专利名称：一种书籍或档案的缺页检测系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种书籍或档案的缺页检测系统及方法。
背景技术：
目前，国内外大部分图书馆都配备了先进的图书馆管理设备，读者到图书馆借阅读书，只要凭借书证就可以刷卡进入自助借书处，选中书籍或档案后，通过自助借还书机扫书籍或档案的条码，为书籍或档案“消磁”和“充磁”，就可以顺利通过图书防盗仪，借阅成功了。如果您没给书籍或档案“充磁”就出门，图书防盗仪将鸣笛，门禁会自动关闭，将人锁在 屋内，保安人员也会通过连线仪器发现这种情况，并及时赶到这里。还书时也是一样要“消磁”，并在这同一台仪器上完成。但是，这样一个先进的管理方法却无法防止图书的撕页问题，因为整个系统只对进行书籍或档案中磁性体进行操作，只要磁性体完好，就能顺利完成书籍或档案还书操作。这种现象不仅存在于自助图书馆，同时存在于人为的管理系统之中。此类事件的频繁发生有多方面的原因，主要表现在
a.图书价格很高，而对一本完整的书，最吸引人或者说最有价值的部分，可能仅仅就在整本书的几页之中。为避免因此去购买，便有人选择撕毁图书馆借阅的书籍或档案。b.图书中，大量的精美插页是吸引借阅者的一个重要因素，因而也成为图书被毁坏的主要原因。而对于图书撕页检测，目前国内外仍无令人满意的研究成果。原因就在于图书种类繁多，纸张的厚薄差异也较大，故而图书撕页不易被察觉。同时，图书撕页现象仍没有引起足够的重视，也是图书撕页检测没有令人满意的研究成果的原因之一。目前国内已有的图书撕页检测系统主要是针对图书重量进行检测，该检测方法存在多种缺点。首先它需要采用高精密天平，设备成本较高；同时，该设备对检测环境的要求较为苛刻，不适合快速的图书检测；另外，采用重量原理检测的图书受温度、湿度等环境因素影响十分明显，该系统的检测稳定性并不令人乐观。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测时间短、准确率高、不受环境影响、能精确定位的一种书籍或档案的缺页检测系统及方法。本发明的目的是这样实现的一种书籍或档案的缺页检测系统，至少包括控制单元、夹紧机构、相机、计算单元，控制单元通过接口连接计算单元、夹紧机构和相机，夹紧机构包括电机、前夹板、后夹板，前夹板和后夹板之间放置书籍或档案，书籍上有标记信息，标记信息是在书籍上建立的斜线，标记信息在相机的成像范围之内，计算单元向夹紧机构和控制单元发出夹紧和获取图像的信号；夹紧机构通过移动电机伸缩杆端部连接的前夹板对需要检测的书籍或档案进行夹紧，使书籍的标记信息检测面形成一平面；计算单元用于控制相机读取标记信息成像信息，通过对标记信息图像进行特征提取、判断，获取书籍完整度信息，计算单元向夹紧机构和控制单元发出夹紧和档案的厚度信号，通过夹紧机构对档案的厚度变化进行检测，给出档案缺页信息。所述的夹紧机构包括电机、码盘、第一光脉冲检测电路和第二光脉冲检测电路，码盘固定在电机伸缩杆上，绕码盘一周有占空比1:1的圆孔，在圆孔中心线圆周上分布有第一光脉冲检测电路和第二光脉冲检测电路，电机伸缩杆前后转动，通过第一光脉冲检测电路和第二光脉冲检测电路得到的二路光脉冲信号的编码，检测电机伸缩杆的伸缩量，通过伸缩量检测书籍或档案的厚度变化，检测书籍或档案的缺页。一种书籍或档案的缺页检测方法，其特征是，至少包括如下步骤
步骤201 :首先对硬件进行初始化操 作；
步骤202 :判断串口是否有数据的交流接收，若有数据的接收则进行步骤203，没有则继续串口的连接；
步骤203 :硬件软件都连通完成，准备选择模式；
步骤204 :选择所需要的检测模式；
步骤205 :选择模式1，即手动模式；
步骤206 :选择模式2，即自动模式；
步骤207 :选择模式3，即管理模式；
步骤208 :在手动模式下，开始自动检测书籍或档案的完整性；
步骤209 :在自动模式下，手动检测书籍或档案完整性；
步骤210 :在管理状态下，检测书籍或档案完整性，并将相应的信息记录到数据库； 步骤211 :系统完成对待检书籍或档案的检测；
步骤212 :完成检测任务的系统恢复原本的设置。所述步骤208手动检测，包括如下步骤，其特征是
步骤301 :在显示器显示的运行界面上选择单选按钮“检测”，进入检测状态；
步骤302 :显示器上位机应用界面上会显示“欢迎使用！ ”的字样；
步骤303 :在下位机的面板上按下左键，选择手动模式；
步骤304 :上位机应用界面的编辑框显示字体变换为“当前模式手动”；
步骤305 :按下下位机面板上右键，启动电机前进；
步骤306 :电机前进到书籍或档案的位置，将书籍或档案夹紧；
步骤307 :上位机应用程序界面显示“请等待，检测中 ”，并在后台检测书籍或档案的完整性情况；
步骤308 :依据检测结果，判断书籍或档案是否被撕页，若是，进行步骤309，否则进行步骤310 ；
步骤309 :撕页损坏的书籍或档案被检测出来，上位机发出损坏提示音，并在应用程序界面上显示“书已被损坏！ ”，生成文档记录信息；
步骤310 :完整的书籍或档案被检测是完好的，上位机发出相应提示音，并在应用程序界面显示“书是完整的！ ”，生成文档记录信息；
步骤311 :弹起下位机面板上的右按键，以便使电机退回复位；
步骤312 :弹起下位机面板上左按键，使系统复位。所述步骤208手动检测，包括如下步骤，所述步骤209自动检测，包括如下步骤，其特征是
步骤401 :在上位机应用界面选择单选按钮“检测”，进入检测模式；
步骤402 :确保下位机面板上左按键是弹起状态，以保证可以进入自动模式；
步骤403 :在上位机应用界面上选择“自动”按钮；
步骤404 :上位机应用界面编辑框显示内容从“欢迎使用！ ”变化为“当前模式自动”； 步骤405 :电机向前运行，直至夹紧待检测书籍或档案；
步骤406 :上位机应用界面编辑框显示“请等待，检测中 ”，并在后台检测书籍或档案的完整性情况；
步骤407 :判断书籍或档案是否被撕页，若是进行步骤408，否则进行步骤409 ；
步骤408 :撕页损坏的书籍或档案被检测出来，上位机发出损坏提示音，并在应用程序界面上显示“书已被损坏！ ”，生成文档记录信息；
步骤409 :完整的书籍或档案被检测是完好的，上位机发出相应提示音，并在应用程序界面显示“书是完整的！ ”，生成文档记录信息；
步骤410 :检测完成后，电机自动退回，并复位；
步骤411 :系统复位，恢复到可以重新启动的状态。所述步骤210管理模式，包括如下步骤，其特征是
步骤501 :在上位机应用界面上选择单选按钮“录入”，进入管理模式；
步骤502 :保证下位机面板上的左按键是弹起状态，即系统是初始状态；
步骤503 :启动条形码扫描设备，获取待测书籍或档案的条形码；
步骤504 :选择手动或自动模式,启动电机；
步骤505 :电机夹紧书籍或档案，开始对待检书籍或档案的检测；
步骤506 :上位机应用界面编辑框显示“请等待，检测中 ”，并检测书籍或档案的完整程度；
步骤507 :依据检测结果判断书籍或档案是否完整，若有撕页现象进行步骤508，若没有则进行步骤509 ；
步骤508 :撕页损坏的书籍或档案被检测出来，上位机发出损坏提示音，并在应用程序界面上显示“书已被损坏！ ”，生成文档记录信息；
步骤509 :完整的书籍或档案被检测是完好的，上位机发出相应提示音，并在应用程序界面显示“书是完整的！ ”，生成文档记录信息；
步骤510 :将记录的信息统计到数据库中；
步骤511 :根据手动或自动模式该有的步骤，使电机复位；
步骤512 :系统复位，恢复到可以重新启动的状态。所述单片机与上位机协同控制，包括如下步骤，其特征如下
步骤901 :单片机收到“手动”模式或“自动”模式或“管理”模式发送的信号，开始向电机发送信号；
步骤902 :电机收到信号，开始前进；
步骤903 :压紧书籍或档案后，电机停止运动；
步骤904 :为保证书籍或档案被压紧后，电机完全停止，做适当延时；
步骤905 :单片机给上位机发送信号；步骤906 :相机开启，采集书籍或档案侧面跨度标记信息的图像信息；
步骤907 :对图像提取特征，检测书籍或档案侧面跨度标记信息的完整性；
步骤908 图像处理完成，上位机给单片机发送消息，单片机撤回电机，复原系统。本发明的优点是由于在在书籍或档案的翻页侧面建立页与页之间的跨度标记信息，当中间页被撕，其中被撕的页对应的行斜线之间跨度发生变化，通过检测跨度获取中间被撕页，给出提示信息。设计时，线条的不规则尺寸小于书页的厚度。检测通过图像传感器获取书籍或档案的翻页侧面页与页之间的跨度标记图像，通过图像识别。现有的CCD图像传感器几百万到上千万对分辩页之间的跨度标记变化是非常容易的。更重要的是，通过计算机获取图像和对图像处理有着非常高的速度。同时，本发明几乎不受环境温度、湿度等因素的影响，具有较好的适用性。并由于设备结构简单，成本低，检测精度高，稳定性好，适合大范围推广。
下面结合实施例对本发明做进一步的说明
图I本发明的实施例图书防撕页检测系统组成 图2图书防撕页检测系统工作原理示意 图3手动模式流程框 图4自动模式流程框 图5管理模式流程框 图6是夹紧机构示意 图7是码盘结构不意 图8单片机模块系统功能示意 图9单片机与上位机协同自动控制流程 图10上位机检测功能模块示意 图11图书撕页检测过程算法流程图。图中，I、壳体；2、控制单元；3、夹紧机构；4、标记信息；5、相机；6、书籍或档案；7、显示设备；8、报警器；9、控制按键；10、照明；11、条形码扫描设备；12、靠板；13、接口 ；14、计算单元。
具体实施例方式实施例I :
本实施例针对单跨度标记信息。如图I所示，一种书籍或档案的缺页检测系统，至少包括控制单元2、夹紧机构3、相机5、计算单元14，控制单元2通过接口连接计算单元14、夹紧机构3和相机5，夹紧机构3包括电机、前夹板、后夹板，前夹板和后夹板之间放置书籍或档案6,书籍上有标记信息4,标记信息4是在书籍上建立的斜线,标记信息4在相机5的成像范围之内，计算单元14向夹紧机构3和控制单元2发出夹紧和获取图像的信号；夹紧机构3通过移动电机伸缩杆端部连接的前夹板对需要检测的书籍或档案6进行夹紧，使书籍的标记信息4检测面形成一平面；计算单元14用于控制相机5读取标记信息4成像信息，通过对标记信息4图像进行特征提取、判断，获取书籍完整度信息，计算单元14向夹紧机构3和控制单元2发出夹紧和档案的厚度信号，通过夹紧机构3对档案的厚度变化进行检测，给出档案缺页信息。如图6和图7所示，夹紧机构3包括电机、码盘304、第一光脉冲检测电路303和第二光脉冲检测电路305，码盘304固定在电机伸缩杆306上，绕码盘304 —周有占空比I: I的圆孔302，在圆孔302中心线圆周上分布有第一光脉冲检测电路303和第二光脉冲检测电路305,电机伸缩杆306前后转动,通过第一光脉冲检测电路303和第二光脉冲检测电路305得到的二路光脉冲信号的编码，检测电机伸缩杆306的伸缩量，通过伸缩量检测书籍或档案的厚度变化，检测书籍或档案的缺页。工作时，将待检测书籍或档案6放好，跨度标记信息4所在的侧面向下，垂直于相机5的光轴。然后由上位机控制处理软件和下位机MCU携带控制系统协同工作，启动夹紧机构3将书籍或档案6夹紧。待检测书籍或档案6被夹持紧后，启动相机5，获取书籍或档 案6侧面的跨度标记信息4的图像信息，并对此图像进行获取灰度信息、检测特征点等处理，以得到书籍或档案6的完整度彳目息。标记信息4是在书籍或档案6上喷涂的斜线，建立书页与书页间单跨度标记信息4，可以得到许多数据。如书的厚度实际页为180页，整书的厚度为12mm，则书页单页厚度为
12mm/180 ^ O. 066mm
当斜线与水平线为30度时，根据三角形对比斜可知斜线长度是整书的厚度的2倍，等于24mm，则在书页与书页之间建立了约
2^0. 066um=0. 133mm
的均匀斜向跨度，对这本书来讲，只要是整书紧合，书页与书页之间的斜向跨度均匀，则斜向跨度均是O. 133mm，按现有的高精度喷涂设备控制精度指标，建立书页与书页之间的跨度误差应在±25um以内，喷涂线条产生的误差不会影响书页与书页之间的总体跨度。当书籍或档案6中间的一页被撕页，如第90页被撕页，则89页和91页在整书紧合情况下，其斜向跨度产生变化跨度，变化跨度是
O.1331X111^2=0. 266mm
当通过图像传感器5获取到变化跨度这一明显变化量时，计算机14或处理设备会迅速检测出这一变化并通过报警器8报报警，同时斜向跨度局部区域被放大，图像显示在显示器上，供工作人员进一步处理。通过实施例I的说明我们不难发现，斜线与水平线的角度越小，建立的斜向跨度信息越大，越容易分辩，因此通过合理选取斜线与水平线的角度使系统能达到较佳的性能指标。实施例2
本实施例针对双跨度标记信息。类似于实施例1，在一本书籍或档案的正侧面通过喷涂二条斜线条建立书页与书页间的双跨度标记信息4。在书籍或档案首页和末页之间喷涂二条斜线条，当书籍或档案6中间的一页被撕页，如第90页被撕页，则89页和91页在整书紧合情况下，二条斜线条同时一同一页将会同时出现变化较大的斜向跨度，当通过图像传感器5获取到二条O. 266mm斜向跨度这一明显变化量时，计算机或处理设备会迅速检测出这一变化并通过报警器8报报警，同时斜向跨度局部区域被放大，图像显示在计算单元的显示器上，供工作人员进一步处理。这种实施方式与实施例I比较其可靠性和准确性都会更高，有利于高分辩率的提取跨度标记信息4。为了使图像识别更容易，建立的跨度标记信息两端有起始位或结束位信息，以使跨度标记信息图像的读取和处理更方便。实施例3
本实施例针对条形码扫描设备11。条形码扫描设备11的增加，可以使本发明在检测书籍或档案完整性的同时，检测到更多关于待检书籍或档案的信息。但是同时条形码扫描设备11也会造成检测过程的延 长，即耗时增加。故而在不是特别需要的场合，可以考虑去掉条形码扫描设备11，以减少检测耗时。若不想添加条形码扫描设备11，为获取更多书籍或档案信息，也可考虑在侧面喷涂多跨度标记信息4。此处的多跨度标记信息4即多处斜线条呈特殊的类似于条码的排列方式，即将条码作为跨度标记信息喷涂在书籍或档案侧面。为节约时间，可针对整个跨度标记信息4提取书籍或档案6的信息，而只对前两条或一条跨度标记信息进行跨度差额检测，来判断书籍或档案6的完整度信息。本发明中通过对标记信息4图像进行特征提取、判断，获取书籍或档案6完整度信息包括三种工作模式，A、手控模式；B、自动模式；C、管理模式。A、手动模式
手动模式流程图如图3所示。a)按步骤301选择“检测”模式，随后通过步骤302进入手动模式，左按键上端指示灯亮。在手动模式下，将书籍或档案有跨度标记信息的侧面向下放进下位机书籍或档案放置凹槽，向里靠实。b)按步骤305，启动电机开始书籍或档案撕页与否的检测。手动模式为本发明的默认模式，故而不需要首先在上位机界面上按下“手动”按钮。显示器上如步骤304所示显示“当前模式手动”。此时由步骤306，电机将书夹紧，上位机程序界面编辑框内显示“请等待，检测中 ”。按步骤307对待检书籍或档案进行撕页识别。若发现书籍或档案有撕页，计算机按步骤309给出提示音嘀、嘀、嘀；嘀、嘀、嘀；。。。。，显示器上上位机程序界面编辑框显示“书已被损坏！ ”。若没有撕页，计算机按步骤310给出提示音嘀、达，显示器上上位机程序界面编辑框显示“书是完好的！ ”。同时在相对路径下的目录里生成文档，来记录书籍或档案被撕页的位置信息。c)按步骤311、312，复位电机，将书放松，取出资料，结束识别过程，等待下次检测。B、自动模式
自动模式流程图如图4所示。a)按步骤401选择“检测”，随后按步骤402，使面板左按键在抬起位置，左按键上端指示灯闪动，，将书或档案带线条里下侧向里，向左靠实。b)由403开始自动模式，由步骤404，编辑框显示“当前模式自动”。由步骤405、406，机内电机移动，将书夹紧，上位机程序界面编辑框内显示“请等待，检测中 ”。并由步骤406进行撕页识别。有撕页现象，计算机按步骤408给出提示音嘀、嘀、嘀；嘀、嘀、嘀；。。。。，显示器上上位机程序界面编辑框显示“书已被损坏！”。若没有撕页，计算机按步骤409给出提示音嘀、达，显示器上上位机程序界面编辑框显示“书是完好的！”。同时在相对路径下的目录里生成文档记录书籍或档案被撕页的位置信息。c)由步骤410电机复位，将书放松，取出资料。结束识别过程，并复位系统，等待下次检测。C、管理模式
管理模式流程图如图5所示。a)按步骤501、502，启动计算机前台和后台程序，使其处在数据管理状态，左按键上端指示灯闪动，
b)按步骤503读取资料条码。·c)将书或档案带线条里下侧向里，向左靠实。d)由步骤504，在计算机界面上选择“自动”或“手动”，机内电机移动，将书夹紧，按步骤506对待检书籍或档案进行撕页识别，检测完成，步骤507判断，书籍或档案有撕页，步骤508给出提示音嘀、嘀、嘀；嘀、嘀、嘀；。。。。，若没有撕页，步骤509给出提示音嘀、达。同时上位机界面编辑框给出书籍或档案的结果信息“书是完整的！ ”或“书已被损坏！ ”。e)步骤510记录检测到的如书籍或档案厚度等信息在数据库内。f)记录完成后，步骤511、512使电机移动，将书放松，取出资料，结束识别过程，等待下次检测。控制单元2包括单片机及运动控制部分软件。( I)单片机运动控制软件算法
单片机是硬件的主控模块，主要负责电机夹持运动的控制和串口通信，其组成如图8所示。MCU采用STC89C51系列单片机，其功耗低，性能稳定，满足大部分工业应用的控制需求。本发明中，单片机主要负责和上位机的串口通信,主要实现和上位机的协同工作,根据上位机的控制指令实现对电机运动的控制。其主要控制算法流程如图9。其中，自动检测由上位机和单片机进行协同自动控制，当检测进行时，单片机先进行步骤901，随后给电机发送一个前进的指令，电机执行步骤902。电机在遇到书本产生阻力过程中，其电流不断发生变化，单片机通过AD采集这个电流信号。当电流值超过预先设定的某个阈值时，单片机认为书本已经夹紧，发出信号使电机执行步骤903，此时可以对书籍或档案进行检测。单片机先停止电机的运动，再向上位机发送一个电机夹紧的信号。由于电机的机械式运动，可能产生一定的震动，因此，在软件上，单片机停止电机的运动后，步骤904延时O. 5s后再向上位机发送电机夹紧的信号。上位机接收到这一信号后，则依据步骤906开始启动相机进行图像采集，同时开始对图像进行进行步骤907。当上位机对图像处理完毕后，通过串口向单片机发送一个检测完毕的信号，单片机接收这一信号后，进行步骤908，完成一次检测。流程框图如图9所示。( 2 )上位机软件主要算法
上位机软件主要进行图像的采集和图像的处理，以及执行一套图书撕页检测算法。目前已搭建的上位机检测软件的功能模块如图10所示。其中，串口通信模块主要负责上位机和单片机之间的串口通信，实现两者之间的协同通信；相机控制模块主要实现相机的初始化、相关参数设定和相机的逻辑控制等功能；图书撕页检测模块 主要针对采集到的图像，对图像进行预处理和灰度图像变换，再根据前述的撕页检测算法，对图像进行撕页检测用户界面交互模块则实现上位机与用户的交互操作，达到系统可控制的效果。点击“自动”按钮或者点击“手动”按钮，既可以实现图书的撕页检测。依据本系统设计的撕页检测算法，不仅能检测书本有撕页，同时还能准确的定位撕页的位置。图书撕页检测过程是本发明的核心，其算法流程如图11。其中，为保证所获取图像的清晰度，电机停止运动后，延时O. 5s后向上位机发送电机夹紧的信号。同时，上位机采集图像的过程中，摒弃第一次采集的图像，从采集的第二幅图像进行相应处理。并接连处理三幅图像，综合三次检测结果来确定本次所检测书籍或档案的完整度情况。因为下位机中相机的位置固定，故而书籍或档案的大体位置可以得知，故而可获得书籍或档案侧面的平均像素值。以此为基础，可以获取跨度标记信息即线条的具体位置。通过线条可得到书籍或档案的上边缘、下边缘，书厚，以及书籍或档案是否有损坏等信息。算法中，图书侧面平均像素值的获取环节可以使得检测过程能够依据书本自身的纸张颜色和新旧程度进行自适应地设定标签边缘的阈值，能够使得该系统具有较大的适用范围和较高的检测准确性。在前述几项功能均已经实现的情况下，本发明将进一步实现数据库管理系统，SP将管理模式进一步完善。拟实现的目标如下图书入库时进行书本的首次检测，作为书本的完整性标准，同时根据书的厚度和纸张厚度、书本类型建立书本档案，并保存在数据库中，每次图书借阅归还时，均要进行图书的完整性检测，若发现图书有撕页的现象发生，则可以准确快速的定位到相关责任人。本发明的工作过程及步骤是
步骤201 :首先对硬件进行初始化操作；
步骤202 :判断串口是否有数据的交流接收，若有数据的接收则进行步骤203，没有则继续串口的连接；
步骤203 :硬件软件都连通完成，准备选择模式；
步骤204 :选择所需要的检测模式；
步骤205 :选择模式1，即手动模式；
步骤206 :选择模式2，即自动模式；
步骤207 :选择模式3，即管理模式；
步骤208 :在手动模式下，开始自动检测书籍或档案的完整性；
步骤209 :在自动模式下，手动检测书籍或档案完整性；
步骤210 :在管理状态下，检测书籍或档案完整性，并将相应的信息记录到数据库； 步骤211 :系统完成对待检书籍或档案的检测；
步骤212 :完成检测任务的系统恢复原本的设置。所述步骤208手动检测，包括如下步骤，其特征是
步骤301 :在显示器显示的运行界面上选择单选按钮“检测”，进入检测状态；步骤302 :显示器上位机应用界面上会显示“欢迎使用！ ”的字样；
步骤303 :在下位机的面板上按下左键，选择手动模式；
步骤304 :上位机应用界面的编辑框显示字体变换为“当前模式手动”；
步骤305 :按下下位机面板上右键，启动电机前进；
步骤306 :电机前进到书籍或档案的位置，将书籍或档案夹紧；
步骤307 :上位机应用程序界面显示“请等待，检测中 ”，并在后台检测书籍或档案的完整性情况；
步骤308 :依据检测结果，判断书籍或档案是否被撕页，若是，进行步骤309，否则进行步骤310 ；
步骤309 :撕页损坏的书籍或档案被检测出来，上位机发出损坏提示音，并在应用程序界面上显示“书已被损坏！ ”，生成文档记录信息；
步骤310 :完整的书籍或档案被检测是完好的，上位机发出相应提示音，并在应用程序界面显示“书是完整的！ ”，生成文档记录信息；
步骤311 :弹起下位机面板上的右按键，以便使电机退回复位；
步骤312 :弹起下位机面板上左按键，使系统复位。所述步骤209自动检测，包括如下步骤，其特征是
步骤401 :在上位机应用界面选择单选按钮“检测”，进入检测模式；
步骤402 :确保下位机面板上左按键是弹起状态，以保证可以进入自动模式；
步骤403 :在上位机应用界面上选择“自动”按钮；
步骤404 :上位机应用界面编辑框显示内容从“欢迎使用！ ”变化为“当前模式自动”； 步骤405 :电机向前运行，直至夹紧待检测书籍或档案；
步骤406 :上位机应用界面编辑框显示“请等待，检测中 ”，并在后台检测书籍或档案的完整性情况；
步骤407 :判断书籍或档案是否被撕页，若是进行步骤408，否则进行步骤409 ；
步骤408 :撕页损坏的书籍或档案被检测出来，上位机发出损坏提示音，并在应用程序界面上显示“书已被损坏！ ”，生成文档记录信息；
步骤409 :完整的书籍或档案被检测是完好的，上位机发出相应提示音，并在应用程序界面显示“书是完整的！ ”，生成文档记录信息；
步骤410 :检测完成后，电机自动退回，并复位；
步骤411 :系统复位，恢复到可以重新启动的状态。所述步骤210管理模式，包括如下步骤，其特征是
步骤501 :在上位机应用界面上选择单选按钮“录入”，进入管理模式；
步骤502 :保证下位机面板上的左按键是弹起状态，即系统是初始状态；
步骤503 :启动条形码扫描设备，获取待测书籍或档案的条形码；
步骤504 :选择手动或自动模式,启动电机；
步骤505 :电机夹紧书籍或档案，开始对待检书籍或档案的检测；
步骤506 :上位机应用界面编辑框显示“请等待，检测中 ”，并检测书籍或档案的完整程度；
步骤507 :依据检测结果判断书籍或档案是否完整，若有撕页现象进行步骤508，若没有则进行步骤509 ；
步骤508 :撕页损坏的书籍或档案被检测出来，上位机发出损坏提示音，并在应用程序界面上显示“书已被损坏！ ”，生成文档记录信息；
步骤509 :完整的书籍或档案被检测是完好的，上位机发出相应提示音，并在应用程序界面显示“书是完整的！ ”，生成文档记录信息；
步骤510 :将记录的信息统计到数据库中；
步骤511 :根据手动或自动模式该有的步骤，使电机复位；
步骤512 :系统复位，恢复到可以重新启动的状态。所述单片机与上位机协同控制，如图9所示，包括如下步骤，其特征如下
步骤901 :单片机收到“手动”模式或“自动”模式或“管理”模式发送的信号，开始向电机发送信号；
步骤902 :电机收到信号，开始前进；
步骤903 :压紧书籍或档案后，电机停止运动；
步骤904 :为保证书籍或档案被压紧后，电机完全停止，做适当延时；
步骤905 :单片机给上位机发送信号；
步骤906 :相机开启，采集书籍或档案侧面跨度标记信息的图像信息；
步骤907 :对图像提取特征，检测书籍或档案侧面跨度标记信息的完整性；
步骤908 图像处理完成，上位机给单片机发送消息，单片机撤回电机，复原系统。所述图书撕页检测过程中，上位机算法的主流程框图如图11所示，包括如下步骤，其特征是
步骤1101 :电机将待检书籍或档案夹紧后，上位机开始检测过程；
步骤1102 :相机拍照，获取跨度标记信息的彩色位图，并将其灰度化；
步骤1103 :为防止相机刚开启焦距不准，或因电机运行震动下位机导致的相机不稳，将第一幅图片丢弃，从第二幅开始进行步骤1104 ；
步骤1104 :在灰度位图上依据像素值信息特征，辨别出线条和书的不同；
步骤1105 :依据步骤1104所获取的线条和书籍或档案侧面的差异性，得到跨度标记信息的准确位置；
步骤1106 :由步骤1105所得跨度标记信息，沿线条向上，找到线条的上端点处，即书籍或档案上边缘；
步骤1107 :沿线条向下，找到线条的下端点处，即书籍或档案下边缘；
步骤1108 :根据书籍或档案上下边缘的位置信息，获取书籍或档案的厚度信息；
步骤1109 :对获取到的跨度标记信息，检测线条的完整性，即得到书籍或档案是否有撕页的信息；
步骤1110 :将得到的书籍或档案完整度信息记录下来；
步骤1111 :为保证检测的准确性，对书籍或档案拍四张图片，连续检测三次；
步骤1112 :由三次检测的结果分析，书籍或档案是否有被撕页；
步骤1113 :检测结束，将系统复位。所述步骤1104，包括以下步骤，其特征是
步骤1201 :在灰度位图上的书籍或档案侧面部分，选取一处区域，获取到书籍或档案侧面的平均像素值sum，作为书籍或档案的标识；
步骤1202 :在书籍或档案上有跨度标记信息的区域获得线条上的最小像素值点min，并记录其所在的位置；
步骤1203 :判断步骤1202是否得到了 min，如果找到，进行步骤1204，如果没有，进行步骤1205 ；
步骤1204 :由步骤1201和步骤1202所获取的sum和min，得到所需要的阈值，此阈值作为边界值，用来区分跨度标记信息和书籍或档案侧面；
步骤1205 :确定书籍或档案的摆放是否正确，以及跨度标记信息的标记是否清晰可用，并修正人为失误；
步骤1206 :重新检测书籍或档案的完整性。 所述步骤1106，包括以下步骤，其特征是
步骤1301 :书籍或档案上下边缘的寻找，依赖于跨度标记信息，故而在寻找书籍或档案上边缘之前，需要确定跨度标记信息已经找到；
步骤1302 :寻找在跨度标记信息中即线条上一点，此点需确定存在线条中，以下步骤将以此点作为起点；
步骤1303 :从步骤1302所确定的起点处，沿线条向上寻找线条的终止点，即获取到线条上端点；
步骤1304 :判断是否找到线条上端点，如果找到，进行步骤1305，否则进行步骤1306 ； 步骤1305 :以此端点所在位置作为书籍或档案的上边缘start ；
步骤1306 :在起点所在位置沿线条向下间隔一定位置，重新确定一个起点，重复步骤1303，以便找到正确的跨度标记信息的起始点；
步骤1307 :如果连续三次都没有找到，则认为线条的标记有问题；
步骤1308 :返回1101，重新开始检测。所述步骤1107，包括以下步骤，其特征是
步骤1401 :以线条上start处，开始沿线条向下一行一行检测；
步骤1402 :记录当前行线条左右边缘的位置信息；
步骤1403 ;将下一行作为当前行；
步骤1404 :判断当前行的线条信息是否结束，若结束进行步骤1405，否则继续进行步骤1402，直到找到线条的末端点；
步骤1405 :以找到的线条末端点位置end作为书籍或档案的下边缘，得到书籍或档案信息。所述步骤1109，是本发明的核心算法所在，包括以下步骤，其特征是
步骤1501 :从跨度标记信息的起点开始,每几行作为一次检测跨度,本方法采用三行； 步骤1502 :从第一行开始向下检测；
步骤1503 :计算当前检测跨度间首行和末行间，左边缘位置的差额，并以此作为判断占.
步骤1504 :判断步骤1503所得到的差额值是否过大，本方法的判断标准采用左边缘三行间边缘位置差额的平均值的I. 5倍，若所判断差额值过大，进行步骤1505，否则进行步骤1507 ；步骤1505 :同步骤1503，计算线条右边缘三行间的跨度差额；
步骤1506 :以步骤1504所采用的标准，判断右边缘差额是否过大，如果是，进行步骤1508，否则进行步骤1507 ；
步骤1507 :将下一行作为当前行，进行新一轮的计算；
步骤1508 :左右边缘差额值都较大，则判断书籍或档案被撕页，当前行处即为书籍或档案被撕页处。
权利要求
1.一种书籍或档案的缺页检测系统，至少包括控制单元、夹紧机构、相机、计算单元，控制单元通过接口连接计算单元、夹紧机构和相机，夹紧机构包括电机、前夹板、后夹板，前夹板和后夹板之间放置书籍或档案，书籍上有标记信息，标记信息是在书籍上建立的斜线，标记信息在相机的成像范围之内，计算单元向夹紧机构和控制单元发出夹紧和获取图像的信号；夹紧机构通过移动电机伸缩杆端部连接的前夹板对需要检测的书籍或档案进行夹紧，使书籍的标记信息检测面形成一平面；计算单元用于控制相机读取标记信息成像信息，通过对标记信息图像进行特征提取、判断，获取书籍完整度信息，计算单元向夹紧机构和控制单元发出夹紧和档案的厚度信号，通过夹紧机构对档案的厚度变化进行检测，给出档案缺页信息。
2.根据权利要求I所述的一种书籍或档案的缺页检测系统，其特征是所述的夹紧机构包括电机、码盘、第一光脉冲检测电路和第二光脉冲检测电路，码盘固定在电机伸缩杆上，绕码盘一周有占空比1:1的圆孔，在圆孔中心线圆周上分布有第一光脉冲检测电路和第二光脉冲检测电路，电机伸缩杆前后转动，通过第一光脉冲检测电路和第二光脉冲检测电路得到的二路光脉冲信号的编码，检测电机伸缩杆的伸缩量，通过伸缩量检测书籍或档案的厚度变化，检测书籍或档案的缺页。
3.一种书籍或档案的缺页检测方法，其特征是，至少包括如下步骤 步骤201 :首先对硬件进行初始化操作； 步骤202 :判断串口是否有数据的交流接收，若有数据的接收则进行步骤203，没有则继续串口的连接； 步骤203 :硬件软件都连通完成，准备选择模式； 步骤204 :选择所需要的检测模式； 步骤205 :选择模式1，即手动模式； 步骤206 :选择模式2，即自动模式； 步骤207 :选择模式3，即管理模式； 步骤208 :在手动模式下，开始自动检测书籍或档案的完整性； 步骤209 :在自动模式下，手动检测书籍或档案完整性； 步骤210 :在管理状态下，检测书籍或档案完整性，并将相应的信息记录到数据库； 步骤211 :系统完成对待检书籍或档案的检测； 步骤212 :完成检测任务的系统恢复原本的设置。
4.根据权利要求3所述的一种书籍或档案的缺页检测方法，其特征是，所述步骤208手动检测，包括如下步骤，其特征是 步骤301 :在显示器显示的运行界面上选择单选按钮“检测”，进入检测状态； 步骤302 :显示器上位机应用界面上会显示“欢迎使用！ ”的字样； 步骤303 :在下位机的面板上按下左键，选择手动模式； 步骤304 :上位机应用界面的编辑框显示字体变换为“当前模式手动”； 步骤305 :按下下位机面板上右键，启动电机前进； 步骤306 :电机前进到书籍或档案的位置，将书籍或档案夹紧； 步骤307 :上位机应用程序界面显示“请等待，检测中 ”，并在后台检测书籍或档案的完整性情况；步骤308 :依据检测结果，判断书籍或档案是否被撕页，若是，进行步骤309，否则进行步骤310 ； 步骤309 :撕页损坏的书籍或档案被检测出来，上位机发出损坏提示音，并在应用程序界面上显示“书已被损坏！ ”，生成文档记录信息； 步骤310 :完整的书籍或档案被检测是完好的，上位机发出相应提示音，并在应用程序界面显示“书是完整的！ ”，生成文档记录信息； 步骤311 :弹起下位机面板上的右按键，以便使电机退回复位； 步骤312 :弹起下位机面板上左按键，使系统复位。
5.根据权利要求3所述的一种书籍或档案的缺页检测方法，其特征是，所述步骤208手动检测，包括如下步骤，所述步骤209自动检测，包括如下步骤，其特征是 步骤401 :在上位机应用界面选择单选按钮“检测”，进入检测模式； 步骤402 :确保下位机面板上左按键是弹起状态，以保证可以进入自动模式； 步骤403 :在上位机应用界面上选择“自动”按钮； 步骤404 :上位机应用界面编辑框显示内容从“欢迎使用！ ”变化为“当前模式自动”； 步骤405 :电机向前运行，直至夹紧待检测书籍或档案； 步骤406 :上位机应用界面编辑框显示“请等待，检测中 ”，并在后台检测书籍或档案的完整性情况； 步骤407 :判断书籍或档案是否被撕页，若是进行步骤408，否则进行步骤409 ； 步骤408 :撕页损坏的书籍或档案被检测出来，上位机发出损坏提示音，并在应用程序界面上显示“书已被损坏！ ”，生成文档记录信息； 步骤409 :完整的书籍或档案被检测是完好的，上位机发出相应提示音，并在应用程序界面显示“书是完整的！ ”，生成文档记录信息； 步骤410 :检测完成后，电机自动退回，并复位； 步骤411 :系统复位，恢复到可以重新启动的状态。
6.根据权利要求3所述的一种书籍或档案的缺页检测方法，其特征是，所述步骤210管理模式，包括如下步骤，其特征是 步骤501 :在上位机应用界面上选择单选按钮“录入”，进入管理模式； 步骤502 :保证下位机面板上的左按键是弹起状态，即系统是初始状态； 步骤503 :启动条形码扫描设备，获取待测书籍或档案的条形码； 步骤504 :选择手动或自动模式,启动电机； 步骤505 :电机夹紧书籍或档案，开始对待检书籍或档案的检测； 步骤506 :上位机应用界面编辑框显示“请等待，检测中 ”，并检测书籍或档案的完整程度； 步骤507 :依据检测结果判断书籍或档案是否完整，若有撕页现象进行步骤508，若没有则进行步骤509 ； 步骤508 :撕页损坏的书籍或档案被检测出来，上位机发出损坏提示音，并在应用程序界面上显示“书已被损坏！ ”，生成文档记录信息； 步骤509 :完整的书籍或档案被检测是完好的，上位机发出相应提示音，并在应用程序界面显示“书是完整的！ ”，生成文档记录信息；步骤510 :将记录的信息统计到数据库中； 步骤511 :根据手动或自动模式该有的步骤，使电机复位； 步骤512 :系统复位，恢复到可以重新启动的状态。
7.根据权利要求3所述的一种书籍或档案的缺页检测方法，其特征是，所述单片机与上位机协同控制，包括如下步骤，其特征如下 步骤901 :单片机收到“手动”模式或“自动”模式或“管理”模式发送的信号，开始向电机发送信号； 步骤902 :电机收到信号，开始前进； 步骤903 :压紧书籍或档案后，电机停止运动； 步骤904 :为保证书籍或档案被压紧后，电机完全停止，做适当延时； 步骤905 :单片机给上位机发送信号； 步骤906 :相机开启，采集书籍或档案侧面跨度标记信息的图像信息； 步骤907 :对图像提取特征，检测书籍或档案侧面跨度标记信息的完整性； 步骤908 图像处理完成，上位机给单片机发送消息，单片机撤回电机，复原系统。
全文摘要
本发明涉及一种书籍或档案的缺页检测系统及方法，至少包括控制单元、夹紧机构、相机、计算单元，控制单元通过接口连接计算单元、夹紧机构和相机，夹紧机构包括电机、前夹板、后夹板，前夹板和后夹板之间放置书籍或档案，书籍上有标记信息，标记信息是在书籍上建立的斜线，标记信息在相机的成像范围之内，计算单元向夹紧机构和控制单元发出夹紧和获取图像的信号；夹紧机构通过移动电机伸缩杆端部连接的前夹板对需要检测的书籍或档案进行夹紧。它提供了一种检测时间短、准确率高、不受环境影响、能精确定位的一种书籍或档案的缺页检测系统及方法。
文档编号G07C9/00GK102915584SQ20121037416
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月7日 优先权日2012年10月7日
发明者刘珉恺 申请人:西安信唯信息科技有限公司