一种适用于弧形容器的双目条形码识读设备的制作方法

本发明涉及条形码识读领域，具体涉及一种适用于弧形容器的双目条形码识读设备。

背景技术：

条形码是按照一定编码规则排列，可表达特定信息的图形标识符，广泛应用于商品标识与流通过程中。条形码中信息的表达需要经过扫描与译码两个过程，其中条形码扫描的质量直接决定译码的成败。

针对附着在方形容器上的条形码，扫描时条码无任何畸变，基本不会影响译码效果；而针对附着在弧形容器上的条形码，尤其是在容器弧度较大时，扫描时条码会发生严重变形，严重影响译码效果。为避免该问题，目前条码通常会纵向附着在弧状容器上，或是设计条码的长度远小于弧形容器周长，这样当其横向附着于容器上时，弯曲弧度不至于影响译码效果。

以上方法是解决弧形容器上条码扫描的主流解决方法，然而对于一些追求设计美观，或非流水线标准化生产的商品，仍然存在条码在弧形容器上横向附着的可能性。当条码长度较长且弧形容器半径较短的情况下，识读设备在条形码扫描时，获取条码图像中条、空等元素的比例会发生变化，如果变形严重，译码将会产生错误或操作失败。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种适用于弧形容器的双目条形码识读设备，本发明能够解决弧形容器上条形码识读问题，提高弧形容器上条形码的识别或译码成功率。

具体地，本发明提供了以下技术方案：

一种适用于弧形容器的双目条形码识读设备，该适用于弧形容器的双目条形码识读设备用于对附着于弧形容器上的条形码进行识读，所述识读设备包括：设置在所述识读设备背面且位于同一水平线且相距预设距离的两个可旋转平面，分别为第一旋转平面和第二旋转平面，每个旋转平面上设置有一个可变焦摄像头和一个红外测距模块，分别为第一摄像头、第一红外测距模块、第二摄像头和第二红外测距模块；其中，所述第一摄像头用于采集位于弧形容器第一区域内的第一条形码图像，所述第二摄像头用于采集位于弧形容器第二区域的第二条形码图像；其中，位于第一区域的条形码和位于第二区域的条形码存在重叠区域且位于第一区域的条形码和位于第二区域的条形码共同构成完整的目标条形码；所述第一红外测距模块和所述第二红外测距模块分别用于测量对应的旋转平面与弧形容器表面的距离，并在检测到对应的旋转平面与弧形容器的距离最小时控制对应的旋转平面停止旋转；

所述识读设备还包括处理器，所述处理器分别对所述第一摄像头采集的第一条形码图像以及所述第二摄像头采集的第二条形码图像进行条形码列宽度纠正以得到纠正后的第一条形码图像和纠正后的第二条形码图像，并将纠正后的第一条形码图像和纠正后的第二条形码图像进行拼接处理得到完整的目标条形码图像；

所述处理器还用于对得到的完整的条形码图像进行条形码识别以得到相应的译码结果。

进一步地，所述识读设备还包括显示屏，所述显示屏位于所述识读设备的正面，用于显示完整的条形码图像及对应的译码结果。

进一步地，所述处理器包括：图像纠正单元和图像拼接单元；

所述图像纠正单元，用于根据弧形容器的弧度分别对第一条形码图像和第二条形码图像进行条形码列宽度的逐列纠正，分别得到纠正后的第一条形码图像和纠正后的第二条形码图像；

所述图像拼接单元，用于获取纠正后的第一条形码图像与纠正后的第二条形码图像的重叠区域，并基于所述重叠区域对纠正后的第一条形码图像和纠正后的第二条形码图像进行拼接处理，得到纠正拼接后的条形码图像。

进一步地，所述图像纠正单元包括：参数获取模块和条形码列宽度纠正模块；

所述参数获取模块，用于根据第一摄像头和第二摄像头之间的距离、第一旋转平面与弧形容器之间的第一距离或第二旋转平面与弧形容器之间的第二距离，以及第一旋转平面的旋转角度或第二旋转平面的旋转角度获取弧形容器半径；其中，第一旋转平面与弧形容器之间的第一距离为第一旋转平面与弧形容器距离最小时的距离，第二旋转平面与弧形容器之间的第二距离为第二旋转平面与弧形容器距离最小时的距离；

所述条形码列宽度纠正模块，用于根据所述参数获取模块获取的弧形容器半径按照预设的列宽度纠正公式分别对第一条形码图像和第二条形码图像进行条形码列宽度的逐列纠正，得到纠正后的第一条形码图像和第二条形码图像；其中，在对第一条形码图像或第二条形码图像进行条形码列宽度纠正时，以第一摄像头或第二摄像头中心点所在列开始，向两侧逐列进行条形码列宽度纠正。

进一步地，所述参数获取模块用于按照如下公式一获取弧形容器半径：

r＝(d2/2)/cosC-d1 公式一

其中，d2表示第一摄像头和第二摄像头之间的距离；d1表示第一旋转平面与弧形容器之间的第一距离或第二旋转平面与弧形容器之间的第二距离；C＝90°-C₁，C₁为第一旋转平面的旋转角度或第二旋转平面的旋转角度。

进一步地，所述预设的列宽度纠正公式为：

其中，第一摄像头或第二摄像头在进行条形码识读时将弧形容器上的条形码投影到成像平面上，d2表示条码列的真实宽度，d1表示条码采集时投影到成像平面上的变形条码列宽度，d1表示第一摄像头或第二摄像头中心点到待纠正条码列的距离，A表示弧形容器表面点与第一摄像头或第二摄像头中心点间所夹的圆半径夹角，B表示弧形容器表面点与成像平面间的夹角，r表示弧形容器半径。

进一步地，所述图像拼接单元包括：调整模块、确定模块和拼接模块；

所述调整模块，用于将纠正后的第一条形码图像和纠正后的第二条形码图像调整至同一水平面且保证两幅图像的中心点位置保持不变；

所述确定模块，用于确定调整后的两幅图像的重叠区域；

所述拼接模块，用于根据所述重叠区域的图像信息对该两幅图像进行拼接。

进一步地，所述确定模块，用于根据如下公式三确定调整后的两幅图像的重叠区域：

d3＝2*(d/2-d2/2)＝d-d2 公式三

其中，d3表示两幅图像的重叠区域的长度，d2表示第一摄像头和第二摄像头之间的距离；d表示第一摄像头或第二摄像头的成像范围，所述成像范围为平展在成像平面上的条形码图像宽度。

由上述技术方案可知，本发明提供的适用于弧形容器的双目条形码识读设备，基于两个并排设置的可变焦摄像头，分别捕捉弧形容器上条形码的左右区域，并对两个摄像头获取图像分别进行纠正，消除弧度对获取图像的影响，在图像纠正的基础上，再通过两摄像头的重叠区域，对两幅图像进行拼接，从而为译码提供较理想的条形码图像。可见本发明能够解决弧形容器上条形码识读问题，提高弧形容器上条形码的识别成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的适用于弧形容器的双目条形码识读设备的背面结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的适用于弧形容器的双目条形码识读设备的正面结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的识读设备与弧形容器的相对位置示意图；

图4是本发明一实施例提供的条形码列宽度纠正示意图；

图5是本发明一实施例提供的第一摄像头和第二摄像头成像关系示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的适用于弧形容器的双目条形码识读设备的背面结构示意图。其中，1表示设备机身，2表示红外测距模块，3表示摄像头，4表示旋转平面。其中，红外测距模块、摄像头和旋转平面左右分别各设置有一个，以下分别称为第一红外测距模块、第二红外测距模块、第一摄像头、第二摄像头、第一旋转平面、第二旋转平面。

本发明实施例提供的双目条形码识读设备用于对附着于弧形容器上的条形码进行识读，参见图1，所述识读设备包括：设置在所述识读设备背面且位于同一水平线且相距预设距离的两个可旋转平面，分别为第一旋转平面和第二旋转平面，每个旋转平面上设置有一个可变焦摄像头和一个红外测距模块，分别为第一摄像头、第一红外测距模块、第二摄像头和第二红外测距模块；其中，所述第一摄像头用于采集位于弧形容器第一区域内的第一条形码图像，所述第二摄像头用于采集位于弧形容器第二区域的第二条形码图像；其中，位于第一区域的条形码和位于第二区域的条形码存在重叠区域且位于第一区域的条形码和位于第二区域的条形码共同构成完整的目标条形码；所述第一红外测距模块和所述第二红外测距模块分别用于测量对应的旋转平面与弧形容器表面的距离，并在检测到对应的旋转平面与弧形容器的距离最小时控制对应的旋转平面停止旋转；

可以理解的是，两个红外测距模块分别用于测量对应的旋转平面在当前的旋转角度下与弧形容器表面的距离，即用于探测对应的旋转平面是否已与弧形容器的直径相垂直；两个摄像头用于获取对应视野范围内的条形码图像；两个旋转平面主要用于固定对应的摄像头与红外测距模块，旋转平面可横向旋转，固定在其上的摄像头和红外测距模块也随之旋转。

可见，本实施例提供的识读设备通过设置红外测距模块，动态调整摄像头所在旋转平面，搜索与弧形容器表面距离最短的角度，使旋转平面始终垂直于弧形容器弧状圆心与摄像头位置的连线。

例如，在使用所述识读设备对弧形容器上的条形码进行识读时，将所述识读设备水平对准弧形容器上的条形码，所述识读设备会控制相应的旋转平面左右旋转，旋转过程中红外测距模块持续测量旋转平面与弧形容器表面的距离，如距离持续变大，则旋转平面反向旋转；如距离持续变小，则其继续旋转，直到锁定两者距离最短时的旋转平面的角度，此角度也是旋转平面与容器半径相垂直的位置。

进一步地，所述识读设备还包括处理器，所述处理器分别对所述第一摄像头采集的第一条形码图像以及所述第二摄像头采集的第二条形码图像进行条形码列宽度纠正以得到纠正后的第一条形码图像和纠正后的第二条形码图像，并将纠正后的第一条形码图像和纠正后的第二条形码图像进行拼接处理得到完整的目标条形码图像；

所述处理器还用于对得到的完整的条形码图像进行条形码识别以得到相应的译码结果。

由上述描述可知，本发明实施例提供的适用于弧形容器的双目条形码识读设备，基于两个并排设置的可变焦摄像头，分别捕捉弧形容器上条形码的左右区域，并对两个摄像头获取图像分别进行纠正，消除弧度对获取图像的影响，在图像纠正的基础上，再通过两摄像头的重叠区域，对两幅图像进行拼接，从而为译码提供较理想的条形码图像。可见本发明实施例能够解决弧形容器上条形码识读问题，提高弧形容器上条形码的识别成功率。

在一种可选实施方式中，参见图2，所述识读设备还包括显示屏5，所述显示屏5位于所述识读设备的正面，用于显示完整的条形码图像及对应的译码结果。

在一种可选实施方式中，所述处理器包括：图像纠正单元和图像拼接单元；

所述图像纠正单元，用于根据弧形容器的弧度分别对第一条形码图像和第二条形码图像进行条形码列宽度的逐列纠正，分别得到纠正后的第一条形码图像和纠正后的第二条形码图像；

所述图像拼接单元，用于获取纠正后的第一条形码图像与纠正后的第二条形码图像的重叠区域，并基于所述重叠区域对纠正后的第一条形码图像和纠正后的第二条形码图像进行拼接处理，得到纠正拼接后的条形码图像。

在一种可选实施方式中，所述图像纠正单元包括：参数获取模块和条形码列宽度纠正模块；

所述参数获取模块，用于根据第一摄像头和第二摄像头之间的距离、第一旋转平面与弧形容器之间的第一距离或第二旋转平面与弧形容器之间的第二距离，以及第一旋转平面的旋转角度或第二旋转平面的旋转角度获取弧形容器半径；其中，第一旋转平面与弧形容器之间的第一距离为第一旋转平面与弧形容器距离最小时的距离，第二旋转平面与弧形容器之间的第二距离为第二旋转平面与弧形容器距离最小时的距离；

所述条形码列宽度纠正模块，用于根据所述参数获取模块获取的弧形容器半径按照预设的列宽度纠正公式分别对第一条形码图像和第二条形码图像进行条形码列宽度的逐列纠正，得到纠正后的第一条形码图像和第二条形码图像；其中，在对第一条形码图像或第二条形码图像进行条形码列宽度纠正时，以第一摄像头或第二摄像头中心点所在列开始，向两侧逐列进行条形码列宽度纠正。

在一种可选实施方式中，所述参数获取模块可用于按照如下公式一获取弧形容器半径：

r＝(d2/2)/cosC-d1 公式一

其中，d2表示第一摄像头和第二摄像头之间的距离；d1表示第一旋转平面与弧形容器之间的第一距离或第二旋转平面与弧形容器之间的第二距离；C＝90°-C₁，C₁为第一旋转平面的旋转角度或第二旋转平面的旋转角度。

在一种可选实施方式中，所述预设的列宽度纠正公式可采用如下公式二：

其中，第一摄像头或第二摄像头在进行条形码识读时将弧形容器上的条形码投影到成像平面上，d2表示条码列的真实宽度，d1表示条码采集时投影到成像平面上的变形条码列宽度，d1表示第一摄像头或第二摄像头中心点到待纠正条码列的距离，A表示弧形容器表面点与第一摄像头或第二摄像头中心点间所夹的圆半径夹角，B表示弧形容器表面点与成像平面间的夹角，r表示弧形容器半径。

下面结合图3和图4所示的位置关系图和纠正原理图对所述图像纠正单元的工作过程进行详细解释说明。

当识读设备锁定两个旋转平面位置后，旋转平面、设备机身与弧形容器间的相对位置关系如图3所示。图3表示设备操作时的俯视图，图中8为设备机身，7为旋转平面，左右各一个，9为旋转平面与设备机身的连接轴，6为弧形容器，另外，图3中所有虚线都不代表任何实物。

根据图中相对位置，可计算弧形容器的半径。由于连接轴控制旋转平面旋转，所以图中B角的角度已知，根据角度互补原理，则C角角度等于B角角度，另一方面，旋转平面与容器表面间的距离d1已通过测距模块获取，同时，两摄像头间距离d2是固定的，综合以上变量，则可知弧形容器半径r＝(d2/2)/cosC-d1，而两条半径所夹角度A＝180-2*C。

上述过程主要是对摄像头角度进行调整，并获取弧形容器的相关参数，为纠正条形码做准备。由于摄像头所在平面与弧形容器表面存在一定的夹角，离摄像头中心点越远的弧形容器表面部分，图像获取时产生变形会越大，即该部分图像会变窄，因此，本发明实施例将摄像头获取的图像分割成若干列，结合弧度值对图像进行逐列纠正，以恢复每列图像的正常宽度。其中，实际条码与获取的条码图像间的关系如图4所示。

如图4所示，摄像头将弧形容器6表面投影到成像平面10上。图中d3为摄像头中心点到待纠正条码图像列的距离，A为弧形容器表面点与摄像头中心点间所夹的圆半径夹角，B为弧形容器表面点与成像平面间的夹角，d2为正常条码图像列宽度或条码列的真实宽度，而d1为条码采集时投影到成像平面上的变形条码图像列宽度，d2的求解公式如下面公式二所示。

由上面公式二所示，可以获得与图像列d1位置相对应的容器表面条码图像的原宽度，以摄像头中心点所在列开始，按照上述公式二，分别向两侧对图像逐列进行纠正，最终可将曲面上的条码转换到平面11上。通过以上过程，可分别纠正左右两个摄像头所获取的条形码部分。

可见，本发明实施例提供的识读设备针对变形的条形码图像，采用逐列进行纠正的微分方法，以变形后的图像列为基本单位，给合该列所对应弧段的角度，将弧面上的条形码转换到平面上。

在一种可选实施方式中，所述图像拼接单元包括：调整模块、确定模块和拼接模块；

所述调整模块，用于将纠正后的第一条形码图像和纠正后的第二条形码图像调整至同一水平面且保证两幅图像的中心点位置保持不变；

所述确定模块，用于确定调整后的两幅图像的重叠区域；

在一种可选实施方式中，所述确定模块，用于根据如下公式三确定调整后的两幅图像的重叠区域：

d3＝2*(d/2-d2/2)＝d-d2 公式三

其中，d3表示两幅图像的重叠区域的长度，d2表示第一摄像头和第二摄像头之间的距离；d表示第一摄像头或第二摄像头的成像范围，所述成像范围为平展在成像平面上的条形码图像宽度。

所述拼接模块，用于根据所述重叠区域的图像信息对该两幅图像进行拼接。

下面结合图5所示的成像关系示意图对所述图像拼接单元的工作过程进行详细解释说明。

由于条形码分别由左右两摄像头共同获取，摄像头存在未能完全覆盖整个条形码区域的可能性，需根据左右摄像头的成像范围，确定左右条形码图像的重叠区域，进行两者的拼接。

在上述图像纠正单元的条形码纠正步骤中，以摄像头中心线为起始线，分别向两侧对图像列进行纠正，纠正后条形码图像为平展在成像平面上的两幅条形码图像，因此，在拼接过程中可以调整两成像平面的角度，使两者处于同一水平面上，而两个中心点位置保持不变，调整后两摄像头成像关系如图5所示。

由图5可知，两摄像头获取条形码图像的重叠区域的长度d3可由两摄像头中心点间距离d2，以及摄像头的成像范围d获取，成像范围即平展在成像平面上的条形码图像宽度，则重叠区域的长度计算如下面公式三所示。

d3＝2*(d/2-d2/2)＝d-d2 公式三

在确定重叠区域后，即可根据该重叠区域对两幅图像进行拼接，拼接后条形码图像可直接用于译码。另外上述过程中均涉及到图像宽度问题，为方便描述，均指实际宽度，该宽度可通过成像时的像距与像距推算得到。

由上面记载的技术方案可知，本发明实施例提供了一种适用于弧形容器的双目条形码识读设备，用于解决横向附着在弧形容器表面的条形码识读问题。本发明实施例提供的识读设备首先通过镜头调整、弧度检测操作获取容器参数，再通过获取参数对变形的条形码图像进行纠正，最后对纠正后的条形码图像进行拼接，以消除弧度对条形码识读的影响。可见，本发明实施例提供的识读设备克服了传统识读设备不易解译横向附着在弧形容器上条形码的缺点，提高了条形码译码的成功率。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。