CN112304411A - 具有物体识别的称重系统和称重方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有物体识别的称重系统和称重方法。所述称重发方法包括步骤，识别放置于第一称台台面或第一称台台面的物体识别区域内的一个或多个待检测物体，并称出放置在第二称台台面上的待检测物体的重量。所述称重系统包括至少两个具有称台台面的秤，并使用上述的称重方法。本发明具有物体识别的称重装置和称重方法通过提升称重台面上物体和后算法的契合度，从而降低算法识别的难度，减少操作流程的复杂度和所需时间，有效提升物体识别的精度和准确度。

Description

具有物体识别的称重系统和称重方法
技术领域
本发明涉及一种能够进行物体识别的称重系统和称重方法。
背景技术
在称重领域，物体计数、检重、配方等应用都有着广阔的市场，但随着应用的复杂程度，对于称重技术也提出了更高的要求。比如在配方或订单应用中，称重技术无法直接识别物体类别，只能借助外部扫描枪等设备读取物体条形码或人工输入该物料类型方能进行下一步操作，但对于物料种类较多的配方或订单，工序变得较为复杂，操作效率较低。
随着图像识别技术得到了越来越广泛的应用。将物体识别技术应用于称重领域，为上述物体计数、检重、配方等应用提供了新的解决方案。例如借助图像识别技术，称重台面上的物料可以直接被识别，然后通过称重应用，称量并核准该物料的重量，避免了外部输入的步骤，极大地提升了效率。
特别是在需要使用双秤或多秤的应用场景中，比如在双秤计数系统中，由于单个物料的重量较小，而且物料的重量一致性较差，个体重量差异较大，因此双秤系统由一个高精度的秤体和一个中精度的秤体构成。在某种实际应用场景中，高精度秤体用于称取一定数量的物料，结合数量求出平均单重后，中精度秤体可连续放置同种物料，根据当前重量和之前计算出的平均单重可直接计算出当前的物料数量，直至达到目标值为止。图像识别技术的加入可直接简化高精度秤体上判断物料类别和数物料个数的人工操作，对于工作效率的提升非常明显。
图像内物体的成像效果和后台的算法直接决定了物体识别的精度和准确度。但是在实际的称重应用现场中，可能会遇到更为复杂的情况。比如当称重台面上所要识别的物体粘连在一起或有堆叠现象发生时，会给识别算法带来了较大的挑战；当期待识别的称重区域因为阴影、光照较强或较弱等外部原因，造成成像效果不佳时，也会给识别算法带来较大挑战；此外，为了获取较准确的识别结果，物体在建模时需要考虑物体不同姿态、在视野内不同位置上的最终成像，建模过程相对复杂，对于操作人员的要求较高，同时耗费的时间也较长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的图像识别应用在称重设备时，精度和准确度不高的问题，提供了一种全新的具有物体识别功能的称重系统和称重方法，利用不同的称重装置分工来平衡图像和算法之间的契合度，有效地提升物体识别的精度和准确度。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种称重方法，其特点是，包括以下步骤：
识别放置于第一称台台面或第一称台台面的物体识别区域内的一个或多个待检测物体，并称出放置在第二称台台面上的待检测物体的重量。
本发明通过在称台台面设置物体识别区域，从而在物体识别时，一方面便于操作，用户只要针对该区域特意地放置待检测物体，因而便于物体识别，而现有技术中识别整个台面上放置的物体，用户需要对台面上物体进行放置和操作来保证物体能够被识别出来，与现有技术相比，本发明设置物体识别区域，对于用户而言更加容易操作，识别的成功率也更高；另一方面还避免整个台面放置物体时，物体粘连、堆叠现象或环境光源、阴影的因素对物体辨认和识别影响。进而降低算法识别的难度，有效提升物体识别的精度和准确度。同时相对于利用扫描枪等传统方式又保留了图像识别的操作简单、快速高效的特点。
本发明中通过识别待检测物体能够确定或匹配到称台台面加载的物体相关的信息，例如，物品种类、物料号、尺寸、重量等。
而且本发明利用两个相互独立的秤的称台分别执行识别和称重，所以本发明中识别待检测物体可以在称量待检测物体的重量之前或之后，也可以与称量待检测物体的重量同时发生。
较佳地，输出待检测物体的重量和识别出的待检测物体的信息，或者将待检测物体的重量和识别出的待检测物体的信息输入订单或数据库，或者通过待检测物体的重量对待检测物计数并输出。
本发明中将识别出的物体类别、物料号等物体的信息和称量得到的物体总重量一起推送到外部，便于进一步使用，尤其是输入到订单信息中或相应的一些数据库中，为后续的订单管理等提供快速高效地输入。
较佳地，分别获取多个第一称台台面或所述物体识别区域内放置的相同待检测物体的检测结果；并通过所述检测结果识别待检测物体。
本发明中对同一待检测物体分别进行了多次检测，来提高识别的准确率，特别是，在进一步利用现有的神经网络等算法来提高识别准确率。
较佳地，依次识别放置于第一称台台面或第一称台台面的物体识别区域内的不同的待检测物体；
按照检测出物体的次序或者按照预设的次序，依次称出放置在第二称台台面上的不同的待检测物体的重量；
或者，
依次识别各个第一称台台面或所述物体识别区域内上的待检测物体；
按照检测出物体的次序或者第一称台台面或所述物体识别区域的次序，依次称出放置在所有第二称台台面上的不同的待检测物体的重量。
本发明中利用两个称台台面一个负责物体识别，一个负责物体称重的工作的分工不同，在两个称台台面上异步地形成工作序列，进而提高称重效率。或者按照预先设定的次序执行称重任务，其中与预先设定的次序可以是物料的优先级或者订单优先级列表等。
本发明还进一步利用这种分工，在多个第一称台台面和第二称台台面的情形下，按照各个第一称台台面识别物体所形成的顺序，利用所有的第二称台台面来完成称重任务。
优选地，依次识别放置于第一称台台面或第一称台台面的物体识别区域内的不同的待检测物体，并记录到工作序列内；
按照工作序列内容，依次称出放置在第二称台台面上的不同的待检测物体的重量。
本发明中进一步形成工作序列，例如通过物体识别的顺序写入先进先出序列，在从序列取出识别结果执行称重任务。
较佳地，识别物体包括以下步骤：
拍摄包括整个第一称台台面图像的图片，或者拍摄所述物体识别区域的图片；
识别图片中放置的待检测物体。
本发明通过整个称台台面图片中物体识别区域进行视觉识别，可以直接利用和改造现有的视觉识别设备实现本发明的称重方法。
本发明也可以直接安装对应于物体识别区域的视觉识别的设备，降低设备安装的要求。
较佳地，识别物体还包括以下步骤：
称量放置在第一称台台面或者所述物体识别区域内一个或多个待检测物体的重量。
本发明将图像信息和重量信息共同作为物体识别的参数来实现物体的识别。
优选地，将图片送入训练模型识别第一称台台面上放置的待检测物体；
或者将图片和第一称台台面一个或多个待检测物体的重量送入训练模型识别第一称台台面上放置的待检测物体。
本发明利用现有通用训练模型，结合需要识别的物体的图像等信息来完成特定物体的识别。
优选地，所述训练模型利用图片特征比对，识别图片中待检测物体；
或者所述训练模型利用图片特征比对以及待检测物体的重量与模型内预设标准重量的偏差是否在误差范围内，识别图片中待检测物体。
本发明一方面利用现有的图片比对技术是被图片中待检测物体的图像与模型内记载的物体图像特征匹配程度来识别待检测物体；另一方面还通过物体重量与标准重量的比对，来进一步验证物体识别的准确性。
优选地，所述训练模型构建步骤如下：
拍摄放置于第一称台台面上或所述物体识别区域内的一个或多个物体不同角度方向的图片；
将所述图片送入识别算法，并构建成为训练模型。
本发明中也可以利用第一称台台面或物体识别区域，从不同方向拍摄物体图片，比如拍摄物体在称台上以不同的站立面放置时的图片，得到包含物体图像和呈现的姿态等信息的模型。由于第一称台台面独立地作为物体识别的区域和台面，其环境因素等外界因素影响显著降低，构建模型更加简单，便捷。
优选地，在拍摄物体照片过程中或者拍摄前或拍摄后，获取物体的重量信息、光源信息和阴影信息中的一种或多种信息；
将获取的信息和拍摄的图片送入识别算法，并构建成为训练模型。
本发明进一步通过环境信息和物体的重量信息来完善训练模型，提高识别的准确度。
本发明还提供了一种称重系统，其特点是，包括至少两个具有称台台面的秤，使用如上所述的称重方法。
较佳地，具有第一称台台面的秤的精度与具有第二称台台面的秤相同或者高于具有第二称台台面的秤。
本发明在利用物体重量和图像识别来提高物体识别的准确率，特别在不同物体对质量敏感时，所以一台秤需要采用高精度的秤，由于另一台秤仅进行大量物体的称重，所以精度不需要很高。
优选地，具有第一称台台面的秤和具有第二称台台面的秤均设置有图像识别装置，其中具有第一称台台面的秤可配置为具有第二称台台面的秤，具有第二称台台面的秤可配置为具有第一称台台面的秤。
本发明所有秤均可以图像识别，因而在本发明中的功能可以互换。特别是在具有第一称台台面的秤的精度劣化时，可以切换到具有第二称台台面的秤进行图像识别，持续进行物体识别和称重。
优选地，所述称重系统包括一个或若干个具有第一称台台面的秤和多个具有第二称台台面的秤。
本发明中可以设置比具有第一称台台面的秤更多的具有第二称台台面的秤来提高称重效率，降低具有第二称台台面的秤的称重容量等的要求。
本发明的积极进步效果在于：
本发明通过提升称重台面上物体和算法的契合度，从而降低算法识别的难度，减少操作流程的复杂度和所需时间，有效提升物体识别的精度和准确度。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的称重系统中平台秤的称台面的示意图。
图2为本发明的另一个实施例的称重系统中平台秤的称台面的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
本发明的称重系统包括两个以上的秤，选择其中一个或多个秤作为物体识别的秤，并通过图像识别对承载的物体进行识别，进而对其他秤的称台上所有的物体进行称重，利用称重数据和物体识别结果还可以进一步对物体进行计数等处理。此外结合物体相关的物料信息能够实现配方或订单信息等的处理。
下面通过如下所述的实施例，举例说明本发明的实现方式。
图1所示是一个实施例中包括2个平台秤的称重系统，其中1台高精度的平台秤A上的摄像头视野区域覆盖整个秤的称台，本实施例中仅对称重系统中平台秤A上承载的物体进行图像识别。另一台平台秤B是精度不高的平台秤，只用于承载物体的称重。
在另一个实施例中选定平台秤A上部分区域被摄像头视野区域覆盖，并作为物体识别区域。
在进行物体识别时，可以将1个物体放置在平台秤A中，也可以将3个或6个等多个物体放置在平台秤A上，摄像头对平台秤A的称台台面拍照，并称出平台秤A上物体的重量weight_a并保存重量数据。
后台算法通过照片识别平台秤A的称重台面上放置的物体，将图片特征提取后与之前存储的训练模型进行比对建立联系，给出物体匹配置信度，然后将重量信息weight_a与模型中记录的重量信息weight_a_s在预设的一定容差内进行比较。结合置信度和重量容差对比物体识别结果做综合判断。
然后平台秤B上可以任何放置或倾倒不限数量的物体，本实施例中物体识别仅在平台秤A进行，所以相对于现有技术，平台秤B的物体放置没有任何要求，便于操作人员使用和操作。
此后称出整个台面上的重量weight_ab，将重量数据weight_a和weight_ab送入后台算法进行处理。
当后台算法判断出平台秤A的称重台面中的物体正是期待的物体后，可以直接将物体信息和重量信息weight_ab输出或记录。还可以将整个台面上的重量数据weight_ab可送入订单，以记录该订单内的物体的总重，同时通过总重与单重(例如weight_a_s)的关系，可以计算出该种物体的数量，数量信息也一并送入订单进行保存。也可以对物体数量计数，并在数量达到订单中注明的数量后，将相关信息录入订单，称重系统的平台秤进入下一类物体的处理或等待下一个操作。
在另一个实施例中，平台秤B的配置与平台秤A相同，也是高精度秤并安装有图像识别的摄像头等，本实施例中，称重系统依然使用其中一台平台秤进行物体识别，另一台执行物体称重，但是平台秤A和平台秤B在称重系统中的功能可以互换。
在另一个实施例中，称重系统还包括3个与平台秤B相同的平台秤，4个平台秤B可以是精度不高的平台秤，通过多台平台秤B的称重，可以提高称重或计数的速率。此外，增加更多的平台秤B的数量，可以进一步提高称重或计数的速率，同时在相同目标称重容量或数量的情况下，多平台秤B的模式，对单个平台秤的称重容量的要求降低，所以称重系统的中平台秤的配置更加多样化。
在又一个实施例中，平台秤A上进行物体识别的同时，平台秤B对放置或倾倒其上的物体进行称重。此外，平台秤B可以先对放置或倾倒其上的物体进行称重，然后平台秤A上放置待识别的物体，并通过图像识别判断出物体。
在一个变形例中，平台秤A识别完成后，平台秤B完成物体的称重和计数前，平台秤A上可以放置另一个物体进行识别，并等待平台秤B当前称重任务完成后，执行下一个物体的称重任务。
在另一个变形例中，平台秤A依次识别放置的不同物体，并生成称重任务队列，平台秤B按照称重任务队列依次完成称重任务，并同样一次记录到各个订单中。
为了进一步降低算法特征提取和比对的难度，在另一个实施例中，训练模型也利用平台秤A建立。模型建立首先将1个物体，或者7个或12个等多个物体以指定的姿态和位置摆放在平台秤A的称重台面上，比如针对一个有三个站立面的零件，可以只选取某一个站立面，将一个零件摆放在称重台面的中心位置，其朝向与称重台面位置垂直，然后拍照，并将拍摄的照片送入识别算法，进行模型训练，最后得到包含物体图像和呈现的姿态等信息的模型。
在另一个实施例中，在对物体拍照的同时，还对物体称重，获得物体的重量weight_a_s信息，并将重量信息送入识别算法，进行模型训练。
在又一个实施例中，在物体拍照的整个过程或者拍照前或拍照时的光源、阴影等环境信息，并同样送入识别算法，进行模型训练。
在图2所示的实施例中，称重系统包括2个高精度的平台秤A1和平台秤A2，以及2个平台秤B。其中平台秤B与图1所示实施例的平台秤B具有相同的配置，平台秤A1和平台秤A2和图1所示实施例中平台秤A具有相同的配置。
本实施例中两个平台秤A1和平台秤A2均用于识别承载的物体，本实施例中综合两个平台秤的识别结果，进而得到最终的物体提识别结果。当让本实施例中的一个变形例中增加更多的与平台秤A1或平台秤A2相同配置的平台秤来提升识别结果，其中可以利用现有的一些计算模型或者神经网络等来进一步提高识别结果的正确率。
两个平台秤B分别对其上承载的物体称重，提高称重或计数的速率。
在另一个实施例中，平台秤A1和平台秤A2分别识别不同的物体，而2个平台秤B只执行一类物体的称重或计数，并在完成后，进行另一类物体的称重或计数。例如平台秤B上按照预先设定的两类物体的优先等级执行两类不同物体的称重和计数，或者按照物体被识别出的顺序执行称重和计数。本实施例中利用2个平台秤来实现快速切换不同物体的称重或计数，比如在平台秤A1识别的物体，在平台秤B上称重时，平台秤A2进行下一个待识别物体的检测，当平台秤B完成上一个物体的称重时，可以立刻切换到下一个物体的称重。利用平台秤B切换称量平台秤A1和A2识别出的不同物体，可以针对不同订单制定称重顺序。
相对于利用如图1实施例的方法，平台秤A1和1个平台秤B对应，平台秤A2和1个平台秤B对应的方式，本实施例的称重系统的效率更高。
在又一个变形例中，还设置与平台秤A1相同配置的平台秤A3和平台秤A4，进而可以同时处理4种不同物体。所以基于需要处理的物体数量，可以设置更多的平台秤A。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种称重方法，其特征在于，包括以下步骤：
识别放置于第一称台台面或第一称台台面的物体识别区域内的一个或多个待检测物体，并称出放置在第二称台台面上的待检测物体的重量。
2.如权利要求1所述的称重方法，其特征在于，包括以下步骤：
分别获取多个第一称台台面或物体识别区域内放置的相同待检测物体的检测结果；并通过所述检测结果识别待检测物体。
3.如权利要求1所述的称重方法，其特征在于，包括以下步骤：
依次识别放置于第一称台台面或所述物体识别区域内的不同的待检测物体；
按照检测出物体的次序或者按照预设的次序，依次称出放置在第二称台台面上的不同的待检测物体的重量；
或者，
依次识别各个第一称台台面或所述物体识别区域内上的待检测物体；
按照检测出物体的次序或者第一称台台面或所述物体识别区域的次序，依次称出放置在所有第二称台台面上的不同的待检测物体的重量。
4.如权利要求3所述的称重方法，其特征在于，包括以下步骤：
依次识别放置于第一称台台面或第一称台台面的物体识别区域内的不同的待检测物体，并记录到工作序列内；
按照工作序列内容，依次称出放置在第二称台台面上的不同的待检测物体的重量。
5.如权利要求1所述的称重方法，其特征在于，识别待检测物体包括以下步骤：
拍摄包括整个第一称台台面图像的图片，或者拍摄所述物体识别区域的图片；
识别图片中放置的待检测物体。
6.如权利要求5所述的称重方法，其特征在于，识别待检测物体还包括以下步骤：
称量放置在第一称台台面或者所述物体识别区域内一个或多个待检测物体的重量。
7.如权利要求6所述的称重方法，其特征在于，识别待检测物体包括以下步骤：
将图片送入训练模型识别第一称台台面上放置的待检测物体；
或者将图片和第一称台台面一个或多个待检测物体的重量送入训练模型识别第一称台台面上放置的待检测物体。
8.如权利要求7所述的称重方法，其特征在于，所述训练模型利用图片特征比对，识别图片中待检测物体；
或者所述训练模型利用图片特征比对以及待检测物体的重量与模型内预设标准重量的偏差是否在误差范围内，识别图片中待检测物体。
9.如权利要求8所述的称重方法，其特征在于，所述训练模型构建步骤如下：
拍摄放置于称台台面上物体识别区域内的一个或多个物体不同角度方向的图片；
将所述图片送入识别算法，并构建成为训练模型。
10.如权利要求9所述的称重方法，其特征在于，在拍摄物体照片过程中或者拍摄前或拍摄后，获取物体的重量信息、光源信息和阴影信息中的一种或多种信息；
将获取的信息和拍摄的图片送入识别算法，并构建成为训练模型。
11.如权利要求1～10中任一项所述的称重方法，其特征在于，所述称重方法还包括：
输出待检测物体的重量和识别出的待检测物体的信息，或者将待检测物体的重量和识别出的待检测物体的信息输入订单或数据库，或者通过待检测物体的重量对待检测物计数并输出。
12.一种称重系统，其特征在于，包括至少两个具有称台台面的秤，使用如权利要求1～11中任一项所述的称重方法。
13.如权利要求12所述的称重系统，其特征在于，具有第一称台台面的秤的精度与具有第二称台台面的秤相同或者高于具有第二称台台面的秤。
14.如权利要求12所述的称重系统，其特征在于，具有第一称台台面的秤和具有第二称台台面的秤均设置有图像识别装置，其中具有第一称台台面的秤可配置为具有第二称台台面的秤，具有第二称台台面的秤可配置为具有第一称台台面的秤。
15.如权利要求12～14中任一项所述的称重系统，其特征在于，所述称重系统包括一个或若干个具有第一称台台面的秤和多个具有第二称台台面的秤。
CN201910700258.5A 2019-07-31 2019-07-31 具有物体识别的称重系统和称重方法 Pending CN112304411A (zh)

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