专利名称：自助售饭系统以及该系统的信息处理方法
技术领域：
本发明涉及一种机器视觉产品，具体地说是一种自助售饭系统以及该系统的信息处理方法。
背景技术：
随着国内经济持续增长和人民生活水平不断提高，人们工作、生活的节奏也越来越快， 但人们依然希望能够吃到种类丰富、价格实惠的饭菜，自助餐相对于千篇一律的快餐和传统 的点菜式正餐，能更好地满足这种消费期望。目前，除了专门从事餐饮服务的饭店、餐厅之 外，国内大多数酒店、宾馆都有自助餐业务，并且该业务在其业务总量中也占据了一定的份 额。自助餐的结算环节主要有两种形式， 一种是由人工操作的以射频技术、光电技术或IC卡
技术为基础的结算终端，另一种则是采取顾客按同一消费标准付款后任意取用的方式。前者 主要出现在学校等单位的大型餐厅中，其优点是以电子现金取代了现金或代金券，方便、卫 生、快捷，在一定程度上可以避免传统结算方式的一些弊端，且可以与财务软件结合使用，
实现日清月结，但这类系统存在着一些明显的缺点，如必须由人工全程操作；不能按照所取 饭菜的实际量进行结算，只能笼统地按份计价；由于受人自身健康、情绪等因素的影响，尤 其是在客流量较大、工作压力较大的情况下，操作人员容易误判、错计，导致工作效率下降； 无法详细记录售出饭菜的种类与数量，不能为餐厅优化产品结构、提高产品质量的工作提供 有力的数据支持和决策依据等等。后者主要出现在对外营业的饭店、餐厅和酒店、宾馆的餐 饮部门，该种方式的自助餐业务面临着同质化竞争、顾客流失、赢利能力下降等问题，并且 目前自助餐行业中饭菜浪费的问题非常严重。要使自助餐更大众化、多样化，达到真正的快 捷和实惠，以此来吸引和留住更多的顾客，就必须对其消费方式进行改良，降低管理和营运 成本，增强对市场需求变动的反应能力。
发明内容
本发明的目的在于提出一种自动售饭系统以及该系统的信息处理方法，该售饭系统无需 人工干预、反应快、精度高、状态稳定，能够按照饭菜的实际量准确计价，实现了人们对自 助餐快捷、实惠的要求，减少了饭菜的浪费，并且可以为经营者提供详尽的饭菜销售信息， 为决策者实施精细化管理提供了有力的支持。
本发明是采用以下的技术方案实现的 一种自助售饭系统，其中，该系统包括成像部分、 处理平台部分和用户界面部分，成像部分包括图像采集模块和图像预处理模块，处理平台部分包括饭菜识别与体积测算模块和数据处理与控制模块，其中图像采集模块与图像预处理模块信息输入端连接，图像预处理模块的信息输出端和饭菜识别与体积测算模块的信息输入端连接，饭菜识别与体积测算模块包含样品特征数据库或文件，其信息输出端和数据处理与控制模块的信息输入端连接，数据处理与控制模块包含用户信息数据库，其信息输出端与用户界面部分和RFID感应器连接，数据处理与控制模块通过数据接口将用户信息数据库中的信息输出。
本发明所述的自助售饭系统还包括人工干预键盘，其中人工干预键盘和数据处理与控制模块连接，设置键盘的目的是当系统出现饭菜不能识别、识别错误、或者顾客卡上的资金余额不足等特殊情况时，工作人员可以通过手工录入或修改相关信息进行适当处理。
所述的图像采集模块包括CCD摄像头、与其配套的照明系统和压力传感器，其中压力传感器设置在饭菜托盘卡位。所述的处理平台部分可以采用PC机或嵌入式系统当采用PC机时，利用硬盘存储系统参数和样品特征数据库或文件中的信息；当采用嵌入式系统时，则利用Flash存储系统参数和样品特征数据库或文件中的信息。处理平台部分的组件配置可以根据用户对系统的性能要求进行选择和适当调整。所述的用户界面部分包括显示屏、票据打印机和扬声器。
所述的数据接口类型采用串口或网卡，即系统每天的销售信息可以通过串口或者网卡输出。通过串口进行系统设置时可以使用Telnet登录系统；通过网卡设置则可以使用容易操作的图形化界面。饭菜的销售信息可以直接输出到客户财务系统，也可以以文件的方式存放到PC机中。
本发明还涉及上述自助售饭系统的信息处理方法，该方法包括以下步骤
(1) 图像采集通过饭菜托盘卡位上的压力传感器获取饭菜到位信号，通过该信号和相关软件控制摄像头和配套的照明系统工作，摄像头实时采集一定数量的饭菜图像，通过照明系统提高识别和测算效果；
(2) 图像预处理进行识别和测算前，通过图像预处理模块对摄像头获取的图像信息进行图像增强、图像分割、边缘检测、特征抽取、图像匹配等预处理；
(3) 图像识别与体积计算将经过预处理的图像信息与样品特征数据库或文件中存储的已知信息图像进行对比，从而识别饭菜的种类及数量，同时对饭菜的体积进行测算；
(4) 结算信息处理通过检索样品特征数据库或文件，将识别和测算的信息经过计算得到整份饭菜的价格和明细账目，并输入数据处理与控制模块，该模块与RFID感应器通信进行账户结算，并将结算信息输入显示屏、票据打印机进行液晶显示和票据打印，用户信息数据库对售出饭菜的信息实时进行记录。
定期将用户信息数据库中记录的销售信息通过数据接口导出到财务系统或其它数据分析系统，为经营者开展下一歩工作提供有效便捷的信息。
另外，该系统工作前，需要进行摄像机标定以便获得摄像头的某些关键性参数，为后续处理确定环境参数。
本发明的有益效果是通过本发明提出的自动售饭系统，进餐人员只需把装有饭菜的托盘放在指定的位置，该系统就能够自动计算出饭菜的价格并进行显示，因此与现有的自助餐形式相比，(1)现有的自助餐行业需要雇用一定数量的工作人员，而该系统在正常情况下可以实现无人操作，因此节约了人工成本；(2)现有的自助餐服务中人员操作可能会出现错误，尤其是在结帐过程中，而本发明完全通过内部计算机控制，降低了错误率，处理更准确；(3)现有的自助餐服务中工作人员对饭菜量的把握带有很大的主观性，估计不准确，而通过本发明可以比较准确地计算出饭菜的容量，根据饭菜的容量计算饭菜的具体价格；(4)该系统的信息处理速度快，可以减少用餐者的等待时间；(5)用餐者可以根据自己的实际需要决定每餐的进餐量，减少了对食物的浪费；(6)该系统能够实时统计并输出销售信息，便于管理人员进行统计，为工作的改进提供准确、有效的信息。
附图1为本发明的连接结构示意附图2为本发明中信息处理流程示意图。
具体实施例方式
如图1所示，该系统主要包括成像部分l、处理平台部分2和用户界面部分3，其中成像部分1包括图像采集模块和图像预处理模块，处理平台部分2包括饭菜识别与体积测算模块和数据处理与控制模块。图像采集模块的信息输出端和图像预处理模块的信息输入端连接，图像预处理模块的信息输出端和饭菜识别与体积测算模块的信息输入端连接，饭菜识别与体积测算模块的信息输出端和数据处理与控制模块的输入端连接，数据处理与控制模块的输出端与用户界面部分和RFID读卡器连接。处理平台部分2可以采用PC机或嵌入式系统当采用PC机时，利用硬盘存储系统参数和样品特征数据库或文件中的信息；当采用嵌入式系统时，则利用Flash存储上述信息。
图像采集模块采用两个CCD摄像头作为图像采样工具，实时采集饭菜图样，饭菜托盘卡位处设置压力传感器获取饭菜到位信号，由系统相关软件控制摄像头工作。为了提高识别和测算效果，需要专门设计配套的照明系统，该模块采用适当的遮蔽形式，以改善照明效果。图像采集模块采集到的图像信息输入图像预处理模块中，经适当的预处理后进入饭菜识别与 体积测算模块。饭菜识别与体积测算模块中包含样品特征数据库或文件，其中存储着大量预 先设定好的饭菜图像信息，该模块通过检索数据库或文件，对饭菜的种类和数量进行识别， 并对饭菜的体积进行测算，根据识别和测算的结果计算出饭菜的价格和账目明细。
数据处理与控制模块将饭菜识别与体积测算模块中得到的饭菜信息与RFID读卡器交换 数据，完成账户结算，同时将结算信息输入用户界面部分，进行结算信息表示。该模块包含 用户信息数据库，随着饭菜的销售，饭菜的信息同时被实时记录在该数据库中，该模块通过 数据接口定时将用户信息数据库中的数据导出至财务系统或其它数据分析系统。同时该模块 与人工干预键盘连接，当出现饭菜不能识别、识别错误或顾客对结算结果有异议等其它特殊 情况时，工作人员可以通过该键盘进行适当的处理。
用户界面部分包括液晶显示屏、票据打印机和扬声器等，液晶显示屏用于对菜的图像、 文字信息进行显示；扬声器的作用是在出现异常的情况下能够及时通知餐厅工作人员。
利用本系统工作时的信息处理过程如图2所示
(1) 图像采集饭菜托盘卡位处设置压力传感器，将饭菜托盘放在合适的位置后，压力 传感器获取饭菜到位信号，通过系统软件控制摄像头及时获取饭菜的图像信息。
(2) 图像预处理在识别和测算之前通过图像预处理模块对图样采集模块获取的图像进 行适当的预处理，其中主要涉及图像增强、图像分割、边缘检测、特征抽取、图像匹配等技 术。
图像增强是指按特定应用的需要突出一幅图像中的某些信息，同时削弱或去除某些不需 要的信息的处理方法。其主要目的是使处理后的图像对某种特定的应用来说，比原始图像更 适用。因此，这类处理是为了某种应用目的而去改善图像质量。处理的结果使图像更适合于 人的视觉特性或机器的识别系统。
图像分割是将图像划分成若干个互不相交的小区域的过程，小区域是某种意义下具有共 同属性的像素的连通集合，如不同目标物体所占的图像区域、前景所占的图像区域等。
机器视觉系统要对客观世界的三维场景进行感知、识别和理解，必须要从图像中找到目 标物的边缘，这是进行识别和更进一步处理的基础，边缘检测的目的是获取图像中目标物的 边缘信息并以一定的形式表示出来。
本系统是通过抽取图像的全局色彩分布信息，即不同色彩在整幅图像中所占的比例来确 定饭菜种类。这部分的重点和难点是如何取得最能真实反映所要识别的饭菜的色彩特征，并 使得表示这种特征的信息量尽可能的少。图像匹配是指根据已知模式的图像，在一幅陌生图像中寻找对应该模式的子图像。本系 统要通过匹配找出两个摄像头所获取的同一份饭菜的两幅图像中的对应点。
(3) 饭菜识别与体积测算本发明中的饭菜识别为图像识别，图像识别是指利用图像的
有关特征，如颜色、纹理、形状、空间关系等，与含有已知信息的图像进行比对，从而判定 图像中未知目标物的性质。本系统采用饭菜的色彩特征来判定所识别饭菜的种类，将经过预 处理后的图像信息输入饭菜识别与体积测算模块，与该模块样品特征数据库或文件中存储的 已知图像信息进行对比，从而识别出饭菜的种类及数量。
该系统利用双目视差原理计算得到饭菜顶部曲面的平均高度，进而结合饭菜顶部曲面面 积，通过计算获得饭菜的体积。
(4) 结算信息处理通过检索样品特征数据库或文件，将识别和测算的信息经过计算得
到整份饭菜的价格和明细账目，并输入数据处理与控制模块，该模块与RFID读卡器通信进行
账户结算，并将结算信息输入显示屏、票据打印机进行液晶显示和票据打印，同时用户信息 数据库对售出饭菜的信息实时记录。
(5) 业务数据记录与导出对每份饭菜进行结算信息处理的同时，数据处理与控制模块
中的用户信息数据库对售出饭菜的信息进行实时记录，定期将数据集中到处进行分析处理。 本系统无需工作人员操作，实现自动处理功能，而且处理效果比工作人员直接操作速度 更快，更精确，因此本系统适用于各种快餐店及餐厅，应用范围比较广泛。
权利要求
1、一种自助售饭系统，其特征在于该系统包括成像部分、处理平台部分和用户界面部分，成像部分包括图像采集模块和图像预处理模块，处理平台部分包括饭菜识别与体积测算模块和数据处理与控制模块，其中图像采集模块与图像预处理模块信息输入端连接，图像预处理模块的信息输出端和饭菜识别与体积测算模块的信息输入端连接，饭菜识别与体积测算模块包含样品特征数据库或文件，其信息输出端和数据处理与控制模块的信息输入端连接，数据处理与控制模块包含用户信息数据库，其信息输出端与用户界面部分和RFID感应器连接，数据处理与控制模块通过数据接口将用户信息数据库中的信息输出。
2、 根据权利要求l所述的自助售饭系统，其特征在于该系统还包括人工干预键盘，其 与数据处理与控制模块连接。
3、 根据权利要求l所述的自助售饭系统，其特征在于所述的图像采集模块包括CCD摄像头、与其配套的照明系统和压力传感器，其中压力传感器设置在饭菜托盘卡位。
4、 根据权利要求1所述的自助售饭系统，其特征在于所述的处理平台部分采用PC机，其利用硬盘存储系统参数和样品特征数据库或文件中的信息。
5、 根据权利要求1所述的自助售饭系统，其特征在于所述的处理平台采用嵌入式系统，其利用Flash存储系统参数和样品特征数据库或文件中的信息。
6、 根据权利要求1所述的自助售饭系统，其特征在于所述的用户界面部分包括显示屏、票据打印机和扬声器。
7、 根据权利要求l所述的自助售饭系统，其特征在于所述的数据接口类型采用串口或网卡。
8、 一种如权利要求l所述自助售饭系统的信息处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1) 图像采集通过饭菜托盘卡位上的压力传感器获取饭菜到位信号，通过该信号和软件控 制摄像头和配套的照明系统工作，利用摄像头实时采集饭菜图像；(2) 图像预处理通过图像预处理模块对摄像头获取的图像信息进行图像增强、图像分割、 边缘检测、特征抽取、图像匹配等预处理；(3) 图像识别与体积计算将经过预处理的图像信息与样品特征数据库或文件中存储的己知 图像信息进行对比，从而识别饭菜的种类及数量，同时对饭菜的体积进行测算；(4) 结算信息处理通过检索样品特征数据库或文件，将识别和测算的信息经过计算得到整份饭菜的价格和明细账目，并输入数据处理预控制模块，该模块与RFID感应器通信进行账户结算，并将结算信息输入显示屏、票据打印机进行液晶显示和票据打印，用户信息数据库对售出饭菜的信息实时进行记录。
9、 根据权利要求8所述的自动售饭系统的信息处理方法，其特征在于定期将用户信息 数据库中记录的销售信息通过数据接口导出并进行分析处理。
10、 根据权利要求8所述的自动售饭系统的信息处理方法，其特征在于上述系统工作 前，需要对摄像机进行标定以获得摄像头的关键参数，为后续处理确定环境参数。
全文摘要
本发明涉及一种机器视觉产品，具体地说是一种自助售饭系统以及该系统的信息处理方法。该系统包括成像部分、处理平台部分和用户界面部分，成像部分包括图像采集模块和图像预处理模块，处理平台部分包括饭菜识别与体积测算模块和数据处理与控制模块，其中图像采集模块与图像预处理模块信息输入端连接，图像预处理模块的信息输出端和饭菜识别与体积测算模块的信息输入端连接，其信息输出端和数据处理与控制模块的信息输入端连接，其信息输出端与用户界面部分和RFID感应器连接。其无需人工干预、反应快、精度高、状态稳定，能够按照饭菜的实际量准确计价，节约粮食，实现了人们对自助餐快捷、实惠的要求，并且可以为经营者提供详尽的饭菜销售信息。
文档编号G07G1/12GK101477729SQ20081024975
公开日2009年7月8日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者于忠清 申请人:于忠清