一种基于机器码图像识别的菜品识别与收银系统及方法与流程

本发明涉及自选餐厅菜品收银领域，尤其是涉及一种基于机器码图像识别的菜品识别与收银系统及方法。

背景技术：

在餐饮行业，为了提高工作效率和顾客体验，智能收银系统越来越多地被应用于大型餐厅，减轻了人力劳动成本，减少了顾客排队时间，从而提升了餐饮业的营利水平。餐饮行业的数字化、智能化已经成为一种趋势，尤其体现在智能收银系统的普及上。

目前餐饮业的智能收银系统中，为了识别菜的品种与数量，多使用rfid技术。rfid是一种无线射频识别技术，它利用电子标签和标签阅读器间的无线电波进行通信。餐饮菜品贴上电子标签，即可实现收银。但rfid具有明显的缺点：首先，成本高昂；一个电子标签的价格最低也需几角钱，且餐厅菜品及包装经常是一次性出售，电子标签不能反复利用，每天海量的电子标签形成了高昂的成本。第二点，电子标签具有一定厚度，贴在包装上显得突兀，不方便使用。

因此使用低成本的硬件设备，实现方便快捷、高准确率的自动菜品识别收银系统具有很高的应用价值。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种方便快捷、准确率高的基于机器码图像识别的菜品识别与收银系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于机器码图像识别的菜品识别与收银系统，该系统包括外包装贴有机器码标志的菜品、盛放菜品的收银托盘，放置收银托盘的收银区、固定在收银区正上方的ccd相机、与ccd相机连接的机器码识别模块以及与机器码识别模块连接的收银模块。

优选地，所述的ccd相机的分辨率为1920*1080。

优选地，所述的ccd相机的固定高度条件为使机器码的大小不小于整体拍摄图像的长或宽的1/30。

优选地，所述的机器码识别模块中设有用于存储机器码图像库存储所有机器码的图案、id及对应的菜品信息的机器码图像库。

优选地，所述的收银模块包括收银数据库、与收银数据库连接的价格计算单元，以及与价格计算单元连接的顾客显示屏和打印机。

优选地，所述的顾客显示屏为lcd显示屏或led显示屏。

一种菜品识别与收银方法，应用基于机器码图像识别的菜品识别与收银系统，该方法包括以下步骤：

1)拍摄机器码：ccd相机对盛放在收银托盘中的菜品进行一次性拍照，并将拍摄的菜品图像传入机器码识别模块；

2)识别机器码：机器码识别模块对菜品图像中所包含的机器码进行识别，获取机器码的id、每种机器码的数量以及机器码的图像位置，机器码识别模块将信息统计后传入收银模块；

3)生成账单：收银模块根据机器码的id与菜品的对应关系，统计菜品数量种类并计算结账金额，生成账单；

4)结束收银：账单结清后，收银数据库更新。

优选地，所述的步骤2)的具体内容为：

21)对菜品图像计算灰度梯度，获取灰度梯度图像；

22)对灰度梯度图像使用直线提取方法提取出机器码矩形边界的角点，获取机器码的矩形轮廓图；

23)将机器码的矩形轮廓图通过透视变换进行矫正，获取正方形机器码；

24)将获取的正方形机器码与机器码图像库中的每一个机器码做灰度最小二乘匹配，取相似度最高的id值，获取每一个机器码的id与数量；

25)将统计后的机器码的id与数量信息传入收银模块。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：。

一、快速方便：相机对收银托盘中的商品拍照，实时地一次性检测识别所包含的商品种类和数量，通过系统预设的商品价格，实时结账；

二、高精度：本发明提供超过1000种样式的机器码，在保证成像清晰完整的条件下，识别率准确率在99％以上；

三、低成本：本发明采用分辨率为1920*1080的高清ccd相机，且该相机只需一台奔腾级别的cpu即可达到实时检测，相比于传统复杂的收银系统，大大降低了成本。

附图说明

图1为一种基于机器码图像识别的菜品识别与收银系统的结构示意图；

图2为一种菜品识别与收银方法的流程图；

图3为一种菜品识别与收银方法中机器码识别模块的算法流程图。

图1中标号所示：

1、ccd相机，2、机器码识别模块，3、收银模块，4、收银托盘，5、菜品，501、机器码图案标志，6、收银区。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明涉及一种基于机器码图像识别的菜品识别与收银系统及方法，其中：

一种基于机器码图像识别的菜品识别与收银系统包括收银区6、ccd相机1、机器码识别模块2和收银模块3，如图1所示。ccd相机1固定在收银区6正上方，机器码识别模块2与ccd相机1连接，收银模块3与机器码识别模块2连接。

菜品5放置在收银托盘4上，收银托盘4放置在收银区6中。机器码图案标志501贴在菜品5的正面，且菜品5与机器码id唯一对应。每一个机器码的图案与id唯一。

ccd相机1的分辨率为1920*1080，该相机只需一台奔腾级别的cpu即可达到实时检测；ccd相机1设于收银区6正上方的安装高度需要保证菜品的机器码成像完整，且机器码的大小不小于图像长或宽的1/30。

机器码识别模块2中设有机器码图像库，人工设计的机器码种类超过1000个，也可随时更换或增加更多的机器码。所有的机器码的图案、id及对应的菜品信息都储存在机器码图像库中。

收银模块3包括收银数据库、与之相连的价格计算单元和与价格计算单元连接的顾客显示屏和打印机。价格计算单元设有所有菜品对应的价格信息，收银数据库负责存储获取的机器码的图案、id及对应的菜品信息后，通过价格计算单元计算所有菜品总额。价格计算总额通过顾客显示屏显示，并通过打印机打印账单。顾客显示屏可采用lcd显示屏或led显示屏。

一种菜品识别与收银方法，应用基于机器码图像识别的菜品识别与收银系统，该方法的流程如图2所示，包括：

1)ccd相机对盛放在收银托盘中的菜品进行一次性拍照，并将拍摄的菜品图像传入机器码识别模块；

2)机器码识别模块对菜品图像中所包含的机器码进行识别，得到机器码的id与每种机器码的数量以及机器码的图像位置，机器码识别模块将信息统计后传入收银模块；

3)收银模块根据机器码的id与菜品的对应关系，统计菜品数量种类，计算结账金额，生成账单；

4)顾客通过顾客显示屏显示的账单进行买单，账单结清，收银数据库更新。

如图3可知，机器码识别模块对ccd相机获取的机器码标志图像的检测识别过程具体包括：

21)采用灰度梯度模板在机器码标志图像上滑窗计算灰度梯度，获取灰度梯度图像；

22)对灰度梯度图像使用直线提取方法提取出机器码的边界，再提取出机器码矩形边界的角点，可利用harris角点提取算法来获取机器码的矩形轮廓图；

23)将机器码的矩形轮廓图通过透视变换进行矫正，获取正方形机器码；

24)将获取的正方形机器码与机器码图像库中的每一个机器码做灰度最小二乘匹配，取相似度最高的id值，即可得到每一个机器码的id与数量；

25)将步骤24)中统计的机器码id，与收银数据库预设的对应菜品相关联，即可得到收银托盘中菜品种类与数量。

灰度梯度模块可采用roberts算子或sobel算子，直线提取方法可采用lsd算法或hough算法。经过多次尝试，采用本发明方法的菜品识别准确率在99％以上，达到了理想的效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。