計算機(jī)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(jī)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(xiàn)標(biāo)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(jì)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(jì)運行的基礎(chǔ)，是推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱性產(chǎn)業(yè)之一。隨著國家持續(xù)加強(qiáng)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(jìn)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(jì)發(fā)展的必然要求。我國經(jīng)濟(jì)要集約式發(fā)展，必然需要推進(jìn)現(xiàn)代物流。現(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(jìn)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(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新， 進(jìn)而推進(jìn)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(xué)者的重視，并紛紛提出相應(yīng)的觀點和建議。馬健（2005）認(rèn)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(jī)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(jìn)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(qiáng)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(jī)視覺的發(fā)展，很多學(xué)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(jī)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(jī)視覺的相關(guān)知識

1.1 計算機(jī)視覺的概念

20世紀(jì)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(jī)系統(tǒng)視覺框架。計算機(jī)視覺是指利用計算機(jī)模擬人眼的視覺功能，對圖片或視頻進(jìn)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(jī)視覺自動識別技術(shù)作為一門交叉學(xué)科，近年來受到各相關(guān)行業(yè)的高度重視。計算機(jī)視覺的處理流程為：攝像機(jī)圖像采集→圖像處理→計算機(jī)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(jī)視覺的硬件環(huán)境中，亮度是非常重要的因素。在計算機(jī)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(qiáng)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(qiáng)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(jī)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(jī)和攝像機(jī)的接口

常用的計算機(jī)和攝像機(jī)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(jī)進(jìn)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(lán)（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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)視覺攝像機(jī)和計算機(jī)來完成，只需要通過程序的設(shè)置和一臺攝像機(jī)就可實現(xiàn)多方位信息的收集。

2.2 高效、準(zhǔn)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(jī)視覺來代替人工視覺可以提高生產(chǎn)效率、信息的準(zhǔn)確率。

3 計算機(jī)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(jī)所提供的視頻信息可以實現(xiàn)多方位的跟蹤。計算機(jī)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(jìn)行相關(guān)處理前進(jìn)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．?dāng)每幅圖像中的紅線部分中的白色像素超過一定閾值時，認(rèn)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(jī)視覺庫。它提供了幾百個C/C++函數(shù)，實現(xiàn)了計算機(jī)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(jī)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(jī)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(rèn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(xiàn)

[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(fēng). 計算機(jī)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.