CN106650542A - 多功能手持式物体扫描仪 - Google Patents

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Abstract

公开了一种多功能手持式物体扫描仪，包括机壳和安装在所述的机壳内部的电子控制装置，所述的电子控制装置包括电源模块；进行集中控制的处理器；与所述的处理器连接的第一红外摄像头和第二红外摄像头，设置在所述的机壳的前部，以固定间距进行水平放置，用于采集红外视觉信息；与所述的处理器连接的红外结构光发生器，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于发射网状主动红外光；与所述的处理器连接的RGB摄像头，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于采集图像信息；与所述的处理器连接的通讯模块，实现信息的发送和接收；与所述的处理器连接的人机界面，包括按键和LCD显示器，用于指令输入和信息显示。

Description

多功能手持式物体扫描仪
技术领域
本发明涉及多功能手持式物体扫描仪，属于测量设备领域。
背景技术
商品从生产出来，到被消费者购买，中间需要经历漫长的运输，仓储，再运输，再仓储的过程，因此商品的高效运输和仓储，以及物流跟踪成为现代商品流通技术的要求。在多个环节，需要读取商品的ID码以及几何尺寸值，以便于进行最优配置运输及仓储空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能手持式物体扫描仪。该方案利用RGB摄像头读取条形码或者二维码，同时利用立体视觉技术快速测量商品的三维尺寸，为仓储及运输提供参考数据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
多功能手持式物体扫描仪，包括机壳和安装在所述的机壳内部的电子控制装置，所述的电子控制装置包括电源模块，用于提供电源，所述的电子控制装置还包括：
——进行集中控制的处理器，所述的处理器负责图像采集，视觉深度信息计算，信息发送和人机交互处理；
——与所述的处理器连接的第一红外摄像头和第二红外摄像头，设置在所述的机壳的前部，用于采集红外视觉信息，进行场景的深度计算；
——与所述的处理器连接的红外结构光发生器，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于发射网状主动红外光，增加场景的纹理；
——与所述的处理器连接的RGB摄像头，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于采集图像信息，进行条形码和二维码识别；
——与所述的处理器连接的通讯模块，实现信息的发送和接收；
——与所述的处理器连接的人机界面，包括按键和LCD显示器，设置在所述的机壳上，用于指令输入和信息显示。
所述的通讯模块设置为无线通讯模块。所述的通讯模块设置为有线串行通讯模块。
所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头以固定间距进行水平放置。
所述的处理器内部设置条形码提取算法，二维码提取算法，环境深度计算算法，以及物体尺寸提取算法，所述的物体尺寸提取算法包括以下步骤：
(1)首先，所述的多功能手持式物体扫描仪在物体的顶角上方进行拍摄，所述的环境深度计算算法输出当前场景的深度信息f(X，Y)＝(x，y，z)，其中X，Y为图像坐标，x，y，z是以所述的第一红外摄像头为原点的世界坐标；
(2)搜索物体的顶点A(XA，YA)：|f(XA，YA)|＝min|f(X，Y)|＝min(x2+y2+z2)1/2；
(3)沿着顶点A，向下搜索物体的顶点B(XB，YB)：|f(XB，YB)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，同时XB＝XA，YB＜YA；
(4)取顶点A和顶点B的中间点(XA，(YA+YB)/2)；
(5)沿着中间点向右搜索边缘点C(XC，YC)：YC＝(YA+YB)/2，同时，abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc-1，Yc)|)＜Tmin同时abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc+1，Yc)|)＞Tmax；沿着中间点向左搜索边缘点D(XD，YD)：YD＝(YA+YB)/2，同时，abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc+1，Yc)|)＜Tmin同时abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc-1，Yc)|)＞Tmax，TminTmax；
(6)沿着顶点C，向下搜索物体的顶点F(XF，YF)：|f(XF，YF)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，同时XF＝XC，YF＜YC；
(7)沿着顶点D，向下搜索物体的顶点E(XE，YE)：|f(XE，YE)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，同时XE＝XD，YE＜YD；
计算物体高度H＝SQRT((xA-xB)2+(yA-yB)2+(zA-zB)2)，物体长度L＝SQRT((xB-xF)2+(yB-yF)2+(zB-zF)2)，物体宽度W＝SQRT((xB-xE)2+(yB-yE)2+(zB-zE)2)。
本发明的有益效果主要表现在：1、利用RGB摄像头读取条形码或者二维码，进行商品识别；2、利用立体视觉进行商品三维数据测量，为仓储及运输提供参考数据。
附图说明
图1是多功能手持式物体扫描仪的外形图；
图2是多功能手持式物体扫描仪的正视图；
图3是多功能手持式物体扫描仪的后视图；
图4是多功能手持式物体扫描仪的控制逻辑框图；
图5是物体尺寸提取算法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
参照图1-4，多功能手持式物体扫描仪，包括机壳9，所述的机壳9起到容纳和保护的作用，为了方便使用，设置了手柄和扫描头。还包括安装在所述的机壳9内部的电子控制装置，所述的电子控制装置包括电源模块2，用于提供电源，可采用可充电电池，设置在所述的机壳9的手柄内。
所述的电子控制装置还包括：
——进行集中控制的处理器1，所述的处理器1负责图像采集，视觉深度信息计算，信息发送和人机交互处理；
——与所述的处理器1连接的第一红外摄像头3和第二红外摄像头4，设置在所述的机壳9的扫描头的前部，用于采集红外视觉信息。所述的第一红外摄像头3和第二红外摄像头4以固定间距进行水平放置，所以对于环境中的同一红外目标在所述的第一红外摄像头3和第二红外摄像头4上的成像位置会有差异，距离近差异越大，距离远差异越小，因此根据成像视差可进行场景的深度计算；
——与所述的处理器1连接的红外结构光发生器6，设置在所述的第一红外摄像头3和第二红外摄像头4之间，用于发射网状主动红外光，增加场景的纹理，提高场景深度计算的质量；
——与所述的处理器1连接的RGB摄像头5，设置在所述的第一红外摄像头3和第二红外摄像头4之间，用于采集环境的可见光图像信息，进行条形码和二维码识别；
——与所述的处理器1连接的通讯模块7，实现信息的发送和接收。所述的通讯模块7设置为无线通讯模块7，可以实现与应用系统的无线数据通讯。所述的通讯模块7设置为有线串行通讯模块7，可以实现与应用系统的有线数据通讯；
——与所述的处理器1连接的人机界面8，用于指令输入和信息显示。包括设置在所述机壳9的手柄后部的按键10，以及设置在所述机壳9的扫描头后部的LCD显示器11。所述的按键10可以实现功能选择及指令输入；所述的LCD显示器11可以显示各种状态信息及条形码、二维码及深度计算的中间过程。
所述的处理器内部设置条形码提取算法，二维码提取算法，环境深度计算算法，以及物体尺寸提取算法。
所述的条形码提取算法提取图像中的一维条形码，可采用成熟算法；所述的二维码提取算法提取图像中的二维码，可采用成熟算法；所述的环境深度计算算法提取环境的深度信息，可采用成熟算法。
所述的物体尺寸提取算法是计算场景中的方形物体的三维尺寸，包括以下步骤：
(1)首先，所述的多功能手持式物体扫描仪在物体的顶角上方进行拍摄，所述的环境深度计算算法输出当前场景的深度信息f(X，Y)＝(x，y，z)，其中X，Y为图像坐标，x，y，z是以所述的第一红外摄像头为原点的世界坐标；
(2)搜索物体的顶点A(XA，YA)：|f(XA，YA)|＝min|f(X，Y)|＝min(x2+y2+z2)1/2。由于拍摄位置和角度的原因，顶点A与所述的第一红外摄像头距离最近；
(3)沿着顶点A，向下搜索物体的顶点B(XB，YB)：|f(XB，YB)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，同时XB＝XA，YB＜YA。同样是由于拍摄位置和角度的原因，顶点B与所述的第一红外摄像头距离最远；
(4)取顶点A和顶点B的中间点(XA，(YA+YB)/2)；
(5)沿着中间点向右搜索边缘点C(XC，YC)：YC＝(YA+YB)/2，同时，abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc-1，Yc)|)＜Tmin同时abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc+1，Yc)|)＞Tmax；沿着中间点向左搜索边缘点D(XD，YD)：YD＝(YA+YB)/2，同时，abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc+1，Yc)|)＜Tmin同时abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc-1，Yc)|)＞Tmax，TminTmax。
边缘点C点和D点位于物体的边缘，处在单边深度跳变的位置，并以此作为识别的依据；
(6)沿着顶点C，向下搜索物体的顶点F(XF，YF)：|f(XF，YF)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，同时XF＝XC，YF＜YC。
沿着边缘点C所在的边缘，顶点F点与所述的第一红外摄像头距离最远；
(7)沿着顶点D，向下搜索物体的顶点E(XE，YE)：|f(XE，YE)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，同时XE＝XD，YE＜YD。
沿着边缘点D所在的边缘，顶点E点与所述的第一红外摄像头距离最远；
(8)计算物体高度H＝SQRT((xA-xB)2+(yA-yB)2+(zA-zB)2)，物体长度L＝SQRT((xB-xF)2+(yB-yF)2+(zB-zF)2)，物体宽度W＝SQRT((xB-xE)2+(yB-yE)2+(zB-zE)2)。
在实际使用时，只需通过所述的按键10打开电源，并选择需要的操作，然后将所述的扫描头对准待扫描的目标，包括条形码、二维码或者三维物体，并在所述的LCD显示器11中预览处理效果，处理成功的条件下，通过所述的按键10进行确认，形成处理结果并存储，还可以通过所述的通讯模块7进行上报。

Claims (5)

1.多功能手持式物体扫描仪，包括机壳和安装在所述的机壳内部的电子控制装置，所述的电子控制装置包括电源模块，用于提供电源，其特征在于：所述的电子控制装置还包括：
——进行集中控制的处理器，所述的处理器负责图像采集，视觉深度信息计算，信息发送和人机交互处理；
——与所述的处理器连接的第一红外摄像头和第二红外摄像头，设置在所述的机壳的前部，用于采集红外视觉信息，进行场景的深度计算；
——与所述的处理器连接的红外结构光发生器，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于发射网状主动红外光，增加场景的纹理；
——与所述的处理器连接的RGB摄像头，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于采集图像信息，进行条形码和二维码识别；
——与所述的处理器连接的通讯模块，实现信息的发送和接收；
——与所述的处理器连接的人机界面，包括按键和LCD显示器，设置在所述的机壳上，用于指令输入和信息显示。
2.如权利要求1所述的多功能手持式物体扫描仪，其特征在于：所述的处理器内部设置条形码提取算法，二维码提取算法，环境深度计算算法，以及物体尺寸提取算法，所述的物体尺寸提取算法包括以下步骤：
(1)首先，所述的多功能手持式物体扫描仪在物体的顶角上方进行拍摄，所述的环境深度计算算法输出当前场景的深度信息f(X，Y)＝(x，y，z)，其中X，Y为图像坐标，x，y，z是以所述的第一红外摄像头为原点的世界坐标；
(2)搜索物体的顶点A(XA，YA)：|f(XA，YA)|＝min|f(X，Y)|＝min(x2+y2+z2)1/2；
(3)沿着顶点A，向下搜索物体的顶点B(XB，YB)：|f(XB，YB)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，同时XB＝XA，YB＜YA；
(4)取顶点A和顶点B的中间点(XA，(YA+YB)/2)；
(5)沿着中间点向右搜索边缘点C(XC，YC)：YC＝(YA+YB)/2，同时，abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc-1，Yc)|)＜Tmin同时abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc+1，Yc)|)＞Tmax；沿着中间点向左搜索边缘点D(XD，YD)：YD＝(YA+YB)/2，同时，abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc+1，Yc)|)＜Tmin同时abs(|f(Xc，Yc)|-|f(Xc-1，Yc)|)＞Tmax，TminTmax；
(6)沿着顶点C，向下搜索物体的顶点F(XF，YF)：|f(XF，YF)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，同时XF＝XC，YF＜YC；
(7)沿着顶点D，向下搜索物体的顶点E(XE，YL)：|f(XE，YE)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，同时XF＝XD，YE＜YD；
(8)计算物体高度H＝SQRT((xA-xB)2+(yA-yB)2+(zA-zB)2)，物体长度L＝SQRT((xB-xF)2+(yB-yF)2+(zB-zF)2)，物体宽度W＝SQRT((xB-xE)2+(yB-yE)2+(zB-zE)2)。
3.如权利要求1所述的多功能手持式物体扫描仪，其特征在于：所述的通讯模块设置为无线通讯模块。
4.如权利要求1所述的多功能手持式物体扫描仪，其特征在于：所述的通讯模块设置为有线串行通讯模块。
5.如权利要求1所述的多功能手持式物体扫描仪，其特征在于：所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头以固定间距进行水平放置。
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