CN218768263U - 一种物品储存智能柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种物品储存智能柜，包括柜体与设置在所述柜体内部的多个储存物，所述储存物设置光学标签，所述柜体的一侧面设置反射面，所述光学标签朝向并对准所述反射面，所述柜体内部设置光源与广角摄像机，所述广角摄像机的镜头垂直于所述反射面，所述广角摄像机的拍摄范围覆盖所述反射面。本实用新型提供一种物品储存智能柜，利用柜体的一侧面的反射面的反射能力，结合光源照射，将反射面作为镜面使用，令柜体内所有储存物的光学标签呈现在反射面上，再令广角摄像机的拍摄范围覆盖反射面，从而获得所有储存物的光学标签，完成图像识别的光学扫描，从而减少广角摄像机的设置，降低设备成本。

Description

一种物品储存智能柜

技术领域

本实用新型涉及储存物储存柜技术领域，更具体地说，是涉及一种物品储存智能柜。

背景技术

广义的储存物储存柜，像是书柜、档案柜、工具柜、钥匙柜、自动贩卖机等，此类类似于柜体内设置、存放多个储存物单体的箱形结构均可成为储存物储存柜。出于方便使用者，趋向无人化管理等技术的发展，兼以近年来新冠疫情带来的卫生安全意识的提升，储存物储存柜的无人管理与无接触的使用模式与技术得到充分发展，在该过程中，对于储存于柜内的储存物的统计作为信息化的基础以及为各种使用场景提供有用信息，储存物储存柜均设置有自动识别的对应设备。

其中，利用光学标签与摄像机的光学扫描，结合控制器的内置算法进行图像识别的技术手段因准确度较高、设置较为方便而被广泛应用，图像处理识别技术在近年，尤其是因智能手机摄像需求的增加与要求提高，在有限的硬件设备条件下，内置算法成为解决各种问题的有力手段，如智能手机的美颜、滤镜功能，还有强大的图像处理计算能力，如滤镜、镜像、拼接、去水印、降噪等功能，均可通过内置算法实现。

光学标签与摄像机的光学扫描/拍摄在应用到储存物储存柜时，由于光学扫描需要光源辅助，因此柜内较为狭窄的空间与内部层间结构遮挡的情况会导致广角摄像机的拍摄范围受限，无法将所有的储存物拍摄完整，故通常柜内需要设置多个广角摄像机，从而增加了设备成本。

发明内容

为了克服少量广角摄像机无法覆盖拍摄储存物储存柜内所有储存物光学标签的不足，本实用新型提供一种物品储存智能柜，利用柜体的一侧面的反射面的反射能力，结合光源照射，将反射面作为镜面使用，令柜体内所有储存物的光学标签呈现在反射面上，再令广角摄像机的拍摄范围覆盖反射面，从而获得所有储存物的光学标签，完成图像识别的光学扫描，从而减少广角摄像机的设置，降低设备成本。

本实用新型技术方案如下所述：

一种物品储存智能柜，包括柜体与设置在所述柜体内部的多个储存物，所述储存物设置光学标签，所述柜体的一侧面设置反射面，所述光学标签朝向并对准所述反射面，所述柜体内部设置光源与广角摄像机，所述广角摄像机的镜头垂直于所述反射面，所述广角摄像机的拍摄范围覆盖所述反射面。

为了令广角摄像机充分发挥广角拍摄功能，本实用新型更换思路，摒弃现有技术将广角摄像机的设置位置尽可能拍摄更过的储存物，而是将储存物尽可能落入广角摄像机的拍摄范围内。结合光学反射原理，将所有的储存物经过反射集中在柜体的反射面上，令广角摄像机的拍摄范围覆盖反射面上所有储存物的成像位置，如此，所有储存物均可被广角摄像机拍摄到，只要每个储存物根据所处位置与反射角度调整光学标签的设置位置，就能够令光学标签成像在反射面上，从而令广角摄像机拍摄获得光学标签的图像。

上述的一种物品储存智能柜，所述柜体为多层结构且各层结构与所述反射面之间存在间隙，所述光源设置在所述柜体内部顶端中心，所述光源发出的光经所述间隙向下照射并经所述反射面反射。

进一步的，所述光源为圆形或环形光源，所述光源的直径大小大于所述柜体的层结构宽度的三分之二。

光源一方面为柜外能够看清柜内储存物提供光线，一方面需要为广角摄像机的拍摄提供光线，另一方面还需要令半透明玻璃面能够形成反射面，故光源发出的光需要具备相应的强度。且，因柜内层间结构较多，影响光的传递，故而柜内需要形成光线可通行的间隙结构，以方便光的反射传递。

上述的一种物品储存智能柜，所述光源连接亮度控制器，所述亮度控制器连接智能柜的控制中枢，所述控制中枢连接所述广角摄像机。

广角摄像机拍摄获得的包含有光学标签的储存物图像后需传输至控制中枢进行图像识别，控制中枢在接收图像后进行识别，存在因光源亮度不足导致部分图像的光学标签显示不清晰的情况，最终导致控制中枢无法通过拍摄图像确定光学标签内容，在这种情况下，控制中枢发送调控信号至亮度控制器，亮度控制器控制光源亮度，从而提高图像的清晰程度。

上述的一种物品储存智能柜，所述广角摄像机设置在所述柜体内部空间的中心。

由于柜内所有储存物均能够通过反射在反射面上成像，故广角摄像机无需做出角度调整以便适应储存物的放置，当一台广角摄像机利用其广角的特点以拍摄获得所有储存物的光学标签而无需注意储存物的实质放置位置，通常情况下广角摄像机的设置均会在其设置空间的中心，从而令广角效果得以发挥。

上述的一种物品储存智能柜，所述反射面设置薄反射金属涂层。

上述的一种物品储存智能柜，所述反射面为半透明玻璃面。

反射面由于设置在柜体内部用于储存物的反射成像，在不要求透明的情况下，直接可内置反射镜等，通过镜面反射直接成像，但出于时间情况需求，多数储存智能柜多作为共享柜等商业用途，多有着透明可视内部产品的需求，但若为全透明结构，明显该柜面无法用作反射，故反射面设置为半透明玻璃面。通常情况下，半透明玻璃面含有暗色层、滤光层等，具有滤光效果，从柜内看外部，外部光线昏暗，柜内在光源的照射下相对较亮，类似于入夜后房间的玻璃窗户，此时半透明玻璃面内内表面则可用于镜面，能够非常清楚地将柜内储存物的图像呈现。也可以在玻璃面上涂刷薄薄的金属涂层，控制好厚度的情况下能够做到半透明状态。总体而言，柜内光线的一部分穿过半透明玻璃面射出，令柜外的人能够观察柜内的储存物，一部分光线在半透明玻璃面上反射形成镜像图像，当柜内光源的亮度增加，两部分的光线强度同时增加，柜外能够清晰观察到柜内的储存物外半透明玻璃面上的镜像图像也能够更为清楚。

上述的一种物品储存智能柜，所述光学标签为AprilTag光学标签。

AprilTag是一个视觉基准系统，可用于各种任务，包括AR、机器人和相机校准，在定位方面有着显著的优点，降低需求，在需要识别ID的图像识别方面的精确度有所保证，而在简便性方面，AprilTag的光学标签是可以直接用打印机打印出来，使用简单方便。同时，AprilTag具有如下优点：

（1）BSD开源许可；

（2）计算量更少，更可靠的被检测到；

（3）被NASA采用；

（4）灵活的标记设计，外形设计不一定需要是正方形。

上述的一种物品储存智能柜，所述光学标签直接设置所述储存物的表面，或，所述光学标签设置在物品托盘表面，所述储存物设置在物品托盘且所述储存物设置在所述光学标签指向所述反射面的路径上。

使用上，储存物可根据需求任意放置在柜体内各个位置，光学标签直接贴附或印刷于储存物表面，此时控制中枢通过图像识别直接判断获得储存在柜体内对外储存物有哪些，或者，储存物设置在物品托盘上并且遮挡设置在物品托盘上的光学标签，这样当储存物存在时，反射面不存在该储存物的光学标签，储存物被取出后管，光学标签才显露出来，此时控制中枢通过图像识别判断直接得出的就是当前操作针对的是什么储存物。

上述的一种物品储存智能柜，所述柜体设置柜门，所述柜门附近设置开关感应器，所述开关感应器连接所述广角摄像机与亮度控制器，

或，所述柜门设置电磁门锁，所述电磁门锁连接所述广角摄像机、所述亮度控制器。

智能柜内的储存物的统计信息应以实时信息为准，实效性越高越好，但为了避免无效能耗与降低储存要求，广角摄像机不可能无时无刻进行摄像，鉴于智能柜的封闭性，智能柜内储存物的数量变化通常是通过开启柜门对储存物进行取放实现，因此，在柜门附近设置感应开关门的感应器，或者柜门设置电磁锁，通过电磁锁的开关状态触发感应条件，每次开关门时发送控制信号至广角摄像机，令广角摄像机工作，更新智能柜的统计信息。同理，光源除了帮助观察柜内储存物的同时还兼具广角摄像机的补光功能，往往在广角摄像机拍摄的时候所需亮度较大，若常态保持，光源能耗较大，因此，常态情况下光源亮度较低，在接受开关感应器或电磁门锁的控制信号之后，受亮度控制器调控，光源的亮度增大，以便获得更为清晰的光学标签图像，另外，也可以控制在柜门开启的时间内亮度足够，方便取放储存物。

根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于，

1.本实用新型采用广角摄像机拍摄反射面反射回来的镜像，减少了摄像机对安装空间的要求，同时，广角摄像机覆盖的储存物数量也得到了提升，降低了单个柜体的设备成本。

2.本实用新型采用光学标签标记储存物，光学标签识别技术成熟，具有复杂度低、识别速度快、准确率高、容差性大等优势，如AprilTag，其易于集成应用到各个场景，被广泛应用于各个领域，如增强现实，机器人和相机校准等，此类光学标签可预先印刷在储存物包装表面，也可单独印刷在纸质或塑料等材料上后期在贴合在储存物上，印刷精度要求低，易于制作，制作成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的正面结构示意图。

图2为本实用新型的侧面结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1.柜体；2.柜门；3.反射面；4.储存物；5.光学标签；6.光源；7.广角摄像机；8.控制中枢。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实施例中，如图1、图2所示，一种物品储存智能柜，硬件设备方面，包括柜体1与设置在柜体1内部的多个储存物4。

储存物4表面印刷或贴附光学标签5，光学标签5对准柜门2的反射面3，令光学标签5能够在反射面3上成像。在另一种实施例中，根据储存物4的形状定制多个物品托盘，将储存物4放置在物品托盘上，再放置储存物4将光学标签5遮挡住，防止光学标签5在反射面3上成像。

柜体1的正面为柜门2，柜门2的内表面为反射面3，在本实施例中，柜门2为半透明玻璃面，内表面涂刷薄金属涂层，该涂层令柜门2仍呈半透明状，储存物4的光学标签5在薄金属涂层上成像。

柜体1为多层结构且各层结构与反射面3之间存在间隙，光源6设置在柜体1内部顶端中心，光源6发出的光经间隙向下照射并经反射面3反射。光源6为圆形或环形光源6，光源6的直径大小大于柜体1的层结构宽度的三分之二。

广角摄像机7设置在柜体1的中心，或者说是存放储存物4的空间的中心，广角摄像机7的摄像镜头垂直对准反射面3。在其他实施例中，若柜体1的空间较大，可以沿着尺寸较长或较高的方向增设广角摄像机7，所有广角摄像机7的拍摄范围总和能够全覆盖所有储存物4的镜面成像即可。

智能柜的控制中枢8，包括亮度控制器等电子元件设置在柜体1放置储存物4空间的下方。

软件方面，库存统计系统运行环境为ARM架构的Android平台。ARM平台具有功耗低、实际机器体积小、开发套件成熟等特点，同时配套的Android平台扩展性强且易于开发。Android程序语言开发为java，功能为解析广角摄像机7传输的拍摄图像，得出图像中光学标签5的所含信息。

本实施例的光学标签5选定为AprilTag系统用光学标签5，由于AprilTag库不包含获取拍摄图像的方法，本实施例采用OpenCV库Mat类型作为图像数据传入AprilTag处理程序。

本实施例采用UVC协议广角相机，安装在距离半透明玻璃面一定距离的位置，一个广角摄像机7即可拍下智能柜内所有储存物4的镜像。

广角摄像机7标定及畸变校正方法：由于相机透镜存在制造工艺精度和组装过程偏差，最终会引入图像畸变问题。镜头畸变主要分为径向畸变和切向畸变，畸变的画面会影响光学识别效果，因此需要对相机畸变进行校正。在本实施例，图像处理采用OpenCv库，对广角摄像机7进行标定，校正广角摄像机7的图像畸变。

智能柜工作流程：

步骤S1.在本实施例中，控制中枢8的库存计数模块搭配身份认证模块（微信/支付宝身份确认和信用确认、本地人脸、指纹、密码识别等）使用，启动整机系统。

步骤S2.整机系统启动后，库存计数模块统计柜内储存物4种类和数量，并对比数据库中整机系统上次关闭时的库存数据，数据无误则正常启动系统，否则报警到服务器由人工通过广角摄像机7画面远程盘点。

步骤S3.用户透过半透明的柜门2观察到柜内储存物4，当用户通过身份认证系统验证后，柜门2打开，同时通过屏幕和语音提示用户及时存取储存物4和在使用完后关闭柜门2。

步骤S4.用户存取储存物4。

步骤S5.若开关感应器或电磁门锁检测到柜门2关闭，系统进入库存清点过程，同时通过屏幕和语音提示用户等待系统核对存取结果。

在步骤S5中，系统库存清点过程：

（1）提高柜内光源6亮度；

（2）广角摄像机7抓拍；

（3）OpenCV模块获取图像数据；

（4）AprilTag模块分析图像数据；

（5）获取储存物4库存数据；

（6）降低柜内光源6亮度。

步骤S6.更新库存数据到业务系统，同时通过屏幕和语音提示用户此次存取结果，用户可通过屏幕按钮确认此次存取结果是否无误。

步骤S7.若用户确认存取结果无误，此次存取服务结束，系统等待响应下一次服务；

若用户否认系统存取结果，上报信息到服务器，由人工处理问题。

若检测到柜门2长时间未关，系统通过手机短信提醒用户，无人操作且柜门2长时间未关，系统上报异常信息到服务器。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物品储存智能柜，其特征在于，包括柜体与设置在所述柜体内部的多个储存物，所述储存物设置光学标签，所述柜体的一侧面设置反射面，所述光学标签朝向并对准所述反射面，所述柜体内部设置光源与广角摄像机，所述广角摄像机的镜头垂直于所述反射面，所述广角摄像机的拍摄范围覆盖所述反射面。

2.根据权利要求1中所述的一种物品储存智能柜，其特征在于，所述柜体为多层结构且各层结构与所述反射面之间存在间隙，所述光源设置在所述柜体内部顶端中心，所述光源发出的光经所述间隙向下照射并经所述反射面反射。

3.根据权利要求2中所述的一种物品储存智能柜，其特征在于，所述光源为圆形或环形光源，所述光源的直径大小大于所述柜体的层结构宽度的三分之二。

4.根据权利要求1中所述的一种物品储存智能柜，其特征在于，所述光源连接亮度控制器，所述亮度控制器连接智能柜的控制中枢，所述控制中枢连接所述广角摄像机。

5.根据权利要求1中所述的一种物品储存智能柜，其特征在于，所述广角摄像机设置在所述柜体内部空间的中心。

6.根据权利要求1中所述的一种物品储存智能柜，其特征在于，所述反射面设置薄反射金属涂层。

7.根据权利要求1中所述的一种物品储存智能柜，其特征在于，所述反射面为半透明玻璃面。

8.根据权利要求1中所述的一种物品储存智能柜，其特征在于，所述光学标签为AprilTag光学标签。

9.根据权利要求1中所述的一种物品储存智能柜，其特征在于，所述光学标签直接设置所述储存物的表面，

或，

所述光学标签设置在物品托盘表面，所述储存物设置在物品托盘且所述储存物设置在所述光学标签指向所述反射面的路径上。

10.根据权利要求1中所述的一种物品储存智能柜，其特征在于，所述柜体设置柜门，所述柜门附近设置开关感应器，所述开关感应器连接所述广角摄像机与亮度控制器，

或，

所述柜门设置电磁门锁，所述电磁门锁连接所述广角摄像机、所述亮度控制器。

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