基于数字图像处理技术的食堂自动计价系统设计

论文总字数：23689字

目 录

1引言 5

1.1 研究背景及意义 5

1.2 国内外研究现状 5

1.3 论文主要内容 6

2 系统总体设计方案 6

3系统硬件设计 7

4 系统软件设计 8

4.1 图像采集与传输 9

4.2 图像灰度化处理 11

4.3 边缘检测 12

4.3.1 计算导数 12

4.3.2 阈值确定 13

4.3.3 边缘检测算子 13

4.4 图像填充 14

4.5 计算面积与输出价格 15

5 系统测试与试验结果 16

6 总结 19

参考文献 20

致谢 21

附录 22

基于数字图像处理技术的食堂自动计价系统

郭理娜

,China

Abstract: In recent years, science and technology have developed rapidly, and intelligence and digitalization have gradually become dominant in society. Most of the traditional artificial valuation methods adopted in the canteen have been unable to meet people's needs in terms of work efficiency and service quality. The design of image acquisition module USES STM32F407 chip plus OV2640 camera, sending pictures to the computer after using MATLAB to grayscale image, edge detection and so on processing, according to the shape and the price set corresponding relation calculation shows that the total price. The low cost of the system can realize the user's self-selection and quick settlement, and improve the working efficiency of the canteen.

Key words:STM32F407;Digital image processing; Edge detection

1引言

计算机去除噪声、恢复、增强、分割和提取特征的方法和技术称之为数字图像处理^[8]。在本设计中，通过对采集到的餐盘图像进行处理，系统可以根据设定好的餐盘信息与价格的对应关系，计算显示出用户所选菜品的总价。从学校食堂方面来说，该系统不仅极大的提高了食堂打饭的效率，避免了用餐高峰期时的拥堵，还节约了人工的成本，保证了工作的正确率；从学生的角度来说，该系统给同学们带来了更加快捷简便的用餐体验，可以避免传统的人工打饭计价产生的错误。目前已经存在的自动计价系统采用在碗底安装射频芯片，成本较高，而我们采用图像处理的方法设计此计价系统，成本较低并且拥有创新，在实际生活中具有良好的应用前景。

1.1 研究背景及意义

由物体透射或反射的图像被人类视觉系统反射，而在大脑中形成的印象或理解是对自然风景的客观反映。因为图像比较直观，让人们更容易理解和接受，所以人们更喜欢用图像来处理各种信息^[8]。图像与其它类型的信息相比，有着很大的优势，因为它很直观并且容易理解。实践证明，超过80%的人类感知外部信息是通过视觉系统获得的^[2]。

餐饮业直接关系到民生，与人们的生活息息相关，是服务业的重点行业。在六七十年代以前，人们的要求大约就是顿顿能吃饱肚子就很满足了。随着科技的进步和发展，人们对吃的需求也多样化了，不仅仅要吃饱，还要吃好。既要美味还要养生。现在世界各地都有中国人开的中餐馆。餐饮行业的竞争愈来愈激烈，网络化时代也是未来的趋势，因此智能化与数字化就成为了我国餐饮业走出国门的重要竞争力。如今人们越来越倾向于自助化的服务，餐饮业从传统模式逐步走向现代个性化服务模式^[9]。现在干什么都讲究高节奏，高效率。目前仍然有许多公司和学校食堂依旧是采用传统的人工打饭、人工计价的方式，这种传统的方式具有用餐高峰期拥堵、效率低下，人工成本过高等弊端。这些都要被淘汰。因此，本设计提供一种基于数字图像处理的食堂自动计价系统。

1.2 国内外研究现状

20世纪20年代，西方发达国家首次应用数字图像处理技术，用于改善伦敦和纽约之间的海底电缆发送的图片质量^[3]。

20世纪50年代，数字图像处理技术引起人类的关注和兴趣。人类尝试改进和完善数字图像处理。随着科技的进步，人们的视觉需求也不断提高，计算机处理图像的水平也由单一的模糊的黑白色转变为多样化的清晰度更高的彩色图像^[10]。图像增强、图像复原、图像分割、图像变换等都是经常被使用的图像处理技术^[11]。

美国喷气推进实验室（JPL）首次运用数字图像处理技术获得成功并将此应用到实践^[11]。1964年，他们对航天探测器徘徊者7号发回来的几千张月球照片通过计算机进行了图像处理，其中包括了灰度变换、去除噪声、几何校正等图像处理方法，同时考虑了太阳的位置与月球的环境的影响，终于成功地描绘出月球表面的地图^[11]，迈出了历史性的一步。后来他们又对航天探测器发回的接近十万张照片进行了更复杂的图像处理，获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，使人类登月事业的发展迈进了坚定的一大步^[8]，数字图像处理成为人们生活中必不可少的一门学科。自此以后，数字图像处理技术对未来土星、木星等星球的研究，起着至关重要的作用。

从70年代中期开始，计算机技术的广泛应用和发展，越来越被大家认可，人工智能和图像处理也引起了人们的重视，通过深入的研究和学习，更好的运用到了实践中。为了更好的诠释人类视觉系统对外部世界的理解，人们通过计算机对图像进行细致全面的分析与处理，这被称为计算机视觉或者图像理解。现在很多国家尤其是发达国家特别重视，投入了大量的人力物力进行探索研究^[8]，取得了许多成果。其中，MIT的Marr在70年代末提出的视觉计算理论最具有代表性，其后十多年的计算机视觉领域的主导思想就是以这个理论为基础的^[11]。

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