基于图像识别的饮品输出控制系统和饮品供给设备的制作方法

本发明涉及饮品输出控制技术领域，尤其涉及一种基于图像识别的饮品输出控制系统和饮品供给设备。

背景技术：

当前饮品输出系统多为机械开关式，需要人工操控，存在便捷性的问题，同时由于需要触碰开关，存在操控卫生问题。此外如果存在操作疏忽，由于无法自动控制流量和流速，可能造成饮品浪费，对于温度较高的饮品，还有可能造成人身伤害。当前饮品输出系统也有基于红外或重力感应原理的自动控制开关，在有物体置于或移除输出口下方时，自动开启或关闭饮品出口阀门，但这些系统并不能判断饮品出口下方物体是否为容器，也不能判断容器内的饮品是否快要装满，因此仍然存在浪费或人身伤害的可能，自动化程度不够高。

现有技术(专利《智能饮料机及其配套使用的饮料杯及其应用方法》)中提出了一种自动化更高的解决方案，其中的饮料机通过扫描配套饮料杯上的特征标识如二维码，用于判断杯体是否有杯子置于台上，从而控制出水，当杯子被移走，饮料机的扫描引擎可以判断杯子被移走，从而自动停止出水。但是这种方案的缺点是它必须要有配套的杯子，用户不能使用自己日常的水杯，这限制了个性化的体验，公用水杯也不太卫生。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于图像识别的饮品输出控制系统和饮品供给设备。

(二)技术方案

本发明提供了一种基于图像识别的饮品输出控制系统，其应用于饮品供给设备，包括：摄像头、图像处理单元、控制单元和出口阀门；其中，所述摄像头，用于获取饮品供给设备的饮品出口下方的目标图像；所述图像处理单元连接摄像头，用于处理所述目标图像，根据所述目标图像生成判断结果；所述控制单元连接所述图像处理单元和出口阀门，根据所述图像处理单元的判断结果，控制所述出口阀门的打开和关闭，实现饮品输出控制。

本发明还提供了一种饮品供给设备，包括任一项所述的基于图像识别的饮品输出控制系统。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明的基于图像识别的饮品输出控制系统和饮品供给设备具有以下有益效果：

(1)用户体验好，利用光学图像识别技术进行开关的自动控制，无需用户额外操作，并且不需要用户进行触碰操作，同时也不需要额外的公共容器，因此可以保证饮品卫生；

(2)通过判断饮品出口下方为容器且容器放置妥当的情况下才打开出口阀门输出饮品，这样可以避免误判，保证了饮品输出的准确性；

(3)通过监控容器口是否将要偏离饮品出口的下垂线以及是否有人手移向容器来关闭出口阀门，能够更加及时关闭阀门，也更能保障用户的操作安全；

(4)如果有物体移近饮品出口下垂线，则控制单元关闭出口阀门，这样可以防止饮品被污染，进一步保证饮品卫生，同时防止热饮造成的人身伤害，进一步保护人身安全；

(5)当容器口的高度与容器内饮品的高度之差小于一阈值时，控制单元关闭出口阀门，从而可以避免容器内的饮品溢出，避免浪费，同时当用户手持容器等待饮品输出时，还可以防止热饮造成的人身伤害，进一步保护人身安全；

(6)可以根据容器的容积调节饮品输出速度，从而可以节省时间，避免饮品溅出，保障安全的同时也可以避免浪费；

(7)还包括照明装置，工况适应性强，光线不佳时也可正常工作，进一步提高了饮品输出的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例的基于图像识别的饮品输出控制系统的结构框图；

图2为包括图1所示饮品输出控制系统的饮品供给设备的结构示意图；

图3为本发明实施例的基于图像识别的饮品输出控制系统的控制流程图。

【符号说明】

1-摄像头；2-图像处理单元；3-控制单元；4-出口阀门；5-饮品出口；6-照明灯；7-容器；8-饮品供给设备本体。

具体实施方式

当前图像识别技术突飞猛进，已经开始在很多技术领域得到应用，目前可以实现根据多角度图像构建物体的三维轮廓，本发明提供了一种基于图像识别的饮品输出控制系统，可以提升饮品供给设备的自动化程度，改善用户体验。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1本发明实施例的基于图像识别的饮品输出控制系统的结构框图，请参照图1，本发明实施例的基于图像识别的饮品输出控制系统，其应用于饮品供给设备，包括：摄像头1、图像处理单元2、控制单元3和出口阀门4；其中，

摄像头1，用于获取饮品出口5下方的目标图像；图像处理单元2连接摄像头1，用于处理目标图像，根据目标图像生成判断结果，该判断结果包括饮品出口5下方是否放置有容器7，以及容器7是否被取走；控制单元3连接图像处理单元2和出口阀门4，根据图像处理单元的判断结果，控制出口阀门4的开闭，实现饮品输出控制。

图2为包括图1所示饮品输出控制系统的饮品供给设备的结构示意图。其中，在饮品供给设备本体8的饮品出口5下方为容器放置空间，饮品输出控制系统包括两个摄像头1，两个摄像头1设置于饮品出口5的两侧，图像处理单元2、控制单元3和出口阀门4位于饮品供给设备内部，图像处理单元2连接两个摄像头1，出口阀门4一端连接饮品出口5，另一端连接饮品罐(图中未示)。

请参见图3，本发明实施例的饮品输出控制系统，设置于饮品出口5两侧的摄像头1可获取饮品出口5下方两个角度的目标图像，图像处理单元2接收摄像头1获取的目标图像，根据目标图像判断饮品出口5下方是否放置有容器7，如放置有容器7，则控制单元3控制出口阀门4打开，进行饮品输出，饮品罐内的饮品经饮品出口5输出至容器7中；图像处理单元2还根据目标图像判断饮品出口5下方的容器7是否被取走，如果容器7被取走，则控制单元3控制出口阀门4关闭，停止饮品输出。

其中，在本发明中判断饮品出口5下方是否放置有容器7，以及容器7是否被取走，可以基于图像的三维重建算法来实现。上述判断饮品出口5下方是否放置有容器7，可以通过下述方式实现：首先根据目标图像与背景图像的差异判断饮品出口5下方是否有物体，如果有物体，则根据两个角度的目标图像，基于图像的三维重建算法构建该物体的三维轮廓；接着根据该物体的三维轮廓判断该物体是否为容器7；如果该物体是容器7，则进一步判断该容器7是否放置妥当；若该容器7放置妥当，则控制单元3开启出口阀门4，进行饮品输出。

具体来说，可以根据物体的三维轮廓绘制平面等高线(即具有相同水平坐标的物体轮廓的最高点高度值在平面图上的等值线)，如果等高线中存在一组闭合的、且外圈高度值大于内圈高度值的等高线，则说明这些等高线所围区域内是一个下凹区域，由此判断物体为容器。

上述判断该容器7是否放置妥当包括：判断饮品出口5的下垂线是否位于容器口内，如果位于容器口内，则判断该容器7放置妥当。

当进行饮品输出，用户在使用容器7获取饮品时，通常有两种等待方式，一种是手持容器7等待，另外一种是将容器7放置在容器放置空间中等待。因此，上述判断饮品出口5下方的容器7是否被取走，可以通过以下方式实现：首先持续监控容器口是否将要偏离饮品出口5的下垂线；如果是，则饮品出口5下方的容器7要被取走，则控制单元3关闭出口阀门4，停止饮品输出；如果否，则判断是否有人手移向容器7，如果有，则代表用户将要取走容器7，关闭出口阀门4，停止饮品输出。这样出口阀门关闭地能够更及时，也更能保障用户的操作安全。

其中，持续监控容器口是否将要偏离饮品出口5的下垂线包括：根据目标图像计算容器口在每个时刻的具体位置，计算容器口的边缘相对饮品出口5下垂线的相对距离和相对移速，当相对距离/相对移速的值小于一阈值时，则认为容器口将要偏离饮品出口5下垂线。

判断是否有人手移向容器7，可以首先根据人手识别跟踪方法识别出人手和其空间位置，然后根据每个时刻的人手空间位置的对比就可以判断人手的移动方向，从而判断出人手是否移向容器。

由此可见，本发明实施例的饮品输出控制系统，用户体验好，利用光学图像识别技术进行开关的自动控制，无需用户额外操作，这种高度的自动化可以给用户带来很好的使用体验；并且不需要用户进行触碰操作，同时也不需要额外的公共容器，因此可以保证饮品卫生。不仅如此，通过判断饮品出口下方为容器且容器放置妥当的情况下才打开出口阀门输出饮品，这样可以避免误判，保证了饮品输出的准确性。通过监控容器口是否将要偏离饮品出口的下垂线以及是否有人手移向容器来关闭出口阀门，能够更加及时关闭阀门，也更能保障用户的操作安全。

本发明实施例的饮品输出控制系统，进一步地，在出口阀门4打开的状态下，图像处理单元2通过目标图像判断是否有物体移近饮品出口5下垂线(例如某人拿杯子打水时，旁边有小孩捣乱用手或其他物体伸向正在输出的热饮)，如果有物体移近饮品出口5下垂线，则控制单元3关闭出口阀门4，这样可以防止饮品被污染，进一步保证饮品卫生，同时防止热饮造成的人身伤害，进一步保护人身安全。

此外，在出口阀门4打开的状态下，图像处理单元2通过目标图像计算容器口的高度，以及容器7内饮品的高度，从而判断容器7内饮品液面是否接近容器口，当容器口的高度与容器7内饮品的高度之差小于一阈值时，控制单元3关闭出口阀门4，从而可以避免容器7内的饮品溢出，避免浪费，同时当用户手持容器7等待饮品输出时，还可以防止热饮造成的人身伤害，进一步保护人身安全。

具体来说，根据物体的三维轮廓绘制的平面等高线的最外一圈所在位置即为容器口位置，该等高线的高度值就是容器口的高度；当饮品输出时会形成液体柱，液体柱在和容器内的饮品汇合时，液体柱消失，因此液体柱的最低点就是容器内饮品的高度，而液体柱的只在饮品出口下垂线附近，通过目标图像判别该位置附近是否有向下延伸的轮廓线就可以计算出饮品的高度。

本发明中，图像处理单元2还可以通过目标图像得到容器7的三维轮廓，并估测容器7的容积，控制单元3随之调节饮品输出速度，当容器7容积较大时，控制单元3加大出口阀门4的开度，提高饮品输出速度，从而可以节省时间，当容器7容积较小时，控制单元3减小出口阀门4的开度，降低饮品输出速度，这样可避免饮品溅出，保障安全的同时也可以避免浪费。

具体来说，容器的容积约等于容器口面积乘以容器高度，其中容器口面积即通过上述等高线所围面积估算，容器高度则由容器口高度-容器底部的高度估算，容器底部的高度可根据三维轮廓获得容器在各个水平坐标上最低高度值的平均来估算。

此外，本发明实施例的饮品输出控制系统还可以包括：照明装置，如图2所示，在饮品出口5和摄像头1之间各设置有一照明灯6，照明灯6连接控制单元3。

在光线昏暗的时间(比如夜间)，或者容器壁不透明且容器内壁较深时，当容器置于饮品出口5下方时，图像处理单元2可根据目标图像的清晰度，判断是否需要开启照明装置，若目标图像的清晰度过低，控制单元3控制照明装置开启，当容器移出饮品出口5下方时，则控制单元3控制照明装置关闭，饮品输出控制系统对光线的适应性强，光线不佳时也可正常工作，进一步提高了饮品输出的准确性。

需要说明的是，虽然上述实施例中的饮品输出控制系统包括两个摄像头，但本发明并不限于此，其可以只包括一个摄像头，也可以包括两个以上的多个摄像头，利用一个或多个摄像头获取的一个或多个角度的目标图像以及相应的图像识别方法，同样可以实现上述各种饮品输出控制。例如，当仅有一个摄像头时，可以通过移动摄像头的位置来获得多角度图像，例如摄像头可以左右移动或围绕饮品出口旋转。另外，饮品输出控制系统的照明灯也可以包括一个或多个，只要能够达到照明效果即可。

进一步地，饮品输出控制系统可以包括多个出口阀门，以及对应的多个饮品出口，图像处理单元可针对目标图像，利用同样的原理判断每个饮品出口下方的场景，控制单元可根据判断结果控制各个出口阀门的开启或关闭，从而实现对多个饮品出口的饮品输出控制。

本发明的另一实施例还提供了一种饮品供给设备，其包括上述基于图像识别的饮品输出控制系统，该饮品供给设备例如是但不限于：净水机、饮料机、咖啡机、饮水器。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明的基于图像识别的饮品输出控制系统和饮品供给设备有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围；

(2)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

综上所述，本发明的基于图像识别的饮品输出控制系统和饮品供给设备，本发明实施例的饮品输出控制系统，用户体验好，利用光学图像识别技术进行开关的自动控制，无需用户额外操作，这种高度的自动化可以给用户带来很好的使用体验；并且不需要用户进行触碰操作，同时也不需要额外的公共容器，因此可以保证饮品卫生；通过判断饮品出口下方为容器且容器放置妥当的情况下才打开出口阀门输出饮品，这样可以避免误判，保证了饮品输出的准确性。通过监控容器口是否将要偏离饮品出口的下垂线以及是否有人手移向容器来关闭出口阀门，能够更加及时关闭阀门，也更能保障用户的操作安全。如果有物体移近饮品出口下垂线，则控制单元关闭出口阀门，这样可以防止饮品被污染，进一步保证饮品卫生，同时防止热饮造成的人身伤害，进一步保护人身安全。当容器口的高度与容器内饮品的高度之差小于一阈值时，控制单元关闭出口阀门，从而可以避免容器内的饮品溢出，避免浪费，同时当用户手持容器等待饮品输出时，还可以防止热饮造成的人身伤害，进一步保护人身安全。可以根据容器的容积调节饮品输出速度，从而可以节省时间，避免饮品溅出，保障安全的同时也可以避免浪费。还包括照明装置，工况适应性强，光线不佳时也可正常工作，进一步提高了饮品输出的准确性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。