多功能手持式物体扫描仪的制作方法

本发明涉及多功能手持式物体扫描仪，属于测量设备领域。

背景技术：

商品从生产出来，到被消费者购买，中间需要经历漫长的运输，仓储，再运输，再仓储的过程，因此商品的高效运输和仓储，以及物流跟踪成为现代商品流通技术的要求。在多个环节，需要读取商品的ID码以及几何尺寸值，以便于进行最优配置运输及仓储空间。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多功能手持式物体扫描仪。该方案利用RGB摄像头读取条形码或者二维码，同时利用立体视觉技术快速测量商品的三维尺寸，为仓储及运输提供参考数据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

多功能手持式物体扫描仪，包括机壳和安装在所述的机壳内部的电子控制装置，所述的电子控制装置包括电源模块，用于提供电源，所述的电子控制装置还包括：

——进行集中控制的处理器，所述的处理器负责图像采集，视觉深度信息计算，信息发送和人机交互处理；

——与所述的处理器连接的第一红外摄像头和第二红外摄像头，设置在所述的机壳的前部，用于采集红外视觉信息，进行场景的深度计算；

——与所述的处理器连接的红外结构光发生器，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于发射网状主动红外光，增加场景的纹理；

——与所述的处理器连接的RGB摄像头，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于采集图像信息，进行条形码和二维码识别；

——与所述的处理器连接的通讯模块，实现信息的发送和接收；

——与所述的处理器连接的人机界面，包括按键和LCD显示器，设置在所述的机壳上，用于指令输入和信息显示。

所述的通讯模块设置为无线通讯模块。所述的通讯模块设置为有线串行通讯模块。

所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头以固定间距进行水平放置。

所述的处理器内部设置条形码提取算法，二维码提取算法，环境深度计算算法，以及物体尺寸提取算法，所述的物体尺寸提取算法包括以下步骤：

(1)首先，所述的多功能手持式物体扫描仪在物体的顶角上方进行拍摄，所述的环境深度计算算法输出当前场景的深度信息f(X，Y)＝(x，y，z)，其中X，Y为图像坐标，x，y，z是以所述的第一红外摄像头为原点的世界坐标；

(2)搜索物体的顶点A(X_A，Y_A)：|f(X_A，Y_A)|＝min|f(X，Y)|＝min(x²+y²+z²)^1/2；

(3)沿着顶点A，向下搜索物体的顶点B(X_B，Y_B)：|f(X_B，Y_B)|＝max|f(X，Y)|＝max(x²+y²+z²)^1/2，同时X_B＝X_A，Y_B＜Y_A；

(4)取顶点A和顶点B的中间点(X_A，(Y_A+Y_B)/2)；

(5)沿着中间点向右搜索边缘点C(X_C，Y_C)：Y_C＝(Y_A+Y_B)/2，同时，abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc-1，Yc)|)＜T_min同时abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc+1，Yc)|)＞T_max；沿着中间点向左搜索边缘点D(X_D，Y_D)：Y_D＝(Y_A+Y_B)/2，同时，abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc+1，Yc)|)＜T_min同时abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc-1，Yc)|)＞T_max，T_minT_max；

(6)沿着顶点C，向下搜索物体的顶点F(X_F，Y_F)：|f(X_F，Y_F)|＝max|f(X，Y)|＝max(x²+y²+z²)^1/2，同时X_F＝X_C，Y_F＜Y_C；

(7)沿着顶点D，向下搜索物体的顶点E(X_E，Y_E)：|f(X_E，Y_E)|＝max|f(X，Y)|＝max(x²+y²+z²)^1/2，同时X_E＝X_D，Y_E＜Y_D；

计算物体高度H＝SQRT((x_A-x_B)²+(y_A-y_B)²+(z_A-z_B)²)，物体长度L＝SQRT((x_B-x_F)²+(y_B-y_F)²+(z_B-z_F)²)，物体宽度W＝SQRT((x_B-x_E)²+(y_B-y_E)²+(z_B-z_E)²)。

本发明的有益效果主要表现在：1、利用RGB摄像头读取条形码或者二维码，进行商品识别；2、利用立体视觉进行商品三维数据测量，为仓储及运输提供参考数据。

附图说明

图1是多功能手持式物体扫描仪的外形图；

图2是多功能手持式物体扫描仪的正视图；

图3是多功能手持式物体扫描仪的后视图；

图4是多功能手持式物体扫描仪的控制逻辑框图；

图5是物体尺寸提取算法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

参照图1-4，多功能手持式物体扫描仪，包括机壳9，所述的机壳9起到容纳和保护的作用，为了方便使用，设置了手柄和扫描头。还包括安装在所述的机壳9内部的电子控制装置，所述的电子控制装置包括电源模块2，用于提供电源，可采用可充电电池，设置在所述的机壳9的手柄内。

所述的电子控制装置还包括：

——进行集中控制的处理器1，所述的处理器1负责图像采集，视觉深度信息计算，信息发送和人机交互处理；

——与所述的处理器1连接的第一红外摄像头3和第二红外摄像头4，设置在所述的机壳9的扫描头的前部，用于采集红外视觉信息。所述的第一红外摄像头3和第二红外摄像头4以固定间距进行水平放置，所以对于环境中的同一红外目标在所述的第一红外摄像头3和第二红外摄像头4上的成像位置会有差异，距离近差异越大，距离远差异越小，因此根据成像视差可进行场景的深度计算；

——与所述的处理器1连接的红外结构光发生器6，设置在所述的第一红外摄像头3和第二红外摄像头4之间，用于发射网状主动红外光，增加场景的纹理，提高场景深度计算的质量；

——与所述的处理器1连接的RGB摄像头5，设置在所述的第一红外摄像头3和第二红外摄像头4之间，用于采集环境的可见光图像信息，进行条形码和二维码识别；

——与所述的处理器1连接的通讯模块7，实现信息的发送和接收。所述的通讯模块7设置为无线通讯模块7，可以实现与应用系统的无线数据通讯。所述的通讯模块7设置为有线串行通讯模块7，可以实现与应用系统的有线数据通讯；

——与所述的处理器1连接的人机界面8，用于指令输入和信息显示。包括设置在所述机壳9的手柄后部的按键10，以及设置在所述机壳9的扫描头后部的LCD显示器11。所述的按键10可以实现功能选择及指令输入；所述的LCD显示器11可以显示各种状态信息及条形码、二维码及深度计算的中间过程。

所述的处理器内部设置条形码提取算法，二维码提取算法，环境深度计算算法，以及物体尺寸提取算法。

所述的条形码提取算法提取图像中的一维条形码，可采用成熟算法；所述的二维码提取算法提取图像中的二维码，可采用成熟算法；所述的环境深度计算算法提取环境的深度信息，可采用成熟算法。

所述的物体尺寸提取算法是计算场景中的方形物体的三维尺寸，包括以下步骤：

(1)首先，所述的多功能手持式物体扫描仪在物体的顶角上方进行拍摄，所述的环境深度计算算法输出当前场景的深度信息f(X，Y)＝(x，y，z)，其中X，Y为图像坐标，x，y，z是以所述的第一红外摄像头为原点的世界坐标；

(2)搜索物体的顶点A(X_A，Y_A)：|f(X_A，Y_A)|＝min|f(X，Y)|＝min(x²+y²+z²)^1/2。由于拍摄位置和角度的原因，顶点A与所述的第一红外摄像头距离最近；

(3)沿着顶点A，向下搜索物体的顶点B(X_B，Y_B)：|f(X_B，Y_B)|＝max|f(X，Y)|＝max(x²+y²+z²)^1/2，同时X_B＝X_A，Y_B＜Y_A。同样是由于拍摄位置和角度的原因，顶点B与所述的第一红外摄像头距离最远；

(4)取顶点A和顶点B的中间点(X_A，(Y_A+Y_B)/2)；

(5)沿着中间点向右搜索边缘点C(X_C，Y_C)：Y_C＝(Y_A+Y_B)/2，同时，abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc-1，Yc)|)＜T_min同时abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc+1，Yc)|)＞T_max；沿着中间点向左搜索边缘点D(X_D，Y_D)：Y_D＝(Y_A+Y_B)/2，同时，abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc+1，Yc)|)＜T_min同时abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc-1，Yc)|)＞T_max，T_minT_max。

边缘点C点和D点位于物体的边缘，处在单边深度跳变的位置，并以此作为识别的依据；

(6)沿着顶点C，向下搜索物体的顶点F(X_F，Y_F)：|f(X_F，Y_F)|＝max|f(X，Y)|＝max(x²+y²+z²)^1/2，同时X_F＝X_C，Y_F＜Y_C。

沿着边缘点C所在的边缘，顶点F点与所述的第一红外摄像头距离最远；

(7)沿着顶点D，向下搜索物体的顶点E(X_E，Y_E)：|f(X_E，Y_E)|＝max|f(X，Y)|＝max(x²+y²+z²)^1/2，同时X_E＝X_D，Y_E＜Y_D。

沿着边缘点D所在的边缘，顶点E点与所述的第一红外摄像头距离最远；

(8)计算物体高度H＝SQRT((x_A-x_B)²+(y_A-y_B)²+(z_A-z_B)²)，物体长度L＝SQRT((x_B-x_F)²+(y_B-y_F)²+(z_B-z_F)²)，物体宽度W＝SQRT((x_B-x_E)²+(y_B-y_E)²+(z_B-z_E)²)。

在实际使用时，只需通过所述的按键10打开电源，并选择需要的操作，然后将所述的扫描头对准待扫描的目标，包括条形码、二维码或者三维物体，并在所述的LCD显示器11中预览处理效果，处理成功的条件下，通过所述的按键10进行确认，形成处理结果并存储，还可以通过所述的通讯模块7进行上报。