計算機視覺在物流產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用

張瑩　楊青錦

[摘要] 本文基于計算機視覺理論，通過對物流流水線傳輸物體顏色空間主色的提取，設(shè)計了物流流水線物體自動計數(shù)的算法。該算法實現(xiàn)了對傳輸物體的多方位計數(shù)，為信息業(yè)與物流業(yè)的融合，提高物流企業(yè)的自動化水平提供了新的理念。

[關(guān)鍵詞] 物流企業(yè)； 自動化； 算法

[中圖分類號] F252； TP39 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）06- 0058- 03

0 引 言

隨著物流業(yè)被列入我國十大行業(yè)振興計劃，物流業(yè)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的不可缺少的重要組成部分。物流業(yè)是我國經(jīng)濟運行的基礎(chǔ)，是推動國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱性產(chǎn)業(yè)之一。隨著國家持續(xù)加強和改善宏觀調(diào)控政策，物流業(yè)發(fā)展環(huán)境和條件不斷改善，物流業(yè)保持了較快的增長速度。但由于中國物流業(yè)起步較晚，存在物流成本較高、管理落后等問題，離一體化、信息化的物流業(yè)還有一定差距。中國物流業(yè)只有應(yīng)用現(xiàn)代物流的理念，采用先進的信息技術(shù)與運作方式，才能應(yīng)對擁有技術(shù)、資金和管理優(yōu)勢的外國企業(yè)的競爭。實現(xiàn)傳統(tǒng)物流業(yè)向現(xiàn)代物流業(yè)的轉(zhuǎn)變，也是物流業(yè)自身結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級的需要，是整個國民經(jīng)濟發(fā)展的必然要求。我國經(jīng)濟要集約式發(fā)展，必然需要推進現(xiàn)代物流?，F(xiàn)代物流的根本宗旨是降低物流成本、提高物流效率、滿足客戶需求，其中信息化是現(xiàn)代物流的核心。隨著信息技術(shù)的不斷更新和物流企業(yè)自身的發(fā)展，使得新興的信息業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)物流業(yè)務(wù)之間相互介入，模糊了新興信息技術(shù)及業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)物流業(yè)務(wù)的界限，從而模糊了物流業(yè)的產(chǎn)業(yè)屬性和產(chǎn)業(yè)界限， 即發(fā)生了產(chǎn)業(yè)融合現(xiàn)象。產(chǎn)業(yè)融合是由于技術(shù)進步和放松管制的原因，發(fā)生在產(chǎn)業(yè)邊界和交叉處的技術(shù)融合，在經(jīng)過不同產(chǎn)業(yè)或行業(yè)之間的業(yè)務(wù)、組織、管理和市場的資源整合后，改變了原有產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品和市場需求的特征，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)的企業(yè)之間競爭合作關(guān)系發(fā)生改變，從而最終造成產(chǎn)業(yè)界限的模糊化甚至重劃產(chǎn)業(yè)界限。

產(chǎn)業(yè)融合促進了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新， 進而推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，即產(chǎn)生創(chuàng)新性優(yōu)化效應(yīng)。物流信息化的重要性已經(jīng)引起國內(nèi)很多學者的重視，并紛紛提出相應(yīng)的觀點和建議。馬?。?005）認為物流企業(yè)將在建立呼叫中心、應(yīng)用系統(tǒng)領(lǐng)域和網(wǎng)絡(luò)計算機領(lǐng)域出現(xiàn)信息化融合的趨勢，并提出物流企業(yè)應(yīng)采取的戰(zhàn)略。鄧小瑜（2011）等從技術(shù)融合、產(chǎn)品融合、業(yè)務(wù)融合、產(chǎn)業(yè)衍生4個層面闡述了物流業(yè)如何進行信息化建設(shè)。物流業(yè)與信息業(yè)的融合包含通過融合信息技術(shù)提高來增強企業(yè)競爭力和將信息業(yè)務(wù)增加到物流服務(wù)中形成新的業(yè)務(wù)2個方面。

視頻攝像頭在日常生活中非常普遍，但是利用率較低，大部分監(jiān)控系統(tǒng)都是提供視頻數(shù)據(jù)的線性存儲，成為事后證據(jù)查找的有效手段。近年來，隨著計算機視覺的發(fā)展，很多學者開始研究視頻理解，尤其是針對視頻信息檢測與識別技術(shù)，建立有效的算法，實現(xiàn)底層圖像處理技術(shù)與高層視頻內(nèi)容分析之間的關(guān)聯(lián)，從而推動了計算機視覺在物流領(lǐng)域的應(yīng)用，提高物流企業(yè)的競爭力。

1 計算機視覺的相關(guān)知識

1.1 計算機視覺的概念

20世紀80年代初，Marr從信息處理的角度，提出了第一個比較完善的計算機系統(tǒng)視覺框架。計算機視覺是指利用計算機模擬人眼的視覺功能，對圖片或視頻進行采集、加工、處理和識別，從中提取三維景物的形態(tài)和運動信息，解決物流、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域產(chǎn)品圖像自動檢測識別問題，提高檢測識別效率和自動化程度。計算機視覺自動識別技術(shù)作為一門交叉學科，近年來受到各相關(guān)行業(yè)的高度重視。計算機視覺的處理流程為：攝像機圖像采集→圖像處理→計算機幀存儲、圖像識別→控制邏輯→顯示器顯示。

1.2 亮度要求

基于計算機視覺的硬件環(huán)境中，亮度是非常重要的因素。在計算機視覺中亮度的作用是突出物體的重要特征或使物體本身可見，而弱化物體其他不需要的特征或物體所處的背景。如果物體太亮或太暗，都會影響對物體的處理。

彩色物體反射光譜的某些部分，吸收其他部分。因此開發(fā)人員可以利用這個特點來提高某些物體的可視度。開發(fā)人員可以利用顏色之間的對比增強某種顏色或抑制其相反的顏色。例如，如果一個紅色的物體在一個綠色背景中則應(yīng)該加強紅色，這時可使用紅色照明。這樣紅色的物體會顯得明亮，同時會變暗綠色的對象。

LED是目前用于計算機視覺的主要照明技術(shù)，相比白熾燈、日光燈等使用時間短、亮度逐漸減弱的特點，LED燈的壽命超過100萬小時，而且耗電小，產(chǎn)生熱量少。

1.3 計算機和攝像機的接口

常用的計算機和攝像機接口包括IEEE 1394、Ethernet、USB2.0 and Gigabit Ethernet等。

1.4 RGB介紹

RGB 顏色空間是實際應(yīng)用最多的一個顏色空間，在使用計算機進行圖像處理時，數(shù)字圖像一般用RGB 空間存儲和表示，分3個通道：紅（Red）、綠（Green）和藍（Blue），分別反映了顏色在某個通道的亮度值。3種原色光不同比例混合即使得人得到不同顏色的感知，這就是RGB顏色空間的由來。RGB 空間中每種顏色都能用三維空間中的一個點來表示。

2 計算機視覺在物流領(lǐng)域的優(yōu)勢

隨著物流業(yè)的迅速發(fā)展，計算機視覺在條形碼識別、運動物流跟蹤方面逐漸得到應(yīng)用。與傳統(tǒng)方法相比，計算機視覺應(yīng)用在物流領(lǐng)域的優(yōu)勢為以下方面。

2.1 靈活、低成本

物流系統(tǒng)中一般采用傳感器來收集相關(guān)信息，但是傳感器的位置是固定的，如果需要多方位的信息，必須同時需要多個傳感器才能完成。利用計算機視覺攝像機和計算機來完成，只需要通過程序的設(shè)置和一臺攝像機就可實現(xiàn)多方位信息的收集。

2.2 高效、準確

在一些人眼難以滿足要求的場合，或不適于人工工作的環(huán)境下，用計算機視覺來代替人工視覺可以提高生產(chǎn)效率、信息的準確率。

3 計算機視覺在流水線中多方位跟蹤計數(shù)的算法

物流企業(yè)在流水線產(chǎn)品的計數(shù)方法目前主要采用傳感器，而利用攝像機所提供的視頻信息可以實現(xiàn)多方位的跟蹤。計算機視覺是一個集成系統(tǒng)，圖像分析的時間有限，算法必須簡單有效。本文采用的物流流水線視頻圖像如圖1所示。圖中紅色矩形表示流水線中傳輸?shù)奈锲罚G色區(qū)域為流水線中的物品處理區(qū)域。

系統(tǒng)會在視頻圖像中設(shè)計①、②、③、④四個計數(shù)區(qū)域，在物品進行相關(guān)處理前進行計數(shù)。計數(shù)方法為將每幀圖像變?yōu)楹诎讏D，圖像中的紅色變?yōu)榘咨溆喽甲優(yōu)楹谏?。當每幅圖像中的紅線部分中的白色像素超過一定閾值時，認為物體撞線，如圖2所示，這時確定有需要計數(shù)的物品通過，可以開始計數(shù)。

3.1 主要算法

3.2 算法的運行結(jié)果

OpenCV是Intel公司開發(fā)的開源計算機視覺庫。它提供了幾百個C/C++函數(shù)，實現(xiàn)了計算機視覺領(lǐng)域中大部分最常用的算法。利用Intel開發(fā)的開源視覺庫Intel OpenCV和VC6.0將上述算法轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的源代碼，可實現(xiàn)4個區(qū)域的物品計數(shù)。

3.3 算法的評價

該算法利用計算機視覺技術(shù)實現(xiàn)了物流流水線上的多方位計數(shù)，提高物流企業(yè)的信息化水平，節(jié)約了資金。算法簡單，運行速度快，完全可以滿足物流企業(yè)的實際需求。

4 結(jié)論與建議

本文所提出的算法實現(xiàn)了計算機視覺技術(shù)在物流企業(yè)的應(yīng)用，為信息產(chǎn)業(yè)和物流業(yè)的融合提供了新的思路。但信息產(chǎn)業(yè)與物流產(chǎn)業(yè)的融合并不意味著引入信息技術(shù)后物流業(yè)的競爭力一定能提高。Berry（1995）指出了企業(yè)可以從6個方面來利用技術(shù)手段來提高競爭力，根據(jù)Berry的建議和我國物流業(yè)的實際情況，本文認為從以下幾個方面來考慮如何通過與信息技術(shù)的融合提高物流企業(yè)的競爭力。

4.1 要有一個戰(zhàn)略性的全局行動綱領(lǐng)

技術(shù)只是一種手段，使用技術(shù)的目的是為了企業(yè)發(fā)展服務(wù)，應(yīng)符合全局發(fā)展的需要。因此物流企業(yè)高層管理者應(yīng)該參與技術(shù)戰(zhàn)略的制定，保證技術(shù)戰(zhàn)略與全局戰(zhàn)略一致，并有CIO（首席信息官）監(jiān)控具體執(zhí)行情況。而不應(yīng)該盲目使用一些新技術(shù)或進行信息改革，造成企業(yè)不必要的損失。

4.2 解決主要問題

物流業(yè)作為服務(wù)行業(yè)其最終目的是為客戶服務(wù)，使用信息技術(shù)的有效性應(yīng)建立在為客戶解決實際問題的基礎(chǔ)上。因此信息產(chǎn)業(yè)與物流業(yè)的融合應(yīng)體現(xiàn)在為客戶提供更多的便利，或提供增值服務(wù)的基礎(chǔ)上。

4.3 使用物流公共信息平臺和建立物流信息系統(tǒng)，保證系統(tǒng)有效運轉(zhuǎn)

通過現(xiàn)代物流公共信息平臺的建設(shè)，企業(yè)可以及時獲得需求信息，政府可獲得物流業(yè)相關(guān)的調(diào)控和管理的宏觀信息，實現(xiàn)互聯(lián)互通。通過企業(yè)流程再造，利用含有CRM（客戶關(guān)系管理）等模塊的ERP系統(tǒng)，采用EDI（電子數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)）、GPS、條形碼、無線射頻技術(shù)等先進技術(shù)，建立真正適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的符合現(xiàn)有服務(wù)模式的管理信息系統(tǒng)。

4.4 創(chuàng)新型物流人才的引進和培養(yǎng)

物流企業(yè)在自身提高業(yè)務(wù)流程和信息化水平的同時，還應(yīng)注重創(chuàng)新型人才的引進和培養(yǎng)，特別是有國際大型物流企業(yè)管理和技術(shù)經(jīng)驗的復(fù)合型人才。

主要參考文獻

[1] L Leonard，Berry. On Great Service：A Framework for Action[M]. New York NY：The Free Press，1995.

[2] 胡軍，趙東風. 計算機視覺技術(shù)在物流領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]. 物流科技，2008（6）：70-72.

[3] 馬健. 物流企業(yè)的信息化融合趨勢及競爭戰(zhàn)略研究[J]. 生產(chǎn)力研究，2005（1）：217-219.