集装箱运输逐渐成为现代货运的主要运输手段,确保其安全和高效的作业水平,将大大增加港口吞吐量。在集装箱吊运过程中,吊具及集装箱可能因起升高度不够或驾驶员视角受限而造成碰箱事故,轻则箱翻物损,重则人员伤亡。而在装卸作业中,驾驶员将大量时间耗费在集装箱对位环节,严重降低作业效率,影响港口吞吐速度。论文依托实验室预研项目,介绍了国内外港口码头计算机辅助作业系统的应用现状,比较了 GPS和编码器实现防撞定准系统的不足,阐述了激光扫描仪和视频图像处理技术在港口场景下应用的技术难点,利用集装箱外形特征和视频图像处理技术,基于C#和OpenCV图形界面库,设计了基于边缘检测的集装箱起吊防撞定准系统。论文研究成果具有重要的理论研究意义和实际应用价值。针对集装箱后向防撞问题,论文比较了激光扫描仪和视频图像两种源数据采集方法,分别设计了基于激光扫描仪和基于视频图像处理的后向防撞系统,比较了两个系统各自的优缺点。摄像机视频采集的方式,能够得到更加直观和丰富的集装箱堆码信息。针对集装箱定准问题,论文分析了集装箱几何特征,描述了不同视角对应的集装箱画面,提取出视频图像中的集装箱轮廓。通过透射变换的方法,计算出集装箱与吊具的相对位置关系,生成集装箱定准虚拟现实图,提供给驾驶员直观的定准信息。论文创新点在于:1)设计了基于激光扫描仪的后向防撞系统,通过中值滤波和分割聚类实现了集装箱边缘提取和箱顶平面识别。2)提出了基于视频图像处理的集装箱位置检测算法,分析了集装箱的几何外形特征,解决激光扫描仪只能采集单个截面数据的问题。3)设计了基于视频图像处理的集装箱起吊防撞定准系统,基于C#和OpenCV图形界面库,设计了软件系统架构,提出并生成集装箱定准虚拟现实图,给驾驶员提供直观的集装箱起吊防撞定准信息。