面的排列方向作为Z轴建立XYZO坐标系，菜盘所 在的平面与XOZ面平行，每个红外线发射器和接收器以其与坐标系原点的距离设置坐标； 处理器分别获取每个红外检测面获取处于断开状态的红外线发射器和红外线接收器的坐 标，并得到这些坐标围成的矩形区域；测量得到菜盘1所在平面与坐标原点的距离，并获得 每个菜盘1的四个顶点与坐标原点的距离，将菜盘1的四个顶点的坐标预存于处理器中。虽 然本实施例以最接近菜盘1的红外检测面为基准检测面为例说明，但是并不局限于以该红 外检测面为基准检测面的情况，也可以是以其它红外检测面为基准检测面，由于红外检测 面的安装位置确定，各红外线发射器和红外线接收器的位置和相邻的距离均为已知，以不 同红外检测面为基准检测面时只需变换坐标值即可。
[0031] 如图5所示等间距L设置红外线检测面4,检测面的数量根据小臂的长度设置，至 少为两个。当用餐者点菜时，在红外线检测面4检测区域内，用手臂指向需要的菜盘1，由 于用餐者小臂的遮挡，每一个红外线检测面4里具有部分横向和纵向的红外线接收器被遮 挡，而这些遮挡的部分可以反映用餐者小臂在每个检测面的中位置，将这些位置在空间中 连接起来，即为用餐者的小臂朝向，根据小臂朝向的延长线落在某个菜盘1的区域内，即为 选择该菜，与菜盘1对应的LED指示灯2亮起。
[0032] 当用餐者小臂处于检测区域时，在每个检测面内，小臂会遮挡部分横向和纵向的 红外线束，使得对应的红外线接收器接收不到信号。当红外线发射器和红外线接收器之 间的光路被挡住时，该红外线束处于断开状态，红外线接收器置低电平、值为〇输入处理器 中；当红外线发射器和红外线接收器之间的光路无遮挡时，该红外线束处于接通状态，红外 线接收器置高电平、值为1输入处理器中。处理器读取每个红外线接收器的值，得到手臂 截面中心处于当前检测面坐标系中的坐标位置，检测面中线束的间距依据小臂的大小来设 置，本实施例中红外线束的间隔取〇. 5cm。
[0033] 处理器读取第i个检测面的横向红外线接收器Rffi，Rli2,IW3,…，Riffc (k为每个红外检测面的横向红外线接收器个数）和纵向红外线接收器RF1，RF2, RF3 ，…，(k为每个红外检测面的纵向红外线接收器的个数）的输出值，输出值为0的横 向和纵向的红外线接收器以及对应的水平和纵向红外线发射器确定第i个检测面中被遮 挡的区域，也就是小臂所处的区域，这个区域为矩形，手臂截面为椭圆形，第i个检测面中 被遮挡的区域为被手臂挡住的矩形区域，只要红外线束足够多，手臂截面将与该矩形区域 同心，则我们将矩形区域的中心作为手臂截面在第i个检测面中的中心坐标，记为)， 手臂截面在第i个检测面中的中心坐标(?,Λ )在OXYZ坐标系中的坐标为(?, ）,其 中※为第i个检测面距离基准红外线检测面的距离。
[0034] 手臂截面椭圆形的外接矩形计算方法是，分别取第i个检测面的横向红外线接收 器Rli1，Rlf2,Rli3，…，Rli+fc (k为每个检测面的横向红外线接收器个数）和纵向红外线 接收器RF1，RF2,R%，…，(k为每个检测面的纵向红外线接收器个数）中输出值 为〇的传感器中间所处的传感器所在的坐标，横向红外线接收器和纵向红外线接收器的安 装间距为d，若横向红外线接收器IWp ,Hff3 ,…Rlifl输出值为〇,纵向红外线接收器Hlie ,RZZ3 ,…11%输出值为〇,则矩形区域中心坐标为{[p+(q-p)/2]d , [e+(f-e)/2]d }。
[0035] 如图6所示，此时横向的9、10号红外线接收器被遮住，坚直方向的11、12和13号 红外线接收器被遮住，取被遮住横坐标和纵坐标的平均值作为手臂截面在该检测面内的位 置，将12d和9. 5d分别作为小臂在第i个检测面所处坐标系中的X轴向坐标:&和Y轴向 坐标Λ ,将第i个检测面距离第1个检测面的距离为作为手臂截面的坐标A ,如此得到小臂 在每一个检测面内的中心点的坐标(七，3%4)。将利用小臂在每个红外检测面内的矩形区 域中心点的坐标通过最小二乘法拟合成直具体方法如下： 直线拟合公式如下所示：
【主权项】
1. 一种基于红外面阵检测的食堂点菜系统，其特征在于：包括支架，安装于支架上的 红外线阵列，指示灯和处理器，每个指示灯对应一个菜盘；红外线阵列安装于支架上，红外 线阵列的数量为多个，每个红外线阵列形成一个由横向红外线束组和纵向红外线束组形成 的红外线检测面，红外线检测面平行设置，每个红外线束具有线束标记；红外线束的通、断 状态输入处理器中；用餐者点菜时手臂穿过各红外线检测面，被手臂遮挡的红外线束处于 断开状态，未被手臂遮挡的红外线束处于连通状态； 处理器分别获取每个红外线检测面中各红外线束的通、断状态，得到断开状态的红外 线束围成的矩形并获取该矩形的中心点，再以每个面的矩形中心点拟合成直线，获取拟合 直线与菜盘所在面的交点，最后判断出该交点处于哪个菜盘的区域内，交点所在的菜盘区 域作为用餐者选中的菜品，处理器使与交点所在菜盘区域对应的指示灯亮起，其余指示灯 处于熄灭状态。
2. 如权利要求1所述的基于红外面阵检测的食堂点菜系统，其特征在于：红外线检测 面等距离分布，横向红外线束组的线束等距离平行分布，纵向红外线束组的线束等距离平 行分布。
3. 如权利要求2所述的基于红外面阵检测的食堂点菜系统，其特征在于：红外线束处 于接通状态时，红外线接收器置高电平并输入处理器中，红外线束处于断开状态时，红外线 接收器置低电平并输入处理器中，处理器获取每个红外线接收器的信号；处理器以其中一 个红外线检测面作为基准检测面，以基准检测面中任意一个红外线接收器或红外发射器所 在位置作为坐标系原点、以横向红外线束组所在直线作为X轴、以纵向红外线束组所在直 线作为Y轴、以红外检测面的排列方向作为Z轴建立XYZO坐标系，菜盘所在的平面与XOZ 面平行，每个红外线发射器和接收器以其与坐标系原点的距离设置坐标；处理器分别获取 每个红外检测面获取处于断开状态的红外线发射器和红外线接收器的坐标，并得到这些坐 标围成的矩形区域。
4. 如权利要求3所述的基于红外面阵检测的食堂点菜系统，其特征在于：以最接近菜 盘的红外检测面为基准检测面，以最接近菜盘的红外检测面的左下角的红外接收器的位置 作为坐标原点，测量得到菜盘所在平面与坐标原点的距离，并获得每个菜盘的四个顶点与 坐标原点的距离，将菜盘的四个顶点的坐如权利要求4所述的基于红外面阵检测的食堂点 菜系统，其特征在于：处理器以每个面的矩形中心点通过最小二乘法拟合成直线，拟合直线 生成后，处理器分别计算各矩形中心点与拟合直线的距离，剔除大于预设极限距离的中心 点，再将剩余的矩形中心点通过最小二乘法拟合成直线，再分别计算各矩形中心点与拟合 直线的距离，剔除大于预设极限距离的中心点；如此迭代多次，直到所有中心点与拟合直线 的距离小于预设极限距离，或者迭代次数达到预设迭代次数为止；预设极限距离和迭代次 数均预存于处理器中。
5. 如权利要求4所述的基于红外面阵检测的食堂点菜系统，其特征在于：指示灯与菜 盘的对应关系预存于处理器中，菜盘的菜价与菜盘一一对应，指示灯亮起时，菜盘的菜价输 入处理器中进行菜价计算。
6. 如权利要求5所述的基于红外面阵检测的食堂点菜系统，其特征在于：支架上设有 能够拍摄菜盘中实际菜品图片的摄像头，摄像头获取的实际菜品图片输入处理器中，处理 器中预设有菜品图像和菜品价格对应表，处理器将摄像头获取的实际菜品图片与菜品图像 对比、寻找到与实际菜品图片一致的菜品图像和菜品价格，使菜品价格与菜盘一一对应。
【专利摘要】一种基于红外面阵检测的食堂点菜系统，包括支架，红外线阵列，指示灯和处理器，每个指示灯对应一个菜盘；每个红外线阵列形成一个由横向红外线束组和纵向红外线束组形成的红外线检测面；红外线束的通、断状态输入处理器中；处理器分别获取每个红外线检测面中各红外线束的通、断状态，得到断开状态的红外线束围成的矩形并获取该矩形的中心点，再以每个面的矩形中心点拟合成直线，获取拟合直线与菜盘所在面的交点，最后判断出该交点处于哪个菜盘的区域内，交点所在的菜盘区域作为用餐者选中的菜品，处理器使与交点所在菜盘区域对应的指示灯亮起，其余指示灯处于熄灭状态。本发明具有能够根据用餐人的手势准确得到目标菜品的优点。
【IPC分类】G06F3-042, G06Q50-12, G07G1-12
【公开号】CN104699330
【申请号】CN201510060580
【发明人】魏燕定, 田埂, 邓海金, 金立帅, 储燎原, 邹云龙, 赵晓伟, 杨依领
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月5日