CN105654150B - 一种批量识读物体信息及精准定位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种批量识读物体信息及精准定位的方法，系统进行初始化设置，根据系统输送的承载容器类型，建立相应的直角坐标系，并将直角坐标系中的坐标组存储至数据库；系统在关键节点上，通过图像采集装置获得相关的条形码图像信息，上传至图像处理系统；判断承载容器类型，与数据库中存储的直角坐标组进行对应；将直角坐标值与条形码图像信息对应；对图像进行二值化处理后，对图像进行解码；如果解码成功，则将解码后的条形码同对应的直角坐标值存储至数据库，否则存储至异常数据库，对异常数据进行分析。本发明提高了条形码批量读取过程中的读取正确率，实现对周转箱内计量器具位置的精准定位，实现计量资产精细化管理。

Description

一种批量识读物体信息及精准定位的方法

技术领域

本发明涉及利用图像处理技术读取条形码信息领域，具体地说是一种批量识读物体信息及精准定位的方法。

背景技术

条形码技术是20世纪在计算机应用实践中产生和发展起来的一种自动识别技术，它是集条码理论、光电技术、计算机技术、通信技术、条码印制技术于一体的综合性技术。条形码技术不但快速准确，而且可以提供可靠性很高的数据，其误码率(当对一组数据进行识别时，其中可能出现一个错误字符的统计概率，常用SER表示)小于百万分之一，首读率(当对一组数据进行一次性识别时，其中一次性识别成功的统计概率，常用FRR表示)可达98％，因而广泛应用于各种计算机领域。如图书管理、生产流程管理、商品流通管理等。

目前，广泛应用于识读条形码的设备是激光式扫描器，激光式扫描器通过一个激光二极管发出一束光线，照射到一个旋转的棱镜或是来回摆动的镜子上，反射后的光线穿过阅读窗照射到条码表面，光线经过条或空的反射后返回阅读器，由一个镜子进行采集、聚焦，通过光电转换器转换成电信号，该信号将通过扫描器或终端上的译码软件进行译码，并由硬件来完成条形码识读。

但是由激光式扫描器的工作原理可知，条形码的宽窄和颜色的对比度都会对光的反射产生影响，不可避免地影响到条码的正确识读；此外，由于激光式识读器采用线扫描方式，斑点、脏污和纸面断裂也会造成反射光的差异因此也会影响条码识读。

在电力计量行业中，作为资产管理的计量器具(包括单相电能表、三相电能表、采集器、终端、互感器等)，每一个资产都附着有唯一一个一维条形码标签，标识物品或是物流运输信息。在电力计量行业中，计量器具被存放在周转箱内，每个周转箱存储12只或是4只计量器具。在资产整个物流输送过程中需要一次性识读一个周转箱单元内所有的计量器具的条形码标签数据。

计量器具的一维条形码安装在电表上表面，靠近下侧三分之一的位置，作为资产管理的关键信息，计量器具的安装工艺中将条形码封装在塑料盖下，防止资产信息污损、破坏、丢失等，塑料盖的存在，增加了条形码的识读难度，因为塑料表面会造成反光等问题；计量器具条形码的制作工艺也不尽相同，就目前的应用情况，存在大量的条形码对比度偏低；由于在电力计量行业中计量器具的一维条码存在上述两个主要的问题，在应用激光式扫描器的情况下，会经常性的出现漏读、误读等问题，使得资产管理信息的正确性无法保证，造成巨大的经济损失。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种批量识读物体信息及精准定位的方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种批量识读物体信息及精准定位的方法，包括以下步骤：

步骤1：系统进行初始化设置，根据系统输送的承载容器类型，建立相应的直角坐标系，并将直角坐标系中的坐标组存储至数据库；

步骤2：系统在需要进行条形码信息采集或是条形码信息校验的关键节点上，通过图像采集装置获得相关的条形码图像信息，上传至图像处理系统；

步骤3：判断承载容器类型，与数据库中存储的直角坐标组进行对应；

步骤4：将直角坐标值与条形码图像信息一一对应；

步骤5：对图像进行二值化处理后，对图像进行解码；

步骤6：如果解码成功，则将解码后的条形码同对应的直角坐标值存储至数据库，否则存储至异常数据库，对异常数据进行分析。

所述建立相应的直角坐标系的过程为：

以承载容器的左上角作为直角坐标系的坐标原点，承载容器运行方向的垂直方向为X轴正方向，沿承载容器运行方向的反方向为y轴正方向，每一个计量器具的摆放位置为一个单元，为每一只计量器具设置一个坐标值(x,y)。

所述承载容器类型包括：单相电能表承载容器、三相电能表承载容器。

将直角坐标值与条形码图像信息一一对应的过程为：

图像采集装置一次性获取所有y值相等的图片信息，根据承载容器移动的方向和y轴方向的设定，依次获得y值相等的各组图像，然后解析出二值化区域图像对应的x值，将条形码图像信息与直角坐标系坐标值一一对应。

本发明具有以下有益效果及优点：

基于图像处理系统的条形码识读技术实现对电力行业在线输送的计量器具信息进行实时地、批量的信息采集；对输送过程中的采集到的实时数据进行接收、存储、分析，进而实现对物流货物的实时在线管理；提高了条形码批量读取过程中的读取正确率；同时降低了在线读取信息错误率，减少因货物信息错误造成的经济损失。实现对周转箱内计量器具位置的精准定位，实现计量资产精细化管理。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的系统工作流程图；

图3是本发明的直角坐标系组建立模型图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明提供一种批量识读物体信息及精准定位的系统和方法，包括：供所述移动目标通过的通道、条形码图像处理单元、第一光电检测单元、第二光电检测单元、调控单元、系统服务器。

一维条形码采用Code39码或Code128码，图像识别装置采用摄像头，图像处理装置采用datalogic的Matrix 450系列。

所述移动目标通过的通道采用辊道输送机。辊道输送机适用于底面平整的物品输送，采用双面摩擦带传输。辊道输送机机架采用铝型材，辊筒筒体采用不锈钢，使周转箱传输顺畅，无卡阻现象，传输周转箱的速度达到20m/min。

承载容器(周转箱)、计量器具、一维条形码、图像识别装置、装置支架、图像处理装置组成条形码图像处理单元，图像识别装置安装在装置支架上。支架独立连接地面，不与输送机连接，避免输送机工作过程中产生的震动对图像识别装置识读效果的影响。图像识别装置位于供所述移动目标通过的通道正前方，图像识别装置朝下(重约3公斤)，图像识别装置到条码距离在1200mm～

1500mm范围内可调，设备镜头与水平方向夹角在0度～45度范围内可调。

第一光电检测单元、第二光电检测单元组成系统中的光电检测单元，对承载容器进行检查，第一光电检测单元通过信号线缆触发图像识别装置的GPIO采集条形码数据信息。承载容器到达第二光电检测单元通过信号线缆触发图像识别装置的GPIO停止采集条形码数据信息。

调控单元对采集数据进行处理，数据存储在数据库服务器内。本发明中的数据服务器、应用服务器组成系统服务器，通过网络交换机与调控单元连接，数据库服务器数据采集系统采集到的条形码数据信息、时间等相关数据信息。通过网络交换机采用TCP/IP网络协议实现和调控单元通讯。应用服务器用于运行应用服务程序，通过web方式对系统进行访问，实现条形码数据信息的接收和逻辑处理工作。

如图1所示，通过第一光电检测单元识别确认移动的目标目前所属于的类型。系统根据所述类型，在数据库初始化数据中检索到相关类型，将其对应的目标坐标放入到缓存区进行存储。

图像识别单元一次性获取所有y值相等的图片信息，依据承载容器移动的方向和y轴方向的设定，依次获得y＝1、y＝2、y＝3、y＝4的各组图像，然后通过图像处理单元，将图像进行二值化处理后，解析出二值化区域图箱对应的x值。将图像解码处理后的条形码信息与直角坐标系坐标值传递至调控单元。系统根据条形码的直角坐标系坐标，将在系统界面图形化精准定位每一个条形码的位置，实现了电能计量器具资产的精细化管理功能。

如图2所示，一种批量识读物体信息及精准定位的系统和方法的作业流程包括：承载容器在供所述移动目标通过的通道上自动输送，到达第一光电检测装置，其中在检测子系统中设置120mm高度的承载容器为“1”，设置200mm高度的承载容器为“2”，识别承载其是哪一种类型的承载容器，确认承载容器的类型。同时检测装置发出高电平信号，触发图像识别装置开始工作，采集条形码的数据信息，采集到的信息通过调控单元进行数据处理，并存储至数据服务器。利用本发明提出的方法进行对每一个条形码进行精准定位，，通过调控单元对现场的情况和有效数据进行分析，达到理想的读取效果和有效数据的识读工作，图像化显示条码信息及位置。

精准定位每一个条形码所在的位置的方法。图像处理的一维条形码解码的基本流程为：首先通过摄像头获得原始的灰度图像(含对个条形码)的首地址、高度和宽度信息，通过膨胀及连同域标记等图像处理算法，获得该图像上可能存在条形码的矩形区域的个数，每个需要的位置、高度和宽度信息，对其中某个区域进行条码解码时的实现步骤如下：

(1)开辟一块内存缓冲区，并将缓冲区内所有内存单元初始化为0；

(2)将该区域的灰度图像进行二值化处理，二值化结果存入(1)开辟的缓冲区中；

(3)对二值化后的区域图像，采用中心检测、相似边距离、归一化相结合的方法进行条码识别；

(4)如果解码成功，则输出解码后获得的字符串，如果失败则对下一个可能条码区域重复(1)～(4)步骤的操作。

由上述流程可以得出图像处理系统将根据条形码解码成功的顺序将条形码传递给调控单元，调控单元从条形码信息中无法实现对条形码位置进行定位，无法实现电力行业资产管理精细化要求。

在辊道输送线上进行输送的承载容器外形尺寸为720mm(长)*450mm(宽)，承载容器按照450mm方向输送，计量器具在承载容器内的摆放方式目前已有统一的规划。

如图3所示，其中箭头方向显示承载容器的运行方向，以承载容器的左上角作为直角坐标系的坐标原点0，沿承载容器短边方向为X轴方向，沿承载容器长边方向为y轴方向，每一个计量器具的摆放位置为一个单元，为每一只计量器具设置一个二维坐标(x,y)。这样，在一个平面直角坐标系内，每一个条形码都对应唯一一个坐标值。

条形码图像处理单元由三部分组成：图像输入部分、图像处理部分、图像输出部分。图像输入部分采用CCD感光元器件将入射到感光器感光敏面上空间分布的光强信息，转换为按时序串行输出的电信号(即视频信号，而视频信号能再现入射的光辐射图像)。图像处理部分的A/D转换器把CCD产生的模拟信号转换为数字信号，把数字信号处理器(DSP)对A/D转换后的信号按一定的算法进行压缩并以JPEG格式存储。为获得正确的条码信息，对条码图像处理算法使其能对条码图像产生较好的处理效果，处理后图像最终以二值图像的形式存储。再通过译码、校验、纠错处理来识读。这样就可以达到排除以上各种因素的干扰，提高条码的识读率，从而有效提高工作效率。

第一光电检测单元是指通过传感器检测系统检测以周转箱作为承载物的计量器具类型，主要包括单项电能表、三相电能表、采集终端等。在电力系统中计量器具主要以周转箱作为输送和存储单元，各种计量器具的周转箱高度不同，通过检测周转箱的高度，判断通过的计量器具类型。单相电能表内摆放12只电能表，三相电能表内摆放4只电能表，所以第一光电检测单元的作业主要是通过对周转箱高度的检测，判断此时通过系统的目标类型，同时触发条码图像处理单元开始工作。

第二光电检测单元，当条码图像处理单元信息处理结束后，通过传感检测系统触发其停止工作。

调控主要包括控制条码图像处理单元工作模式；调整图像处理单元有效工作范围，根据现场情况的不同需要对其进行合理的规划和部署，使图像采集单元达到理想的工作状态；系统基本信息管理；采集信息的历史数据查询、统计；分析系统的可靠性和有效性。

系统服务器包括数据服务器和应用服务器，数据库服务器存储数据采集系统采集到的条形码的信息、时间、位置等相关数据信息。通过网络交换机采用TCP/IP网络协议实现和计算机的通讯。应用服务器用于运行应用服务程序，通过web方式对系统进行访问，实现条形码的接收和逻辑处理工作。

在电力计量的物流输送过程中，计量器具主要是以单一周转箱承载在物流输送线上进行输送，在输送系统工作过程中，关键节点处需要对计量器具信息进行采集、校验等工作。能够作到准确无误的读取当前正在通过的此节点的单一周转箱内的计量器具条形码，并能精准定位每一只计量器具在周转箱内的位置，实现资产的精细化管理。

Claims (3)

1.一种批量识读物体信息及精准定位的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：系统进行初始化设置，根据系统输送的承载容器类型，建立相应的直角坐标系，并将直角坐标系中的坐标组存储至数据库；

步骤2：系统在需要进行条形码信息采集或是条形码信息校验的关键节点上，通过图像采集装置获得相关的条形码图像信息，上传至图像处理系统；

步骤3：判断承载容器类型，与数据库中存储的直角坐标组进行对应；

步骤4：将直角坐标值与条形码图像信息一一对应；

步骤5：对图像进行二值化处理后，对图像进行解码；

步骤6：如果解码成功，则将解码后的条形码同对应的直角坐标值存储至数据库，否则存储至异常数据库，对异常数据进行分析；

所述建立相应的直角坐标系的过程为：

以承载容器的左上角作为直角坐标系的坐标原点，承载容器运行方向的垂直方向为X轴正方向，沿承载容器运行方向的反方向为y轴正方向，每一个计量器具的摆放位置为一个单元，为每一只计量器具设置一个坐标值(x,y)。

2.根据权利要求1所述的批量识读物体信息及精准定位的方法，其特征在于：所述承载容器类型包括：单相电能表承载容器、三相电能表承载容器。

3.根据权利要求1所述的批量识读物体信息及精准定位的方法，其特征在于：将直角坐标值与条形码图像信息一一对应的过程为：

图像采集装置一次性获取所有y值相等的图片信息，根据承载容器移动的方向和y轴方向的设定，依次获得y值相等的各组图像，然后解析出二值化区域图像对应的x值，将条形码图像信息与直角坐标系坐标值一一对应。