CN103295005B - 字符序列的扫描方法与扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及记录字符序列的扫描装置与扫描方法，所述方法包括如下步骤：1)扫描装置移动时，采集包含滚轮图像和字符序列图像的图像片断序列；2)对采集到的图像片断序列中的任意两图像片断进行处理，分别对所述任意两图像片断进行图像划分，得到两滚轮图像片断和两字符图像片断；3)根据两滚轮图像片断，计算设置于滚轮上的滚轮的位移标志的运动位移；4)根据滚轮的位移标志的运动位移与扫描装置运动位移之间的映射关系，计算扫描装置的运动位移；5)根据扫描装置的运动位移对获得的两字符图像片断进行融合，形成完整的字符序列图像。本发明这种扫描方法，适用范围广，对包含重复信息较多、信息稀疏等数据片断具有较好的处理效果。

Description

字符序列的扫描方法与扫描装置

技术领域

本发明涉及数字图像处理及OCR(光学字符识别)技术领域，特别涉及了一种记录字符序列的扫描方法与扫描装置。

背景技术

在人们的工作生活中，经常需要这样一种便携装置：可以记录保存不同媒体上的字句；可以录入生词进行不同语种间的翻译；可以扫描采集物品的条形码信息等。由于这些信息被保存在不同的记录媒体上，如：报纸、书籍、杂志、货物标签等，不同的记录媒体具有不同的特征，记录内容的不同也会带来问题的复杂多变性，如条形码重复相似信息较多，稀疏记录的文字内容空白间隙较大等。

中国专利CN97180207.6公开了一种扫描笔，该扫描笔利用图像传感器采集得到含有不同信息数据片断，相邻数据片断上均含有重叠内容。利用数据处理器对重叠内容进行计算判断，将数据片断序列组合拼接成一个完整的图像数据，以此来探测记录媒体上的信息。

美国专利US6270013B1公开了一种带有旋转探测器的手持式扫描器。该发明通过周期性激励三个光源，使其通过不同的光学系统在不同的周期分别对记录媒体、滚轮等进行照明。图像传感器在不同周期内分别采集得到记录媒体、滚轮的相应数据片断。利用数据处理器对图像传感器采集到的数据片断进行处理：通过对滚轮数据片断的处理，获取扫描器的位移，依据此位移信息完成对记录媒体数据片断的处理，得到记录媒体内容数据。

但是上述利用数据片断上的重叠信息进行组合拼接，从而获取记录媒体信息的方法，并不能适用于所有的复杂情况。当数据片断信息稀疏，甚至为空白的数据片断时，数据处理器无法获得足够的有效数据信息，甚至不能获取有效数据信息，导致无法完成数据片断的组合拼接。当待处理的数据片断对含有重复信息时，如记录媒体为物品条形码的情况，待处理的数据片断对均包含若干粗细不均的竖线，数据处理器无法准确判断数据片断对的重叠部分，从而无法准确的完成数据片断序列的组合拼接。因此，某些复杂情况下，专利CN97180207.6公开的方法并不适用。

然而专利US6270013B1中带有旋转探测器的扫描器周期性激励不同的光源，分别在不同的时刻采集滚轮上的标志信息与记录媒体信息，而采用前一时刻采集的位移标志信息计算的位移结果，对后一时刻采集的记录媒体信息进行融合，容易产生计算误差。同时，由于专利US6270013B1所述的扫描器中利用光源数目较多，光学系统含有多个反射镜与折射镜，结构较复杂，导致扫描器体积偏大，并且成本较高。同时，扫描器对光学系统安装精度要求较严格，当扫描器受外界震动等因素影响时，光学系统亦容易产生偏差。

发明内容

为避免以上现有技术的不足，本发明提出一种记录字符序列的扫描方法与扫描装置。本扫描装置结构简单，不仅能解决现有技术扫描装置的结构复杂、成本高等问题，同时本发明的扫描方法，通过同时扫描标志信息和记录媒体信息，消除了计算误差，适用范围广，对包含重复信息较多、信息稀疏等数据片断具有较好的处理效果。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

字符序列的扫描方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：扫描装置移动时，采集包含滚轮图像和字符序列图像的图像片断序列；

步骤2：对采集到的图像片断序列中的任意两图像片断进行处理，分别对所述任意两图像片断进行图像划分，得到两滚轮图像片断和两字符图像片断；

步骤3：根据两滚轮图像片断，计算设置于滚轮上的滚轮的位移标志的运动位移；

步骤4：根据滚轮的位移标志的运动位移与扫描装置运动位移之间的映射关系，计算扫描装置的运动位移；

步骤5：根据扫描装置的运动位移对获得的两字符图像片断进行融合，形成完整的字符序列图像。

进一步，所述设置于滚轮上的滚轮的位移标志为滚轮上的一条或多条单调曲线标识。

进一步，所述滚轮的位移标志的运动位移与扫描装置运动位移之间的映射关系为d＝|s|×c/l，其中d为扫描装置运动位移，s为滚轮的位移标志的运动位移，c为滚轮周长，l为滚轮的滚轴长度，d的单位为像素。

进一步，所述步骤2分别对所述任意两图像片断进行划分，得到两滚轮图像片断和两字符图像片断包括如下步骤：

步骤：201：确定所述图像片断中的滚轮图像与字符图像的预估计分界列，建立包括所述预估计分界列和该预估计分界列的左和右各N列的黑游程列表，每一列的黑游程包括黑游程所在的列，该列黑游程的数目及每段黑游程的起始点与终止点；

步骤202：根据建立的所述黑游程列表确定该列属于滚轮图像或字符图像。

进一步，所述步骤202中根据建立的所述黑游程列表确定该列属于滚轮图像或字符图像具体为：

当某一列黑游程数目为1，并且相邻列的黑游程为连通的黑游程时，

且当第k列与第k+1列的黑游程起始点与终止点的纵坐标平均值y满足t₁≤Δy≤t₂，该列属于滚轮图像片断，其中，

$\mathrm{\&Delta;y}=\left\{\begin{array}{cc}{y}_{k+1}-y_k& y_{k+1}-y_k<0\\ y_{k+1}-y_k-h& y_{k+1}-y_k>0\end{array}\right.$

k大于1且小于滚轮周长，t₁，t₂为根据滚轮的周长和高度预设的阈值，h为滚轮图像片断的高度；

否则，该列属于字符图像片断。

进一步，所述步骤3根据两滚轮图像片断，计算设置于滚轮上的位移标志的运动位移包括如下步骤；

步骤301：计算第i张滚轮图像片断与第i+1张滚轮图像片断的第P列的位移标志的上轮廓、下轮廓；

步骤302：分别计算第i张滚轮图像片断与第i+1张滚轮图像片断的第P列的位移标志的上、下轮廓中值y_i与y_i+1；

步骤303：根据y_i与_i+1计算相邻两滚轮图像片断上的位移标志的第P列在竖直方向的差值s，s即为滚轮的位移标志的运动位移，

$s=\left\{\begin{array}{cc}{y}_{i+1}-y_i& |y_{i+1}-y_i|\&le;h/2\\ y_{i+1}-y_i-h& y_{i+1}-y_i>h/2\\ y_{i+1}-y_i+h& y_{i+1}-y_i<-h/2\end{array}\right.,$ 其中，h为滚轮图像片断高度。

进一步，所述第i张滚轮图像片断的第P列的上轮廓是指该列自上向下，第一个黑像素点的纵坐标下轮廓是指该列自下向上第一个黑像素点的纵坐标上下轮廓中值是指该列上轮廓与下轮廓的平均值，即

进一步，当设置于滚轮上的滚轮的位移标志为滚轮上的多条单调曲线标识时，所述多条单调曲线的定义域不重叠。

一种字符序列的扫描装置，包括外壳，采集窗口，该装置还包括：

滚轮，设置于扫描装置的采集窗口内并当扫描装置扫描待识别字符序列时随着扫描装置的移动而转动，该滚轮上设置有用于记录滚轮转动的标志；

图像传感器，以一定频率采集同时包含滚轮的位移标志图像与字符序列图像的图像片断序列；

至少一个光源，在扫描装置扫描的过程中始终被处理器激励，发射可见光，照射滚轮和待扫描字符序列；

处理器，将采集的图像片断序列中的每一图像片断进行处理，获得完整的字符序列图像信息。

进一步，所述的处理器进一步包括：

图像划分单元，对采集到的图像片断序列中的任意两图像片断进行处理，分别对所述任意两图像片断进行图像划分，得到两滚轮图像片断和两字符图像片断；

位移计算单元，根据两滚轮图像片断，计算设置于滚轮上的滚轮的位移标志的运动位移；根据滚轮的位移标志的运动位移与扫描装置运动位移之间的映射关系，计算扫描装置的运动位移；

图像融合单元，根据扫描装置的运动位移对获得的两字符图像片断进行融合，形成完整的字符序列图像。

本发明的优点在于：

本发明利用位移传感器系统计算扫描装置的位移，可以处理复杂的图像片断组合情况，对于条形码、空白区域、文字间隙区域等的片断拼接具有较好的效果。

另外本发明利用光源同时照射带有位移标志的滚轮与记录字符序列，利用同一图像传感器同时采集滚轮与记录字符序列的信息片断，滚轮的标志信息的位移真实反应了相对应的记录字符片断的位移，因此图像融合结果更准确。同时，本发明不需要复杂的光学系统，因此系统结构简单，体积小，不受复杂光学系统的精度影响。

附图说明

图1：本发明扫描装置正面结构示意图；

图2：图1所示扫描装置侧面结构示意图；

图3：图1所示扫描装置扫描窗口截面示意图；

图4：本扫描装置的滚轮圆周表面展开图示例；

图5：本扫描装置扫描方法流程图；

图6.a-图6.d：图4所示滚轮位移标志与记录字符序列图像的几种相邻情况；

图7.a-图7.c：图4所示滚轮位移标志片断序列示意图；

图8：图7各图中间某列的上下轮廓计算结果；

图9.a-图9.c：图像传感器采集另外几组图像片断序列示例；

图10.a-图10.c：图9.a-图9.c预处理后结果；

图11.a-图11.c：图10.a-图10.c的滚轮位移标志片断序列；

图12：图11.a-图11.c各图中间某列的上下轮廓计算结果；

图13.a-图13.c：图10的记录字符图像片断序列；

图14：图13.a-图13.c的融合结果。

具体实施方式

如图1所示为本发明扫描装置正面结构示意图，该扫描装置包括：外壳1，采集窗口2，滚轮3，该滚轮3设置于采集窗口2内并当扫描装置扫描待识别字符序列时随着扫描装置的移动而转动，该滚轮3上设置有用于记录滚轮转动的标志；图像传感器4，以一定频率采集同时包含滚轮的位移标志图像与字符序列图像的图像片断序列；光源5，在扫描装置工作的过程中始终被激励，发射可见光，照射滚轮和待扫描字符序列；处理器6，内置于扫描装置的外壳1中，激励光源发射可见光，并对图像片断序列进行处理，获得完整的记录字符信息。

所述的处理器包括：图像划分单元，对采集到的图像片断序列中的任意两图像片断进行处理，分别对所述任意两图像片断进行图像划分，得到两滚轮图像片断和两字符图像片断；位移计算单元，根据两滚轮图像片断，计算设置于滚轮上的滚轮的位移标志的运动位移；根据滚轮的位移标志的运动位移与扫描装置运动位移之间的映射关系，计算扫描装置的运动位移；图像融合单元，根据扫描装置的运动位移对获得的两字符图像片断进行融合，形成完整的字符序列图像。

该扫描装置还包括显示装置7，用于显示处理器的处理结果。图2为本发明实施例图1所示扫描装置的侧面示意图。

图3为本发明实施例图1所示扫描装置采集窗口2的截面示意图。本实施例中，滚轮3设置于采集窗口2的前侧，如图3所示。具体实施时，滚轮3也可以设置于采集窗口2的后侧，还可以将滚轮3设置于采集窗口的上侧或下侧，本发明对此不作限定。滚轮的滚轴与扫描装置运动方向垂直，即扫描装置做扫描运动时，带动滚轮轴向旋转。优选的，当扫描装置中以滚轮设置于采集窗口上侧或下侧时，滚轮的长度将变短，滚轮直径适当增加，以不超过采集窗口宽度为限，此时，为了保证扫描装置运动轨迹不偏移，可以在采集窗口上侧和下侧各设置一滚轮。当扫描装置中以滚轮设置于采集窗口上侧时，由图像传感器采集到的图像中，上方为位移标志图像，下方为记录字符序列图像。

所述滚轮1上设置有用于记录滚轮位移的标志信息线，而扫描装置的位移等于滚轮的圆周上的某一点的位移。滚轮上的标志信息线可以是一曲线标记或多条曲线的标记，若为一曲线的标记，则扫描装置的位移与滚轮上标志信息线上的某一点沿滚轮轴向移动的距离之间满足如下的映射关系：

y＝f(x)(0≤x≤c)，c为滚轮的周长，函数f(x)具有单调性，

其中x为扫描装置的运动距离，y为标志信息线随扫描装置移动时，标志信息线上的某一点沿滚轮轴向移动的距离。则

x＝f^-1(y)(0≤y≤l)，l为滚轮滚轴的长度，

因此，通过滚轮标志图像序列可以得出滚轮标志信息线上的某一点的运动位移y，也可以叫做滚轮标志信息线的位移，再由上述公式，可得到扫描装置的移动距离x。为保证计算结果准确性，通常选择位移标志图像的中间部分进行计算。

图4是本实施例扫描装置的滚轮圆周表面展开图示例。本实施例中，滚轮圆周表面上设置有一条位移标志信息线，滚轮圆周表面展开后为一矩形区域，位移标志信息线为该矩形的对角线。本实施例中滚轮的半径为r＝1.5mm，则滚轮的周长为c＝9.42mm，滚轴长度为l＝9mm。滚轮的位移标志信息线位于9mm×9.42mm的矩形区域上，该位移标志信息线可由一线性函数表征，即扫描装置的位移x与滚轮上位移标志信息线沿滚轮轴向，设为Y轴移动的距离y之间满足如下的映射关系：

$x=\frac{c}{l}y$ 0≤y≤l

上述这种包含位移标志线的矩形表面环绕在滚轮上后，滚轮的位移标志线横坐标，设为X轴方向上X＝0与X＝c位置重合，为提高运算结果准确性，还可以在标志信息面上增加X＝c(0≤Y≤l)的标记直线。

本实施例中，图像的左上角为图像坐标原点(0，0)位置，向右为x轴正方向，向下为y轴正方向，单位为像素。

所述滚轮位移标志信息也可为由n条曲线组成的曲线族，利用y_i(1≤i≤n)表示第i条曲线，则此曲线族具有以下特征：

1.不同曲线可通过数字图像处理的方式区分。

2.第i条曲线具有y_i＝f(x_i)(1≤i≤n，a_i≤x_i＜b_i)的形式，且f(x_i)(1≤i≤n)具有单调性。其中，a_i，b_i为常数。

3.每条曲线之间的定义域不重叠。所述定义域是指曲线方程中x的范围，即：1≤a₁＜b₁＜Λ＜a_i＜b_i＜a_i+1＜b_i+1＜Λ＜a_n＜b_n≤c。其中，[a_i，b_i)为第i条曲线的定义域。

图5为本扫描装置扫描方法的流程图。该方法包括如下步骤：

1)在要扫描的记录字符序列上移动扫描装置，扫描装置的滚轮随着该装置的移动旋转，光源发射可见光线至滚轮和待扫描记录字符序列，图像传感器采集包含滚轮位移标志信息和字符序列信息的图像片断序列。

当扫描装置与记录字符序列的载体发生接触时，光源受到激励，发射可见光用于照明滚轮和待扫描字符序列。光线通过采集窗口，遇到滚轮和/或记录字符序列后，发生反射作用，反射光线汇聚于图像传感器。扫描装置发生移动时，滚轮与记录字符序列发生接触，两者之间的摩擦力带动滚轮发生旋转。

图像传感器以一定的采样频率采集数据，形成图像片断序列。每个图像片断主要包含：包含位移标志图像的滚轮图像与包含字符序列的字符图像。本实施例采样频率可以是120帧/秒。

2)处理器对采集到的任意两图像片断进行处理，分别对所述任意两图像片断进行图像划分，得到两滚轮图像片断和两字符图像片断。

在本实施例中，图像片断的分辨率为340dpi，大小为120×120像素，位移标志信息位于但不限于图像片断的左侧，约为40×120像素；记录字符图像信息位于图像片断的右侧，约为80×120像素。该分界线可通过调整图像传感器返回的图像区域进行改变。

所述的将图像片断序列划分为包含位移标志图像的滚轮图像与包含字符序列的字符图像的过程，主要包含：处理器对图像数据片断进行图像预处理，包括二值化与去噪；对图像数据进行划分；对图像数据划分结果进行后处理，保证处理结果的准确度。具体而言，划分滚轮图像与字符图像的方法包括以下步骤：

201)找出所述图像片断序列图像中的滚轮图像与字符图像的预估计分界列，如第M列，对预估计分界列的左和右各N列，此处可选左右各3列进行计算，计算该2×N+1列(即7列)中每一列的黑游程列表，该黑游程列表包括黑游程所在的列，黑游程的数目及每段黑游程的起始点与终止点，所述黑游程可以是该列自上向下或自下向上计算的黑游程。本实施例中以图像片段序列的第40列为预估计分界列，即M＝40，对第40列±3列进行计算，计算每一列的黑游程列表，该黑游程列表包括黑游程所在的列，黑游程的数目及每段黑游程的起始点与终止点。

202)由计算得到的2×N+1列的黑游程列表并依据黑游程列表数值的特征确定滚轮图像或字符图像。

对具体的图像而言，假设0代表白像素，1代表黑像素，则所述步骤301中的黑游程是指某一列像素数据中连续为1的数据片断(连续的黑像素片断)。如列数据为“0001111100110”，则数据中的“11111”与“11”均为黑游程，该列数据的黑游程数目为2。所述列数据是图像片断上该列沿Y轴坐标自上向下图像每一个点的像素值。

在本实施例中，当位移标志信息与记录字符序列信息分界线约在第40列，为准确计算分界位置，所述第40列及其左右的3列均进行计算，以供准确选择位移标志与记录字符序列的分界位置。

本实施例中，滚轮位移标志信息需同时满足如下条件：

条件一：滚轮图像片断的某一列黑游程数目为1。

条件二：滚轮图像片断相邻列的黑游程为连通的黑游程。

条件三：滚轮图像片断相邻列的黑游程起始点与终止点的平均值y要满足如下关系，也即第k列与第k+1列的平均值y值(1＜k＜c)满足：

t₁≤Δy≤t₂

其中，

$\mathrm{\&Delta;y}=\left\{\begin{array}{cc}{y}_{k+1}-y_k& y_{k+1}-y_k<0\\ y_{k+1}-y_k-h& y_{k+1}-y_k>0\end{array}\right.$

t₁，t₂为根据滚轮的周长和高度预设的阈值，h为滚轮图像片断的高度，在本实施例中，t₁＝-2.5，t₂＝-0.5，h＝120。

如果某列黑游程列表不完全满足上述所述三个条件，则为该列为字符图像信息，因此，若图像片断列黑游程数目为0，则该列一定为字符序列图像区域。若相邻两列的黑游程均不粘连，则该列右侧一定为字符序列图像。所述不粘连是指，两个黑游程的起始点与终止点间不发生交叉或重叠。如黑游程1的起始点与终止点分别为m₁与n₁与黑游程1相邻的黑游程2的起始点与终止点分别为m₂与n₂，若n₁＞m₂或者n₂＞m₁，则黑游程1与黑游程2即为不粘连游程，否则黑游程1与黑游程2为连通的游程。m₁和n₁的单位是像素，对应的就是图像上的像素点的坐标值。

图6.a-图6.d是扫描装置拍摄的图像，其中包括滚轮图像和字符序列图像，图6.a-图6.d示出了滚轮图像中滚轮位移标志与字符序列图像的几种相邻情况，图6.a中，标记列501为图像自左向右，第一个没有黑游程的列，以该列为分界，左侧为位移标志图像区域，包括该列以及该列的右侧为字符序列图像区域。图6.b中，标记列502与标记列503的游程不发生粘连，则包括标记列502的左侧图像为位移标志图像(也是滚轮图像)，包含标记列503的右侧图像为字符序列图像区域。图6.c中，标记列504游程数据为5，以该列为分界，左侧为位移标志图像区域，包括该列以及该列的右侧为字符序列图像区域。图6.d中，列506的黑像素位置不满足条件二，则包括标记列505的左侧图像为位移标志图像，包含标记列506的右侧图像为字符序列图像区域。

3)根据两滚轮图像片断，计算设置于滚轮上的滚轮的位移标志的运动位移。

本实施例中，若扫描装置的滚轮上的位移标志信息采用的是图4中的方式，则根据第i张图像片断与第i+1张图像片断的滚轮图像(也可以叫做“位移标志图像”)判断滚轮上的位移标志的运动位移具体步骤为：

301)计算第i张图像片断与第i+1张图像片断的第P列的位移标志的上轮廓、下轮廓，可以是中间列的上轮廓、下轮廓。优选的，所述第P列为滚轮图像中间部分的任意一列，可以避免滚轮图像边缘部分的位移标志成像畸变带来的计算误差。

302)计算第i张图像片断与第i+1张图像片断的第P列的上、下轮廓中值y_i与y_i+1。

303)根据y_i与y_i+1计算相邻两帧图像片断上的位移标志沿Y轴方向的差值s，即为滚轮上的位移标志的运动位移。

所述步骤301中的第i张图像片断的第P列的上轮廓是指该列自上向下，第一个黑像素点的坐标下轮廓是指该列自下向上第一个黑像素点的坐标同理可得到第i+1张图像片断的中间列的上轮廓与下轮廓

所述步骤302中上、下轮廓中值是指该列上轮廓与下轮廓的平均值，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}{y}_i=(y_i^1+y_i^2)/2\\ y_{i+1}=(y_{i+1}^1+y_{i+1}^2)/2\end{array}\right.$

所述步骤303中差值s的计算公式为：

$s=\left\{\begin{array}{cc}{y}_{i+1}-y_i& |y_{i+1}-y_i|\&le;h/2\\ y_{i+1}-y_i-h& y_{i+1}-y_i>h/2\\ y_{i+1}-y_i+h& y_{i+1}-y_i<-h/2\end{array}\right.$

其中，h为图像片断高度，以像素计量，在本实施例中，h＝120。

4)根据滚轮的位移标志的运动位移与扫描装置运动位移之间的映射关系，计算扫描装置的运动位移。

若s＞0，则可知扫描装置自左向右运动；若s＜0，则可知扫描装置自右向左运动；若s＝0，则可知扫描装置未移动。扫描装置的运动距离为：

d＝|s|×c/l

其中，c为滚轮周长，在本实施例中，为9.42mm。l为滚轴长度，在本实施例中，为9mm。d的单位为像素。

如图7.a-图7.c是滚轮上的位移标志图像片段示意图，所示为扫描装置向左运动时的三张相邻的位移标志图像，分别记为第i、i+1、i+2张。图8为图7.a-图7.c三张位移标志图像片断中间列的上、下轮廓计算结果。则根据图7.a与图7.b可得到滚轮上的位移标志的运动位移为：

s＝112.5-6-120＝-13.5

因此，扫描装置自右向左运动，运动距离为：

d＝|s|×c/l＝13.5×9.42/9≈14

同理可根据图7.b与图7.c算得，扫描装置自右向左运动，运动距离为d≈20像素。

由图中可以看出，除上述计算结果，当扫描装置沿相反方向运动，且轮廓平均值差值为120-s时，可得到相同效果。在本实施例中，假设|s|≤60像素。因此，d≤62像素。图像dpi为340，62像素对应扫描装置运动的距离约为4.6mm，由于图像传感器以120帧/秒的速度采集图像，因此若采用图4中的标志信息图像，所述位移计算方法允许扫描装置的最快移动速度约为55cm/s。

5)根据扫描装置的运动位移对获得的两字符图像片断进行融合，形成完整的字符序列图像。

处理器根据扫描装置的运动位移对记录字符图像进行融合时，首先取出字符图像序列片断序列中的两组数据，分别为数据1与数据2，上述的两组数据可以为相邻两组数据，也可以是相隔若干组数据的两组数据；对上述数据1与数据2进行处理，完成两组数据的融合；然后再取出一组数据3，上述的数据3可以是上述数据2的相邻下一组数据，也可以是与数据2相隔若干帧的数据；对数据2与数据3进行处理，完成数据2与数据3的融合，从而完成数据1、数据2与数据3的融合；依上述步骤进行循环，直至完成数据序列中全部数据的处理。

处理器对采集的图像序列片断的处理，可以在扫描装置移动的过程中，边采集图像数据片断同时进行融合处理；也可以先缓存采集的图像序列，每间隔一定的时间或者每采集一定数量的图像帧后或者待扫描装置停止扫描后再开始进行字符图像的融合。

图9.a-图9.c为扫描装置图像传感器采集的另外几组图像片断序列中的部分图像示意图。图10.a-图10.c为处理器预处理图像片断后的得到的二值化结果示意图。图11.a-图11.c为处理器对图像片断划分后得到的滚轮图像示意图。处理器对滚轮图像上的位移标志图像序列进一步计算，即可得到扫描装置的位移信息。

图12为图11所示的三张位移标志图像片断中间列的上、下轮廓计算结果。则图11.a与图11.b的差值s＝14.5，扫描装置自左向右运动，运动距离为：

d＝|s|×c/l

＝14.5×9.42/9≈15

同理可根据图11.b与图11.c算得，扫描装置自左向右运动，运动距离为d≈13像素。

图13为处理器对图像片断划分后得到的字符图像序列。处理器根据上述的扫描装置的位移信息，对字符图像序列进行融合，即得到完整的字符图像，如图14所示。

当本扫描装置离开记录字符序列后，控制系统停止激励，光源不再发射光线。

本发明所述的方法可以对采集到的任意两图像片断进行处理，不受扫描的字符序列图像片断是否具有重叠部分或者重叠部分大小的限制。优选地，如本发明的实施例所示，所述任意两图像片断的水平位移不超过滚轮的周长的一半，即所述任意两图像片断的采集时间间隔不大于滚轮转动半周的时间，此时，所述任意两图像片断的字符信息具有重叠部分，不会丢失任何待扫描的字符序列信息。并且，利用所述方法可以准确判断扫描装置的运动方向，从而完成两图像的正确拼接。

上述的经计算得到的字符图像数据信息，可供处理器做进一步处理，也可经数据线传至其它设备进行处理，上述其它设备可包括计算机、手机等。上述的字符图像数据信息经处理器处理后，得到字符序列数据，本数据可存储于本扫描装置中，也可在扫描装置上的显示器进行显示，同时，上述记录字符序列数据可通过数据线传至其它设备进行存储或显示。

应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.字符序列的扫描方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：扫描装置移动时，采集包含滚轮图像和字符序列图像的图像片断序列；

步骤2：对采集到的图像片断序列中的任意两图像片断进行处理，分别对所述任意两图像片断进行图像划分，得到两滚轮图像片断和两字符图像片断；

步骤3：根据两滚轮图像片断，计算设置于滚轮上的滚轮的位移标志的运动位移；所述设置于滚轮上的滚轮的位移标志为滚轮上的一条或多条单调曲线标识；

步骤4：根据滚轮的位移标志的运动位移与扫描装置运动位移之间的映射关系，计算扫描装置的运动位移；

步骤5：根据扫描装置的运动位移对获得的两字符图像片断进行融合，形成完整的字符序列图像。

2.根据权利要求1所述的字符序列的扫描方法，其特征在于，所述滚轮的位移标志的运动位移与扫描装置运动位移之间的映射关系为d＝|s|×c/l，其中d为扫描装置运动位移，s为滚轮的位移标志的运动位移,c为滚轮周长，l为滚轮的滚轴长度,d的单位为像素。

3.根据权利要求1所述的字符序列的扫描方法，其特征在于，所述步骤2分别对所述任意两图像片断进行划分，得到两滚轮图像片断和两字符图像片断包括如下步骤：

步骤:201：确定所述图像片断中的滚轮图像与字符图像的预估计分界列，建立包括所述预估计分界列和该预估计分界列的左和右各N列的黑游程列表，每一列的黑游程包括黑游程所在的列，该列黑游程的数目及每段黑游程的起始点与终止点；

步骤202：根据建立的所述黑游程列表确定该列属于滚轮图像或字符图像。

4.根据权利要求3所述的字符序列的扫描方法，其特征在于，所述步骤202中根据建立的所述黑游程列表确定该列属于滚轮图像或字符图像具体为：

当某一列黑游程数目为1，并且相邻列的黑游程为连通的黑游程时，

且当第k列与第k＋1列的黑游程起始点与终止点的纵坐标平均值y满足t₁≤Δy≤t₂，该列属于滚轮图像片断，其中，

$\mathrm{\&Delta;}y=\left\{\begin{array}{cc}{y}_{k+1}-y_k& y_{k+1}-y_k<0\\ y_{k+1}-y_k-h& y_{k+1}-y_k>0\end{array}\right.$

k大于1且小于滚轮周长，t₁,t₂为根据滚轮的周长和高度预设的阈值，h为滚轮图像片断的高度；

否则，该列属于字符图像片断。

5.根据权利要求1所述的字符序列的扫描方法，其特征在于，所述步骤3根据两滚轮图像片断，计算设置于滚轮上的位移标志的运动位移包括如下步骤；

步骤301：计算第i张滚轮图像片断与第i＋1张滚轮图像片断的第P列的位移标志的上轮廓、下轮廓；

步骤302：分别计算第i张滚轮图像片断与第i＋1张滚轮图像片断的第P列的位移标志的上、下轮廓中值y_i与y_i＋1；

步骤303：根据y_i与y_i＋1计算相邻两滚轮图像片断上的位移标志的第P列在竖直方向的差值s，s即为滚轮的位移标志的运动位移，

其中，h为滚轮图像片断高度。

6.根据权利要求5所述的字符序列的扫描方法，其特征在于，所述第i张滚轮图像片断的第P列的上轮廓是指该列自上向下，第一个黑像素点的纵坐标下轮廓是指该列自下向上第一个黑像素点的纵坐标上下轮廓中值是指该列上轮廓与下轮廓的平均值，即

7.根据权利要求1所述的字符序列的扫描方法，其特征在于，当设置于滚轮上的滚轮的位移标志为滚轮上的多条单调曲线标识时，所述多条单调曲线的定义域不重叠。

8.一种字符序列的扫描装置，包括外壳，采集窗口，其特征在于：该装置还包括：

滚轮，设置于扫描装置的采集窗口内并当扫描装置扫描待识别字符序列时随着扫描装置的移动而转动，该滚轮上设置有用于记录滚轮转动的标志；

图像传感器，以一定频率采集同时包含滚轮的位移标志图像与字符序列图像的图像片断序列；

至少一个光源，在扫描装置扫描的过程中始终被处理器激励，发射可见光，照射滚轮和待扫描字符序列；

处理器，将采集的图像片断序列中的每一图像片断进行处理，获得完整的字符序列图像信息；所述的处理器进一步包括：

图像划分单元，对采集到的图像片断序列中的任意两图像片断进行处理，分别对所述任意两图像片断进行图像划分，得到两滚轮图像片断和两字符图像片断；

位移计算单元，根据两滚轮图像片断，计算设置于滚轮上的滚轮的位移标志的运动位移；根据滚轮的位移标志的运动位移与扫描装置运动位移之间的映射关系，计算扫描装置的运动位移；

图像融合单元，根据扫描装置的运动位移对获得的两字符图像片断进行融合，形成完整的字符序列图像。