CN110555326B - 基于多核处理器的条码解码方法及其系统 - Google Patents

基于多核处理器的条码解码方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于多核处理器的条码扫描方法及其系统，包括由处理器第一内核负责处理包括图像解码和相应外部通信的主流程，由处理器第二内核负责处理包括图像采集和图像预处理的子流程。通过采用多核处理器，根据实际需求分离出特定的任务给独立的内核执行，避免了现有技术中单核处理器任务切换所产生的较大时间和空间占用，保障了主要任务的顺利执行，从而提升了任务执行效率、缩短了系统响应时间、改善了扫码体验。

Description

基于多核处理器的条码解码方法及其系统
技术领域
本发明涉及基于多核处理器的条码解码方法及其系统，属于条码识读解码控制领域。
背景技术
随着科学技术的发展，条码技术的应用已经逐步深入到人们日常生活以及工作中，目前广泛应用于证件识读、物流和电子数据交换等方面。现有条码扫描设备一般采用单核处理器架构，首先初始化设备参数，其次判断待解码的缓存区是否存在待解码的图像数据，若存在则直接进入解码图像的任务流程并根据解码成功与否执行下一步操作；若不存在待解码的图像数据则调用摄像头采集新的图像数据。当采集完成一帧原始图像数据后，对原始图像数据进行预处理，使新生成的图像数据能够被解码模块快速地解码，之后对新生成的待解码图像数据进行解码操作。
在上述现有技术的条码扫描流程中，整个过程是线性流程，很多子任务在执行时是不建议或不能被中断的，比如在采集图像或预处理图像数据时，系统若是中断当前正在执行的任务而去响应外界输入消息或者系统内部运行时产生的消息，将会一定程度影响正在生成的待解码图像数据的准确性，进而影响本次解码的结果，降低解码效率。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供基于多核处理器的条码解码方法及其系统，其通过采用多核处理器架构，将图像采集和图像预处理从主流程中分离出来，讲给一个内核单独处理，由另一个内核负责处理包括图像解码在内的主流程，减少了任务切换所产生的较大时间和空间占用，保障了主要任务的顺利执行，从而提升了任务执行效率、缩短了系统响应时间、改善了扫码体验。
本发明的技术方案一：
基于多核处理器的条码解码方法，包括如下步骤：
S1：处理器第一内核接收扫描指令，对处理器加载的扫描参数执行初始化操作。
S2：所述处理器第一内核读取图像数据缓存，所述图像数据缓存位于所述处理器的运行内存中，判断是否存在有效的待解码的图像数据，若存在有效的待解码的图像数据，则执行步骤S5；若不存在有效的待解码的图像数据，则发出采集图像指令给处理器第二内核，转由所述处理器第二内核继续执行步骤S3。
S3：所述处理器第二内核接收所述处理器第一内核发出的采集图像指令，控制摄像头采集图像数据。
S4：所述处理器第二内核对所采集图像数据进行预处理，所述预处理包括二值化处理和灰度处理，将其转化为待解码的图像数据，储存在所述图像数据缓存中，并发送图像采集完毕信息至所述处理器第一内核。
S5：所述处理器第一内核接收所述图像采集完毕信息，开始读取所述图像数据缓存中的待解码的图像数据，进行解码操作，判断解码结果，当解码成功时，则继续执行步骤S6；当解码不成功时，则重新执行步骤S2。
S6：所述处理器第一内核恢复系统状态，重置各标志位，回收运行内存空间的数据。
S1步骤中，所述初始化扫描参数操作包括，保存系统状态变量、初始化解码标志位、分配内存空间、配置摄像头工作模式。
所述预处理操作还包括：调整所述原始图像的亮度、对比度、转换图像格式，其中所述二值化处理具体为：使用阈值法将图像上的点的灰度值重置为0或255。
S5步骤中，当所述图像数据缓存中的待解码的图像数据被所述处理器第一内核读取后，将图像数据缓存读取状态标志位设置为已读取。
所述处理器第一内核还负责与外部通信和响应其他外部指令操作。
技术方案二
基于多核处理器的条码解码系统，包括多核处理器，摄像头，内存，所述多核处理器和所述摄像头以及所述内存通信连接，所述多核处理器包含缓存区，第一内核，第二内核，所述缓存区存储有指令，所述指令适于由多核处理器加载并执行以下步骤：
S1：处理器第一内核接收扫描指令，对处理器加载的扫描参数执行初始化操作。
S2：所述处理器第一内核读取图像数据缓存，所述图像数据缓存位于所述处理器的运行内存中，判断是否存在有效的待解码的图像数据，若存在有效的待解码的图像数据，则执行步骤S5；若不存在有效的待解码的图像数据，则发出采集图像指令给处理器第二内核，转由所述处理器第二内核继续执行步骤S3。
S3：所述处理器第二内核接收所述处理器第一内核发出的采集图像指令，控制摄像头采集图像数据。
S4：所述处理器第二内核对所采集图像数据进行预处理，所述预处理包括二值化处理和灰度处理，将其转化为待解码的图像数据，储存在所述图像数据缓存中，并发送图像采集完毕信息至所述处理器第一内核。
S5：所述处理器第一内核接收所述图像采集完毕信息，开始读取所述图像数据缓存中的待解码的图像数据，进行解码操作，判断解码结果，当解码成功时，则继续执行步骤S6；当解码不成功时，则重新执行步骤S2。
S6：所述处理器第一内核恢复系统状态，重置各标志位，回收运行内存空间的数据。
S1步骤中，所述初始化扫描参数操作包括，保存系统状态变量、初始化解码标志位、分配内存空间、配置摄像头工作模式。
S4步骤中，所述预处理操作还包括：调整所述原始图像的亮度、对比度、转换图像格式，其中所述二值化处理具体为：使用阈值法将图像上的点的灰度值重置为0或255。
S5步骤中，当所述图像数据缓存中的待解码的图像数据被所述处理器第一内核读取后，将图像数据缓存读取状态标志位设置为已读取。
所述处理器第一内核还负责与外部通信和响应其他外部指令操作。
本发明具有如下有益效果：
1、通过多核处理器架构，将特定的图像采集和图像预处理任务独立于主流程外由第二内核独立处理，减少了其他任务对其干扰，确保了待处理的图像数据的正确性；
2、第二内核根据解码模块的需求对原始图像进行预处理操作，确保了待处理图像数据和解码模块的适配性，提高了解码效率；
3、第一内核负责响应外部消息和内部信息，确保了对于外部信息的实时响应和内部信息的快速传递。
附图说明
图1为现有技术的单核处理器条码扫描方法流程示意图；
图2为本发明的基于多核处理器的条码扫描方法流程示意图；
图3为本发明的基于多核处理器的条码扫描的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
实施例一
如图1所示，基于多核处理器的条码解码方法，包括如下步骤：
S1：处理器第一内核接收扫描指令，对处理器加载的扫描参数执行初始化操作。
多核处理器可以包括MCU或者CPU，条码识读领域常用的多核处理器型号有，LPC4357、LPC5411x、SN9C7611、CCFC9000等。
根据当前工作环境和出厂设置，不同的设备具有不同的扫描参数，主要的扫描参数的初始化操作可包括，保存系统状态变量、初始化解码标志位、申请分配内存空间、配置摄像头工作模式等，系统状态变量记录着系统当前的运行状态，如解码中、休眠中、等待采集数据中等，解码标志位表示当前是否解码成功，摄像头工作模式包括长曝光模式或者其他工作模式。
扫描指令通过外部设备发出，包括手动触发和自动触发，手动触发通过按键激活扫描指令，自动触发包括红外感应，震动触发等自动感应目标手段。
S2：所述处理器第一内核读取图像数据缓存，所述图像数据缓存位于所述处理器的运行内存中，判断是否存在有效的待解码的图像数据，若存在有效的待解码的图像数据，则执行步骤S5；若不存在有效的待解码的图像数据，则发出采集图像指令给处理器第二内核，转由所述处理器第二内核继续执行步骤S3。
图像数据缓存为运行内存RAM中的一块区域。处理器与运存RAM的交互速度远远大于Flash内存，运存中的数据掉电丢失，Flash内存中的数据掉电不丢失。为了保证数据的处理速度，必须将图像数据暂存在运存中，实际程序中会通过一个变量名来表示该区域。
图像数据缓存中是否存在有效的待解码的图像数据通过判断缓存是否为空和读取图像缓存读取状态标志位来判断，首先当缓存为空时，则不存在数据，需要重新获取图像；当缓存不为空时，判断标志位，当该标志位为已读取时，则数据已被读取，当前数据为无效数据，需要重新获取图像；当该标志位为未读取时，则当前数据可直接用于解码。
S3：所述处理器第二内核接收所述处理器第一内核发出的采集图像指令，控制摄像头采集图像数据。
S4：所述处理器第二内核对所采集图像数据进行预处理，所述预处理包括二值化处理和灰度处理，将其转化为待解码的图像数据，储存在所述图像数据缓存中，并发送图像采集完毕信息至所述处理器第一内核。
所述预处理操作包括：调整所述原始图像的亮度、对比度、转换图像格式，对原始图像进行二值化处理，灰度处理。根据设备使用环境和主要应对条码种类可预先针对性的配置相应的预处理算法，提高预处理的图像质量。
由于在实际使用条码扫描设备时，用户无法得知当前设备的运行状态，会出现当设备正在采集图像或者处理图像数据时，用户按下按键或者拔插USB之类的情况。而在现有技术下，这些外部输入消息会被延后执行或者直接丢弃。另一方面，设备在执行每个子任务时，或多或少涉及到任务运行状态的保存、参数的设置、内存空间的分配与回收等操作，这些操作也将占用一定的时间。
在本实施例中，当所述处理器第二内核在进行图像数据采集和预处理时，所述处理器第一内核负责相应其他外部指令和数据通信传输等工作，使得设备不用为其额外花费过多的处理时间和内存空间，同时能够及时响应各种内外部消息。
S5：所述处理器第一内核接收所述图像采集完毕信息，开始读取所述图像数据缓存中的待解码的图像数据，进行解码操作，判断解码结果，当解码成功时，则继续执行步骤S6；当解码不成功时，则重新执行步骤S2。
解码是否成功，根据解码成功标志位的状态来判定，解码结果会改变解码成功标志位。
在某些环境条件下，待解码的图像数据可能无法成功解码，比如因为环境光因素，设备抖动等，造成图像质量无法达到解码标准，此时所述处理器第一内核无法解码，将重新从S2步骤开始进行操作。之前所述图像数据缓存中的待解码的图像数据被所述处理器第一内核读取后，将图像数据缓存读取状态标志位设置为已读取，所述图像数据缓存中的数据即为无效数据。此时所述处理器第一内核判断图像数据缓存里的数据为无效数据，发送指令给所述处理器第二内核进行重新拍图。
S6：所述处理器第一内核恢复系统状态，重置各标志位，回收运行内存空间的数据。
由于图像数据是临时保存在运存中的，数据一旦被使用后便失去有效性，该区域将用于存放下一次采集的图像数据，因此从功能角度将这块区域称为缓存，从物理角度来看它实质是运存。无论是图像数据还是解码结果和部分其他数据都是在运存中的，程序中通过变量名来区分它们。有些数据会存储在Flash内存中，比如用户对设备的配置。由于Flash内存数据掉电不丢失，设备会在需要时从Flash中读取这些数据到运存中。
重置标志位包括重置解码成功标志位，重置图像缓存读取状态标志位。
恢复系统状态为重新设置当前系统运行状态，从解码状态变更为非解码状态。非解码状态可能是休眠状态，也可能是待触发解码状态或者其他状态，而待触发解码状态可能是按键未按下或者程序中周期定时器的时间未到，具体状态根据用户需要的配置来决定。
回收内存空间为回收短期内不再使用的内存空间，例如进入休眠状态，那么便会回收该内存，具体是否回收需要根据实际情况来决定。
S1步骤中，所述初始化扫描参数操作包括，保存系统状态变量、初始化解码标志位、分配内存空间、配置摄像头工作模式。
所述预处理操作还包括：调整所述原始图像的亮度、对比度、转换图像格式，其中所述二值化处理具体为：使用阈值法将图像上的点的灰度值重置为0或255。
S5步骤中，当所述图像数据缓存中的待解码的图像数据被所述处理器第一内核读取后，将图像数据缓存读取状态标志位设置为已读取。
所述处理器第一内核还负责与外部通信和响应其他外部指令操作。
本发明通过多核处理器架构，将特定的图像采集和图像预处理任务独立于主流程外由第二内核独立处理，减少了其他任务对其干扰，确保了待处理的图像数据的正确性；第二内核根据解码模块的需求对原始图像进行预处理操作，确保了待处理图像数据和解码模块的适配性，提高了解码效率；第一内核负责响应外部消息和内部信息，确保了对于外部信息的实时响应和内部信息的快速传递。
实施例二
如图3所示，基于多核处理器的条码解码系统，包括多核处理器，摄像头，内存，所述多核处理器和所述摄像头以及所述内存通信连接，所述多核处理器包含缓存区，第一内核，第二内核，所述缓存区存储有指令，所述指令适于由多核处理器加载并执行以下步骤：
S1：处理器第一内核接收扫描指令，对处理器加载的扫描参数执行初始化操作。
S2：所述处理器第一内核读取图像数据缓存，所述图像数据缓存位于所述处理器的运行内存中，判断是否存在有效的待解码的图像数据，若存在有效的待解码的图像数据，则执行步骤S5；若不存在有效的待解码的图像数据，则发出采集图像指令给处理器第二内核，转由所述处理器第二内核继续执行步骤S3。
S3：所述处理器第二内核接收所述处理器第一内核发出的采集图像指令，控制摄像头采集图像数据。
S4：所述处理器第二内核对所采集图像数据进行预处理，所述预处理包括二值化处理和灰度处理，将其转化为待解码的图像数据，储存在所述图像数据缓存中，并发送图像采集完毕信息至所述处理器第一内核。
S5：所述处理器第一内核接收所述图像采集完毕信息，开始读取所述图像数据缓存中的待解码的图像数据，进行解码操作，判断解码结果，当解码成功时，则继续执行步骤S6；当解码不成功时，则重新执行步骤S2。
S6：所述处理器第一内核恢复系统状态，重置各标志位，回收运行内存空间的数据。
S1步骤中，所述初始化扫描参数操作包括，保存系统状态变量、初始化解码标志位、分配内存空间、配置摄像头工作模式。
S4步骤中，所述预处理操作还包括：调整所述原始图像的亮度、对比度、转换图像格式，其中所述二值化处理具体为：使用阈值法将图像上的点的灰度值重置为0或255。
S5步骤中，当所述图像数据缓存中的待解码的图像数据被所述处理器第一内核读取后，将图像数据缓存读取状态标志位设置为已读取。
所述处理器第一内核还负责与外部通信和响应其他外部指令操作。
所述基于多核处理器的条码解码系统还包括通信模块，电源模块，复位模块，蜂鸣器，LED，其中，通信模块，电源模块，复位模块位于电路板上分别和所述多核处理器连接，蜂鸣器，LED通过连接线与所述多核处理器通信连接。
本发明通过多核处理器架构，将特定的图像采集和图像预处理任务独立于主流程外由第二内核独立处理，减少了其他任务对其干扰，确保了待处理的图像数据的正确性；第二内核根据解码模块的需求对原始图像进行预处理操作，确保了待处理图像数据和解码模块的适配性，提高了解码效率；第一内核负责响应外部消息和内部信息，确保了对于外部信息的实时响应和内部信息的快速传递。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包含在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.基于多核处理器的条码解码方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：处理器第一内核接收扫描指令，对处理器加载的扫描参数执行初始化操作；
S2：所述处理器第一内核读取图像数据缓存，所述图像数据缓存位于所述处理器的运行内存中，判断是否存在有效的待解码的图像数据，若存在有效的待解码的图像数据，则执行步骤S5；若不存在有效的待解码的图像数据，则发出采集图像指令给处理器第二内核，转由所述处理器第二内核继续执行步骤S3；
S3：所述处理器第二内核接收所述处理器第一内核发出的采集图像指令，控制摄像头采集图像数据；
S4：所述处理器第二内核对所采集图像数据进行预处理，所述预处理包括二值化处理和灰度处理，将其转化为待解码的图像数据，储存在所述图像数据缓存中，并发送图像采集完毕信息至所述处理器第一内核；
S5：所述处理器第一内核接收所述图像采集完毕信息，开始读取所述图像数据缓存中的待解码的图像数据，进行解码操作，判断解码结果，当解码成功时，则继续执行步骤S6；当解码不成功时，则重新执行步骤S2；
S6：所述处理器第一内核恢复系统状态，重置各标志位，回收运行内存空间的数据。
2.根据权利要求1所述的基于多核处理器的条码解码方法，其特征在于：S1步骤中，所述初始化扫描参数操作包括，保存系统状态变量、初始化解码标志位、分配内存空间、配置摄像头工作模式。
3.根据权利要求2所述的基于多核处理器的条码解码方法，其特征在于： S4步骤中，所述预处理操作还包括：调整原始图像的亮度、对比度、转换图像格式，其中所述二值化处理具体为：使用阈值法将图像上的点的灰度值重置为0或255。
4.根据权利要求3所述的基于多核处理器的条码解码方法，其特征在于：S5步骤中，当所述图像数据缓存中的待解码的图像数据被所述处理器第一内核读取后，将图像数据缓存读取状态标志位设置为已读取。
5.根据权利要求4所述的基于多核处理器的条码解码方法，其特征在于：所述处理器第一内核还负责与外部通信和响应其他外部指令操作。
6.基于多核处理器的条码解码系统，其特征在于，包括多核处理器，摄像头，内存，所述多核处理器和所述摄像头以及所述内存通信连接，所述多核处理器包含缓存区，第一内核，第二内核，所述缓存区存储有指令，所述指令适于由多核处理器加载并执行以下步骤：
S1：处理器第一内核接收扫描指令，对处理器加载的扫描参数执行初始化操作；
S2：所述处理器第一内核读取图像数据缓存，所述图像数据缓存位于所述处理器的运行内存中，判断是否存在有效的待解码的图像数据，若存在有效的待解码的图像数据，则执行步骤S5；若不存在有效的待解码的图像数据，则发出采集图像指令给处理器第二内核，转由所述处理器第二内核继续执行步骤S3；
S3：所述处理器第二内核接收所述处理器第一内核发出的采集图像指令，控制摄像头采集图像数据；
S4：所述处理器第二内核对所采集图像数据进行预处理，所述预处理包括二值化处理和灰度处理，将其转化为待解码的图像数据，储存在所述图像数据缓存中，并发送图像采集完毕信息至所述处理器第一内核；
S5：所述处理器第一内核接收所述图像采集完毕信息，开始读取所述图像数据缓存中的待解码的图像数据，进行解码操作，判断解码结果，当解码成功时，则继续执行步骤S6；当解码不成功时，则重新执行步骤S2；
S6：所述处理器第一内核恢复系统状态，重置各标志位，回收运行内存空间的数据。
7.根据权利要求6所述的基于多核处理器的条码解码系统，其特征在于：S1步骤中，所述初始化扫描参数操作包括，保存系统状态变量、初始化解码标志位、分配内存空间、配置摄像头工作模式。
8.根据权利要求7所述的基于多核处理器的条码解码系统，其特征在于： S4步骤中，所述预处理操作还包括：调整原始图像的亮度、对比度、转换图像格式，其中所述二值化处理具体为：使用阈值法将图像上的点的灰度值重置为0或255。
9.根据权利要求8所述的基于多核处理器的条码解码系统，其特征在于：S5步骤中，当所述图像数据缓存中的待解码的图像数据被所述处理器第一内核读取后，将图像数据缓存读取状态标志位设置为已读取。
10.根据权利要求9所述的基于多核处理器的条码解码系统，其特征在于：所述处理器第一内核还负责与外部通信和响应其他外部指令操作。
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