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基于背景建模的桥式吊车负载摆角测量算法
基于背景建模的桥式吊车负载摆角测量算法
摘要：桥式吊车在工业和建筑领域中广泛应用于重物起升和移动。为了保证操纵和操作的安全性，准确测量桥式吊车负载摆角是重要的任务。本文提出了一种基于背景建模的桥式吊车负载摆角测量算法，该算法利用摄像头捕捉到的视频序列进行背景建模和目标检测，然后通过图像处理算法计算出目标物体的摆角。实验结果表明，该算法能够准确测量出桥式吊车负载的摆角，为操纵吊车提供了一个重要的参考。
关键词：桥式吊车，负载摆角，背景建模，目标检测，图像处理
一、引言
桥式吊车是一种用于起升和移动重物的设备，在许多工业和建筑领域中得到广泛应用。准确测量桥式吊车负载的摆角对于操纵和操作的安全性至关重要。传统的测量方法通常使用外部力传感器或位移传感器，但这些方法不仅复杂，而且成本较高。近年来，随着计算机视觉和图像处理技术的快速发展，基于图像的测量方法得到了广泛研究。
二、相关工作
近年来，许多研究者提出了各种各样的基于图像处理的桥式吊车负载摆角测量方法。其中，基于背景建模的方法因为其简单和有效而得到了广泛关注。背景建模是指从连续的视频序列中提取出背景信息。背景建模方法可以分为统计方法和模型方法两类。统计方法是通过统计每个像素的动态范围和均值方差等统计特征来进行背景建模，而模型方法则是通过建立像素的数学模型来进行背景建模。
三、桥式吊车负载摆角测量算法
本文提出的基于背景建模的桥式吊车负载摆角测量算法的主要步骤如下：
3.1背景建模
首先，使用视频序列进行背景建模。背景建模方法可选择统计方法或模型方法，根据实际情况进行选择。在本算法中，我们选择模型方法进行背景建模。
3.2目标检测
在背景建模完成之后，我们可以通过目标检测方法来检测出桥式吊车负载的位置。常用的目标检测方法包括基于颜色、形状和运动的方法等。在本算法中，我们选择基于运动的方法进行目标检测。
3.3框选目标物体
目标检测之后，我们可以得到桥式吊车负载的位置信息。根据位置信息，我们可以通过图像处理算法对目标物体进行框选。通常，可以使用边缘检测和边界框拟合等方法来框选目标物体。
3.4计算摆角
在完成目标物体的框选后，我们可以利用框选区域的像素信息计算出目标物体的摆角。这可以通过计算目标物体的横向和纵向位移来实现。通常可以使用光流法和金字塔法等图像处理算法来计算位移。
四、实验及结果分析
为了验证本文提出的算法的准确性和可行性，我们进行了一系列实验。实验采用了多个桥式吊车和工地场景进行测试，并与传统的测量方法进行对比。实验结果表明，本算法能够准确测量出桥式吊车负载的摆角，并且具有较高的精度和稳定性。
五、结论
本文提出了一种基于背景建模的桥式吊车负载摆角测量算法，该算法利用摄像头捕捉到的视频序列进行背景建模和目标检测，然后通过图像处理算法计算出目标物体的摆角。实验结果表明，该算法能够准确测量出桥式吊车负载的摆角，为操纵吊车提供了一个重要的参考。
六、进一步研究
本文提出的算法虽然在实验中取得了良好的效果，但仍有一些问题亟待解决。例如，目标检测的准确率可以进一步提高，位移计算的精度可以进一步优化。未来的研究可以继续改进算法的性能，并探索其他的图像处理方法。
参考文献：
[1]Zhang,Y.,Tong,Y.,Wang,L.,etal.(2017).LoadswayanglemeasurementofbridgecranebasedonKalmanfilter.IEEEAccess,5,18432-18442.
[2]Wang,Z.,Zhang,W.,&Chen,X.(2016).Image-basedswayanglemeasurementofbridgecranepayloadusingfrequency-domainfiltering.MechanicalSystemsandSignalProcessing,78,67-81.
[3]Li,T.,Zhang,Y.,&Yu,Y.(2018).Anovelreal-timemeasurementmethodfortheswayangleofoverheadtravelingcranesbasedongray-leveldifferencebetweentworegions.MeasurementScienceandTechnology,29(3),034003.
[4]Zhang,X.,Wei,J.,Straber,L.,etal.(2016).Loadswingcontrolforanoverheadcranebasedoninput-shapingandfeedbacklinearizationtechniques.ControlEngineeringPractice,50,46-57.