CN109118089A - 一种中餐宴会摆台图像采集装置及评分系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中餐宴会摆台图像采集装置及评分系统，图像采集装置包括固定架，设置在固定架顶部横梁上的电动转台，与电动转台固连的支架，以及设置在支架上的第一图像采集设备和第二图像采集设备；第一图像采集设备垂直于台面设置在支架上且与电动转台的垂直中心线之间的水平距离小于台面半径；第二图像采集设备设于第一图像采集设备的下方且位于电动转台的垂直中心线上；电动转台按照预设的旋转角度θ带动第一图像采集设备和第二图像采集设备旋转；第一图像采集设备和第二图像采集设备分别采集台面上各组餐具的俯视图片和透明酒杯的侧视图片；本发明能够降低图像处理难度，提高了测量和评分准确度，并缩短测量时间，保证评判的公正与客观性。

Description

一种中餐宴会摆台图像采集装置及评分系统

技术领域

本发明属于酒店服务与管理技术领域，更具体地，涉及一种基于机器视觉的中餐宴会摆台图像采集装置及评分系统。

背景技术

在全国高等职业院校和中等职业院校酒店服务与管理专业中，中餐宴会摆台的训练是餐饮实训中不可缺少的环节，国内大多数职业技术学院都有针对该专业学生开设的宴会摆台主题的实习、实训课程和技能大赛；

但是，以往宴会摆台训练的结果都是依靠人工测量和评分，以每台面十人位摆台餐具计算，每个摆台的测量参数达到20组，涉及110多个指标，依靠实训教师或大赛评委通过目测和工具测量来获取这些指标存在以下弊端：一是人工测量所需时间长且工作量大，费时费力、效率低下；二是精度低，摆台效果评分规则中对测量精度要求为毫米级，而人工测量很难达到这样的精度要求；三是稳定性差，人工测量和评判受人的主观性影响，容易造成误判，且同一个学生的摆台结果，不同的教师或评委可能给出不同的评分。

申请公布号为CN 107729851 A的发明专利申请公开了“一种中餐宴会台面摆台智能评分方法与系统”，包括底层摄像硬件子系统、中间层数字图像处理算法和表现层人机界面；其中，底层摄像硬件子系统用于获取中餐宴会摆台的台面图像；中间层数字图像处理算法用于对获取的中餐宴会摆台的台面图像进行图像预处理、餐具识别和台面半天效果评分；表现层人机界面用于对智能评分系统进行系统设置以及对评分结果进行展示。其中，底层摄像硬件子系统选用一台像素大于1600万的单反相机来拍摄台面图像，具体需要在台面上方拍摄多副图像，然后再对准台面上的黑白标定板，变换角度另外拍摄多副图像；采用这种方法存在以下缺点：一是拍摄过程中很可能会出现相机抖动现象，导致拍摄的图像质量降低进而影响后续的图像处理和评分准确度；二是玻璃酒杯多为透明材质，相机在台面上方拍摄获取的酒杯图像易受桌面背景的影响，不利于后续的图像处理，进而影响涉及酒杯的指标的测量与评分，导致评分结果出现较大误差。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种中餐宴会摆台图像采集装置及评分系统，其目的在于解决现有技术中摄像子系统采集的摆台图像质差、评分结果准确度低的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种中餐宴会摆台图像采集装置，包括固定架，设置在所述固定架的顶部横梁上的电动转台，与所述电动转台固定连接的支架，以及设置在所述支架上的第一图像采集设备和第二图像采集设备；

所述第一图像采集设备垂直于台面设置在支架上且其与电动转台的垂直中心线之间的水平距离小于台面半径；所述第二图像采集设备设于第一图像采集设备的下方且位于电动转台的垂直中心线上，第二图像采集设备与台面的夹角为钝角；

且第二图像采集设备的安装角度和高度被配置为使台面上具有一定高度的目标餐具的侧视图像可落入第二图像采集设备的视野中；

所述电动转台按照预设的旋转角度θ带动第一图像采集设备和第二图像采集设备旋转，所述旋转角度θ＝360°/n，其中，n为台面上的餐具组数；

所述第一图像采集设备用于在电动转台停止时依次采集台面上各组餐具的俯视图片；所述第二图像采集设备用于在电动转台停止时分别采集各组餐具中具有一定高度的目标餐具的侧视图片，且第一图像采集设备和第二图像采集设备两次拍摄的间隔时间与电动转台转过旋转角度θ所需的时间相匹配。

优选的，上述中餐宴会摆台图像采集装置，还包括安装在固定架的侧边梁上的控制器；所述控制器用于控制电动转台按照预设的旋转角度进行旋转，并用于控制第一图像采集设备和第二图像采集设备按照预设的间隔时间拍摄图片。

优选的，上述中餐宴会摆台图像采集装置，其支架包括与电动转台底部固定连接的竖杆，所述竖杆的端部设置有第二图像采集设备；

与所述竖杆固定连接的横杆，所述横杆的端部设置有第一图像采集设备；

以及架设在所述竖杆和横杆之间起支撑作用的连接杆。

优选的，上述中餐宴会摆台图像采集装置，其横杆和竖杆为伸缩式结构以确保其长度可调节。

优选的，上述中餐宴会摆台图像采集装置，其固定支架的底部设有走行轮，通过所述走行轮实现装置的整体移动。

优选的，上述中餐宴会摆台图像采集装置，其具有一定高度的目标餐具为透明酒杯。

优选的，上述中餐宴会摆台图像采集装置，其控制器上还设有激光电源开关、控制器开关和外部电源接口。

优选的，上述中餐宴会摆台图像采集装置，其第一图像采集设备和第二图像采集设备均采用500万像素工业相机。

按照本发明的另一个方面，提供了一种基于上述图像采集装置的中餐宴会摆台评分系统，包括相机标定单元、图像处理单元和评分单元；

所述相机标定单元用于根据第一图像采集设备采集的含有水平放置的标定板的台面俯视图片对第一图像采集设备进行标定，生成第一图像采集设备的第一参数模型；并用于根据第二图像采集设备采集的含有垂直放置的标定板的台面侧视图片对第二图像采集设备进行标定，生成第二图像采集设备的第二参数模型；

所述图像处理单元用于分别对第一图像采集设备采集的各组餐具的俯视图片进行图像处理，计算各组餐具中相邻的餐具部件之间的像素长度并根据所述第一参数模型将所述像素长度转换为实际物理距离；并用于分别对第二图像采集设备采集的各组餐具中具有一定高度的目标餐具的侧视图片进行处理，计算相邻的酒杯之间的像素长度并根据所述第二参数模型将所述像素长度转换为实际物理距离；

所述评分单元用于将所述实际物理距离与其对应的标准距离进行比较和误差分析，并根据预设的评分规则生成测评分数。

优选的，上述中餐宴会摆台评分系统，其图像处理单元还用于将采集的各组餐具的图片进行拼接合成，得到整张台面的合成图片。

优选的，上述中餐宴会摆台评分系统，还包括显示单元；所述显示单元用于对各组餐具的图片、整张台面的合成图片、误差分析图片、测评分数进行可视化显示。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的中餐宴会摆台图像采集装置及评分系统，通过电动转台带动第一相机和第二相机转动，使第一相机和第二相机能够无抖动的稳定运行，对电动转台的旋转角度进行设定使第一相机和第二相机能够准确采集台面上的各组餐具的图片，位置定位准确；除了用于采集各组餐具的俯视图像的第一相机，还设置了用于采集透明酒杯的侧视图像的第二相机，排除了图像处理过程中桌面背景对透明酒杯提取的干扰，降低了图像处理难度，进而提高了测量和评分的准确度；

(2)本发明提供的中餐宴会摆台图像采集装置及评分系统，支架中的横杆和竖杆均为伸缩式结构，可根据实际需求调节横杆的长度以改变第一相机距台面中心的距离，使本发明的图像采集装置能够满足不同的台面尺寸测试需求；另外，可以通过调节竖杆的长度来改变第二相机距离台面的高度，以满足不同高度酒杯或其他具有一定高度的目标餐具的测试需求；

(3)本发明提供的中餐宴会摆台图像采集装置及评分系统，通过相机标定单元和图像处理单元将台面餐具之间的尺寸进行精确的量化，并通过评分单元快速计算出所得分值，达到一键评分的效果，大大缩短了测量时间，提高了教学效率，且客观公正；另外避免了人工测量的不确定性，保证了评判的公正与客观性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的中餐宴会摆台图像采集装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的中餐宴会摆台评分系统的逻辑框图；

图3是本实施例提供的第一相机采集的某一餐位餐具的俯视图片；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-固定架、2-电动转台、3-支架、4-第一相机、5-第二相机、6-控制器、7-铁皮柜。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本实施例所提供的中餐宴会摆台图像采集装置的结构示意图，如图1所示，该图像采集装置包括固定架1、电动转台2、支架3、第一相机4、第二相机5和控制器6；

电动转台2固定在固定架1的顶部横梁上，支架3中的竖杆直接与电动转台2的底部固定连接；支架3中的横杆垂直固定在竖杆上，为了支撑具有一定长度的横杆，在横杆和竖杆之间架设了连接杆，以提高支架3的稳定性；

第一相机4固定在横杆的端部，且镜头方向垂直于台面，用于拍摄摆放在台面边缘的各组餐具的俯视图像；第一相机4与竖杆的水平距离略小于台面半径，测试时将电动转台2所在位置对准台面中心，确保台面边缘的餐具能够落入第一相机4的视野范围内；

一般来说，每组餐具中包括有盘子、勺子、筷架和酒杯，其中，盘子、勺子、筷架与背景桌布的颜色差异较大，在图像处理过程中结合目标颜色、边缘等特征即可从第一相机4采集的俯视图像中提取出盘子、勺子、筷架等目标；但是酒杯多为透明材质，易受背景影响，并且酒杯中还可能放置有折花状的餐巾，这都导致酒杯的图像定位难度加大，进而影响酒杯的测量与评分结果，导致评分结果出现较大误差；因此本实施例还提供了专门用于拍摄酒杯的侧视图片的第二相机5；

第二相机5设置在支架3的竖杆的端部且位于第一相机4的下方，第二相机5的镜头方向与台面的夹角大于90度小于等于180度，夹角大小不作具体限制，随第二相机5的安装高度变化进行调整，其安装高度越高，夹角越小，确保台面上具有一定高度的酒杯的侧视图像能够落入第二相机5的视野范围即可；需要指出的是，当第二相机5垂直于第一相机4安装，即其镜头方向为平行于台面的180度，调节第二相机5的安装高度使其正对酒杯，此时采集的酒杯的侧视图片畸变最小，最利于后期的图像处理；由于第二相机5采集的是酒杯的侧视图片，在图像处理过程中可根据酒杯的特定形状从侧视图片中提取目标，降低了图像处理难度，进而提高了评分的准确度。

控制器6控制电动转台2按照预设的旋转角度θ带动第一相机4和第二相机5旋转，旋转角度θ＝360°/n，其中，n为台面上的餐具组数；以10人位为例，测量时，先将第一相机4对准待测量的第一组餐具，控制器6控制第一相机4采集该组餐具的俯视图片，同时控制第二相机5采集该组餐具中酒杯的侧视图片；然后控制器6控制电动转台旋转36度，第一相机4和第二相机5拍摄第二组餐具的图片；依次完成10组餐具的图片采集，每组餐具的图片均包括俯视图片和测试图片；第一相机4和第二相机5两次拍摄的间隔时间与电动转台转过36度所需的时间相匹配；为提高测试速度，控制电动转台2转动一圈的时间小于3分钟；对控制器6进行配置以生成包含不同餐具位数的测评方案，控制电动转台2的旋转角度和第一相机4、第二相机5的拍摄时间，使本发明提供的图像采集装置能够满足不同的餐位测评需求。

支架3中的横杆和竖杆均为伸缩式结构，可根据实际需求调节横杆的长度以改变第一相机4距台面中心的距离，使本发明的图像采集装置能够满足不同的台面尺寸测试需求；另外，可以通过调节竖杆的长度来改变第二相机5距离台面的高度，以满足不同高度酒杯或其他具有一定高度的目标餐具的测试需求。

由于测量目标较多，范围较大，且为了提高测量精度，本实施例中采用近距离高分辨率面阵相机，配合大靶面镜头；第一相机4和第二相机5选用500万像素的工业相机，其具体参数如下：分辨率：500万像素；帧率：10fps；像元大小：5.5um×5.5um；数据接口为GigE。由于相机价格昂贵又容易损坏，因此在非测试状态时可将两个相机拆卸并放置在铁皮柜7中；另外，电动转台2、控制器6和支架3也可拆卸并收纳，减小图像采集装置的占用空间。

控制器6上还设有外接电源接口、总开关和激光电源开关，外接电源接口用于接入外部电源为控制器6供电；总开关用于控制控制器6的开闭，激光电源开关用于控制第一相机4和第二相机5的开闭。

本实施例还提供了一种中餐宴会摆台评分系统，包括上述图像采集装置，还包括标定板和处理器；

处理器主要用于对第一相机4和第二相机5采集的餐具图片进行餐具目标定位、尺寸测量和相机标定等处理，根据评分规则给出总体评分；图2是本实施例提供的中餐宴会摆台评分系统的逻辑框图；如图2所示，处理器包括相机标定单元、图像处理单元、评分单元和显示单元；

相机标定单元用于分别对第一相机4和第二相机5进行标定，分别生成第一相机参数模型和第二相机参数模型；具体如下：将标定板水平放置在餐具放置处的餐位上，第一相机4拍摄标定板的俯视图像并发送给相机标定单元；相机标定单元通过图像处理算法对该俯视图像进行处理，检测得到标定板上任意两点A、B之间的像素距离，并根据A、B间的实际物理距离建立第一相机的参数模型，得到第一相机4的像素距离与实际物理距离之间的对应关系。类似的，将标定板垂直放置在酒杯放置处的餐位上，第二相机5拍摄标定板的侧视图像并发送给相机标定单元；相机标定单元通过图像处理算法对该侧视图像进行处理，检测得到标定板上任意两点C、D之间的像素距离，并根据C、D间的实际物理距离建立第二相机的参数模型，得到第二相机5的像素距离与实际物理距离之间的对应关系。

相机标定完成后，控制电动转台2转动以带动第一相机4和第二相机5旋转，依次采集台面上每个餐位的俯视图片和侧视图片；图3是本实施例提供的第一相机4采集的某一餐位餐具的俯视图片；

图像处理单元分别对每组餐具图片中的俯视图片进行处理，计算各组餐具中相邻的餐具部件之间的像素长度并根据第一相机参数模型将该像素长度转换为实际物理距离；例如：通过图像处理检测出圆盘(1)和圆盘(2)之间的像素距离为57.6个像素点，而标定板上的两点A、B之间的像素距离为110.6个像素点，实际物理距离为20mm，则计算得到圆盘(1)和圆盘(2)之间的实际物理距离为57.6/110.6×20＝10.4mm；并用于分别对每组餐具中酒杯的侧视图片进行处理，计算相邻的酒杯之间的像素长度并根据第二相机参数模型将该像素长度转换为实际物理距离；例如：通过图像处理检测出酒杯(1)和酒杯(2)之间的像素距离为64个像素点，而标定板上的两点C、D之间的像素距离为143个像素点，实际物理距离为20mm，则计算得到酒杯(1)和酒杯(2)之间的实际物理距离为64/143×20＝8.95mm。

如图3所示，以每组餐具中包括三个酒杯(1～3)、三个圆盘(4～6)、一个勺子(7)和一双筷子(8)为例进行说明，图像处理单元需要分别计算出酒杯(1)和酒杯(2)、酒杯(2)和酒杯(3)、酒杯(3)和圆盘(5)、圆盘(4)和圆盘(5)、圆盘(6)和圆盘(5)、勺子(7)和筷子(8)之间的实际物理距离，以及其他待测量的目标间距等。

此外，图像处理单元还用于将采集的各组餐具的俯视图片进行拼接合成，得到整张台面的合成图片。

评分单元用于将图像处理单元生成的每组餐具中的各个实际物理距离与其对应的标准距离进行比较和误差分析，并根据预设的评分规则生成测评分数，达到一键评分的效果。例如：圆盘1和圆盘2之间的实际物理距离为10.4mm，评分规则中规定其标准距离为10mm，计算得到绝对误差为0.4mm，相对误差为4％，评分规则中规定“当相对误差在5％以内时，得1分”；根据评分规则分别对每组餐具中的各个测量参数进行打分，分数总和即为该组餐具的得分，对台面上的多组餐具求平均值，即得到最终的测评分数。

显示单元用于对测试结果进行可视化显示，显示内容包括但不限于各组餐具的图片、整张台面的合成图片、误差分析图片、测评分数等。

本发明提供的中餐宴会摆台图像采集装置及评分系统，通过电动转台带动第一相机和第二相机转动，使第一相机和第二相机能够无抖动的稳定运行，对电动转台的旋转角度进行设定使第一相机和第二相机能够准确采集台面上的各组餐具的图片，位置定位准确；除了用于采集各组餐具的俯视图像的第一相机，还设置了用于采集透明酒杯的侧视图像的第二相机，排除了图像处理过程中桌面背景对透明酒杯提取的干扰，降低了图像处理难度，进而提高了测量和评分的准确度。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种中餐宴会摆台图像采集装置，其特征在于，包括固定架，设置在所述固定架的顶部横梁上的电动转台，与所述电动转台固定连接的支架，以及设置在所述支架上的第一图像采集设备和第二图像采集设备；

所述第一图像采集设备垂直于台面设置在支架上且其与电动转台的垂直中心线之间的水平距离小于台面半径；所述第二图像采集设备设于第一图像采集设备的下方且位于电动转台的垂直中心线上，第二图像采集设备与台面的夹角为钝角；

所述电动转台按照预设的旋转角度θ带动第一图像采集设备和第二图像采集设备旋转，所述旋转角度θ＝360°/n，其中，n为台面上的餐具组数；

所述第一图像采集设备用于在电动转台停止时依次采集台面上各组餐具的俯视图片；所述第二图像采集设备用于在电动转台停止时分别采集各组餐具中具有一定高度的目标餐具的侧视图片，且第一图像采集设备和第二图像采集设备两次拍摄的间隔时间与电动转台转过旋转角度θ所需的时间相匹配。

2.如权利要求1所述的中餐宴会摆台图像采集装置，其特征在于，还包括安装在固定架的侧边梁上的控制器；所述控制器用于控制电动转台按照预设的旋转角度进行旋转，并用于控制第一图像采集设备和第二图像采集设备按照预设的间隔时间拍摄图片。

3.如权利要求1或2所述的中餐宴会摆台图像采集装置，其特征在于，所述支架包括与电动转台底部相接的竖杆，所述竖杆的端部设置有第二图像采集设备；

与所述竖杆固定连接的横杆，所述横杆的端部设置有第一图像采集设备；

以及架设在所述竖杆和横杆之间起支撑作用的连接杆。

4.如权利要求3所述的中餐宴会摆台图像采集装置，其特征在于，所述横杆和竖杆为伸缩式结构以确保其长度可调节。

5.如权利要求1所述的中餐宴会摆台图像采集装置，其特征在于，所述固定支架的底部设有走行轮，通过所述走行轮实现装置的整体移动。

6.如权利要求1所述的中餐宴会摆台图像采集装置，其特征在于，所述具有一定高度的目标餐具为透明酒杯。

7.如权利要求2所述的中餐宴会摆台图像采集装置，其特征在于，所述控制器上还设有激光电源开关、控制器开关和外部电源接口。

8.如权利要求1所述的中餐宴会摆台图像采集装置，其特征在于，所述第一图像采集设备和第二图像采集设备均采用500万像素工业相机。

9.一种基于权利要求1～8任一项所述的图像采集装置的中餐宴会摆台评分系统，其特征在于，还包括相机标定单元、图像处理单元和评分单元；

所述相机标定单元用于根据第一图像采集设备采集的含有水平放置的标定板的台面俯视图片对第一图像采集设备进行标定，生成第一参数模型；并用于根据第二图像采集设备采集的含有垂直放置的标定板的目标餐具侧视图片对第二图像采集设备进行标定，生成第二参数模型；

所述图像处理单元用于分别对第一图像采集设备采集的各组餐具的俯视图片进行图像处理，计算各组餐具中相邻的餐具部件之间的像素长度并根据所述第一参数模型将所述像素长度转换为实际物理距离；并用于分别对第二图像采集设备采集的各组餐具中具有一定高度的目标餐具的侧视图片进行处理，计算相邻的目标餐具之间的像素长度并根据所述第二参数模型将所述像素长度转换为实际物理距离；

所述评分单元用于将所述实际物理距离与其对应的标准距离进行比较和误差分析，并根据预设的评分规则生成测评分数。

10.如权利要求9所述的中餐宴会摆台评分系统，其特征在于，所述图像处理单元还用于将采集的各组餐具的图片进行拼接合成，得到整张台面的合成图片。

11.如权利要求9所述的中餐宴会摆台评分系统，其特征在于，还包括显示单元；所述显示单元用于对各组餐具的图片、整张台面的合成图片、误差分析图片、测评分数进行可视化呈现。