專利名稱：一種木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及監(jiān)管領(lǐng)域，具體涉及一種木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，用 于自動(dòng)監(jiān)管行駛車輛中裝載木材體積、堆場(chǎng)原木或靜止車輛中的裝載 原木。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)2007年我國(guó)原木進(jìn)口多達(dá)3千多萬(wàn)立方，總價(jià)值53億美 元，原木是我國(guó)很多邊境海關(guān)口岸進(jìn)口的大宗貨物，因此需要重點(diǎn)監(jiān) 管，對(duì)木材材積進(jìn)行測(cè)量，與申報(bào)數(shù)量核對(duì)，以檢查是否瞞報(bào)、少報(bào)。 現(xiàn)階段木材的計(jì)量釆用人工檢尺方法，對(duì)可疑申報(bào)木材，按照國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)的規(guī)定測(cè)量，人工用皮尺對(duì)每根木材進(jìn)行測(cè)量，這種方法的準(zhǔn)確性 和合理性都不是很理想。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，其具體做法是針對(duì) 每一根木材，由其橫截面較小的一端的輪廓，人工用盒尺(皮尺)來(lái) 確定其徑級(jí)；根據(jù)每一根木頭的徑級(jí)乘以一確定的系數(shù)，獲得該根木 頭的體積數(shù)，累計(jì)所有需檢尺的木頭的體積數(shù)，就可以得到所需檢尺 木頭的體積數(shù)，即材積數(shù)。
人工檢尺方式不但存在需要人員多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、安全 隱患多的缺點(diǎn)，而且由于人為因素導(dǎo)致檢尺誤差大、波動(dòng)大。即使進(jìn) 行復(fù)檢驗(yàn)收和加強(qiáng)管理仍達(dá)不到較理想的結(jié)果，檢查速度慢，只能進(jìn) 行抽查，無(wú)法杜絕走私現(xiàn)象存在。
對(duì)于木材材積的自動(dòng)測(cè)量測(cè)試，1997年報(bào)道了通過(guò)衛(wèi)星遙感技 術(shù)來(lái)估計(jì)陸地上某些林區(qū)的木材材積，但這些方法的精度和操作流程 顯然不符合我國(guó)的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
1992年，Brodie等人應(yīng)用了計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)檢測(cè)原木材積。該系 統(tǒng)釆用了檢測(cè)圓形目標(biāo)的霍夫Hough變換方法，通過(guò)K均值聚類算法來(lái)獲得Hough變換結(jié)果的極大值，利用這些極大值來(lái)確定端面徑 級(jí)，從而計(jì)算出原木材積。但該系統(tǒng)只能處理很接近圓形的原木端面, 其測(cè)量誤差范圍在10%之內(nèi)，這樣的檢尺誤差在國(guó)內(nèi)的木材計(jì)量中 難以實(shí)用。
國(guó)內(nèi)，青島海洋大學(xué)有基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)原木材積的研究報(bào) 道。該系統(tǒng)釆用了攝像機(jī)作為圖像的獲取工具，把在現(xiàn)場(chǎng)采集的視頻 輸入計(jì)算機(jī)，在視頻中選擇圖像效果較好的圖片進(jìn)行處理。該系統(tǒng)釆 用了聚類分析和模糊識(shí)別的技術(shù)，所提取的端面依賴于所采用的閾 值。系統(tǒng)把所有端面均近似為圓形，取所有木材兩端端面面積總和的 平均再乘以木材的長(zhǎng)度作為總材積，可見(jiàn)，該系統(tǒng)也不符合我國(guó)現(xiàn)行 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
2002年有浙江工學(xué)院相關(guān)工作的研究。該系統(tǒng)釆用了一種改進(jìn) 的Hausdorff距離算法來(lái)提取端面輪廓。雖然該方法具有一定的創(chuàng)新 性，但是僅僅是使用了一些預(yù)先確定的模版來(lái)逼近端面輪廓。
上述系統(tǒng)沒(méi)有針對(duì)每個(gè)原木端面提取出其輪廓，因此也無(wú)法按照 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算徑級(jí)，也沒(méi)有考慮到實(shí)際應(yīng)用中除了對(duì)原木，還需要 對(duì)板材、鋸材進(jìn)行測(cè)量的需求，無(wú)法對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下列車中裝載木材進(jìn) 行測(cè)量，無(wú)法滿足海關(guān)領(lǐng)域?qū)δ静谋O(jiān)管的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像中原 木端面輪廓的提取，進(jìn)而按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算徑級(jí)，統(tǒng)計(jì)原木材積，并 用激光測(cè)量計(jì)算、機(jī)器視覺(jué)識(shí)別技術(shù)測(cè)量板材體積，該系統(tǒng)的應(yīng)用可 降低人工檢查強(qiáng)度，提高檢查準(zhǔn)確率，有效打擊走私犯罪。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型釆用如下技術(shù)方案 提供一種木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，用于對(duì)行駛列車中裝載的木材進(jìn)行 監(jiān)管，該系統(tǒng)包括激光掃描儀，與控制單元連接，用于掃描行駛列 車車廂，得到車廂中木材的外輪廓線數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送到控制單元；控制單元，分別與攝像機(jī)和木材截面獲取單元連接，用于將接收的外 輪廓線數(shù)據(jù)發(fā)送到木材截面獲取單元，并根據(jù)接收的外輪廓線數(shù)據(jù)獲 得列車進(jìn)入或離開(kāi)的分割信號(hào)，從而控制攝像機(jī)的啟動(dòng)或停止；攝像 機(jī)，用于連續(xù)拍攝列車車廂通過(guò)時(shí)的圖片，并將拍攝的圖片發(fā)送到車
廂長(zhǎng)度獲取單元；木材截面獲取單元，與木材體積管理單元連接，用
于依據(jù)接收的外輪廓線數(shù)據(jù)獲取木材截面面積，并將其發(fā)送到木材體
積管理單元；車廂長(zhǎng)度獲取單元，與木材體積管理單元連接，用于根 據(jù)接收?qǐng)D片中的車廂位移獲取車廂長(zhǎng)度，并將其發(fā)送到木材體積管理 單元；木材體積管理單元，用于根據(jù)接收的木材截面面積與車廂長(zhǎng)度 獲取列車裝載的木材體積，進(jìn)行監(jiān)管。
其中，所述激光掃描儀為二維激光掃描儀，安裝在車廂上方的龍 門框架或者支架的兩側(cè)，所述龍門框架跨軌道設(shè)立，所述支架在軌道 兩側(cè)位置，所述二維激光掃描儀采用漫反射激光掃描器，將掃描的漫 反射激光掃描器與車廂中木材外輪廓各點(diǎn)的距離發(fā)送到控制單元。
其中，所述木材截面獲取單元包括坐標(biāo)變換子單元與截面累 計(jì)求和子單元連接，對(duì)所述漫反射激光掃描器與車廂中木材外輪廓各
點(diǎn)的距離進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到木材的外輪廓線各點(diǎn)坐標(biāo)，并將其發(fā)送 到截面累積求和子單元；所述截面累積求和子單元，與所述木材體積 管理單元連接，用于根據(jù)木材的外輪廓線各點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)累積求和獲 取裝載木材的截面面積。
其中，木材截面獲取單元還包括原木縫隙面積去除子單元，與所 述截面累積求和子單元連接，用于在列車裝載的木材為原木時(shí)，將累 積求和后獲得的裝載木材的截面面積與數(shù)值范圍為0.96-0.98的系 數(shù)乘積，用于去除原木空隙占用的面積，得到所述原木的截面面積。
其中，所述攝像機(jī)為數(shù)字或模擬攝像機(jī)，攝像機(jī)安裝在龍門架或 者支架上，從列車上方在進(jìn)行拍攝，使攝像機(jī)的視野可以覆蓋軌道。
其中，所述車廂長(zhǎng)度獲取單元包括車廂位移獲取子單元，與車廂長(zhǎng)度計(jì)算子單元連接，用于獲取車廂進(jìn)入與車廂離開(kāi)期間所拍圖片 中特征區(qū)域的位移，獲取所述位移占有的像素并將其發(fā)送到車廂長(zhǎng)度 計(jì)算子單元；單位像素標(biāo)定子單元，與車廂長(zhǎng)度計(jì)算子單元連接，用
于標(biāo)定攝像機(jī)所拍圖片中單位像素所對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離；車廂長(zhǎng)度計(jì)算
子單元，與所述木材體積管理單元連接，用于根據(jù)所述位移所占用的 像素與單位像素所對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離，獲取車廂實(shí)際移動(dòng)距離，得到車
廂長(zhǎng)度。
本發(fā)明還提供了 一種木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，用于對(duì)堆場(chǎng)原木或靜止
車輛中的裝載原木進(jìn)行監(jiān)管，該系統(tǒng)包括攝像機(jī)，與圖像處理單元
連接，用于拍攝原木端面圖像，并將拍攝的原木端面圖像發(fā)送到圖像
處理單元；刻度尺，用于測(cè)量原木的長(zhǎng)度；所述圖像處理單元，與截 面面積獲取單元連接，用于對(duì)接收的原木端面圖像進(jìn)行處理，獲取每 根原木在所述原木端面圖像中所對(duì)應(yīng)的區(qū)域，并將其發(fā)送到截面面積 獲取單元；所述截面面積獲取單元，與原木材積管理單元連接，用于 根據(jù)每根原木在所述原木端面圖像中所對(duì)應(yīng)的區(qū)域，確定每個(gè)原木端 面的長(zhǎng)短徑及中心，獲得所述原木截面面積，并發(fā)送到原木材積管理 單元；所述原木材積管理單元，用于根據(jù)接收的原木截面面積與測(cè)得 的原木長(zhǎng)度獲取原木材積，進(jìn)行監(jiān)管。
其中，所述圖像處理單元包括圖像預(yù)處理子單元，與圖像分割 子單元連接，用于去除原木端面圖像中的背景，并將處理后的原木端 面圖像發(fā)送到圖像分割子單元；圖像分割子單元，與圖像輪廓提取子 單元連接，用于對(duì)處理后的原木端面圖像進(jìn)行圖像分割，獲取每根原 木在原木端面圖像中對(duì)應(yīng)的區(qū)域，并將其發(fā)送到圖像輪廓提取子單 元；圖像輪廓提取子單元，與截面面積獲取單元連接，用于對(duì)分割后 的原木端面圖像進(jìn)行輪廓提取，獲取每根原木在原木端面圖像中對(duì)應(yīng) 區(qū)域的輪廓，并將其發(fā)送到截面面積獲取單元連接。
其中，所述圖像分割子單元包括霍夫變換子單元，分別與圖像預(yù)處理子單元和匹配度獲取子單元連接，對(duì)處理后的原木端面圖像進(jìn) 行霍夫變換，根據(jù)每根原木端面區(qū)域?qū)?yīng)的霍夫變化峰值，確定每根 原木端面區(qū)域的中心；匹配度獲取子單元，與輪廓子單元連接，用于 設(shè)定以所述每根原木端面區(qū)域的中心為圓心的圓形模板，獲取所述圓 形模板在不同直徑下與每根原木端面區(qū)域的匹配度；區(qū)域確定子單 元，與圖像輪廓提取子單元連接，用于在匹配度獲取子單元得到的匹 配度大于設(shè)定閾值下終止匹配，確定匹配度最大的圓形模板為匹配模 板，落入所述匹配模板內(nèi)的區(qū)域?yàn)樵驹诙嗣鎴D像中對(duì)應(yīng)的區(qū)域。 其中，所述攝像機(jī)為數(shù)字或模擬攝像機(jī)。
本實(shí)用新型提供的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確 的原木檢尺，通過(guò)采用激光測(cè)量、輪廓檢測(cè)技術(shù)對(duì)行駛列車中裝載的 板材測(cè)量材積，釆用圖像處理和識(shí)別技術(shù)對(duì)行駛列車和堆場(chǎng)中的原木 材積進(jìn)行測(cè)量，項(xiàng)目實(shí)施可實(shí)現(xiàn)對(duì)通行中列車上和堆場(chǎng)中的木材材積 進(jìn)行自動(dòng)、快速測(cè)量，可完全替代人工檢尺，實(shí)現(xiàn)100%查驗(yàn)，可有 效打擊走私犯罪。


圖i為本實(shí)用新型對(duì)木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)的組成框圖； 圖2為實(shí)施例i對(duì)裝載木材的自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)組成框圖； 圖3為實(shí)施例1中掃描儀獲取的車廂橫截面示意圖； 圖4為實(shí)施例1中攝像機(jī)的安裝位置示意圖； 圖5為實(shí)施例1中車廂內(nèi)木材的外輪廓示意圖； 圖6為本實(shí)用新型另一種木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)組成框圖； 圖7為實(shí)施例2對(duì)原木的自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)組成框圖； 圖8為實(shí)施例3的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)示意圖。 圖中1、圖像采集裝置；2、控制計(jì)算機(jī)；3、轉(zhuǎn)換器；4、交換 機(jī)；5、數(shù)據(jù)服務(wù)器。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提出的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō) 明如下。
實(shí)施例l
如圖l所示為本實(shí)用新型對(duì)木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)的組成框圖，用于
對(duì)行駛列車中裝載的木材進(jìn)行監(jiān)管，該系統(tǒng)包括激光掃描儀，與控 制單元連接，用于掃描行駛列車車廂，得到車廂中木材的外輪廓線數(shù)
據(jù)，并將其發(fā)送到控制單元；控制單元，分別與攝像機(jī)和木材截面獲
取單元連接，用于將接收的外輪廓線數(shù)據(jù)發(fā)送到木材截面獲取單元， 并根據(jù)接收的外輪廓線數(shù)據(jù)獲得列車進(jìn)入或離開(kāi)的分割信號(hào)，從而控
制攝像機(jī)的啟動(dòng)或停止；攝像機(jī)，用于連續(xù)拍攝列車車廂通過(guò)時(shí)的圖 片，并將拍攝的圖片發(fā)送到車廂長(zhǎng)度獲取單元；木材截面獲取單元， 與木材體積管理單元連接，用于依據(jù)接收的外輪廓線數(shù)據(jù)獲取木材截
面面積，并將其發(fā)送到木材體積管理單元；車廂長(zhǎng)度獲取單元，與木 材體積管理單元連接，用于根據(jù)接收?qǐng)D片中的車廂位移獲取車廂長(zhǎng)
度，并將其發(fā)送到木材體積管理單元；木材體積管理單元，用于根據(jù) 接收的木材截面面積與車廂長(zhǎng)度獲取列車裝載的木材體積，判斷木材 運(yùn)載是否超出范圍，自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)管。
下面詳述本系統(tǒng)中各個(gè)組成單元的實(shí)現(xiàn)方式。 (l)激光掃描儀
為了在列車高速行駛過(guò)程中，獲得每節(jié)車廂裝載木材的體積，必 須能獲得車廂中裝載木材的外輪廓線數(shù)據(jù)，本實(shí)施例中激光掃描儀為 二維激光掃描儀，采用漫反射激光掃描器獲得車廂中裝載木材的外輪 廓線，每個(gè)激光掃描儀中的漫反射激光器設(shè)定掃描角度為90度，掃描
頻率75Hz,通過(guò)上述兩個(gè)激光掃描儀獲得每個(gè)漫反射激光器到通過(guò)列
車車廂上木材外輪廓的各點(diǎn)距離，并將漫反射激光器到通過(guò)列車車廂 上木材外輪廓的各點(diǎn)距離發(fā)送到控制單元。
本實(shí)施例中二維激光掃描儀安裝在車廂上方的龍門框架或者支架的兩側(cè)，所述龍門框架跨軌道設(shè)立，所述支架在軌道兩側(cè)位置。
(2) 攝像機(jī)
本實(shí)施例中的攝像機(jī)為黑白數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，如圖4所示，安裝在龍 門架上(或支架上)，從列車上方進(jìn)行拍攝，使攝像機(jī)的視野可以覆 蓋列車行駛軌道。
(3) 控制單元
本實(shí)施例中控制單元為計(jì)算機(jī)控制裝置，分別與上述激光掃描儀 和攝像機(jī)連接，激光掃描儀在掃描到車廂進(jìn)入或車廂離開(kāi)時(shí)的掃描數(shù) 據(jù)會(huì)發(fā)生明顯的變化，計(jì)算機(jī)裝置根據(jù)上述掃描數(shù)據(jù)可以判斷得出車 廂進(jìn)入或車廂離開(kāi)時(shí)的分割信號(hào)，根據(jù)上述分割信號(hào)啟動(dòng)攝像機(jī)拍攝 圖片或停止攝像機(jī)拍攝圖片，另外，計(jì)算機(jī)控制裝置將掃描數(shù)據(jù)發(fā)送 到計(jì)算機(jī)中的木材截面獲取單元。
(4) 木材截面獲取單元
如圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)示意圖，木材解 碼獲取單元包括坐標(biāo)變換子單元和截面累積求和子單元，其中，坐 標(biāo)變換子單元分別與計(jì)算機(jī)控制裝置和截面累計(jì)求和子單元連接，對(duì) 所述激光掃描儀與車廂中木材外輪廓各點(diǎn)的距離進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到 車廂中木材外輪廓線各點(diǎn)坐標(biāo)，并將其發(fā)送到截面累積求和子單元。
圖3為由掃描儀獲取的車廂橫截面示意圖，本實(shí)施例用激光掃描
儀得到車廂中木材的外輪廓線是基于激光測(cè)距原理的，即首先獲取掃 描儀的激光器與裝載板材上丄B兩點(diǎn)的距離，根據(jù)該距離設(shè)定坐標(biāo)，
經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換可以得出車廂內(nèi)裝載板材上丄S兩點(diǎn)的坐標(biāo)J(《，")、 3(《+/,《+7)，設(shè)定坐標(biāo)，并將獲取的距離值進(jìn)行坐標(biāo)變換技術(shù)為現(xiàn) 有常用技術(shù)，這里不再詳述。
其中橫截面累積求和子單元，與木材體積管理單元連接，用于根 據(jù)木材的外輪廓線各點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)累積求和獲取裝載木材的截面面 積，并發(fā)送到木材體積管理單元。在列車行駛車道的兩側(cè)上方位置，分別放置二維激光掃描儀，由 于掃描儀中激光器設(shè)定的掃描角度為90度，可以保證對(duì)車廂中木材的
外輪廓線的進(jìn)行完整掃描，由于設(shè)定的掃描頻率為75Hz,通過(guò)上述掃 描儀每秒可以獲取75個(gè)外輪廓線，該列車為行駛列車，因此，每次掃
描到的車廂中木材的外輪廓線都是不同的，這樣可以獲取在行駛列車
車廂不同位置的木材外輪廓線，圖5為由激光掃描儀得到其中一個(gè)車 廂中木材的外輪廓線，上述丄萬(wàn)兩點(diǎn)經(jīng)坐標(biāo)變換所投影到X-Y軸(X 為橫軸、Y為縱軸)所圍成影陰部分的面積ASj的計(jì)算公式為
車輛從進(jìn)入掃描區(qū)域到離開(kāi)，會(huì)掃描到位于車廂不同位置的若干 個(gè)外輪廓線，對(duì)其中第i個(gè)外輪廓線圍成的截面面積&就可以通過(guò)累 積求和獲得，具體為
戶i
其中，柳為掃描儀的激光器掃描車廂中木材橫截面時(shí)所采集的外 輪廓線上的點(diǎn)數(shù)減1。
本實(shí)施例中當(dāng)車廂內(nèi)裝載的木材為原木時(shí)，木材截面獲取單元還 包括原木縫隙面積去除子單元，該原木縫隙面積去除子單元與截面累 積求和子單元連接，將累積求和后獲得的裝載木材的截面面積與數(shù)值 范圍為0.96-0.98的系數(shù)乘積，用于去除原木空隙占用的面積，得到 列車裝載原木的截面面積。
通過(guò)上述方法，可以獲取掃描到的位于車廂不同位置的木材橫截 面面積。
(5)車廂長(zhǎng)度獲取單元
如圖2所示的本的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)組成框圖，本實(shí)施例中車廂 長(zhǎng)度獲取單元包括
車廂位移獲取子單元，與車廂長(zhǎng)度計(jì)算子單元連接，用于獲取車廂進(jìn)入與車廂離開(kāi)期間所拍圖片中特征區(qū)域的位移，獲取車廂位移占 有的像素并將其發(fā)送到車廂長(zhǎng)度計(jì)算子單元。
單位像素標(biāo)定子單元，與車廂長(zhǎng)度計(jì)算子單元連接，用于標(biāo)定攝 像機(jī)所拍圖片中單位像素所對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離；對(duì)于標(biāo)定攝像機(jī)所拍圖 片中單位像素所對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離，可以在攝像機(jī)的視野內(nèi)豎立標(biāo)尺進(jìn)
行標(biāo)定，如若標(biāo)尺的長(zhǎng)度為2m，調(diào)整相機(jī)參數(shù)，使得標(biāo)尺對(duì)應(yīng)的像 素?cái)?shù)目約為2000個(gè)，則圖像中的一個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度約為 lmm，因此，只要邊緣定位到像素級(jí)就可以滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。另 外，也可以使用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度車廂的邊線代替標(biāo)尺進(jìn)行標(biāo)定。
車廂長(zhǎng)度計(jì)算子單元，與木材體積管理單元連接，用于根據(jù)車廂 位移所占用的像素與單位像素所對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離，獲取車廂實(shí)際移動(dòng) 距離，得到車廂長(zhǎng)度并發(fā)送到木材體積管理單元。
本實(shí)施例中根據(jù)上述位移計(jì)算車廂實(shí)際移動(dòng)的距離的方法為獲 取數(shù)字?jǐn)z相機(jī)所拍攝圖像中一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度；獲取所述位移 所占用的像素?cái)?shù)目；由所述一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度與像素?cái)?shù)目乘積 獲得實(shí)際列車車廂移動(dòng)的距離。
如圖5所示車廂的外輪廓圖，本實(shí)施例中根據(jù)激光掃描儀提供數(shù) 據(jù)判斷得出的車廂頭部到達(dá)和車廂尾部離開(kāi)信號(hào)，以將拍攝車廂頭部 與拍攝車廂尾部間拍攝到的"個(gè)圖片中計(jì)算得到的車廂移動(dòng)距離相 加，則得到車廂總長(zhǎng)度丄，公式如下
丄=丄0 +丄；+丄2...+1^-/
其中，丄。為從車廂頭部到達(dá)拍攝的第一張圖片與第二張圖片間車 廂移動(dòng)的距離，丄7為從車廂頭部到達(dá)拍攝的第二張圖片與第三張圖片
獲得的車廂移動(dòng)的距離，丄2為車廂頭部到達(dá)拍攝的第三張圖片與第四 張圖片獲得的車廂移動(dòng)的距離，^"為車廂頭部到達(dá)拍攝的第 張圖片與第"張圖片獲得的車廂移動(dòng)的距離。
關(guān)于上述激光掃描儀提供的車廂頭部到達(dá)和車廂尾部離開(kāi)信號(hào)的方法，可以使用激光掃描儀與數(shù)字?jǐn)z像機(jī)直接連接，直接向數(shù)字?jǐn)z 像機(jī)傳遞掃描到車廂頭部達(dá)到與車廂尾部離開(kāi)的信號(hào)，或?qū)⒓す鈷呙?儀連接到計(jì)算機(jī)控制裝置，由計(jì)算機(jī)控制裝置獲取激光掃描儀掃描到 車廂頭部到達(dá)和車廂尾部離開(kāi)信號(hào)時(shí)，間接控制數(shù)字?jǐn)z像機(jī)進(jìn)行或停 止圖片拍攝。
本實(shí)施例中獲取車廂長(zhǎng)度單元獲取車廂長(zhǎng)度的方法不限于上述 累計(jì)求和，也可以直接由從車廂頭部到達(dá)拍攝的第一張圖片與第"張 圖片獲得的車廂移動(dòng)的距離直接得出車廂的總長(zhǎng)度。 (6)木材體積管理單元
用于根據(jù)接收的木材截面面積與車廂長(zhǎng)度獲取列車裝載的木材 體積，判斷該運(yùn)載是否超出范圍，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)管。
本實(shí)施例中木材體積管理單元獲取裝載木材的體積有以下方法
根據(jù)木材截面獲取單元已獲取到在車廂內(nèi)不同位置的裝載木材 各個(gè)截面面積，通過(guò)上述各個(gè)裝載木材的截面面積的平均值與車廂總 長(zhǎng)度的乘積求出裝載木材的體積，該方法簡(jiǎn)單，且具有一定的精確度；
激光掃描儀的掃描頻率比較低，甚至在車輛通過(guò)時(shí)由激光掃描儀 僅掃描到一張裝載木材的橫截面，這種情況下，也可以直接由該橫截 面面積與車廂總長(zhǎng)度的乘積求出裝載木材的體積，該方法也可以獲取
裝載木材的體積，但獲得的裝載木材的橫截面越多，越接近真實(shí)的木 材橫截面，精度會(huì)越高。
本實(shí)施例中激光掃描儀的掃描頻率為75Hz，在車廂通過(guò)時(shí)，獲 得的橫截面圖有若干張，因此可以獲取裝載木材在車廂各個(gè)不同位置 的橫截面面積，由于在車廂長(zhǎng)度獲取單元中可以分段獲得車廂的移動(dòng) 距離，各個(gè)分段的移動(dòng)累積求和為車廂總長(zhǎng)度，因此實(shí)際每段移動(dòng)距
離對(duì)應(yīng)車廂不同段長(zhǎng)度，由于根據(jù)激光掃描儀可以獲取到車廂不同段 內(nèi)的多個(gè)橫截面面積，因此獲得車廂內(nèi)每段裝載木材的體積，這樣得 到的裝載木材的體積精度是最高的，本實(shí)施例中就是釆用這種方法，具體為
在攝像機(jī)拍攝列車通過(guò)時(shí)的圖片時(shí)，釆用計(jì)時(shí)裝置獲取兩相鄰圖 片間的特征點(diǎn)的位移所用的時(shí)間At,由兩相鄰圖片中特征區(qū)域的位
移，通過(guò)坐標(biāo)變換獲取實(shí)際車廂的位移Li,由于掃描儀中激光器的掃 描頻率為75Hz，所以在的At的時(shí)間內(nèi)，所掃描到的車廂裝載木材截 面數(shù)目"為 "=Atx75
可以得出截面Si (At的起始時(shí)間所掃描到的橫截面)、截面S!+n
(經(jīng)At后所掃描到的橫截面)間的車貨體積AP;(即其中一段車廂 內(nèi)裝載木材的體積)的計(jì)算公式為
其中，L i由兩相鄰圖片中特征區(qū)域的位移通過(guò)坐標(biāo)變換獲取實(shí)際 車廂的位移，n為在的At的時(shí)間內(nèi)所掃描到的車廂裝載木材截面數(shù) 目，At為兩相鄰圖片間的特征點(diǎn)的位移所用的時(shí)間。
因而，整個(gè)車廂內(nèi)裝載木材的體積V就可以根據(jù)以下公式計(jì)算 得出
其中，p為由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)所拍攝連續(xù)圖片所得到的整個(gè)車廂的段
數(shù)，/為整數(shù)。
本實(shí)施例中的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)行駛車輛中所運(yùn)輸?shù)哪?材體積的自動(dòng)測(cè)量，管理人員根據(jù)得到的木材體積判斷是否超出范 圍，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)管，由于取代了傳統(tǒng)的人工測(cè)量，不會(huì)出現(xiàn)漏檢，且 檢測(cè)的木材的體積精度高，對(duì)打擊走私犯罪、降低人工查驗(yàn)強(qiáng)度、提 高通關(guān)效率和查驗(yàn)準(zhǔn)確性起到積極作用。
實(shí)施例2
如圖6所示為實(shí)用新型提供另一種木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，用于對(duì)堆場(chǎng)原木或靜止車輛中的裝載原木進(jìn)行監(jiān)管，該系統(tǒng)包括攝像機(jī)，與 圖像處理單元連接，用于拍攝原木端面圖像，并將拍攝的原木端面圖
像發(fā)送到圖像處理單元；原木長(zhǎng)度獲取，用于釆用刻度尺測(cè)量原木的 長(zhǎng)度；圖像處理單元，與截面面積獲取單元連接，用于對(duì)接收的原木
端面圖像進(jìn)行處理，獲取每根原木在所述原木端面圖像中所對(duì)應(yīng)的區(qū)
域，并將其發(fā)送到截面面積獲取單元；截面面積獲取單元，與原木材 積管理單元連接，用于根據(jù)每根原木在所述原木端面圖像中所對(duì)應(yīng)的 區(qū)域，確定每個(gè)原木端面的長(zhǎng)短徑及中心，獲得所述原木截面面積， 并發(fā)送到原木材積管理單元；原木材積管理單元，用于根據(jù)接收的原 木截面面積與測(cè)得的原木長(zhǎng)度獲取原木材積，進(jìn)行監(jiān)管。下面詳述本 實(shí)施例中各個(gè)步驟的實(shí)現(xiàn)方式。
本實(shí)施例中，由于原木的橫截面面積是由圖像獲得，需要建立所 拍攝的圖像與實(shí)際距離的比例關(guān)系，測(cè)量堆場(chǎng)原木情況下，在攝像機(jī) 成像時(shí)，在原木堆下方放置固定長(zhǎng)度的標(biāo)尺，使之與原木端面在同一 平面內(nèi)。通過(guò)計(jì)算標(biāo)尺長(zhǎng)度在圖像中所對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)目，就可以獲得 圖像中一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度。若標(biāo)尺長(zhǎng)度為2m，調(diào)整相機(jī)參數(shù)， 使得標(biāo)尺對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)目約為2000個(gè)，則圖像中的 一個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的 實(shí)際長(zhǎng)度約為lmm，因此，只要邊緣定位到像素級(jí)就可以滿足國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)的規(guī)定。同理，原木橫截面獲取原理也是一樣的，實(shí)際上對(duì)于多數(shù) 原木端面，其短徑的長(zhǎng)度即使與實(shí)際長(zhǎng)度有微小的差異，也不會(huì)影響 其徑級(jí)的劃分。
對(duì)于不適合在原木端面附近放置標(biāo)尺的情況，如靜止列車的車廂 端面，可以使用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度車廂的邊線代替標(biāo)尺進(jìn)行長(zhǎng)度標(biāo)定，另外也 可以在攝像機(jī)的視野內(nèi)豎立標(biāo)尺進(jìn)行標(biāo)定。
如圖7為本實(shí)施例木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，具體包括
(1)攝像機(jī)，
本實(shí)施例中攝像機(jī)與圖像處理單元連接，用于拍攝原木端面圖像，并將拍攝的原木端面圖像發(fā)送到圖像處理單元，該攝像機(jī)為數(shù)字 攝像機(jī)或模擬攝像機(jī)。
(2)圖像處理單元
由于所拍攝一幅原木端面圖像包含了數(shù)百根原木端面，要分別把 這些不同原木端面的準(zhǔn)確輪廓提取出來(lái)才能獲取原木的橫截面面積。 本實(shí)施例中在得到原木端面圖像后，由圖像處理單元提取每根原木在 原木端面圖像中所對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
如圖4所示，圖像處理單元包括圖像預(yù)處理子單元、圖像分割 子單元、圖像輪廓提取子單元。
原木端面圖像預(yù)處理子單元，與圖像分割子單元連接，用于去除 原木端面圖像中的背景，并將處理后的原木端面圖像發(fā)送到圖像分割 子單元。
本實(shí)施例中原木端面圖像預(yù)處理子單元又包括人工預(yù)處理子單 元和邊緣檢測(cè)子單元。
人工預(yù)處理子單元，用于消除待檢測(cè)原木外的背景，由于原始原 木圖像中通常包含了除待測(cè)原木外的其他景物，為消除這些背景的影 響，需要采用人工預(yù)處理子單元進(jìn)行人工預(yù)處理，為下一步處理提供 統(tǒng)一的信息表達(dá)。
在原木材積自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)中，由于相機(jī)視場(chǎng)的變化，以及被檢 測(cè)對(duì)象的變化，使得圖像中存在著一些其他景物。這些景物會(huì)給識(shí)別 帶來(lái)影響，因此圖像的預(yù)處理要解決的一個(gè)問(wèn)題就是去除這些無(wú)關(guān)背 景，給下一步的處理提供統(tǒng)一的信息表達(dá)。通常，圖像中與檢測(cè)目標(biāo) 無(wú)關(guān)的背景比較復(fù)雜，所以這一操作由搡作員手工完成。
圖像的后續(xù)處理在人工預(yù)處理后的區(qū)域中進(jìn)行，從而能排除背景 的干擾。由于本實(shí)施例中采用了標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的標(biāo)尺來(lái)確定圖像像素對(duì)應(yīng) 的實(shí)際長(zhǎng)度，因此標(biāo)尺在圖像中的位置信息至關(guān)重要，必須準(zhǔn)確地對(duì) 標(biāo)尺進(jìn)行定位，以減少因標(biāo)尺的誤差所帶來(lái)的測(cè)量誤差。因此，標(biāo)尺的確定由搡作員來(lái)完成。
邊緣檢測(cè)子單元，用于采用邊緣檢測(cè)的方法檢測(cè)出一些細(xì)微的背 景并去除。
圖像分割子單元，與圖像輪廓提取子單元連接，用于對(duì)處理后的 原木端面圖像進(jìn)行圖像分割，獲取每根原木在原木端面圖像中對(duì)應(yīng)的 區(qū)域，并將其發(fā)送到圖像輪廓提取子單元。
對(duì)預(yù)處理后的端面圖像進(jìn)行圖像分割，獲取不同原木在端面圖像 中對(duì)應(yīng)的區(qū)域，本實(shí)施例中的圖像分割子單元包括霍夫變換子單元， 分別與圖像預(yù)處理子單元和匹配度獲取子單元連接，對(duì)處理后的原木 端面圖像進(jìn)行霍夫變換，根據(jù)每根原木端面區(qū)域?qū)?yīng)的霍夫變化峰 值，確定每根原木端面區(qū)域的中心；匹配度獲取子單元，與輪廓子單 元連接，用于設(shè)定以每根原木端面區(qū)域的中心為圓心的圓形模板，獲 取圓形模板在不同直徑下與每根原木端面區(qū)域的匹配度；區(qū)域確定子 單元，與圖像輪廓提取子單元連接，用于在匹配度獲取子單元得到的 匹配度大于設(shè)定閾值下終止匹配，確定匹配度最大的圓形模板為匹配 模板，落入匹配模板內(nèi)的區(qū)域?yàn)樵驹诙嗣鎴D像中對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
一幅原木端面圖像中往往有上百個(gè)原木端面，要對(duì)這些端面進(jìn)行 分析，首先就要對(duì)他們進(jìn)行分割，然后利用分割的結(jié)果對(duì)端面進(jìn)行進(jìn) 一步的分析，即把 一個(gè)對(duì)多目標(biāo)檢測(cè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)多個(gè)單目標(biāo)的檢測(cè) 問(wèn)題，從而使后續(xù)的圖像分析成為可能。這樣，原木的圖像分割就具 有如下兩個(gè)目的， 一是將圖像中的原木端面和背景分離開(kāi)，二是給每 一端面賦予特定的標(biāo)記從而使之與圖像其他端面分離。分割既要使各 端面的特征描述盡量準(zhǔn)確，又要使多檢、漏檢的情況盡量少。
原木端面圖像分割是要建立一種對(duì)圖像端面的描述，這種描述能 夠反映圖像中每一個(gè)原木端面所在的大致區(qū)域，即不同的端面在圖像 中對(duì)應(yīng)相應(yīng)的區(qū)域。由于原木端面絕大多數(shù)是類圓形狀，因此用圓(包 括圓心的坐標(biāo)和圓的半徑)來(lái)描述圖像分割的結(jié)果是很有效的，而原木端面圖像分割的實(shí)質(zhì)也就是對(duì)圖像中各個(gè)原木端面對(duì)應(yīng)的類圓的 聚類。
對(duì)分割后的端面圖像進(jìn)行輪廓提取，獲取不同原木在端面圖像中 對(duì)應(yīng)區(qū)域的輪廓，根據(jù)基于小波變換所進(jìn)行的邊緣檢測(cè)區(qū)分可信點(diǎn)與 不可信點(diǎn)，去除邊緣的不可信點(diǎn)，對(duì)邊緣的可信點(diǎn)進(jìn)行插值來(lái)恢復(fù)邊 緣輪廓，得到不同原木在端面圖像中對(duì)應(yīng)區(qū)域的輪廓。
本實(shí)施例中的圖像輪廓提取子單元，與截面面積獲取單元連接， 用于對(duì)分割后的原木端面圖像進(jìn)行輪廓提取，獲取每根原木在原木端 面圖像中對(duì)應(yīng)區(qū)域的輪廓，并將其發(fā)送到截面面積獲取單元連接。 (4)截面面積獲取單元
根據(jù)不同原木在端面圖像中對(duì)應(yīng)區(qū)域的輪廓，確定不同原木端面 的長(zhǎng)短徑及中心，獲得堆場(chǎng)原木或裝載原木的橫截面面積。
在獲取了原木端面的輪廓后，需要進(jìn)行徑級(jí)的計(jì)算。計(jì)算徑級(jí)要 符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。首先需要確定原木端面的中心。然而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 中，并沒(méi)有規(guī)定確定原木端面中心的方法。人工檢尺時(shí)，原木端面的 中心是根據(jù)檢尺員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定的。在多次試驗(yàn)和研究之后，我們把 原木端面的中心確定為原木輪廓的最大內(nèi)切圓的圓心。
獲得端面中心后，即可根據(jù)端面的輪廓及其中心來(lái)確定原木端面 的長(zhǎng)，短徑。其算法為過(guò)端面的中心作直線，記錄直線與輪廓的兩 個(gè)交點(diǎn)之間的線段的長(zhǎng)度，在所有這些線段中，長(zhǎng)度最短的線段為端 面的短徑。在獲取端面的短徑之后，過(guò)中心作與短徑垂直的直線，該 直線與端面輪廓的兩個(gè)交點(diǎn)之間的線段即為長(zhǎng)徑。這樣就獲得了端面 的長(zhǎng)短徑，然后可以遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算端面的徑級(jí)而求得原木截面 面積。
實(shí)施例3
如圖8為本實(shí)施例的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，其中行駛列車為火車， X-l、 X、 X+l代表不同的車廂，該車廂內(nèi)裝載有木材，在火車行駛軌道的上方不同位置分別安裝有四個(gè)攝像機(jī)，攝像機(jī)C1、 C3用于拍 攝車廂內(nèi)木材的端面圖像，Cl、 C3位于軌道上方，分別傾斜一定角
度拍攝后、前端面圖像，攝像機(jī)C2、 C4位于軌道上方兩側(cè)用于連續(xù) 拍攝車廂通過(guò)時(shí)的圖片，用于獲取車廂長(zhǎng)度，攝像機(jī)C1、 C2、 C3、 C4分別與圖像釆集裝置1連接，圖像釆集裝置1與控制計(jì)算機(jī)2連
接，圖像釆集裝置1用于對(duì)攝像機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)釆集并發(fā)送給 控制計(jì)算機(jī)2，控制計(jì)算內(nèi)的軟件用于獲取車廂長(zhǎng)度，具體可以按實(shí) 施例1中所述的方法得到車廂的長(zhǎng)度，激光掃描儀器C5、 C6用于掃 描車廂內(nèi)木材的外輪廓，位于軌道上方左右兩側(cè)，激光掃描儀器C5、 C6與轉(zhuǎn)換器3連接后接入控制計(jì)算機(jī)2，轉(zhuǎn)換器3用于將激光掃描儀 獲取的距離值轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)值獲取木材外輪廓數(shù)據(jù)，將外輪廓數(shù)據(jù)發(fā)送 給控制計(jì)算機(jī)2，由控制計(jì)算機(jī)2內(nèi)的軟件還用于獲取木材截面面積， 具體可以按實(shí)施例l所述的方法計(jì)算木材橫截面面積，同時(shí)控制計(jì)算 機(jī)2根據(jù)接收的外輪廓數(shù)據(jù)還可以判斷車廂進(jìn)入與離開(kāi)的信號(hào)，從而 控制攝像機(jī)C2、 C4的啟動(dòng)與靜止。控制計(jì)算機(jī)2可以將上述獲得的
各個(gè)數(shù)據(jù)包括車廂端面圖像數(shù)據(jù)、車廂長(zhǎng)度數(shù)據(jù)、車廂橫截面數(shù)據(jù)、 計(jì)算得到的木材體積數(shù)據(jù)等通過(guò)交換機(jī)4發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器5上進(jìn)行 保存，管理人員登錄該服務(wù)器可以獲取到各個(gè)數(shù)據(jù)。本實(shí)施例中由于 行駛列車的移動(dòng)速度很快，所以由攝像機(jī)C1、 C3拍攝的車廂內(nèi)木材 的端面圖像不是很準(zhǔn)確，所以在裝載木材是原木的情況不用該圖片而 是按實(shí)施例2的方法獲取原木橫截面面積，或者直接將獲取的木材截 面面積乘以系數(shù)0.96 ~ 0.98,將拍攝的圖像由控制計(jì)算機(jī)2發(fā)送到數(shù) 據(jù)服務(wù)器5中存檔，由管理人員調(diào)出上述圖片獲取木材的種類，作為 管理木材的參數(shù)數(shù)據(jù)。
以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限 制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范 圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求 限定。
權(quán)利要求1、一種木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，用于對(duì)行駛列車中裝載的木材進(jìn)行監(jiān)管，其特征在于，該系統(tǒng)包括激光掃描儀，與控制單元連接，用于掃描行駛列車車廂，得到車廂中木材的外輪廓線數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送到控制單元；控制單元，分別與攝像機(jī)和木材截面獲取單元連接，用于將接收的外輪廓線數(shù)據(jù)發(fā)送到木材截面獲取單元，并根據(jù)接收的外輪廓線數(shù)據(jù)獲得列車進(jìn)入或離開(kāi)的分割信號(hào)，從而控制攝像機(jī)的啟動(dòng)或停止；攝像機(jī)，用于連續(xù)拍攝列車車廂通過(guò)時(shí)的圖片，并將拍攝的圖片發(fā)送到車廂長(zhǎng)度獲取單元；木材截面獲取單元，與木材體積管理單元連接，用于依據(jù)接收的外輪廓線數(shù)據(jù)獲取木材截面面積，并將其發(fā)送到木材體積管理單元；車廂長(zhǎng)度獲取單元，與木材體積管理單元連接，用于根據(jù)接收?qǐng)D片中的車廂位移獲取車廂長(zhǎng)度，并將其發(fā)送到木材體積管理單元；木材體積管理單元，用于根據(jù)接收的木材截面面積與車廂長(zhǎng)度獲取列車裝載的木材體積，進(jìn)行監(jiān)管。
2、 如權(quán)利要求l所述的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述 激光掃描儀為二維激光掃描儀，安裝在車廂上方的龍門框架或者支架 的兩側(cè)，所述龍門框架跨軌道設(shè)立，所述支架在軌道兩側(cè)位置，所述 二維激光掃描儀釆用漫反射激光掃描器，將掃描的漫反射激光掃描器 與車廂中木材外輪廓各點(diǎn)的距離發(fā)送到控制單元。
3、 如權(quán)利要求2所述的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述木材截面獲取單元包括坐標(biāo)變換子單元與截面累計(jì)求和子單元連接，對(duì)所述漫反射激 光掃描器與車廂中木材外輪廓各點(diǎn)的距離進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到木材的外輪廓線各點(diǎn)坐標(biāo)，并將其發(fā)送到截面累積求和子單元；所述截面累積求和子單元，與所述木材體積管理單元連接，用于根據(jù)木材的外輪廓線各點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)累積求和獲取裝載木材的截面面 積。
4、 如權(quán)利要求2所述的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述木材截面獲取單元還包括原木縫隙面積去除子單元，與所述截面累積求和子單元連接，用 于在列車裝載的木材為原木時(shí)，將累積求和后獲得的裝載木材的截面面積與數(shù)值范圍為0.96 ~ 0.98的系數(shù)乘積，用于去除原木空隙占用的 面積，得到所述原木的截面面積。
5、 如權(quán)利要求1所述的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述 攝像機(jī)為數(shù)字或模擬攝像機(jī)，所述攝像機(jī)安裝在龍門架或者支架上， 從列車上方在進(jìn)行拍攝，使攝像機(jī)的視野可以覆蓋軌道。
6、 如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在 于，所述車廂長(zhǎng)度獲取單元包括車廂位移獲取子單元，與車廂長(zhǎng)度計(jì)算子單元連接，用于獲取車 廂進(jìn)入與車廂離開(kāi)期間所拍圖片中特征區(qū)域的位移，獲取所述位移占 有的像素并將其發(fā)送到車廂長(zhǎng)度計(jì)算子單元；單位像素標(biāo)定子單元，與車廂長(zhǎng)度計(jì)算子單元連接，用于標(biāo)定攝 像機(jī)所拍圖片中單位像素所對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離；車廂長(zhǎng)度計(jì)算子單元，與所述木材體積管理單元連接，用于根據(jù) 所述位移所占用的像素與單位像素所對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離，獲取車廂實(shí)際 移動(dòng)距離，得到車廂長(zhǎng)度。
7、 一種木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，用于對(duì)堆場(chǎng)原木或靜止車輛中的裝 載原木進(jìn)行監(jiān)管，其特征在于，該系統(tǒng)包括-.攝像機(jī)，與圖像處理單元連接，用于拍攝原木端面圖像，并將拍攝的原木端面圖像發(fā)送到圖像處理單元； 刻度尺，用于測(cè)量原木的長(zhǎng)度；所述圖像處理單元，與截面面積獲取單元連接，用于對(duì)接收的原木端面圖像進(jìn)行處理，獲取每根原木在所述原木端面圖像中所對(duì)應(yīng)的 區(qū)域，并將其發(fā)送到截面面積獲取單元；所述截面面積獲取單元，與原木材積管理單元連接，用于根據(jù)每 根原木在所述原木端面圖像中所對(duì)應(yīng)的區(qū)域，確定每個(gè)原木端面的長(zhǎng)短徑及中心，獲得所述原木截面面積，并發(fā)送到原木材積管理單元；所述原木材積管理單元，用于根據(jù)接收的原木截面面積與測(cè)得的 原木長(zhǎng)度獲取原木材積，進(jìn)行監(jiān)管。
8、 如權(quán)利要求7所述的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng),其特征在于，所述 圖像處理單元包括圖像預(yù)處理子單元，與圖像分割子單元連接，用于去除原木端面 圖像中的背景，并將處理后的原木端面圖像發(fā)送到圖像分割子單元；圖像分割子單元，與圖像輪廓提取子單元連接，用于對(duì)處理后的 原木端面圖像進(jìn)行圖像分割，獲取每根原木在原木端面圖像中對(duì)應(yīng)的 區(qū)域，并將其發(fā)送到圖像輪廓提取子單元；圖像輪廓提取子單元，與截面面積獲取單元連接，用于對(duì)分割后 的原木端面圖像進(jìn)行輪廓提取，獲取每根原木在原木端面圖像中對(duì)應(yīng) 區(qū)域的輪廓，并將其發(fā)送到截面面積獲取單元連接。
9、 如權(quán)利要求8所述的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述 圖像分割子單元包括霍夫變換子單元，分別與圖像預(yù)處理子單元和匹配度獲取子單元 連接，對(duì)處理后的原木端面圖像進(jìn)行霍夫變換，根據(jù)每根原木端面區(qū) 域?qū)?yīng)的霍夫變化峰值，確定每根原木端面區(qū)域的中心；匹配度獲取子單元，與輪廓子單元連接，用于設(shè)定以所述每根原 木端面區(qū)域的中心為圓心的圓形模板，獲取所述圓形模板在不同直徑 下與每根原木端面區(qū)域的匹配度；區(qū)域確定子單元，與圖像輪廓提取子單元連接，用于在匹配度獲 取子單元得到的匹配度大于設(shè)定閾值下終止匹配，確定匹配度最大的圓形模板為匹配模板，落入所述匹配模板內(nèi)的區(qū)域?yàn)樵驹诙嗣鎴D像 中對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
10、如權(quán)利要求7所述的木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述 攝像機(jī)為數(shù)字或模擬攝像機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種木材自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用激光測(cè)量獲取行車列車裝載木材的橫截面面積，利用攝像機(jī)拍攝圖片獲取列車車箱長(zhǎng)度，從而獲得裝載木材的長(zhǎng)度，自動(dòng)計(jì)算出裝載的木材體積實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)口原木監(jiān)管，另一種系統(tǒng)還包括拍攝靜止原木端面圖像、對(duì)原木端面圖像進(jìn)行處理后得到各原木面積的裝置，利用刻度尺測(cè)量原木的長(zhǎng)度，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)堆場(chǎng)原木或靜止列車中的原木進(jìn)行材積計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的材積實(shí)現(xiàn)原木的自動(dòng)監(jiān)管。本實(shí)用新型提高的系統(tǒng)取代現(xiàn)有人工測(cè)量材積系統(tǒng)，對(duì)打擊走私犯罪、降低人工查驗(yàn)強(qiáng)度、提高通關(guān)效率和查驗(yàn)準(zhǔn)確性起到積極作用。
文檔編號(hào)G06K9/46GK201233223SQ20082010954
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
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