集装箱端点检测方法、装置、存储介质和设备

技术领域

本申请涉及集装箱测量技术领域，特别是涉及一种集装箱端点检测方法、装置、存储介质和设备。

背景技术

集装箱是能够装载包装或无包装货进行运输，并便于用机械设备进行装卸搬运的一种组成工具。集装箱主要由底板、顶板、侧板、门槛以及各种连接件构成，在生产和制造过程中将组成不同部分的钢板进行冲压和焊接，最终形成所需的集装箱。

现有技术中可以通过激光测距装置来进行集装箱质量的评估，当激光测距装置检测到的集装箱的尺寸满足要求时，确定该集装箱为合格产品，当激光测距装置检测到的集装箱的尺寸不满足要求时，确定该集装箱为不合格产品，但是，对于检验不合格的集装箱，往往还需要依赖人为分析集装箱的异常原因以及查找异常点位，人力物力成本较高且检测效率较低。

发明内容

基于此，本申请的目的在于，提供一种集装箱端点检测方法、装置、存储介质和设备，可以快速定位集装箱各个端点的位置，提高集装箱的检测效率。

第一方面，本申请实施例提供一种集装箱端点检测方法，所述集装箱端点检测方法包括：

获取待测集装箱的激光扫描数据；其中，所述激光扫描数据包括m个采样点在第一坐标系下的坐标信息，其中，所述第一坐标系基于采样点的采集距离数据和高度数据构建；

获取前n个采样点的坐标信息，通过最小二乘法构建n个采样点的直线方程；其中，2≤n＜m；

从第n+1个采样点开始，基于m-n个采样点的坐标信息和所述直线方程，获取不属于所述直线方程对应的直线段的偏移采样点；

根据所述直线方程的第一个采样点的坐标信息和所述偏移采样点的坐标信息，获取所述直线方程对应的直线段的端点的坐标信息；其中，所述第一个采样点为属于所述直线方程且采集距离最小的采样点；

获取所述偏移采样点之后的n个采样点的坐标信息，重复上述步骤直至完成所述激光扫描数据的所有采样点的直线方程的构建，获取至少一个直线方程对应的直线段的端点的坐标信息；

基于所述端点的坐标信息，获取所述待测集装箱的端点位置信息。

第二方面，本申请实施例提供一种集装箱端点检测装置，所述装置包括：

扫描数据获取模块，用于获取待测集装箱的激光扫描数据；其中，所述激光扫描数据包括m个采样点在第一坐标系下的坐标信息，其中，所述第一坐标系基于采样点的采集距离数据和高度数据构建；

直线方程构建模块，用于获取前n个采样点的坐标信息，通过最小二乘法构建n个采样点的直线方程；其中，2≤n＜m；

偏移采样点获取模块，用于从第n+1个采样点开始，基于m-n个采样点的坐标信息和所述直线方程，获取不属于所述直线方程对应的直线段的偏移采样点；

第一端点获取模块，用于根据所述直线方程的第一个采样点的坐标信息和所述偏移采样点的坐标信息，获取所述直线方程对应的直线段的端点的坐标信息；其中，所述第一个采样点为属于所述直线方程且采集距离最小的采样点；

第二端点获取模块，用于获取所述偏移采样点之后的n个采样点的坐标信息，重复上述步骤直至完成所述激光扫描数据的所有采样点的直线方程的构建，获取至少一个直线方程对应的直线段的端点的坐标信息；

集装箱端点位置获取模块，用于基于所述端点的坐标信息，获取所述待测集装箱的端点位置信息。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行任意一项所述的集装箱端点检测方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现任意一项所述的集装箱端点检测方法。

本申请中，利用最小二乘法来构建待测集装箱的激光扫描数据的n个采样点的直线方程，通过判断第n个采样点之后的采样点是否属于相同的直线方程来获取偏移采样点，根据直线方程的第一个采样点的坐标信息和偏移采样点的坐标信息来得到直线端点的坐标信息，并通过对偏移采样点之后的采样点重新构建其对应的直线方程并获取直线方程对应的直线段的端点的坐标信息，从而可以根据端点的坐标信息得到待测集装箱的各个端点的位置信息，使用户可以根据各个端点的位置信息快速定位集装箱的端点位置，提高集装箱的检测效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本申请。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的一种集装箱端点检测方法的流程图；

图2为本申请一个实施例提供的显示界面的示意图；

图3为本申请另一个实施例提供的显示界面的示意图；

图4为本申请一个实施例提供的一种集装箱端点检测装置的结构示意图；

图5为本申请一个实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。在此所使用的词语“如果”/“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请的集装箱端点检测方法可以应用在集装箱的尺寸检测和端点定位中，利用本申请的集装箱端点检测方法，可以快速得到集装箱各个端点的位置信息，从而方便对集装箱的各个端点进行定位，并且，根据各个端点的位置信息还可以快速对集装箱各边的尺寸进行测量，提高集装箱的检测效率。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种集装箱端点检测方法，包括如下步骤：

S101：获取待测集装箱的激光扫描数据；

激光扫描数据是利用激光扫描设备扫描待测集装箱，通过接收并解析待测集装箱表面返回的反射光得到的点云数据。

其中，所述激光扫描数据可以包括m个采样点在第一坐标系下的坐标信息，其中，第一坐标系基于采样点的采集距离数据和高度数据构建。具体地，第一坐标系可以以采集距离作为横轴，以高度作为纵轴，或者，第一坐标系可以以高度作为横轴，以采集距离作为纵轴。在本申请实施例中，以采集距离作为横轴，以高度作为纵轴来构建第一坐标系，根据各个采样点的采集距离数据和高度数据得到各个采样点在第一坐标系下的坐标信息。

采样点可以是待测集装箱表面轮廓上的检测点，各采样点的位置以及间隔距离可以根据待测集装箱的结构及激光扫描设备的扫描参数确定。

为了便于后续对激光扫描数据的数据处理，可以将激光扫描数据上传至可视化设备实现各个采样点的采集距离数据和高度数据的可视化，其中，可视化设备可以是具有显示屏的各种电子设备，包括但不限于智能手机、智能交互平板和个人计算机等，可视化设备可采用现有的可视化技术以视觉形式，诸如图、图表、信息图或类似物来呈现上述激光扫描数据。

如图2所示，其为一个实施例中可视化设备的显示界面的示意图，其中，激光扫描数据显示在同一坐标系上，该坐标系以高度作为纵轴，以采集距离作为横轴，在可视化显示时，根据多个采样点的采集距离数据和高度数据在该坐标系上对各个采样点进行标识。

S102：获取前n个采样点的坐标信息，通过最小二乘法构建n个采样点的直线方程；其中，2≤n＜m；

n为用户预先设置的线性回归步长，本申请中通过获取n个采样点的坐标信息并通过最二乘法来构建n个采样点的直线方程。

最小二乘法通过最小化误差(真实目标对象和拟合目标对象的差)的平方和寻找数据的最佳函数匹配。本申请实施例中，利用最小二乘法来对线性回归步长内的n个采样点进行直线方程拟合，在构建n个采样点的直线方程时，当总的拟合误差(总残差)最小时，将当前拟合的直线方程作为n个采样点的直线方程。

具体地，在一个实施例中，通过最小二乘法构建n个采样点的直线方程的步骤具体包括：

按照以下方式，构建n个采样点的直线方程：

Yi＝A*Xi+B

其中，[Xi，Yi]表示第i个采样点的坐标信息，A表示直线方程的第一系数，B表示直线方程的第二系数；

其中，T1表示第一中间变量，T2表示第二中间变量，T3表示第三中间变量，T4表示第四中间变量；

其中，k表示第k个采样点，P[k].表示第k个采样点的x坐标值，P[k].表示第k个采样点的y坐标值。

S103：从第n+1个采样点开始，基于m-n个采样点的坐标信息和所述直线方程，获取不属于所述直线方程对应的直线段的偏移采样点；

从第n+1个采样点开始，依次根据各个采样点的坐标和直线方程来判断各个采样点是否属于直线方程对应的线段。

具体地，判断各个采样点是否属于直线方程对应的线段可以通过将各个采样点代入直线方程中，获取直线方程的对当前采样点的拟合值，将拟合值与该采样点的实际坐标值进行比较，确定误差值，当误差值在设定的误差范围内，确定该采样点属于直线方程对应的直线段，否则，确定该采样点为不属于直线方程对应的直线段的偏移采样点。

在一个实施例中，假设第w个采样点为不属于直线方程对应的直线段的偏移采样点，其中，w∈[i+n+1,m]。

若第w个采样点满足以下任意一项条件，确定所述第w个采样点为不属于所述直线方程对应的直线段的偏移采样点：

其中，δ表示偏差阈值，用于确定直线方程的线性回归单点最大允许偏差，本申请实施例中，δ可以为100，

S104：根据所述直线方程的第一个采样点的坐标信息和所述偏移采样点的坐标信息，获取所述直线方程对应的直线段的端点的坐标信息；其中，所述第一个采样点为属于所述直线方程且采集距离最小的采样点；

直线段的端点可以包括直线段的起始点和结束点，本申请实施例中，以直线方程中采集距离最小的采样点作为直线段的起始点，以偏移采样点作为直线段的结束点。

具体地，可以将各个直线方程对应的直线段的起始点存储在第一数组中，将各个直线方程对应的直线段的结束点存储在第二数组中；或者，也可以将各个直线方程对应的直线段的起始点和结束点存储在同一个数组中，得到各个直线方程对应的直线段的端点数据集。

S105：获取所述偏移采样点之后的n个采样点的坐标信息，重复上述步骤直至完成所述激光扫描数据的所有采样点的直线方程的构建，获取至少一个直线方程对应的直线段的端点的坐标信息；

具体地，从第w+1个采样点开始获取n个采样点的坐标信息，重复执行步骤S101-S104来获取直线方程，直至激光扫描数据的所有采样点的直线方程的构建。

在本申请实施例中，结束条件可以为i≥m-n。其中，i∈[1,m-n]。

在每次获取到一个直线方程时，可以将该直线方程的第一系数和第二系数以数组的形式进行存储，从而便于后续对直线方程的读取。

S106：基于所述端点的坐标信息，获取所述待测集装箱的端点位置信息。

具体地，在一个实施例中，在获取所述待测集装箱的端点位置信息之后，还包括以下步骤：

在可视化设备上显示所述待测集装箱的端点位置信息。

如图3所示，其为一个实施例中可视化设备的显示界面的示意图，利用本申请实施例的集装箱端点检测方法可以识别到集装箱上各个边的端点201、202、203、204及其具体的坐标信息，方便用户对集装箱上的各个端点的位置进行定位，提高集装箱的检测效率。

本申请实施例中，利用最小二乘法来构建待测集装箱的激光扫描数据的n个采样点的直线方程，通过判断第n个采样点之后的采样点是否属于相同的直线方程来获取偏移采样点，根据直线方程的第一个采样点的坐标信息和偏移采样点的坐标信息来得到直线端点的坐标信息，并通过对偏移采样点之后的采样点重新构建其对应的直线方程并获取直线方程对应的直线段的端点的坐标信息，从而可以根据端点的坐标信息得到待测集装箱的各个端点的位置信息，在集装箱检测不合格时，用户可以根据各个端点的位置信息快速定位集装箱的异常点位并进行维修或更换零件，提高集装箱的检测和维修效率。

步骤S103中，由于直线方程基于前n个采样点的坐标信息构建，随着采样点的增多，基于前n个采样点的坐标信息构建直线方程难以准确拟合后面的采样点的对应的直线段，因此，在一个优选的实施例中，应该根据后续采样点的坐标信息来实时更新直线方程，从而避免偏移采样点的误识别。

具体地，在确定所述第w个采样点为不属于所述直线方程对应的直线段的偏移采样点之前，还包括以下步骤：

若w＝a×n，获取属于所述直线方程对应的直线段的w-n个采样点的坐标信息，更新所述直线方程的第一系数和第二系数；其中，a为大于0的自然数；

根据所述更新后的直线方程，确定所述第w个采样点是否为不属于所述直线方程对应的直线段的偏移采样点。

本申请实施例中，当第w个采样点为线性回归步长n的倍数，根据w-n个采样点的坐标信息来更新直线方程的第一系数和第二系数，再根据更新的直线方程来识别偏移采样点，避免偏移采样点的误识别。

对于直线长度过短的直线段，其可能为激光扫描过程的误差点导致的异常线段，与集装箱的外表轮廓无关，因此，在一个优选的实施例中，在获取每两个直线方程对应的直线段形成的夹角之前，还包括以下步骤：

获取所述直线方程对应的直线段的线段长度；

若所述直线方程对应的直线段的线段长度大于预设线段长度阈值，获取每两个直线方程对应的直线段形成的夹角；

否则，确定所述直线段为无效线段。

线段长度阈值可以根据用户实际需求进行设置，例如在本申请实施例中，线段长度阈值可以为200mm。

具体地，获取所述直线方程对应的直线段的线段长度的步骤具体包括：

其中，P[i].y表示第i个采样点的y坐标值，P[w].y表示第w个采样点的y坐标值，P[i].x表示第i个采样点的x坐标值，P[w].x表示第w个采样点的x坐标值，L表示直线方程对应的直线段的线段长度。

本申请中当线段长度大于预设线段长度阈值时，才将其作为有效线段并对两个有效线段进行夹角的计算，对于线段长度小于预设线段长度阈值的直线段则将其确定为无效线段并舍弃，从而降低计算数据量，提高集装箱端点检测效率。

本实施例提供一种集装箱端点检测装置，可以用于执行本申请实施例的集装箱端点检测方法。对于本实施例中未披露的细节，请参照本申请的方法实施例。

请参阅图4，图4是本申请实施例公开的一种集装箱端点检测装置的结构示意图。所述的集装箱端点检测装置包括：

扫描数据获取模块301，用于获取待测集装箱的激光扫描数据；其中，所述激光扫描数据包括m个采样点在第一坐标系下的坐标信息，其中，所述第一坐标系基于采样点的采集距离数据和高度数据构建；

直线方程构建模块302，用于获取前n个采样点的坐标信息，通过最小二乘法构建n个采样点的直线方程；其中，2≤n＜m；

偏移采样点获取模块303，用于从第n+1个采样点开始，基于m-n个采样点的坐标信息和所述直线方程，获取不属于所述直线方程对应的直线段的偏移采样点；

第一端点获取模块304，用于根据所述直线方程的第一个采样点的坐标信息和所述偏移采样点的坐标信息，获取所述直线方程对应的直线段的端点的坐标信息；其中，所述第一个采样点为属于所述直线方程且采集距离最小的采样点；

第二端点获取模块305，用于获取所述偏移采样点之后的n个采样点的坐标信息，重复上述步骤直至完成所述激光扫描数据的所有采样点的直线方程的构建，获取至少一个直线方程对应的直线段的端点的坐标信息；

集装箱端点位置获取模块306，用于基于所述端点的坐标信息，获取所述待测集装箱的端点位置信息。

需要说明的是，上述实施例提供的集装箱端点检测装置在执行集装箱端点检测方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分为不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的集装箱端点检测装置与上述实施例的集装箱端点检测方法属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本实施例提供一种电子设备，可以用于执行本申请实施例的集装箱端点检测方法的全部或部分步骤。对于本实施例中未披露的细节，请参照本申请的方法实施例。

请参阅图5，图5为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。所述电子设备400可以但不限于是各种服务器、个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等设备的一个或多个的组合。

在本申请较佳实施例中，所述电子设备400包括存储器401、至少一个处理器402、至少一条通信总线403及收发器404。

本领域技术人员应该了解，图5示出的电子设备的结构并不构成本申请实施例的限定，既可以是总线型结构，也可以是星形结构，所述电子设备400还可以包括比图示更多或更少的其他硬件或者软件，或者不同的部件布置。

在一些实施例中，所述电子设备400是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路、可编程门阵列、数字处理器及嵌入式设备等。所述电子设备400还可包括客户设备，所述客户设备包括但不限于任何一种可与客户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互的电子产品，例如，个人计算机、平板电脑、智能手机、数码相机等。

需要说明的是，所述电子设备400仅为举例，其他现有的或今后可能出现的电子产品如可适应于本申请，也应包含在本申请的保护范围以内，并以引用方式包含于此。

在一些实施例中，所述存储器401中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器402执行时实现如所述实施例的集装箱端点检测方法中的全部或者部分步骤。所述存储器401包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM)、电子擦除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

在一些实施例中，所述至少一个处理器402是所述电子设备400的控制核心(Control Unit)，利用各种接口和线路连接整个电子设备400的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器401内的程序或者模块，以及调用存储在所述存储器401内的数据，以执行电子设备400的各种功能和处理数据。例如，所述至少一个处理器402执行所述存储器中存储的计算机程序时实现本申请实施例中所述的集装箱端点检测方法的全部或者部分步骤；或者实现集装箱端点检测装置的全部或者部分功能。所述至少一个处理器402可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器(CentralProcessing unit，CPU)、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。

在一些实施例中，所述至少一条通信总线403被设置为实现所述存储器401以及所述至少一个处理器402等之间的连接通信。

所述电子设备400还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，所述指令适于由处理器加载并执行本申请实施例的集装箱端点检测方法，具体执行过程可以参见上述实施例的具体说明，在此不进行赘述。

对于设备实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的组件可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。