一种生物样本二维码扫描装置及二维码扫描方法

本发明涉及一种生物样本二维码扫描装置及二维码扫描方法，属于二维码扫描设备。

背景技术：

1、随着生物医药与技术的发展，人们对生物样本的存储及其标准化管理越来越重视，但生物样本的种类和数量之大，所需记录信息之多成为生物样本存储与管理领域的难题。二维码信息存储领域的发展为生物样本存储和管理提供一种新的思路，二维码成为样本存储容器的识别标签。

2、目前一些生物样本存储管便是采取在管底部设置二维码，通过管底部的二维码和建立的生物样本管理系统进行查阅样本信息，并将存储管设置成矩阵排列形成样本管板架，从而进一步的扩大生物样本存储规模。这种存储样本信息的方法虽然极大提高了生物样本存储与管理效率，但因扫描装置设计的不同，出现了一些新的问题，例如：一些扫描装置被设计成扫描枪的形式，对生物样本库中样本存储管进行逐个扫描，虽然提高了准确率，但同时牺牲了扫描时间、降低了读取效率；而一些扫描装置虽可以实现整体扫描，却因光照不足等环境影响，导致扫描效果并不理想，出现二维码未识别和识别错误等问题，降低了识别的准确率；再者，有些装置为提高功能复杂度而致使其体积、质量过大，成本过高，牺牲装置移动便利性的同时也加大了推广难度。

技术实现思路

1、本技术提供了一种生物样本二维码扫描装置，通过对二维码扫描及传输组件的优化，提高装置识别的准确率和传输速度，通过对外壳与支撑组件创新型结构设计，减小装置体积、提高装置便利性并降低推广难度。

2、本发明提供一种生物样本二维码扫描装置，包括外壳组件、支撑组件、二维码扫描及传输组件、电路控制及供能组件，外壳组件中的装置上面板上放置生物样本架，玻璃片固定在装置上面板正下方，有助于摄像头获取样本存储管底部的二维码，支撑组件的四个内支撑板设置于玻璃片下方，其起到支撑作用的同时，并将平行光源包围，使二维码图像获取环境变为封闭环境，从而避免环境影响图像质量，上述二维码扫描及传输组件、电路控制及供能组件均设置于上述外壳组件与上述四个内支撑板之间，使装置具有扫描传输一体化功能，在实现二维码准确识别的同时，提高装置工作效率，

3、上述外壳组件包括装置前小面板、装置前大面板、装置后小面板、装置后大面板、装置上面板、装置底面板、四个底部脚垫、装置左面板、装置右面板，上述装置前小面板与装置前大面板均设置于装置前侧，上述装置前大面板右下方设置有圆形电源开关槽口，上述装置后小面板与装置后大面板均设置于装置后侧，上述装置后大面板右下方设置有电源插口槽口和usb接口槽口，上述装置上面板设置于装置上部，其中部设置有矩形槽口，上述矩形槽口边缘形成凸起，四角向内形成凸起，上述装置底面板设置于装置底部，上述四个底部脚垫设置于装置底面板下侧，上述装置左面板位于装置左侧，上述装置右面板位于装置右侧，上述提到的各组件零件均通过螺母与螺丝结构连接固定；

4、上述支撑组件包括四个内支撑板、玻璃片、电路板底板、电源插口固定件、电源开关固定件，上述四个内支撑板位于装置内部，并站立排放围成长方体形状，其上端与上述装置上面板相连，上述玻璃片设置于四个内支撑板上端和装置上面板矩形槽口正下方并固定，上述电路板底板设置于装置底面板上方和内支撑板下方，其中部设置有矩形凸起，凸起四周设置圆形接线柱且上部未设置顶盖，上述矩形凸起后方设置直槽口，上述电源插口固定件设置于装置后大面板中电源插口槽口前侧，用于固定电源插口，上述电源开关固定件位于装置前大面板圆形电源开关槽口后侧，用于固定电源开关，上述各组件零件均通过螺母与螺丝结构连接固定；

5、上述二维码扫描及传输组件包括树莓派开发板、平行光源、摄像头，上述树莓派开发板设置于装置右面板左侧，并通过螺丝与螺母固定在装置右面板上，上述平行光源设置于内支撑板所围成的长方体形状下端及电路板底面板上方，其中部设置圆形孔洞使上述电路板底板中部矩形凸起穿过，上述摄像头设置于电路板底板中部矩形凸起上侧，并通过螺丝与螺母固定在凸起四周设置的圆形接线柱处，摄像头数据总线穿过上述凸起后方的直槽口，与上述树莓派开发板相连，由上述树莓派开发板控制及读取信息；

6、上述电路控制及供能组件包括电源插口、usb接口、内置第一供电模块、内置第二供电模块、电源开关、继电器，上述电源插口设置于装置后大面板电源开关槽口前侧，其通过电源插口固定件固定在装置后大面板上，上述usb接口位于装置后大面板usb接口槽口前侧，并固定在装置后大面板上，上述内置第一供电模块及上述内置第二供电模块分别设置于装置后大面板前侧和装置后小面板前侧，其为装置提供不同的电压，上述电源开关设置于装置前大面板圆形电源槽口后侧，并通过上述电源开关固定件固定在装置前大面板，上述继电器设置于装置后小面板前侧，上述各组件零件均通过螺丝与螺母结构连接固定。

7、本发明还提供一种生物样本二维码扫描方法，其包括生物样本扫描装置工作流程和生物样本扫描装置读取样本底部二维码流程。生物样本扫描装置工作流程如下：

8、首先，确认需要扫描的生物样本架，将样本架放置在装置上面板中部的矩形槽口中向内凸起处，此时生物样本架中样本存储管底部的二维码完全暴露于四个内支撑板所围成长方体空间内，然后，通过预设的电源插口连接外部电源，然后，打开电源开关，此时，内置第一供电模块转换电压后为树莓派开发板提供工作电源，内置第二供电模块转换电压后为平行光源提供工作电源，由于内置第一供电模块输出端直接与树莓开发板的电源输入端相连，故此时树莓派开发板启动，而内置第二供电模块输出端一端与平行光源相连，另一端与继电器相连，且此时继电器未处于工作状态，故此时平行光源未启动，然后，树莓派开发板连接网络后通过虚拟网络控制台与用户建立联系，并询问用户是否进行信息读取，获得确认读取信息指令后，然后，树莓派开发板向继电器信号输入端发出工作信号，继电器进入工作状态，然后，平行光源开始工作，为四个内支撑板与装置上面板中部放置的生物样本架所围成的封闭空间提供充足光源，然后，树莓派开发板驱动摄像头，透过玻璃片拍摄获取生物样本架底部二维码图片，然后，树莓派开发板对图像中包含的二维码进行处理，然后，用户可选择通过网络传输方式获取经树莓派开发板处理后的二维码信息，或者通过预设的usb接口经数据线获取信息并传送至生物样本管理系统，进而获得生物样本详细信息。

9、生物样本扫描装置读取样本底部二维码流程如下：

10、由于生物样本架底部二维码类型为data matrix二维码，故二维码扫描过程为识别data matrix二维码所设计，具体流程如下：

11、树莓派开发板调用摄像头获取生物样本架的底部图像，然后，树莓派开发板对所采集的图像进行灰度化处理，然后，对获得的灰度图像进行图像增强操作，对灰度图像进行高斯滤波去噪及拉普拉斯算子图像锐化，然后，根据图像中data matrix二维码rgb值调整图像二值化阈值，对图像进行二值化处理，然后，使用canny算子对图像进行边缘检测，然后，通过使用霍夫变换对图像进行矩形检测，在图像中初步定位二维码的位置，然后，对定位后的二维码进行取样，将二维码中黑白模块转换为二值矩阵，并对矩阵设置编号，以对应生物样本存储管，然后，提取矩阵的数据区，得到二维码所包含的信息，然后，调用模块放置矩阵使数据获得正确的顺序，然后，对照纠错码字对获取的二维码数据进行纠错，以获取正确的解码输出，然后，树莓派开发板将获取的正确的二维码信息通过无线或有线两种传输方式传输至生物样本管理系统，数据库系统通过扫描数据，完成数据库中生物样本数据的修改。

12、与现有技术相比，本发明所采用的技术方案至少具备以下优点：装置上面板矩形槽口凸起设计，使放置的生物样本架固定且不易滑动，避免因扫描位置的不恰当选取，而导致扫描质量下降；通过在密闭的环境中设置平行光源，避免光照不足对图像质量的影响，且与生物样本架构成的密闭空间也避免其他环境因素的影响，提高扫描质量；采用树莓派开发板将所采集图像数据处理后，可选择网络传输或有线传输进行数据的快速传输，又因装置设计体积小，方便携带，从而使装置的可推广性得到极大提高。