CN110852130A - 用于批量识别装箱产品的条码的识别方法及系统 - Google Patents
用于批量识别装箱产品的条码的识别方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于批量识别装箱产品的条码的识别方法及系统，该识别方法包括：识别方法包括：拍摄箱体中的多个装箱产品的影像；对影像进行预处理形成预处理图像；从预处理图像中提取装箱产品的条码，并获取各个条码在预处理图像中的坐标；针对提取的各个条码分别进行识别，以获取各个条码包含的装箱产品信息；基于箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其坐标和其包含的装箱产品信息是否与装箱产品参数一致，并输出检查结果。根据本发明的用于批量识别装箱产品的条码的识别方法及系统，能够以自动、批量的识别方式代替人工逐条扫描识别，可有效提高作业效率，减少漏扫、漏检情况。
Description
技术领域
本发明涉及装箱的包裹、产品等的条码识别的技术领域，尤其涉及一种用于批量识别装箱产品的条码的识别方法及系统。
背景技术
工业上传统的条形码识别都是用激光条形码扫描枪，其扫描、识别速度快，被广泛用于工业、零售业、图书馆等场景。当用于制造业、物流业的产品装箱、包裹装运时，需要逐条扫描产品或包裹的条形码，将读到的条形码数据上传至相关数据库，用于后续发货、运输、分拣、交付跟踪，甚至交付签收、报备审核等诸多用途。
这种逐条扫描存在漏扫、效率低的缺陷，特别是产品外形尺寸小、数量多的场景。例如，手机工厂进行手机成品装箱时，若每箱100个，则每箱需要扫100次才能拿到这箱全部手机成品的条形码数据。若每次扫描0.6秒，则需要耗时60秒才能完成装箱数据的生成。
又如，有客户要求按产品条码的序号顺序进行产品摆放、装箱。操作工人或负责检查的人员若凭目检确认摆放顺序是否正确，则可能因为眼睛疲劳、注意力分散等因素造成漏判，包括漏号或顺序错误但未被发现，同时这种检查还将耗费大量人力。
亟需设计一种新的能够快速、自动、批量地识别条形码的系统与方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有的条码扫描识别技术无法批量、快速地识别装箱产品的条形码数据，且效率低下、易发生漏检的缺陷，提出一种新的用于批量识别装箱产品的条码的识别方法及系统。
本发明是通过采用下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种用于批量识别装箱产品的条码的识别方法，其中多个装箱产品置于单个箱体之中，每个装箱产品贴设有可识别的条码，其特点在于，所述识别方法包括：
拍摄所述箱体中的多个装箱产品的影像；
对所述影像进行预处理形成预处理图像；
从预处理图像中提取装箱产品的条码，并获取各个条码在所述预处理图像中的坐标；
针对提取的各个条码分别进行识别，以获取各个条码包含的装箱产品信息；
基于所述箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其坐标和其包含的装箱产品信息是否与所述装箱产品参数一致，并输出检查结果，其中所述装箱产品参数包括所述箱体的装箱产品的期望数量、装箱产品信息、装箱布置要求。
根据本发明的一些实施方式，所述识别方法还包括：
从生产数据库中查询获取所述箱体的装箱产品参数，其中所述生产数据库存储有多个箱体的装箱产品参数。
根据本发明的一些实施方式，所述识别方法还包括：
基于已获取的各个条码在所述预处理图像中的坐标，计算生成所述箱体中的所述多个装箱产品的总行数、总列数以及各个条码具有的行坐标和列坐标；
并且，所述检查提取的各个条码及其坐标和其包含的装箱产品信息是否与所述装箱产品参数一致的步骤包括：基于所述箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其行坐标、列坐标、其包含的装箱产品信息以及所述总行数、所述总列数是否与所述装箱产品参数一致，并输出检查结果，其中所述装箱产品参数的所述装箱布置要求包含总行数、总列数、各个装箱产品的装箱顺序。
根据本发明的一些实施方式，所述预处理包括水平线校准，所述水平线校准包括根据所述影像中包含的所述箱体的上下边缘的倾斜度进行调节，以使得所述箱体的上下边缘呈水平状态。
根据本发明的一些实施方式，所述条码包含有文本信息，所述针对提取的各个条码分别进行识别包括利用OCR识别方法(OCR意为光学字符识别，全称为Optical CharacterRecognition)对所述文本信息进行识别。
本发明还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令在包含图像采集装置的设备上被执行时使所述设备执行如上所述的识别方法。
本发明还提供了一种用于批量识别装箱产品的条码的识别系统，其中多个装箱产品置于单个箱体之中，每个装箱产品贴设有可识别的条码，其特点在于，所述识别系统包括：
图像采集装置，其被配置为能够拍摄所述箱体中的多个装箱产品的影像；
预处理模块，其被配置为能够对所述影像进行预处理形成预处理图像；
图像识别模块，其被配置为能够从预处理图像中提取装箱产品的条码，并获取各个条码在所述预处理图像中的坐标，以及，针对提取的各个条码分别进行识别，以获取各个条码包含的装箱产品信息；
控制模块，其被配置为能够基于所述箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其坐标和其包含的装箱产品信息是否与所述装箱产品参数一致，并输出检查结果，其中所述装箱产品参数包括所述箱体的装箱产品的期望数量、装箱产品信息、装箱布置要求。
根据本发明的一些实施方式，所述识别系统还包括：
数据库查询模块，其被配置为能够从生产数据库中查询获取所述箱体的装箱产品参数，其中所述生产数据库存储有多个箱体的装箱产品参数。
根据本发明的一些实施方式，所述图像识别模块还被配置为能够基于已获取的各个条码在所述预处理图像中的坐标，计算生成所述箱体中的所述多个装箱产品的总行数、总列数以及各个条码具有的行坐标和列坐标；
所述控制模块还被配置为能够基于所述箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其行坐标、列坐标、其包含的装箱产品信息以及所述总行数、所述总列数是否与所述装箱产品参数一致，并输出检查结果，其中所述装箱产品参数的所述装箱布置要求包含总行数、总列数、各个装箱产品的装箱顺序。
根据本发明的一些实施方式，所述预处理模块还被配置为能够对所述影像进行水平线校准，所述水平线校准包括根据所述影像中包含的所述箱体的上下边缘的倾斜度进行调节，以使得所述箱体的上下边缘呈水平状态。
根据本发明的一些实施方式，所述条码包含有文本信息，所述图像识别模块还被配置为能够利用OCR识别方法对所述文本信息进行识别。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
根据本发明的用于批量识别装箱产品的条码的识别方法及系统，能够以自动、批量的识别方式代替人工逐条扫描识别，可有效提高作业效率，减少漏扫、漏检、误判等人为失误，尤其适用于装箱产品数量较多的场景，具有准确性高、识别检查效率高的优点。
附图说明
图1为根据本发明优选实施例的用于批量识别装箱产品的条码的识别方法的流程图。
图2为根据本发明的优选实施方式的用于批量识别装箱产品的条码的识别系统的一应用实例中，条码的坐标的示意图。
图3为根据本发明的优选实施方式的用于批量识别装箱产品的条码的识别系统的一应用实例中的一种行优先装箱顺序的示例图。
图4为根据本发明的优选实施方式的用于批量识别装箱产品的条码的识别系统的一应用实例中的一种显示有条码的行优先装箱顺序的示例图。
图5为根据本发明的优选实施方式的用于批量识别装箱产品的条码的识别系统的一应用实例中的一种包含顺序错误的行优先装箱顺序的示例图。
图6为根据本发明的优选实施方式的用于批量识别装箱产品的条码的识别系统的一应用实例中的一种列优先装箱顺序的示例图。
图7为根据本发明优选实施例的用于批量识别装箱产品的条码的识别系统的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都将落入本发明的保护范围之中。
在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。本发明各实施例中的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
根据本发明优选实施方式的用于批量识别装箱产品的条码的识别方法，其中多个装箱产品置于单个箱体之中，每个装箱产品贴设有可识别的条码。再次所称的条码也可称为条形码，并且可包含诸如二维码等具体形式的可识别码。
参考图1所示，该识别方法包括：
拍摄箱体中的多个装箱产品的影像；
对影像进行预处理形成预处理图像；
从预处理图像中提取装箱产品的条码，并获取各个条码在预处理图像中的坐标；
针对提取的各个条码分别进行识别，以获取各个条码包含的装箱产品信息；
基于箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其坐标和其包含的装箱产品信息是否与装箱产品参数一致，并输出检查结果，其中装箱产品参数包括箱体的装箱产品的期望数量、装箱产品信息、装箱布置要求。
根据本发明的一些优选实施方式，识别方法还包括：
从生产数据库中查询获取箱体的装箱产品参数，其中生产数据库存储有多个箱体的装箱产品参数。
根据本发明的一些优选实施方式，预处理包括水平线校准，水平线校准包括根据影像中包含的箱体的上下边缘的倾斜度进行调节，以使得箱体的上下边缘呈水平状态。进一步优选地，预处理还可包括图像增强、二值化处理、图像分割等，以使得条码更清晰。
根据本发明的一些优选实施方式，条码可包含有文本信息，针对提取的各个条码分别进行识别包括利用OCR识别方法对文本信息进行识别。进一步优选地，识别方法还可包括：将通过OCR识别方法识别得到的文本信息同预处理图像中包含的对应条码进行图像对比分析，以确定OCR识别方法的识别结果正确。
根据本发明的一些优选实施方式，识别方法还包括：
基于已获取的各个条码在预处理图像中的坐标，计算生成箱体中的多个装箱产品的总行数、总列数以及各个条码具有的行坐标和列坐标；
并且，检查提取的各个条码及其坐标和其包含的装箱产品信息是否与装箱产品参数一致的步骤包括：基于箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其行坐标、列坐标、其包含的装箱产品信息以及总行数、总列数是否与装箱产品参数一致，并输出检查结果，其中装箱产品参数的装箱布置要求包含总行数、总列数、各个装箱产品的装箱顺序。
根据本发明的一些优选实施方式，可提供计算机可读介质，其上存储的计算机可读指令，可在包含图像采集装置的设备上被执行，并且在被执行时使设备执行如上的识别方法。
另一方面，根据本发明的一些优选实施方式的用于批量识别装箱产品的条码的识别系统，可适用于实施如上的识别方法。其中多个装箱产品置于单个箱体之中，每个装箱产品贴设有可识别的条码。
参考图7所示，识别系统包括：
图像采集装置，其被配置为能够拍摄箱体中的多个装箱产品的影像；
预处理模块，其被配置为能够对影像进行预处理形成预处理图像；
图像识别模块，其被配置为能够从预处理图像中提取装箱产品的条码，并获取各个条码在预处理图像中的坐标，以及，针对提取的各个条码分别进行识别，以获取各个条码包含的装箱产品信息；
控制模块，其被配置为能够基于箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其坐标和其包含的装箱产品信息是否与装箱产品参数一致，并输出检查结果，其中装箱产品参数包括箱体的装箱产品的期望数量、装箱产品信息、装箱布置要求。
其中，该预处理模块可被包含或集成于图7中所示的图像采集部分中或者图像处理与识别模块中，也可单独设置。该控制模块可以诸如采用如图7所示的中央处理器。
优选地，识别系统还包括：
数据库查询模块，其被配置为能够从生产数据库中查询获取箱体的装箱产品参数，其中生产数据库存储有多个箱体的装箱产品参数。
优选地，图像识别模块还被配置为能够基于已获取的各个条码在预处理图像中的坐标，计算生成箱体中的多个装箱产品的总行数、总列数以及各个条码具有的行坐标和列坐标；
控制模块还被配置为能够基于箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其行坐标、列坐标、其包含的装箱产品信息以及总行数、总列数是否与装箱产品参数一致，并输出检查结果，其中装箱产品参数的装箱布置要求包含总行数、总列数、各个装箱产品的装箱顺序。
优选地，预处理模块还被配置为能够对影像进行水平线校准，水平线校准包括根据影像中包含的箱体的上下边缘的倾斜度进行调节，以使得箱体的上下边缘呈水平状态。
优选地，条码包含有文本信息，图像识别模块还被配置为能够利用OCR识别方法对文本信息进行识别。
优选地，如图7所示，显示设备可用于显示中央控制器提供的整个系统的工作状态，譬如正在采集图像、正在识别、正在比对及比对结果。
以下结合图2-6对根据本发明的上述优选实施方式的用于批量识别装箱产品的条码的识别系统的一应用实例的系统工作流程进行举例说明，以便于进一步理解本发明。应当理解的是，下述对于工作流程的举例说明在原理上同时适用于如上的识别方法和识别系统，但其中涉及的流程并非都是必不可少的，而是包含了部分优选的或可选的流程。
举例来说，整个识别系统的工作流程如下：
1.生产初始化配置，根据产品尺寸重量、运转箱尺寸等情况配置每箱装箱数量、顺序，生产任务单的序列号起止号段范围；
2.中央控制器从生产数据库获得装箱数量(行数、列数)、顺序、起止号段范围；
3.中央控制器控制图像采集模块、图像处理与识别模块进入工作模式，其中图像处理与识别模块可内置有预处理模块；
4.图像采集模块拍摄实时影像给图像处理与识别模块；
5.图像处理与识别模块可实时处理，检测画面中是否有装箱产品；若有，通知中央控制器，中央控制器要求图像采集模块以高清晰度的模式拍摄静态画面提供给图像处理与识别模块；
6.图像处理与识别模块(其内置有预处理模块)对获得的静态画面进行预处理(增强、二值化等)、水平线校准(旋转)、分割，提取其中的条形码图像、坐标。其中旋转的目的是进行水平线校准，调整产品包装箱图像上下边缘的倾斜度，确保处于或非常接近水平状态。
7.图像处理与识别模块对条形码图像逐个进行自动识别，识别出条形码所对应的文本内容；
8.若条形码图像中有文本信息，对文本进行OCR识别，识别结果与第6步识别结果比对，以确保文本识别正确；
9.将各条形码的坐标(xi,yi)及对应文本内容Si传递给中央控制器；
10.中央控制器核对条形码总数量，若总数量(行数×列数)与生产数据库获得的不一致，则报异常；若总数量、行数、列数都正确，执行第11步；
11.若生产数据库不要求检查排序，则执行第12步；否则执行装箱顺序检查。
12.若生产数据库不要求检查箱内序号是否存在跳号、漏号，则执行第13步；否则检查箱内条码序号的连续性。
13.无论各项检查结果是否正常，均上报数据库。
装箱顺序检查过程的输入可以是各条码坐标位置及序列号文本，以及装箱顺序类型、行数、列数。各条码坐标(x,y)及序列号文本S，可表示为(xi,yi,Si)，其中i＝1,2,…,k。k为识别到的总条码数量。因为k满足装箱总数、行数、列数要求，即k＝m×n，m、n分别为行数、列数。
参考图2所示，条形码坐标(x,y)为条码图案左上角在所拍摄图像中的相对坐标，且按惯例是以图像左上角为原点，x轴自左往右递增，y轴自上往下递增。由于图像按包装箱图像上下边缘进行过水平线校准(图像旋转)，对于同一行的各条码而言，其纵坐标y值基本相同或比较接近；对于同一列的各条码，其横坐标x值基本相同或比较接近。
装箱顺序类型则可包含行优先、列优先两种类型。
行优先装箱时，同一行内序列号自左往右(或自右往左)依次递增，严格情况下左右相邻序列号之差为序列号递增步长。列优先装箱时，同一列内序列号自上往下(或自下往上)依次递增，严格情况下上下相邻序列号之差为序列号递增步长。所谓“序列号递增步长”，即分配生成序列号时不同序列号的最小差值，通常为1。步长为1时，序列号也可称为流水号。
为更直观地说明装箱顺序，如图3、图4均为行优先的装箱顺序。图5为期望的行优先的装箱，但实际上，斜体部分序列号的装箱顺序有错。图6则为列优先的装箱顺序。
检查装箱顺序的过程可以包括如下步骤：
(1).将获得的全部条码的坐标及内容(xi,yi,Si)按yi进行递增排序；
(2).对于正整数r＝1,2,…,m，分别将集合{(xi,yi,Si)|i＝(r-1)n+c，1≤c≤n}按xi进行递增排序；
(3).若要求按行优先增序排序，检查对于任何正整数r(1≤r≤m)、c(1≤c≤n-1)，是否均成立S(r-1)n+c<S(r-1)n+c+1；检查对于任何正整数r(1≤r≤m-1)，是否均成立Srn<Srn+1。若有不成立者，则报顺序异常；若全部成立，则顺序正常。
(4).若要求按列优先增序排序，检查对于任何正整数r(1≤r≤m-1)、c(1≤c≤n)，是否均成立S(r-1)n+c<Srn+c；检查对于任何正整数c(1≤c≤n-1)，是否均成立S(m-1)n+c<Sc+1。若有不成立者，则报顺序异常；若全部成立，则顺序正常。
其中：
第(1)步是对全体数据按yi进行递增排序；第(2)步则是对每一行按xi进行递增排序。(1)、(2)排序的结果是对(xi,yi,Si)分出行、列的矩阵来。
第(3)-(4)步适用不同的装箱顺序要求，它们先对每行或每列进行Si值大小检查；再检查每行行末Si是否小于下一行行首Si，或每列列末Si是否小于下一列列首Si。
条码序号的连续性检查方法是：将全部序列号Si按序号大小排序，然后检查排序后所有相邻Si的差值(Si+1-Si，i＝1,2,…,k-1)。若对所有正整数i(1≤i<k-1)，差值Si+1-Si均等于期望递增步长，则认为序号连续；否则认为存在跳号、漏号现象，即序号不连续。
由于条码序号文本通常由不同部分组成，序号大小比较、连续性检查的是其中序列化、递增部分(流水号部分)。如SN2019230001C、SN2019230002E、SN2019230003C，其中斜体部分是序列化递增的流水号0001、0002、0003，比较的则是这部分内容。流水号可以是十进制递增，也可能是十六进制递增。条码具体组成、格式、序列化生成方式等可根据客户需要确定或者定制。
根据本发明的上述优选实施方式的用于批量识别装箱产品的条码的识别方法及系统，可利用计算机自动批量识别代替人工逐条扫描识别，可有效提高作业效率，减少漏扫、漏检、误判等人为失误，特别是对于每箱产品数量多的场景。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而且这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种用于批量识别装箱产品的条码的识别方法，其中多个装箱产品置于单个箱体之中，每个装箱产品贴设有可识别的条码，其特征在于，所述识别方法包括：
拍摄所述箱体中的多个装箱产品的影像；
对所述影像进行预处理形成预处理图像；
从预处理图像中提取装箱产品的条码，并获取各个条码在所述预处理图像中的坐标；
针对提取的各个条码分别进行识别，以获取各个条码包含的装箱产品信息；
基于所述箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其坐标和其包含的装箱产品信息是否与所述装箱产品参数一致，并输出检查结果，其中所述装箱产品参数包括所述箱体的装箱产品的期望数量、装箱产品信息、装箱布置要求。
2.如权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述识别方法还包括：
从生产数据库中查询获取所述箱体的装箱产品参数，其中所述生产数据库存储有多个箱体的装箱产品参数。
3.如权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述识别方法还包括：
基于已获取的各个条码在所述预处理图像中的坐标，计算生成所述箱体中的所述多个装箱产品的总行数、总列数以及各个条码具有的行坐标和列坐标；
并且，所述检查提取的各个条码及其坐标和其包含的装箱产品信息是否与所述装箱产品参数一致的步骤包括：基于所述箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其行坐标、列坐标、其包含的装箱产品信息以及所述总行数、所述总列数是否与所述装箱产品参数一致，并输出检查结果，其中所述装箱产品参数的所述装箱布置要求包含总行数、总列数、各个装箱产品的装箱顺序。
4.如权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述预处理包括水平线校准，所述水平线校准包括根据所述影像中包含的所述箱体的上下边缘的倾斜度进行调节，以使得所述箱体的上下边缘呈水平状态。
5.如权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述条码包含有文本信息，所述针对提取的各个条码分别进行识别包括利用OCR识别方法对所述文本信息进行识别。
6.一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令在包含图像采集装置的设备上被执行时使所述设备执行根据权利要求1至5中任一项所述的识别方法。
7.一种用于批量识别装箱产品的条码的识别系统，其中多个装箱产品置于单个箱体之中，每个装箱产品贴设有可识别的条码，其特征在于，所述识别系统包括：
图像采集装置，其被配置为能够拍摄所述箱体中的多个装箱产品的影像；
预处理模块，其被配置为能够对所述影像进行预处理形成预处理图像；
图像识别模块，其被配置为能够从预处理图像中提取装箱产品的条码，并获取各个条码在所述预处理图像中的坐标，以及，针对提取的各个条码分别进行识别，以获取各个条码包含的装箱产品信息；
控制模块，其被配置为能够基于所述箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其坐标和其包含的装箱产品信息是否与所述装箱产品参数一致，并输出检查结果，其中所述装箱产品参数包括所述箱体的装箱产品的期望数量、装箱产品信息、装箱布置要求。
8.如权利要求7所述的识别系统，其特征在于，所述识别系统还包括：
数据库查询模块，其被配置为能够从生产数据库中查询获取所述箱体的装箱产品参数，其中所述生产数据库存储有多个箱体的装箱产品参数。
9.如权利要求7所述的识别系统，其特征在于，所述图像识别模块还被配置为能够基于已获取的各个条码在所述预处理图像中的坐标，计算生成所述箱体中的所述多个装箱产品的总行数、总列数以及各个条码具有的行坐标和列坐标；
所述控制模块还被配置为能够基于所述箱体的装箱产品参数，检查提取的各个条码及其行坐标、列坐标、其包含的装箱产品信息以及所述总行数、所述总列数是否与所述装箱产品参数一致，并输出检查结果，其中所述装箱产品参数的所述装箱布置要求包含总行数、总列数、各个装箱产品的装箱顺序。
10.如权利要求7所述的识别系统，其特征在于，所述预处理模块还被配置为能够对所述影像进行水平线校准，所述水平线校准包括根据所述影像中包含的所述箱体的上下边缘的倾斜度进行调节，以使得所述箱体的上下边缘呈水平状态。
11.如权利要求7所述的识别系统，其特征在于，所述条码包含有文本信息，所述图像识别模块还被配置为能够利用OCR识别方法对所述文本信息进行识别。
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