CN102915585A - 一种书籍的缺页检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种书籍的缺页检测系统，其特征是：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，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。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的缺页检测系统。

Description

一种书籍的缺页检测系统

技术领域

本发明涉及一种书籍的缺页检测系统。

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，选中书籍后，通过自助借还书机扫书籍的条码，为书籍“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“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中磁性体进行操作，只要磁性体完好，就能顺利完成书籍还书操作。

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。

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的缺页检测系统。

本发明的目的是这样实现的：一种书籍的缺页检测系统，其特征是：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，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。

所述的计算单元向夹紧机构和控制单元发出夹紧信号，通过夹紧机构对书籍的厚度变化进行检测，给出书籍厚度信息。

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的厚度变化，检测书籍的缺页。

本发明的优点是：由于在在书籍的翻页侧面建立页与页之间的跨度标记信息4，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。

附图说明

下面结合实施例对本发明做进一步的说明：

图1本发明的实施例图书防撕页检测系统组成图；

图2 图书防撕页检测系统工作原理示意图；

图3 手动模式流程框图；

图4 自动模式流程框图；

图5 管理模式流程框图；

图6是夹紧机构示意图；

图7 是码盘结构示意图。

图中，1、壳体；2、控制单元；3、夹紧机构；4、标记信息；5、相机；6、书籍；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。

具体实施方式

实施例1：

本实施例针对单跨度标记信息。

如图1所示，一种书籍的缺页检测系统，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发出夹紧和挡案的厚度信号，通过夹紧机构3对挡案的厚度变化进行检测，给出挡案缺页信息。

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304一周有占空比1:1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的厚度变化，检测书籍的缺页。

工作时，将待检测书籍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6夹紧。待检测书籍6被夹持紧后，启动相机5，获取书籍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6的完整度信息。

标记信息4是在书籍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≈0.066mm

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0.133mm，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：   

0.133mm*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1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。在书籍首页和末页之间喷涂二条斜线条，当书籍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0.266mm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1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完整性的同时，检测到更多关于待检书籍的信息。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侧面。为节约时间，可针对整个跨度标记信息4提取书籍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，将书籍有跨度标记信息的侧面向下放进下位机书籍放置凹槽，向里靠实。

b)按步骤305，启动电机开始书籍撕页与否的检测。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对待检书籍进行撕页识别。若发现书籍有撕页，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对待检书籍进行撕页识别，检测完成，步骤507判断，书籍有撕页，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。

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，开始自动检测书籍的完整性；

步骤209：在自动模式下，手动检测书籍完整性；

步骤210：在管理状态下，检测书籍完整性，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：电机前进到书籍的位置，将书籍夹紧；

步骤307：上位机应用程序界面显示：“请等待，检测中~”，并在后台检测书籍的完整性情况；

步骤308：依据检测结果，判断书籍是否被撕页，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；

步骤406：上位机应用界面编辑框显示：“请等待，检测中~”，并在后台检测书籍的完整性情况；

步骤407：判断书籍是否被撕页，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，开始对待检书籍的检测；

步骤506：上位机应用界面编辑框显示：“请等待，检测中~”，并检测书籍的完整程度；

步骤507：依据检测结果判断书籍是否完整，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。

Claims (3)

1.一种书籍的缺页检测系统，其特征是：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，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。

2.根据权利要求1所述的一种书籍的缺页检测系统，其特征是：所述的计算单元向夹紧机构和控制单元发出夹紧信号，通过夹紧机构对书籍的厚度变化进行检测，给出书籍厚度信息。

3.根据权利要求1所述的一种书籍的缺页检测系统，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的厚度变化，检测书籍的缺页。

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