CN109255568A - 一种基于图像识别的智能仓储系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像识别的智能仓储系统，其中包括通信模块实现传输数据信息，视觉识别模块完成对入库物品图像扫描与识别，出入库模块实现物品摆放位置安排以及物品位置信息存储，监测模块实现对库房温湿度测量、光照强度等环境监控警报保护，控制系统模块将以上各个模块连接。本发明所述的一种基于图像识别的智能仓储系统的图像处理技术和应用在当今的科技发展中发挥着重要作用，能够实现迅速更新货品资料信息，简化出入库信息统计流程，解决物品频繁入库、出库记录实施成本高的问题，进一步降低库房管理难度，并兼备增强仓库物品安全的功能。

Description

一种基于图像识别的智能仓储系统

技术领域

本发明属于模式识别范畴中的图像识别和控制管理技术领域，尤其涉及一种基于图像识别的智能仓储系统。

技术背景

随着计算机信息技术的不断发展，图像识别这一技术在各个领域中的应用也越发的广泛和普及，甚至已经逐渐开始渗入到我们日常生活中。具有极大提高生产效率、降低人工成本等有益前景。而仓储管理方面的发展愈益成熟，在仓储管理系统中融合图像识别及智能信息技术可以更好的满足使用者的需求。

图像识别技术其主要的作用就是按照所观测到的图像，对图像中的物体进行分辨，以此来做好相应的具有意义的判断，具体实现则是应用现代信息处理技术，以及计算机技术对人类认知过程进行模拟。通常情况下，一个图像其识别系统由图像预处理、图像特征提取、分类器的识别这三个部分所组成，其中图像特征提取则是对多个区域的图像进行相应的特征提取。

仓储系统经历了人工仓储、机械化仓储以及自动化仓储的阶段，现已发展到智能仓储。目前智能仓储管理体系还有进一步的升级空间，将图像识别加入智能仓储系统，帮助工作人员实现自动出入库行为记录、仓库存储环境安全监测、物品摆放位置规划、存储数据管理等功能。

本发明设计了一种基于图像识别的智能仓储系统，用于实现上述问题。

发明内容

本发明的目的是对现有仓储系统技术的一种新型设计，提供用于模式识别领域的一种基于图像识别的智能仓储系统。

本发明所采用的技术方案是：它包括通信模块、视觉识别模块、入库模块、监测模块、出入库模块以及控制系统模块，其特征在于：所述通信模块实现传输数据信息；所述视觉识别模块完成对入库物品的扫描图像识别；所述出入库模块实现物品摆放位置安排以及物品位置信息存储，完成物品迅速定位以及最优出库路线规划功能；所述监测模块实现对库房温湿度测量、光照强度等环境辅助监控；所述控制系统模块用于对通信模块、视觉识别模块、入库模块、监测模块、出库模块传送过来的信息进行采集与处理，实现智能管控；所述通信模块、视觉识别模块、出入库模块、监测模块分别与控制系统模块相连。

进一步的，通信模块通过组网，将库房终端、用户终端和云端服务器存储信息互联互通，实时更新库房存储信息。

进一步的，通信模块组网采用无线组网方案，包括GSM模块、3G模块、4G模块、WIFI模块、PTR2000无线传输模块、ZigBee模块或蓝牙模块中的一种或几种。

进一步的，视觉识别模块采用高分辨率摄像头在仓库物品入库时进行多角度定位拍照取图，将处理过的图像数据发送到控制模块，通过数据库模板库比对，准确识别入库物品种类。

进一步的，图像处理涉及图片指纹信息计算，包括将图片灰度化、缩小图片尺寸、简化图片色彩、计算平均灰度值、计算哈希值。

进一步的，录入的指纹信息和数据模板库的指纹字符串信息比对，得到匹配结果，确定入库物品。

进一步的，数据模板库存储了已知物品信息，包括物品种类、尺寸、库存量、图像指纹等信息，并具备向数据模板库添加未知物品信息的功能。

进一步的，出入库模块可以将仓库空闲位置与入库物品匹配，其匹配信息反馈到控制系统模块。

进一步的，监测模块对库房内温度、湿度、光照等环境因素实时数据采集，环境因素发生变化且超出预设理想数值时，控制系统模块响应，发出警报。

本发明的有益效果：

1.所有模块组网互联，能够迅速更新并查询货品信息；

2.简化出入库过程，解决出入库实施成本高的问题；

3.图像识别技术和仓储系统融合，配合辅助监控保护措施，进一步降低库房管理难度，增强仓库物品安全。

附图说明

图1为本发明的组成模块示意图。

图2为本发明实施例的一种连接示意图。

图3为本发明实施例中图像处理与识别的流程图。

图4为本发明实施例的传感器检测工作示意图。

图5为本发明实施例的出入库流程图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参阅图1所示，本发明的一种基于图像识别的智能仓储系统，它包括通信模块、视觉识别模块、监测模块、出入库模块和控制系统模块。通信模块、视觉识别模块、监测模块、出入库模块分别与控制系统模块相连。

通信模块，用于实现传输数据信息。

需要说明的是，该实施例的通信模块为无线通信模块但不仅限于无线通信方式。其无线通信模块包括GSM模块、3G模块、4G模块、WIFI模块、PTR2000无线传输模块、ZigBee模块或蓝牙模块中的一种或几种。

视觉识别模块，用于完成对入库物品的图像扫描与识别。

出入库模块，用于实现物品摆放位置安排以及物品位置信息存储，实现物品迅速定位以及最优出库路线规划功能。

监测模块，用于实现对库房温湿度测量、光照强度等环境辅助监控。

控制系统模块，用于对通信模块、视觉识别模块、监测模块、出入库模块传送过来的信息进行采集与处理，实现智能管控。

图2为本发明实施例连接示意图。该实施例由主、从站连接控制。主站设置在库房出入库位置，从站设置在仓库各个角落。主站的主要功能实现出入库图像检测，从站实现整个仓库不同位置对物品进行图像识别与监控，并与主站收发数据。

主站与从站的无线连接方式如图2所示。该实施例以一个主站三个从站为例，主站IP设为192.168.0.1，其余三个从站IP分别设为192.168.0.2、192.168.0.3、192.168.0.4。主站处的通信模块设有GSM模块和WIFI模块，其中主站通过GSM模块与移动终端进行无线通信，并将数据传送至云端服务器存储信息，WIFI模块用于实现无线局域网接收功能，从站的通信模块仅设有WIFI模块。主站与各个从站通过WIFI模块进行无线通信，数据传输。智能终端和云端服务器通过GSM模块或WIFI模块从主站收发数据，实现数据更新。

图2所示的摄像头部分采用100万像素工业相机，接口和驱动为USB2.0免驱动，最大分辨率支持1280×720，最高帧速为720P/30帧。当库房的物品出入库时，摄像机检测到物品轮廓，对物品进行定位拍照，将所得的图像进行预处理：采用已知的平均值法，获取图像的像素R、G、B分量值，取三个分量的平均值作为像素的分量值，将彩色图转换为高质量黑白图；进一步对得到的图像进行特征提取，采用特征处理方法，保留基本信息，丢弃非必要信息，即去除图片的细节，只保留结构、明暗等基本信息，得到缩小后的较小尺寸、只含极少像素的图片；进一步将缩小后的图片转为64级灰度，即所有图像点总共只有64种颜色；进一步，计算所有64个像素的灰度平均值；进一步的，将每个像素的灰度与平均值进行比较，大于或等于平均值记为1，小于平均值记为0，将比较的结果按照一定顺序排列成64位的整数，这个64位整数即为图像的指纹。其中，组合的次序根据实际操作可以任意选择排列，但要保证所有的图片都采用同样的组合次序。得到指纹以后，采用“汉明距离(Hammingdistance)”方法对比目标图片和数据模板库已知物品种类的指纹。如果不相同的数据位不超过5，就说明两张图片及其相似，是同一个物品，进一步确定入库物品；如果大于10，就说明图片和数据库已知物品种类无匹配项，系统通知工作人员进一步确认，若为已知物品，则重新调整数据模板库该物品的指纹；若为未知物品，则将该指纹录入数据模板库，完善物品种类。

上述的图像处理与识别的流程图见图3。

图4为本发明实施例的传感器检测工作示意图

结合附图2传感器部分，集成多种传感器，可采集温度、湿度、亮度等信息，将采集的信息实时反馈回控制系统模块，进一步可以给工作人员提供仓库内部环境信息，并具有控制保护的功能，如蜂鸣器报警，紧急切断电源以及和消防喷淋系统相连扑灭火情等功能。

图5为本发明实施例的出入库流程图。

结合实际情况，数据模板库中包含了各个入库物品的图像指纹、存储位置以及库存数量等信息。物品入库前通过工业摄像机进行图像识别，通过视觉识别模块匹配到货物，若为数据模板库中已知物品，则执行入库登记过程，系统查询空闲仓位，选择仓位并记录入库的物品数量、入库日期等信息；若为未知物品，则在数据模板库中新增物品包括图像指纹等的各类信息，然后继续执行入库登记流程。

物品出库时，通过存储的数据读取目标位置进行物品出库操作，在出库过程中摄像头拍摄物品图片，进行图像识别匹配，进步一出库登记，完成出库操作。

Claims (8)

1.一种基于图像识别的智能仓储系统，其特征在于,包括通信模块、视觉识别模块、出入库模块、监测模块以及控制系统模块模块：所述通信模块、视觉识别模块、出入库模块、监测模块分别与控制系统模块连接。

2.如权利要求1所述的一种基于图像识别的智能仓储系统，其特征在于,通信模块通过组网，将库房终端、移动终端和云端服务器存储信息互联互通。

3.如权利要求1所述的一种基于图像识别的智能仓储系统，其特征在于,所述控制系统模块中包含数据模板库。

4.如权利要求1所述的一种基于图像识别的智能仓储系统，其特征在于,所述视觉识别模块采用高分辨率摄像头。

5.如权利要求3所述的一种基于图像识别的智能仓储系统，其特征在于,所述数据模板库存储了已知物品信息，包括物品种类、尺寸、库存量、图像指纹信息，并具备向数据模板库添加未知物品信息的功能。

6.如权利要求1所述的一种基于图像识别的智能仓储系统，其特征在于,所述出入库模块将仓库空闲位置与入库物品匹配并将匹配信息反馈到控制系统模块。

7.如权利要求1所述的一种基于图像识别的智能仓储系统，其特征在于,所述监测模块对库房内温度、湿度、光照等环境因素实时数据采集，当环境因素发生变化且超出预设理想数值时，控制系统模块响应并报警。

8.一种基于图像识别的智能仓储方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通讯连接

主站与从站进行无线连接；主站处的通信模块设有GSM模块和WIFI模块，其中主站通过GSM模块与移动终端进行无线通信，并将数据传送至云端服务器存储信息，WIFI模块用于实现无线局域网接收功能，从站的通信模块仅设有WIFI模块；主站与各个从站通过WIFI模块进行无线通信，数据传输；智能终端和云端服务器通过GSM模块或WIFI模块从主站收发数据，实现数据更新；

步骤2：图像处理

当库房的物品出入库时，摄像机检测到物品轮廓，对物品进行定位拍照，将所得的图像进行预处理：采用已知的平均值法，获取图像的像素R、G、B分量值，取三个分量的平均值作为像素的分量值，将彩色图转换为高质量黑白图；进一步对得到的图像进行特征提取，采用特征处理方法，保留基本信息，丢弃非必要信息，即去除图片的细节，只保留结构、明暗等基本信息，得到缩小后的较小尺寸、只含极少像素的图片；进一步将缩小后的图片转为64级灰度，即所有图像点总共只有64种颜色；计算所有64个像素的灰度平均值。

步骤3：视觉识别

将每个像素的灰度与平均值进行比较，大于或等于平均值记为1，小于平均值记为0，将比较的结果按照一定顺序排列成64位的整数，这个64位整数即为图像的指纹；其中，组合的次序根据实际操作可以任意选择排列，但要保证所有的图片都采用同样的组合次序；得到指纹以后，采用“汉明距离(Hammingdistance)”方法对比目标图片和数据模板库已知物品种类的指纹；如果不相同的数据位不超过5，就说明两张图片及其相似，是同一个物品，进一步确定入库物品；如果大于10，就说明图片和数据库已知物品种类无匹配项，系统通知工作人员进一步确认，若为已知物品，则重新调整数据模板库该物品的指纹；若为未知物品，则将该指纹录入数据模板库，完善物品种类；

步骤4：出库检测

物品入库前通过工业摄像机进行图像识别，通过视觉识别模块匹配到货物，若为数据模板库中已知物品，则执行入库登记过程，系统查询空闲仓位，选择仓位并记录入库的物品数量、入库日期等信息；若为未知物品，则在数据模板库中新增物品包括图像指纹等的各类信息，然后继续执行入库登记流程。

物品出库时，通过存储的数据读取目标位置进行物品出库操作，在出库过程中摄像头拍摄物品图片，进行图像识别匹配，进步一出库登记，完成出库操作。