CN107292380B

CN107292380B - 一种数卡器及使用数卡器进行数卡的新方法

Info

Publication number: CN107292380B
Application number: CN201710510859.0A
Authority: CN
Inventors: 顾海军; 田雅倩; 崔莹
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2037-06-29
Also published as: CN107292380A

Abstract

本发明的一种数卡器及使用数卡器进行数卡的新方法属于图像处理技术领域。所述的数卡器结构包括：外壳体(101)、主控制器(102)、图像处理器(103)、图像传感器(104)、开始按钮(105)、关闭按钮(106)、导光件(107)、成像透镜(108)、发光单元(109)、凸透镜(110)、窗(111)、显示屏(112)和LED灯(113)。本发明通过对卡片进行视频流的采集，保证采集的区域覆盖整个卡盒；可以进行短距离360度全景拍摄，能够保证图像质量，并能保证卡片计数的准确率。另外本发明的数卡器轻巧方便，利于用户的使用及携带。

Description

一种数卡器及使用数卡器进行数卡的新方法

技术领域

本发明属于图像处理领域，特别涉及一种数卡器以及使用数卡器进行数卡的新方法。

背景技术

目前，各种类型的卡片被广泛应用在各个领域，例如：各大高校使用的学生卡、银行办理的银行卡、信用卡等，卡片制造商在生产卡片过程中，需要对卡片进行管理，即对卡片数量进行计数。

目前存在的数卡方式多种多样，但在图像采集上，都是利用一个高度清晰的工业相机使用广角镜头进行图像采集或者利用多个图像采集器使用标准镜头短距离进行图像采集。使用广角镜头时，工业相机到卡盒边沿的连线与卡盒平面的夹角较小，并且当卡放置不齐时，前一张卡可能挡住后一张卡，造成卡片计数不准确。而使用多个标准镜头虽然解决了使用广角镜头的弊端，但图像采集器数量的增加势必会增大成本，并且处理多个图像采集器采集的图像也具有一定的复杂性。

发明内容

本发明提供一种数卡器及使用数卡器进行数卡的新方法，能够准确的计算卡片的数量。

本发明的技术问题通过以下技术方案解决：

一种数卡器，结构包括：

外壳体101、主控制器102、图像处理器103、图像传感器104、开始按钮105、关闭按钮106、导光件107、成像透镜108、发光单元109、凸透镜110、窗111、显示屏112和LED灯113；

其中，所述的外壳体101是笔形的，开始按钮105、关闭按钮106位于外壳体101的外侧面上，显示屏112位于外壳体101的外侧面上部，主控制器102、图像处理器103、图像传感器104、导光件107、成像透镜108位于外壳体101的内部；LED灯113位于外壳体101的侧面在显示屏112的下方；窗111是透明的且位于外壳体101的底端；发光单元109位于外壳体101的内部侧面且位于凸透镜110的一个焦点上，以使发光单元109发出的光通过凸透镜110后变成平行光并能穿过窗111；显示屏112、图像处理器103、LED灯113分别与所述的主控制器102相连，图像传感器104与图像处理器103相连。

一种使用数卡器进行数卡的新方法，有以下步骤：

第一步，主控制器102根据用户发出的数卡指令控制发光单元109开始发光，通过凸透镜110后变成平行光照射到待数的卡片上，待数的卡片位于窗111的下方，反射照射光，提供反射光，反射光通过成像透镜108在图像传感器104上成像，同时，用户手握数卡器在待数的卡片上方从一端向另一端移动，完成图像传感器采集视频图像的过程；

第二步，图像传感器104所采集的视频图像发送给所述图像处理器103；

第三步，图像处理器103接收图像传感器104所形成的视频图像，并对接收的视频图像进行处理，得到卡片的数量；

第四步，主控制器102控制显示屏112显示出卡片的数量。

更进一步的，在第三步中，所述的对接收的视频图像进行处理，是利用图像处理中的梯度算法，检测图像中卡片的前边沿以及后边沿；计算卡片的前后边沿数，如果前边沿数和后边沿数相等，则说明所计算的卡片数量正确，即卡片的数量为前后边沿数；如果所计算的卡片的前后沿数不相等，则控制器控制LED灯113亮起，当LED指示灯亮起时，重复执行第一步到第三步，直到得到正确的卡片数为止。

有益效果：

通过图像传感器采集卡盒的视频图像，并通过图像处理器对采集的视频图像进行处理，得到最终计算的卡片数量并通过控制器控制显示屏显示卡片数量，最终完成计数。本发明实施例提供的技术方案，不同于以往的采集多张图像的方法，本发明是通过对装有卡片的卡盒进行视频流的采集，保证采集的区域覆盖整个卡盒。该方案解决了使用多个图像采集器造成的成本相对较高问题。此外，本方案使用的视频采集模块可以进行360度全景拍摄，所以可以进行短距离拍摄来采集视频，因此能够保证图像质量，并能保证卡片计数的准确率。另外，将数卡器的外壳体设计为笔型外壳，即轻巧又方便，利于用户的使用及携带。

附图说明：

图1为本发明实施例1提供的数卡器的结构示意图。

图2为使用梯度算法检测卡片前后沿的波形图。

图3为本发明实施例2提供的使用数卡器进行数卡的方法的流程图。

具体实施方式

以下实施例仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1本发明的具体结构

本发明的数卡器的具体结构如图1所示。数卡器的外形为笔形，长为156mm，宽为21.35mm，重23g，开始按钮105、关闭按钮106位于外壳体101的外侧面上，显示屏112位于外壳体101的外侧面上部，主控制器102、图像处理器103、图像传感器104、导光件107、成像透镜108位于外壳体101的内部；LED灯113位于外壳体101的侧面在显示屏112的下方；窗111是透明的且位于外壳体101的底端；发光单元109位于外壳体101的内部侧面且位于凸透镜110的一个焦点上，以使发光单元109发出的光通过凸透镜110后变成平行光并能穿过窗111；显示屏112、图像处理器103、LED灯113分别与所述的主控制器102相连，图像传感器104与图像处理器103相连。

这里的窗111和凸透镜110采用透光的透明材料，用以传递光。图像处理器103和图像传感器104采用ADNS-9800图像处理器与传感模组，主控制器102采用C8051F347单片机，ADNS-9800图像处理器与传感模组和主控制器通过串口SPI相连。

实施例2本发明的工作过程

用户通过开始按钮105触发数卡器工作，当开始按钮105被选定时，发光单元109开始发光，凸透镜110则引导发射光，使发射光以平行光照射到底部卡片112上，放置在底部的待数卡片反射照射光，提供反射光，其中窗111设置在笔壳的底端，用来阻挡灰尘等杂质的引入。反射光通过成像透镜108在图像传感器104上成像，由于图像传感器进行图像识别时，一些光束是不需要的，反而会干扰其成像，因此需要阻挡一些不必要的光束，所以导光件107的存在起到了这样的作用，即阻挡了发光单元109产生的发散光进入图像传感器，保证图像传感器能不受其他光束干扰，正确成像。用户手握数卡器在底部卡盒上方从一端向另一端移动，在图像传感器上形成视频流，通过这样的方式完成图像传感器采集视频图像的过程。图像传感器所采集的视频图像发送给图像处理器，图像处理器接收图像传感器所形成的视频图像，并对接收的视频图像进行处理，得到卡片的数量，最后控制器控制显示屏显示出卡片的数量，完成卡片的计数。

实施例3本发明更具体的数卡过程

如图3所示，是本发明数卡器进行数卡的工作流程图，包括：

步骤301，数卡器的控制器接收用户输入的数卡指令：用户可以通过按下数卡器上的开始按钮105发出数卡指令。

步骤302，当开始按钮105被按下时，发光单元109开始发光，凸透镜110则引导发射光，使发射光以平行光照射到底部卡片上，底部卡片反射照射光，提供反射光，反射光通过成像透镜108在ADNS-9800传感器上成像。其中本发明采用导光件用来阻挡发光单元发出的不必要的发散光，并用窗来防止阻挡灰尘等杂质的引入，进一步确保了成像的准确性。

步骤303，ADNS-9800传感器所采集的视频流通过DSP处理器进行处理后获得图像内容及电子快门等统计参数，基于提供的SPI接口与主控器通信。主控器对接收到的图像进行处理，得到卡片的数量。

在步骤303中对接收到的图像进行处理的过程可以采取如下方法：对于所述图像传感器104所采集的每帧30*30像素值的视频图像，经过DSP处理器进行处理，得到一些有效像素值，例如SQUAL、Pixel_Sum。这些有效像素值存储在寄存器0x07～0x0e中，根据图像处理技术中的梯度算法计算不同帧图像的灰度值统计值，公式如下：

Grey level＝f(SQUAL Register Value*4,Maximum_Pixel,Minimum_Pixel,Shutter_Lower,Shutter_Upper,Frame_Period_Lower,Frame_Period_Upper)

经过以上函数公式归一化处理得到各个点的灰度值，由于卡片和卡片之间的缝隙的灰度值不同，当检测到卡片时会产生上升跳变，而当检测到卡片间的缝隙时则会产生下降跳变，如图2所示。根据所产生的突变点，就能确定卡片的前边沿以及后边沿，计算所识别的卡片的前边沿数、后边沿数。如果所得到的前边沿数等于后边沿数，则说明计数正确，所得到的前边沿数(或后边沿数)即为卡片的数量。反之，说明计数错误，控制器控制LED灯113发亮，则需要重新进行视频流的采集并处理过程，直到得到正确的结果为止。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述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

1.一种数卡器，包括：

外壳体（101）、主控制器（102）、图像处理器（103）、图像传感器（104）、开始按钮（105）、关闭按钮（106）、导光件（107）、成像透镜（108）、发光单元（109）、凸透镜（110）、窗（111）、显示屏（112）和LED灯（113）；

其中，所述外壳体（101）是笔形的，开始按钮（105）、关闭按钮（106）位于外壳体（101）的外侧面上，显示屏（112）位于外壳体（101）的外侧面上部，主控制器（102）、图像处理器（103）、图像传感器（104）、导光件（107）、成像透镜（108）位于外壳体（101）的内部；LED灯（113）位于外壳体（101）的侧面且在显示屏（112）的下方；窗（111）是透明的且位于外壳体（101）的底端；发光单元（109）位于外壳体（101）的内部侧面且位于凸透镜（110）的一个焦点上，以使发光单元（109）发出的光通过凸透镜（110）后变成平行光并能穿过窗（111）；显示屏（112）、图像处理器（103）、LED灯（113）分别与所述主控制器（102）相连，图像传感器（104）与图像处理器（103）相连；所述图像处理器（103）和图像传感器（104）采用ADNS-9800图像处理器与传感模组，主控制器（102）采用C8051F347单片机，ADNS-9800图像处理器与传感模组和主控制器通过串口SPI相连。

2.一种使用权利要求1的数卡器进行数卡的方法，有以下步骤：

第一步，主控制器（102）根据用户发出的数卡指令控制发光单元（109）开始发光，通过凸透镜（110）后变成平行光照射到待数的卡片上，待数的卡片位于窗（111）的下方，反射照射光，提供反射光，反射光通过成像透镜（108）在图像传感器（104）上成像，同时，用户手握数卡器在待数的卡片上方从一端向另一端移动，完成图像传感器采集视频图像的过程；

第二步，图像传感器（104）将所采集的视频图像发送给所述图像处理器（103）；

第三步，图像处理器（103）接收图像传感器（104）所形成的视频图像，并对接收的视频图像进行处理，得到卡片的数量；

所述对接收的视频图像进行处理，具体为：对于所述图像传感器（104）所采集的每帧30*30像素值的视频图像，经过DSP处理器进行处理，得到有效像素值SQUAL、Pixel_Sum，将这些有效像素值存储在寄存器0x07~0x0e中，根据图像处理技术中的梯度算法计算不同帧图像的灰度值统计值，公式如下：

Grey level=f(SQUAL Register Value * 4, Maximum_Pixel, Minimum_Pixel,Shutter_Lower, Shutter_Upper, Frame_Period_Lower,Frame_Period_Upper)

经过以上函数公式归一化处理得到各个点的灰度值，由于卡片和卡片之间的缝隙的灰度值不同，当检测到卡片时会产生上升跳变，而当检测到卡片间的缝隙时则会产生下降跳变，根据所产生的突变点，确定卡片的前边沿以及后边沿，计算所识别的卡片的前边沿数、后边沿数，如果所得到的前边沿数等于后边沿数，则说明计数正确，所得到的前边沿数或后边沿数即为卡片的数量，反之，说明计数错误，控制器控制LED灯（113）发亮，重复执行第一步到第三步，直到得到正确的卡片数为止；

第四步，主控制器（102）控制显示屏（112）显示出卡片的数量。