一种高速的条码阅读器的制作方法

本发明涉及电子信息，特别涉及一种高速的条码阅读器。

背景技术：

1、相较于传统的电子标签技术，条码特别是二维条码以其携带信息量大、识别速度快、制造成本低等特点在电子支付、电商物流以及身份识别等多个技术领域得到了非常广泛的应用，因此催生了大量面向不同应用场合的条码阅读器，例如在公共交通如公交车和地铁站等用于电子支付的条码支付设备、在仓库和快递站点等用于登记物体物流信息的条码扫描枪、在图书馆和电影院入口用于识别进场人员身份的条码扫描设备等。在上述的这些应用场景中，都要求条码和条码阅读器之间处于一定的相对静止状态，例如将扫描枪放置在条码图形上方停顿一定的时间，或者将显示条码图形的智能手机等移动终端放置在条码扫描设备的扫描窗口前停顿一定的时间，以使这些条码阅读器能够获得较为清晰的条码图像，进而提高识别成功率。在自动化控制领域，为了提高生产效率，需要实现对高速运动中的物体所携带的条码进行识别，在复杂的工业生产环境且携带条码的物体处于高速运动的状态下，条码阅读器与条码之间的相对位置、相对角度不可控，从而导致条码阅读器所拍摄得到的条码图像可能会存在拍摄角度过大、对焦不准、运动模糊以及光照不均匀等情况，条码识别成功率低。

技术实现思路

1、本发明正是基于上述问题，提出了一种高速的条码阅读器，对于高速运动的物体所携带的条码具有较高的识别成功率。

2、有鉴于此，本发明提出了一种高速的条码阅读器，包括：

3、跟踪区影像捕抓单元，用于捕抓跟踪区的实时影像，所述跟踪区为携带条码的运动物体的部分或全部输送通道；

4、条码图像辨识单元，用于在所述实时影像中辨识出包含条码图像的影像区域；

5、条码图像提取单元，用于从所述实时影像中提取条码图像；

6、姿态参数获取单元，用于根据所述条码图像获取条码的实时姿态参数，所述实时姿态参数包括条码图像所在平面相对于标准姿态平面的第一夹角，以及条码旋转投影到所述标准姿态平面后的实时旋转角度相对于标准角度之间的第二夹角，所述标准角度为标准姿态下的条码的至少一条边缘线的垂线相对于所述输送通道运动方向的角度；

7、姿态参数预测单元，用于预测所述条码图像进入所述识别区指定位置时条码的目标姿态参数；

8、识别区影像捕抓单元，用于捕抓识别区的实时影像，所述识别区位于携带条码的运动物体的输送通道上，且所述识别区远离所述跟踪区的靠近所述输送通道入口的一侧；

9、条码图像处理单元，用于根据所述目标姿态参数对所述识别区影像捕抓单元捕抓的实时影像中的条码图像进行处理；

10、条码图像识别单元，用于从处理后的条码图像中识别条码的内容。

11、进一步的，在上述的高速的条码阅读器中，所述条码图像辨识单元包括：

12、运动物体识别子单元，用于从所述实时影像中识别进入所述跟踪区的运动物体；

13、表面区域图像提取子单元，用于从所述实时影像中提取所述运动物体的表面区域图像；

14、候选条码图像区域匹配子单元，用于在所述表面区域图像上扫描颜色以及形状与预设的条码的颜色以及形状相匹配的候选条码图像区域。

15、进一步的，在上述的高速的条码阅读器中，所述候选条码图像区域匹配子单元包括：

16、颜色匹配子单元，用于根据颜色差异将所述表面区域划分为多个子区域，获取各个子区域的前景色值和背景色值，并判断所述前景色值、所述背景色值是否与预设的条码的前景色值、背景色值相匹配；

17、边缘线提取子单元，用于提取所述子区域的背景色覆盖范围的边缘线；

18、拐角数量匹配子单元，用于根据预设的拐角参数获取所述边缘线的拐角数量，以将所述拐角数量与预设的条码的拐角数量相匹配的所述子区域确定为所述候选条码图像区域。

19、进一步的，在上述的高速的条码阅读器中，还包括：

20、条码图像标识单元，用于从标识符数据池中选择处于未分配状态的唯一标识符与每一个所述候选条码图像区域进行绑定，并将已和所述候选条码图像区域的唯一标识符配置为已分配状态；

21、条码图像跟踪单元，用于跟踪每一个所述候选条码图像区域上的条码图像从所述跟踪区的入口到进入所述识别区之前的运动路径变化和形状变化，以使所述姿态参数预测单元根据所述候选条码图像区域上的条码图像的运动路径变化和形状变化预测所述条码图像进入所述识别区指定位置时条码的目标姿态参数；

22、非条码图像剔除单元，用于根据所述候选条码图像区域上的条码图像的形状变化剔除形状与预设的条码的形状不匹配的候选条码图像区域，解除所述候选条码图像区域与相应的唯一标识符的绑定状态，将所述唯一标识符归还所述标识符数据池并将所述唯一标识符配置为未分配状态。

23、进一步的，在上述的高速的条码阅读器中，所述标准姿态平面与地面平行，所述标准角度为90度，所述姿态参数获取单元包括：

24、基点确定子单元，用于在所述条码图像上确定至少三个定位基点；

25、第一坐标计算子单元，用于计算所述定位基点进入所述跟踪区的时刻以及每个定位基点的第一坐标值，其中，为所述定位基点的数量；

26、第二坐标计算子单元，用于计算每个定位基点在时刻每个定位基点的第二坐标值，其中，其中为最后进入所述跟踪区的定位基点进入所述跟踪区的时刻，为预先配置的等待时间，为所述运动物体在所述输送通道上的运动速度；

27、第一夹角计算子单元，用于根据时刻每个定位基点的坐标值计算所述条码图像所在平面与地面的夹角作为所述第一夹角。

28、进一步的，在上述的高速的条码阅读器中，所述姿态参数获取单元还包括：

29、第一边缘线函数拟合子单元，用于根据时刻每个定位基点的坐标值拟合所述条码图像的第一边缘线函数；

30、第二边缘线函数拟合子单元，用于根据所述第一边缘线函数以及所述第一夹角拟合所述条码图像的第二边缘线函数，所述第二边缘线函数为以所述条码图像的其中一条边缘线为旋转轴，在保持其它边缘线长度不变的情况下，将所述条码图像旋转投影到平行于地面的平面上得到的投影条码图像的边缘线函数；

31、第二夹角计算子单元，用于根据所述第二边缘线函数计算所述投影条码图像的每一条边缘线的垂线相对于所述输送通道运动方向的夹角，将其中角度值最小的夹角确定为所述第二夹角。

32、进一步的，在上述的高速的条码阅读器中，所述姿态参数获取单元还包括：

33、第三坐标计算子单元，用于根据第一边缘线函数计算时刻所述条码图像的中心点的坐标和拐角的坐标，所述拐角为所述条码图像的相邻边缘线两两之间的交点；

34、时间计算子单元，用于根据所述运动物体在所述输送通道上的运动速度计算所述条码图像的中心点进入所述识别区指定位置的时刻；

35、第四坐标计算子单元，用于计算所述拐角在时刻的坐标值；

36、姿态参数计算子单元，用于根据所述拐角在时刻的坐标值计算所述条码图像在时刻的目标姿态参数。

37、进一步的，在上述的高速的条码阅读器中，所述姿态参数获取单元还包括：

38、姿态参数校正子单元，用于根据所述条码图像提取单元从不同时刻的实时影像中提取的条码图像对时刻的姿态参数进行校正。

39、进一步的，在上述的高速的条码阅读器中，所述条码图像识别单元包括：

40、高光区域识别子单元，用于识别所述条码图像上的高光区域；

41、阴影区域识别子单元，用于识别所述条码图像上的阴影区域。

42、进一步的，在上述的高速的条码阅读器中，所述条码图像识别单元还包括：

43、局部图像提取子单元，用于从所述跟踪区影像捕抓单元所捕抓的实时影像中提取对应所述条码图像上的高光区域或阴影区域的替换图像；

44、姿态转换子单元，用于根据所述目标姿态参数将所述替换图像转换为对应时刻的目标姿态；

45、图像拼接子单元，用于在所述高光区域或所述阴影区域不可识别时，将所述替换图像与所述识别区影像捕抓单元所捕抓的实时影像中的条码图像进行拼接生成可识别条码图像。

46、本发明提出了一种高速的条码阅读器，通过设置用于捕抓跟踪区的实时影像的跟踪区影像捕抓单元、用于辨识和提取条码图像的条码图像辨识单元和条码图像提取单元、用于获取条码的实时姿态参数的姿态参数获取单元、用于捕抓识别区的实时影像的识别区影像捕抓单元、用于预测所述条码图像进入所述识别区指定位置时条码的目标姿态参数的姿态参数预测单元、用于根据所述目标姿态参数对所述识别区影像捕抓单元捕抓的实时影像中的条码图像进行处理的条码图像处理单元以及用于从处理后的条码图像中识别条码的内容的条码图像识别单元，对于高速运动的物体所携带的条码具有较高的识别成功率。