具影像辨識及自動跟隨功能之智慧型購物車

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姓名

林廷燦(Ting-Tsan Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

具影像辨識及自動跟隨功能之智慧型購物車
(An Intelligent Shopping Cart with Clothes Image Recognition and Person-Following Control)

相關論文

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摘要(中)

本論文設計與實現一部全自動化智慧型購物車。主要構想在於改裝大賣場的手推式購物車，使其能夠自動驅動，以實現即時跟隨購物者、計算購物者的消費金額兩大主要功能。我們將手推式購物車加裝輪圈馬達，配合軟硬體開發和機構設計而建構出可自動驅動的購物車系統。另外再配置筆記型電腦與攝影機，應用影像處理技術以辨識購物者穿著衣物，在購物者完全無佩戴任何裝置的狀態下，由模糊控制理論實現購物車即時跟隨購物者的功能。另外購物車上又添置紅外線條碼機，讓購物者可刷讀任何商品條碼以獲取商品訊息和價格，並且自動計算購買金錢總額供購物者作為消費參考。最後到大賣場實際實驗去驗證所有功能，並有很成功的實驗成果。這種智慧型購物車，若真開發上市，必然會讓購物更加輕鬆便利。

摘要(英)

This thesis designs and realizes an intelligent shopping cart which not only can follow the desired customer but also can calculate the customer’s consumption price. First, two rim motors are installed as the rear wheels in a common shopping cart such that the shopping cart can be automatically driven. A notebook and a camera are set on the shopping cart for the image processing of cloth recognition, and then the desired customer can be identified without wearing any extra equipment device. Based on the image processing result, fuzzy logic controllers are designed to achieve the real-time customer being followed with a fixed and certain distance. Furthermore, a barcode reader is added such that the shopping cart can read in product information by barcode reading. In the notebook, a human interface is built to show the consumption items and the total price for all goods. Integrating the hardware and software designs, the intelligent shopping cart can be completed for the convenience of customers. Finally, some practical experiments are given to demonstrate that the intelligent shopping cart can work well in a real shopping mall.

關鍵字(中)

★ 結帳系統
★ 紅外線條碼機
★ 跟隨機器人
★ 購物機器人
★ 自動跟隨
★ 模糊系統
★ 影像辨識

關鍵字(英)

★ Fuzzy systems
★ Image recognition
★ Automated following
★ Shopping robots
★ Following robot
★ Bar code
★ Accounting System

論文目次

目錄
摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 viii
表目錄 xi
第一章緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 參考文獻 1
1.3 論文目標 2
1.4 本文架構 3
第二章機構介紹及軟硬體系統架構 4
2.1車身機構設計 4
2.2 輪圈馬達、馬達編碼器與馬達驅動電路 6
2.2.1 輪圈馬達 6
2.2.2 馬達編碼器 7
2.2.3 馬達驅動電路 7
2.3 超音波感測器 8
2.4 筆記型電腦、攝影機與紅外線條碼機 9
2.4.1 筆記型電腦 9
2.4.2 攝影機 9
2.4.3 紅外線條碼機 10
2.5 Nios發展板 10
2.6 電池與系統電源電路 11
2.6.1 鋰電池 11
2.6.2 系統電源分配 12
2.7 軟體開發環境 13
2.7.1 購物者使用介面 13
2.7.2 設計者使用介面 14
2.8 控制封包格式 14
2.8.1控制封包 14
2.8.2回傳封包 15
第三章影像處理 16
3.1 判斷購物者衣服種類 18
3.2 色彩模型擷取與轉換 20
3.3 衣服統計量初始值計算 21
3.4 建立初始矩陣 22
3.5 初始誤差範圍選擇 24
3.6 尋找購物者衣服方位 24
3.7 更新初始值以及初始誤差值 29
第四章跟隨功能介紹 30
4.1 前進與後退控制器 30
4.1.1 前進與後退控制器歸屬函數 31
4.1.2 前進與後退控制器模糊規則庫 32
4.1.3 前進與後退控制器解模糊化 33
4.2 轉向控制器 33
4.2.1 轉向控制器歸屬函數 34
4.2.2 轉向控制器模糊規則庫 35
4.2.3 轉向控制器解模糊化 36
4.3 產生馬達期望速度命令 36
4.3.1 跟隨命令修正 37
4.3.2 搜尋命令修正 38
4.3.3 緩和命令機制 39
4.4 FPGA硬體控制器 40
第五章購物車功能介紹 42
5.1 會員辨識機制 42
5.2 確認購買金額機制 43
5.2.1 增加物品機制 44
5.2.2 刪除商品機制 45
第六章實驗結果 48
6.1 購物車跟隨功能 48
6.2 刷條碼功能 54
第七章結論與未來展望 56
7.1 結論 56
7.2 未來展望 56
參考文獻 58
附錄 61

參考文獻

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[19]洪國勝，Visual C# 2008程式設計範例教本，期標出版股份有限公司，2008。
[20]朱宥銘（王文俊教授指導），“智慧型購物車之歸位功能設計與實現”，國立中央大學電機工程學系碩士論文，2010年6月。
[21]賴一翔（王文俊教授指導），“具搜尋與避障之自動跟隨機器人”，國立中央大學電機工程學系碩士論文，2009年6月。
[22]鄭吉泰（翁慶昌教授指導），“智慧型娛樂機器人之研製”，淡江大學電機工程學系博士論文，2008年6月。

指導教授

王文俊(Wen-June Wang)

審核日期

2010-7-5

推文