基于圖像處理的智能無人收銀服務系統(tǒng)設計

彭 云

摘 ?要：在物聯(lián)網(wǎng)時代背景下，采用智能無人收銀服務系統(tǒng)不僅可以降低超市或者賣場的經(jīng)濟成本，還可以全面提升購物結(jié)算的準確性、安全性以及可靠性。因此，本文將對基于圖像處理的智能無人收銀服務系統(tǒng)的詳細設計過程進行深入的探索分析。

關鍵詞：圖像處理;智能化系統(tǒng);無人收銀服務;系統(tǒng)設計

一、引言

智能化系統(tǒng)屬于自動控制技術的范疇，其將通信技術、計算機技術以及信息技術兩者有機融為一體。 現(xiàn)階段，隨著我國現(xiàn)代化科學技術呈現(xiàn)出突飛猛進的發(fā)展態(tài)勢，智能化系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于各個行業(yè)和領域中，并且逐漸開始向無人智能化系統(tǒng)進一步發(fā)展。

現(xiàn)階段，大型商場以及超市等仍然以人工收銀的方式為主，賣場每年需要投入大量的人力物力用于收銀費用支出，但是由于是人工方式，收銀的準確性仍然有待提升。同時，其他自助式的收銀系統(tǒng)價格偏高且操作較為煩瑣，客戶操作起來無法得到有效的推廣。

智能化收銀臺通過將圖像處理技術與自動化控制技術兩者有效融為一體。與傳統(tǒng)收銀臺相比，其具有付款二維碼以及能夠自動計算商品總價格的功能，同時還具有網(wǎng)絡通信的功能，從而為客戶提供高效的、良好的購物體驗，可以大大節(jié)省人們購物排隊等待的時間，為人們提供便捷化的服務。同時，其還可以有效降低商場和超市的運營成本，降低人力物力的投入。因此，本文將基于圖像處理的智能無人收銀服務系統(tǒng)設計進行詳細的探索分析。

二、系統(tǒng)實現(xiàn)思路

基于圖像處理的智能無人收銀服務系統(tǒng)，主要設計思路包括以下幾方面的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)：第一，信息采集單元，主要是對商品的二維碼信息進行信息采集和圖像處理。通過灰度處理和中值濾波處理的方式對該信息采集單元所采集的二維碼信息進行相應的處理，然后可以準確對該商品的進行定位識別;信息采集單元將所收集到的數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)絡傳輸至存儲單元中。同時，該系統(tǒng)對于消費者購買的商品進行結(jié)算時，將會掃描該商品的單價，并且系統(tǒng)內(nèi)部設置傳輸帶將等待掃描的商品運輸至掃描口等待掃描，當掃描完成后，控制單元將會進行資金結(jié)算處理以及完成現(xiàn)金找零的過程。在系統(tǒng)中，掃描單元、控制單元以及傳送帶三者之間緊密相連，具有一定的通信機制。掃描單元由若干個光電傳感器所構(gòu)成，存儲數(shù)據(jù)庫單元可以對內(nèi)部所存儲的數(shù)據(jù)實現(xiàn)查詢、增加以及刪除等相關操作?？刂茊卧梢詫οM者投入的資金進行大小、真假的識別。

三、圖像處理

（一） 圖像獲取

該智能收銀系統(tǒng)內(nèi)置圖像傳感器、照相機以及掃描儀等裝置，這些裝置實現(xiàn)了對商品二維碼圖像進行相應的處理。為了能夠準確識別二維碼，需要利用程序中的函數(shù)對該圖像進行處理。

（二） 圖像灰度處理

一般情況下，攝像頭或者照相機獲得的圖像以24RGB的彩色圖像為主。當獲取圖像后，需要對圖像進行灰度化處理，從而將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像。灰度圖像的特征在于其RGB的三個分量是完全相同的，其是一種特殊的彩色圖像，像素的亮度均可以利用0至255范圍之間的數(shù)據(jù)進行表示。其中，黑色用0來表示，白色則用255來表示，中間的數(shù)值均表示灰度，數(shù)值越小，則表明灰度越高。將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像的重要目的在于有效降低計算機處理的計算量?；叶忍幚碇饕扇〉姆椒ㄊ羌訖嗥骄?，即對賦予R、G、B三者不同的權重后進行計算。

（三） 噪聲處理

當采集圖像后，由于受到拍攝環(huán)境的影響將會存在著很多的噪聲，根據(jù)分類，主要包括高斯噪聲、顆粒噪聲等構(gòu)成。因此，為了避免噪聲對圖像處理帶來顯著的影響，應該對這些噪聲采取濾波處理的方式有效解決。因此，噪聲處理是圖像預處理過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)之一。只有經(jīng)過正確的、合理的噪聲處理之后，才能夠完成后續(xù)的圖像邊緣處理、特征值提取以及圖像分割等環(huán)節(jié)。濾波處理主要包括中值濾波、均值濾波以及最小均方濾波等構(gòu)成。其中，中值濾波處理屬于非線性濾波處理方法，而均值濾波和最小方差濾波則屬于線性濾波處理方法。非線性濾波處理方法在某種程度上要優(yōu)于線性濾波處理方法，能夠有效解決圖像細節(jié)模糊的問題。采用中值濾波處理方法進行處理時能夠?qū)D像邊緣起到有效的保護作用。若二維碼邊緣出現(xiàn)模糊的情況，將會導致識別準確性大大降低，因此，該性質(zhì)非常重要。

（四） 二維碼定位

一般情況下，圖像邊緣檢測主要采取Hough變換的方法進行，從而定位二維碼所在的位置。該變換的主要原理是以曲線表達的方式將原有曲線轉(zhuǎn)換為空間中的一個點。

（五） 運動控制

自從PLC誕生以來，其已經(jīng)成為工業(yè)控制的產(chǎn)品之一，其不僅具備定時、計時以及邏輯運算等功能，同時，還能夠起到有效的監(jiān)控和記錄的作用。在控制過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)源成控制、智能化控制以及過程控制等。PLC的高速發(fā)展能夠提高工業(yè)生產(chǎn)的靈活性、經(jīng)濟性以及安全性。在智能化收銀系統(tǒng)中使用PLC能夠?qū)崿F(xiàn)有效的運動控制。例如，投幣以及傳送帶均是由PLC進行控制的。傳送帶在運輸過程中，當商品傳送至等待區(qū)域等待結(jié)賬過程中，如果商品還未進行結(jié)算，此時該區(qū)域的取貨口則是處于關閉狀態(tài)的，當用戶投入錢幣后，此時門將會打開，用戶可以取走相關物品。當傳感器感應到商品已經(jīng)全部被用戶取走之后，此時電磁鐵將會重新回到復位的狀態(tài)，門將會關閉。

投幣器的信號與PLC保持相連接，當有硬幣投入到投幣區(qū)的時候，投幣器將會對投入的硬幣進行識別，如果判斷錢幣合格后將會對此進行相應的計數(shù)，數(shù)字將會顯示在顯示器上面，完成后續(xù)的找零環(huán)節(jié)。退幣系統(tǒng)主要由硬幣卡槽、PLC等構(gòu)成，當用戶點擊找零按鈕后，將會根據(jù)之前所計算的商品總金額以及用戶投入錢幣的金額確定找零金額，然后發(fā)送對應的脈沖波，帶動硬幣卡槽至對應的角度完成退幣這一功能。

四、結(jié)束語：

綜上所述，隨著現(xiàn)代化科學技術的不斷發(fā)展，在物聯(lián)網(wǎng)如此發(fā)達的時代背景下，商場以及超市中實現(xiàn)智能無人收銀服務系統(tǒng)，不僅可以有效降低賣場的成本，同時，還能夠全面提高消費者購物結(jié)算的準確度、安全性以及可靠性，有效縮短消費者排隊等待的時間，隨著智能化水平的不斷提升，該系統(tǒng)具有非常廣闊的應用前景。

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