàn)證供隨后使用。
升起之后，貨柜5被移到相對(duì)碼頭區(qū)位置的不同點(diǎn)。當(dāng)從散布機(jī)8釋放掉它時(shí)，自動(dòng)控制已經(jīng)記錄了拾取位置、釋放位置、釋放時(shí)間，并且它已經(jīng)接收了真實(shí)的貨柜ID。只有在這點(diǎn)上，把信息認(rèn)作是向輸出媒體傳輸(通常是網(wǎng)絡(luò)向輸給系統(tǒng))的“工作完成”。打印機(jī)、顯示器、無線電通訊能用作輸出。需要時(shí)，該信息能與來自港口輸給系統(tǒng)的工作指令相配合，以確定是否執(zhí)行的工作與指令有區(qū)別、包括處理有意外ID的貨柜。依據(jù)起重機(jī)控制自動(dòng)化的程度，“工作完成”報(bào)告將包括涉及起重機(jī)或船的位置數(shù)據(jù)(如海灣、單元和高度參數(shù)/值)。一般系統(tǒng)工作不依賴于起重機(jī)操作模式(自動(dòng)(auto-pos)或手動(dòng))。
對(duì)于它的功能，照相機(jī)控制系統(tǒng)CCR使用下面的從起重機(jī)控制系統(tǒng)CCS傳輸?shù)男盘?hào)值/參數(shù)初始信號(hào)(啟動(dòng)循環(huán))工作id，散布機(jī)大小，吊運(yùn)車位置和速度，升起位置和速度，放棄信號(hào)(停止循環(huán))，刪除(工作id)，CCR系統(tǒng)的開/關(guān)以及給有圖像存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫的命令(SQL或其他)。
照相機(jī)控制系統(tǒng)CCR向起重機(jī)控制系統(tǒng)CCS傳輸下面的信號(hào)值/參數(shù)貨柜ID號(hào)碼，捕獲可靠性水平(％)，錯(cuò)誤代碼，測量代碼錯(cuò)誤，設(shè)備狀態(tài)與警告消息，時(shí)間戳以及用于起重機(jī)照明支持的開/關(guān)信號(hào)。
這些信號(hào)值/參數(shù)的至少部分，以及時(shí)間，用于實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的系統(tǒng)與方法。
依據(jù)在終端的起重機(jī)的本地條件(起重機(jī)結(jié)構(gòu)、燈的位置、終端照明或天氣的極端條件)，在圖像捕獲過程中能安裝特殊的另外的燈以照亮貨柜的ID標(biāo)志區(qū)域。
圖9顯示系統(tǒng)事件循環(huán)的正常情況的流程圖。


下面的表說明ID標(biāo)志分析，以及事件、錯(cuò)誤移動(dòng)情況和OCR響應(yīng)選擇的圖像的特殊的處理情況。


本發(fā)明有許多可能性和優(yōu)點(diǎn)。在圖像捕獲過程期間，能移動(dòng)目標(biāo)貨柜5，這意味著在貨柜的處理循環(huán)中有小的或者根本沒有延遲。幾個(gè)卡車4能位于裝載區(qū)域16內(nèi)或者通過裝載區(qū)域16，而不妨礙圖像捕獲、分析和記錄。由于在線更新照相機(jī)的變焦位置，可自由定位卡車4供裝載/卸載。
檢測貨柜5兩側(cè)的各自的ID號(hào)碼，且如果兩個(gè)ID相互偏離，那么可以人工/視覺圖像驗(yàn)證。通過穩(wěn)定的固定基礎(chǔ)(其提供一種可靠的和易于接近供維修的系統(tǒng))，在檻梁12a、b上安裝固定的照相機(jī)13a-f。系統(tǒng)能處理所有類型的標(biāo)準(zhǔn)貨柜5，例如20’、2×20’、40’、42’或45’。還可使用其他大小，如果需要在系統(tǒng)中可包括更多的照相機(jī)13，或者可重新部署照相機(jī)13。
按照本發(fā)明的方法還可包括以下步驟記錄/存儲(chǔ)斷開散布機(jī)與檢測到的貨柜的時(shí)間和位置，以及檢測向/從船上裝載/卸載循環(huán)的完成，將該信息鏈接到上述其他數(shù)據(jù)，并將它傳輸給終端輸給系統(tǒng)。
向起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸由照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)產(chǎn)生的信息/數(shù)據(jù)，其布置成使用那個(gè)信息作為貨柜跟蹤和作業(yè)順序處理的部分。照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)還布置成向起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸貨柜ID信息和ID分析的可靠性的值，以及由一系列不同錯(cuò)誤限定的測量錯(cuò)誤代碼。
為了確定可能的外部貨柜損壞的存在，還布置至少一個(gè)照相機(jī)13以捕獲整個(gè)貨柜50圖像。
當(dāng)然，為了不同的門梁高度還可能使用按照本發(fā)明的構(gòu)思?！肮ぷ魍瓿伞边€可聯(lián)系到ID圖像的表示或與期望的結(jié)果比較。
在用于使計(jì)算機(jī)或處理器完成上面所述方法的任何步驟的、包含在計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)裝置中的代碼單元或計(jì)算機(jī)可讀指令的集合的控制下，還可至少部分地完成按照本發(fā)明的方法。
本發(fā)明還可使用用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)可讀產(chǎn)品。
雖然根據(jù)示例性的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是有若干變化和修改，對(duì)公開的方案可以做這些變化和修改而不離開在所附的權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于自動(dòng)捕獲和/或分析優(yōu)選的是在港口區(qū)域由起重機(jī)處理的貨柜的至少一部分的圖像的系統(tǒng)，包括至少一個(gè)照相機(jī)、照相機(jī)控制系統(tǒng)和起重機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于布置所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)以接收在所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)中產(chǎn)生的和/或從所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸?shù)男畔?，從而控制所述照相機(jī)(13)的功能的至少一個(gè)功能，以便捕獲所述貨柜(5)的至少一部分的一個(gè)或多個(gè)圖像。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于在所述起重機(jī)(1)上布置至少一個(gè)照相機(jī)(13)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于在距地面5至7米的距離布置所述照相機(jī)(13)。
4.按照權(quán)利要求3所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于在地面上約6米的距離布置所述照相機(jī)(13)。
5.按照權(quán)利要求1所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于在所述起重機(jī)(1)上布置至少兩個(gè)照相機(jī)(13)以便捕獲所述貨柜(5)的兩側(cè)的圖像。
6.按照權(quán)利要求1所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于在所述起重機(jī)(1)上布置至少三個(gè)照相機(jī)(13)以便捕獲貨柜(5)的標(biāo)志區(qū)域(18)的圖像，并且用于覆蓋貨柜(5)的標(biāo)志區(qū)域(18)可能出現(xiàn)的所有位置。
7.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于布置所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)以用從所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸?shù)男畔⒓せ钪辽僖粋€(gè)照相機(jī)(13)。
8.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于布置所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)以用從所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸?shù)乃錾⒉紮C(jī)(8)的大小的信息選擇應(yīng)該激活哪個(gè)或哪些照相機(jī)(13)供圖像捕獲用。
9.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于布置所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)以用從所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸?shù)乃龅踹\(yùn)車(7)的位置的信息確定各激活的照相機(jī)(13)的相應(yīng)變焦位置。
10.按照權(quán)利要求9所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于限定所述照相機(jī)(13)的相應(yīng)的變焦位置，由此所捕獲的圖像基本覆蓋所述目標(biāo)貨柜(5)的標(biāo)志區(qū)域(18)。
11.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于布置所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)以用從所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸?shù)乃錾⒉紮C(jī)(8)的高度位置和所述散布機(jī)(8)的垂直速度的信息啟動(dòng)和/或停止所述圖像捕獲過程。
12.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于布置所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)以用從所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸?shù)乃錾⒉紮C(jī)(8)的高度位置和所述散布機(jī)(8)的垂直速度的信息計(jì)算預(yù)期到達(dá)時(shí)間。
13.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于通過使透鏡軸基本平行于所述照相機(jī)水平(14)和所述散布機(jī)(8)的中心線來布置所述照相機(jī)。
14.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于對(duì)應(yīng)于不同貨柜(5)大小的貨柜(5)的標(biāo)志區(qū)域(18)可能出現(xiàn)的位置不同，在所述起重機(jī)(1)上彼此相隔地布置所述照相機(jī)(13)。
15.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于向所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸由所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)產(chǎn)生的信息/數(shù)據(jù)，布置所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)以使用那個(gè)信息作為貨柜跟蹤和作業(yè)順序處理的一部分。
16.按照權(quán)利要求15所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于布置所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)以向所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸所述貨柜ID的信息。
17.按照權(quán)利要求15和/或16所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于布置所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)以向所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸所述ID分析的可靠性的值。
18.按照權(quán)利要求15、16或17所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于布置所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)以向所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸由一系列不同的錯(cuò)誤限定的測量錯(cuò)誤代碼。
19.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于布置至少一個(gè)照相機(jī)(13)以捕獲所述整個(gè)貨柜(5)的圖像，以便確定可能的外部貨柜損壞的存在。
20.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于布置所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)，以當(dāng)抗搖擺控制用作CCS起重機(jī)自動(dòng)化(25)的一部分時(shí)，用從所述起重機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)傳輸?shù)纳⒉紮C(jī)(8)的位置信息確定各激活的照相機(jī)(13)的相應(yīng)變焦位置。
21.按照權(quán)利要求13所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于通過應(yīng)用重新校準(zhǔn)發(fā)起圖像捕獲的啟動(dòng)和/或停止的貨柜高度值的修正值，布置所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)以自動(dòng)產(chǎn)生鋼索拉伸/延長的補(bǔ)償。
22.按照權(quán)利要求13所述的用于捕獲和/或分析圖像的系統(tǒng)，其特征在于布置所述照相機(jī)控制系統(tǒng)(CCR)以在照相機(jī)(13)的透鏡軸不是基本平行于所述照相機(jī)水平(14)時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生修正，以及重新校準(zhǔn)發(fā)起圖像捕獲的啟動(dòng)和/或停止的貨柜高度值。
23.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于在貨柜終端識(shí)別和跟蹤由起重機(jī)處理的貨柜的方法，包括-當(dāng)貨柜(5)在所述照相機(jī)水平(14)附近或接近所述照相機(jī)水平(14)時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)恼障鄼C(jī)(13)，-通過變化焦距值，設(shè)定所述照相機(jī)(13)的適當(dāng)?shù)膱D像大小，-捕獲所述貨柜(5)和/或它的ID標(biāo)志區(qū)域(18)的一幅或多幅圖像，-分析所捕獲的圖像以識(shí)別所述貨柜(5)的ID號(hào)，以及-紀(jì)錄/存儲(chǔ)所檢測的貨柜(5)的ID號(hào)。
24.按照權(quán)利要求23所述的用于在貨柜終端識(shí)別和跟蹤由起重機(jī)處理的貨柜的方法，包括-記錄/存儲(chǔ)斷開所述散布機(jī)(8)與所檢測的貨柜(5)的時(shí)間和位置，-檢測向/從船上裝載/卸載循環(huán)的完成，將該信息與上面的其他數(shù)據(jù)聯(lián)系，并且將它傳輸給終端輸給系統(tǒng)。
25.一種計(jì)算機(jī)程序，包括用于執(zhí)行按照權(quán)利要求23至24中的任何一項(xiàng)所述的方法的步驟的計(jì)算機(jī)程序代碼單元。
26.一種計(jì)算機(jī)可讀媒體或單元，包括按照權(quán)利要求25的計(jì)算機(jī)程序的至少一部分。
27.一種按照權(quán)利要求25的計(jì)算機(jī)程序，至少部分由/通過例如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)提供。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于由起重機(jī)裝載/卸載的貨柜的自動(dòng)識(shí)別的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個(gè)照相機(jī)、照相機(jī)控制系統(tǒng)和起重機(jī)控制系統(tǒng)。本發(fā)明還包括用于在貨柜終端識(shí)別和跟蹤由起重機(jī)處理的貨柜的方法。
文檔編號(hào)G06K9/20GK1753830SQ200380109920
公開日2006年3月29日 申請日期2003年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
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