CN112183134A - 一种快递条码的拼接及校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像拼接领域，具体是公开一种一种快递条码的拼接及校正方法，使用多个相机获取待读码快件图像。使用获取过程如下步骤：1)、预先进行相机的内外参数标定，求得多个相机间变换关系，2)、获得成像图像，进行预处理，采用形态学方法查找判断各成像图像的拼接部分边缘是否存在条码信息，3)、若不存在得出粗匹配拼接图像，读取条码信息并输出，4)、若含有条码信息则进行精匹配拼接之后在读取条码信息并输出，本发明的方法替代了位置检测仪器的使用，从而也减少增加设备成本的投入，对于存在需要条码拼接的进行了精匹配拼接，该方法达到一个较为精准位置的拼接，拼接条码较为完整，能够被精准有效读取，拼接和读取精确度都较高。

Description

一种快递条码的拼接及校正方法

技术领域

本发明涉及图像拼接领域，具体是涉及一种应用于快递调码图像的拼接及校正方法。

背景技术

随着物流行业的飞速发展，加快物流作业及其自动化水平的提高，快递单上的条形码由最初的激光扫码器读取发展到工业相机的自动读取。目前，在快递行业一般采用激光扫码器或者工业相机读条形码。普通的激光扫码器单次只能读取一个条形码，且需要操作人员把扫码器对准条码，这种作业方式效率低下。为解决此问题后来改进为采用工业相机，可以单次读取多个条码，大大提升了读取调码工作效率，但当一个工业相机视野内多个快递上条码分布的区域较大时，普通像素的工业相机则无法清晰拍摄，需要作出改进，例如采用高像素的工业相机，但这将会大大提高设备的成本；或者采用多个普通相机同步读码，但是现有采用多个普通相机同步读码需要同时借助位置检测仪器来实现条形码的组合，增加了检测仪器的设置，同样也会大大提高设备的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用多个普通相机获取图像进行拼接计算处理实现有效读码，以解决上述现有技术中存在的问题的一种快递条码的拼接及校正方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种快递条码的拼接及校正方法，使用多个相机获取待读码快件图像，其特征在于，方法过程如下步骤：

1)、预先进行相机的内外参数标定，求得两个相机间的成像图像变换关系，其中包括相机间的变换矩阵；

2)、工作时，通过各相机采集图像获得成像图像，对各成像图像进行预处理，采用形态学方法查找各成像图像上条码信息的位置；

3)、采用特征点匹配完成各成像图像间的粗匹配拼接，得出粗匹配拼接图像；判断粗匹配拼接图像的拼接部分边缘是否存在条码信息,若不存在进入3.1)，若存在进入4)；

3.1)、若各成像图像的拼接部分的边缘不存在条码信息则直接根据粗匹配拼接图像得出拼接图像，读取拼接图像上的条码信息并输出；

4)、若各成像图像的拼接部分的边缘含有条码信息则进行精匹配拼接；精匹配拼接方法如下，

4.1)、计算出相机坐标系下条码坐标值，条码的实际宽度值为已知数值，根据下述公式可得出相机坐标系下的条码坐标值，

公式中

d为成像图像上条码的宽度值，

D为成像图像上条码的实际宽度值，

f为相机的归一化焦距，

z相机坐标系下的条码Z轴坐标值；

4.2)、将多张图像转换到同一图像坐标系下，通过下面两个公式计算转换，

公式中，

(x，y)为图像像素坐标下的坐标值，

(X，Y，Z)^T为相机坐标系下的坐标值，

M为步骤1)标定获得的相机内参，

为对应计算的相机1坐标系下的坐标值，

M_RT为步骤1)标定获得的相机1到相机2坐标系间的变换矩阵，

为对应计算的相机2坐标系下的坐标值，

4.3)、对步骤2定位出的条码位置的成像图像采用canny算子检测条码的边缘信息，根据公共区域的边缘重合性进行平移微调整，平移微调整首先通过下述对判断出成像图像上要拼接部分边缘上存在的条码求得该条码所在成像图像上的长度，公式为，

公式中，

l为成像图像上要拼接部分边缘上存在的条码的长度，

L为条码的实际长度值，

z为条码所在平面在相机1坐标系下的Z轴坐标值，

f为相机的归一化焦距；

再通过下列的公式求得要拼接的条码的右侧部分的水平平移量和竖直平移量进行平移微调整整，完成条码拼接，

公式中

k为条码的左侧部分在成像图像的边缘所在直线的斜率，

l为成像图像上要拼接部分边缘上存在的条码的长度直线，

Δd为条码宽度方向上条码边缘的偏移值，

Δl为条码长度方向上条码边缘的偏移值，

Δx为条码的右侧部分的水平平移量，

Δy为条码的右侧部分的数值平移量；

4.4)、根据步骤4.3)完成拼接的条码的四边形边界判断条码是否倾斜，若为倾斜，求对应的透视变换矩阵将倾斜的四边形的条码变换成矩形，得到精匹配拼接图像，读取条码信息并输出。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：在应用为采用多个普通相机获取图像时通过本发明的上述的拼接及校正方法，可对当同一条码位于相邻的两个相机的公共视野内且两个相机均只能采集部分条码图像的情况进行精匹配拼接，才能精确拼接复原条码，利于精准完成读码，解决上述现有技术中提及的使用普通相机存在单个无法清晰拍摄和多个需通过借助位置检测仪器达到条码组合的问题，本发明通过图像拼接算法处理来解决现有使用多个普通相机一定需要借助位置检测仪器的问题，替代了位置检测仪器的使用，从而也减少增加设备成本的投入，本发明方法中其精匹配拼接首先对进行了对应条码的拼接，在进行平移的调整即前面对应条码拼接后的校正，达到精匹配拼接处理，利于提供精准有效读码。

附图说明

图1是本发明涉及的一种快递条码的拼接及校正方法的流程图；

图2是本发明涉及的一种快递条码的拼接及校正方法的拼接示意图；

图2a是本发明涉及的一种快递条码的拼接及校正方法中条码拼接的位置形态示意图；

图2b是图2a的条码拼接的边框示意图；

图3a是本发明涉及的一种快递条码的拼接及校正方法中条码拼接的另一种位置形态示意图；

图3b是图3a的条码拼接的边框示意图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

本发明公开的一种快递条码的拼接及校正方法，可适用于使用多个相机(特别是使用普通相机的)获取待读码快件图像和读取条码的扫码装置设备使用，本实施例中以两个相机的设置使用为例进行详细描述说明，更多个相机实际在拼接中也是两两图片的处理，因此更多个相机的设置与本实施例两个相机的设置在方法上实际上相同的，本领域技术人员通过本实施例即可清楚了解方法进行应用，下面详细描述本发明的方法。

本发明一种快递条码的拼接及校正方法，方法过程如下步骤，如图1所示，

1)、在扫码设备生产完成对应位置正确安装上两相机，在进行扫码使用工作前，预先进行相机的内外参数标定，可采用张正友棋盘格标定法获取图像的内外参，把同一个标定板放置于两个相机的公共区域，两相机分别采集棋盘格图像，分别求相机到棋盘格坐标系的旋转平移矩阵，求得多个相机间的成像图像变换关系，其中包括相机间的变换矩阵，该标定方法是现有技术，这里就不再对标定过程做更多详细描述。

2)、扫码设备开始扫码使用工作时，通过两相机分别采集图像获得成像图像，对各成像图像进行预处理，预处理现有图像处理中经常采用的技术，如对成像图像进行灰度变换、去噪等预处理，去掉成像图像影响条码识别条码读取的信息，有利于提高后续需要的精匹配拼接和精准读取的精准度；

成像图像进行预处理后，采用形态学方法(公知方法)查找各成像图像上条码信息的位置并判断各成像图像的拼接部分边缘是否存在条码信息，即查找到两相机的成像图像上存在条码信息的位置；

3)、采用特征点匹配(公知的匹配方法，这里不进行详细说明)完成各成像图像间的粗匹配拼接，得出粗匹配拼接图像，判断粗匹配拼接图像对应拼接的部分对应的边缘是否存在条码信息，也就是判断两相机是否分别采集到同一条码的部分条码信息,若不存在进入3.1)，若存在进入4)；

3.1)、若步骤3)判断结果粗匹配拼接图像的拼接部分的边缘不存在条码信息则直接根据粗匹配拼接图像得出拼接图像，读取拼接图像上的条码信息并输出，即该步骤的情况无需高要求两相机的成像图像的拼接结果；

4)、若步骤2)判断结果各成像图像的拼接部分的边缘含有条码信息则进行精匹配拼接；精匹配拼接方法如下，

4.1)、计算出相机坐标系下条码的Z轴坐标值，这里说明一下通常采用批量扫描读取条码的快递都是同一种快递，即一个快递公司的，那条码的实际宽度值为已知数值，当然，如果不是同一种块，该数值也可预先获得对应的信息数据，然后再根据下述公式可得出相机坐标系下的条码的Z轴坐标值，

公式中

d为成像图像上条码的宽度值，

D为成像图像上条码的实际宽度值，

f为相机的归一化焦距，

z相机坐标系下的条码Z轴坐标值；

4.2)、将多张图像转换到同一图像坐标系下，通过下面两个公式计算转换，

公式中，

(x，y)为图像像素坐标下的坐标值，

(Z，Y，Z)^T为相机坐标系下的坐标值，

M为步骤1)标定获得的相机内参，

为对应计算的相机1坐标系下的坐标值，

M_RT为步骤1)标定获得的相机1到相机2坐标系间的变换矩阵，

为对应计算的相机2坐标系下的坐标值，

4.3)、对步骤2定位出的条码位置的成像图像采用canny算子检测(公知的检测方法，这里不详细说明)条码的边缘信息，根据公共区域的边缘重合性进行平移微调整，如图2a和图3a所示的为步骤2)查到的两成像图像上要拼接的条码位置条码拼接的两种拼接形态情况，图2b和图3b是与图2a和图3a相应的条码图像边框示意图，左右两部分条码拼接后上下边缘所在直线应保持重合，需要对一侧的成像图像进行一定的平移才算是完全对齐拼接，如图2所示，因此还需要本步骤的平移微调整，本步骤中平移微调整首先通过下述对判断出成像图像上要拼接部分边缘上存在的条码求得该条码所在成像图像上的长度，公式为，

公式中，

l为成像图像上要拼接部分边缘上存在的条码的长度，这里的长度不是条码的实际长度或是图像上的长度，而是条码的部分长度，

L为条码的实际长度值，

z为条码所在平面在相机1坐标系下的Z轴坐标值，

∫为相机的归一化焦距；

再通过下列的公式求得要拼接的条码的右侧部分的水平平移量和竖直平移量进行平移微调整整，完成条码拼接，

公式中

k为条码的左侧部分在成像图像的边缘所在直线(图2中直线l)的斜率，

l为成像图像上要拼接部分边缘上存在的条码的长度直线(图2中直线l)，

Δd为条码宽度方向上条码边缘的偏移值，

Δl为条码长度方向上条码边缘的偏移值，

Δx为条码的右侧部分的水平平移量，

Δy为条码的右侧部分的数值平移量；

4.4)、根据步骤4.3)完成拼接的条码的四边形边界判断条码是否倾斜，若为倾斜，求对应的透视变换矩阵将倾斜的四边形的条码变换成矩形，得到精匹配拼接图像，读取条码信息并输出。

通过上述步骤即完成本发明的拼接及校正方法，上述步骤中可以看出，由于多个相机存在共同工作视野的设置，合并的拍摄视野较大能覆盖所有快件，相机能设置在一个拍摄清楚的拍摄位置，因此对于不存在两个相机均只能采集部分条码图像的情况，两个相机即可进行简单的图像拼接即可，分别读取到条码，无需更多运算处理，而对于存在两个相机均只能采集部分条码图像的情况，在对相机坐标转换关系图像拼接后，还进行了微调整的校正，达到一个较为精准位置的拼接，这样拼接出来的条码较为完整，能够被精准有效读取，拼接和读取精确度都较高，从而实现本发明的目的效果。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (1)

1.一种快递条码的拼接及校正方法，使用多个相机获取待读码快件图像，其特征在于，方法过程如下步骤：

1)、预先进行相机的内外参数标定，求得两个相机间的成像图像变换关系，其中包括相机间的变换矩阵；

2)、工作时，通过各相机采集图像获得成像图像，对各成像图像进行预处理，采用形态学方法查找各成像图像上条码信息的位置；

3)、采用特征点匹配完成各成像图像间的粗匹配拼接，得出粗匹配拼接图像；判断粗匹配拼接图像的拼接部分边缘是否存在条码信息,若不存在进入3.1)，若存在进入4)；

3.1)若各成像图像的拼接部分的边缘不存在条码信息则直接根据粗匹配拼接图像得出拼接图像，读取拼接图像上的条码信息并输出；

4)、若各成像图像的拼接部分的边缘含有条码信息则进行精匹配拼接；精匹配拼接方法如下，

4.1)、计算出相机坐标系下条码坐标值，条码的实际宽度值为已知数值，根据下述公式可得出相机坐标系下的条码坐标值，

公式中

d为成像图像上条码的宽度值，

D为成像图像上条码的实际宽度值，

f为相机的归一化焦距，

z相机坐标系下的条码Z轴坐标值；

4.2)、将多张图像转换到同一图像坐标系下，通过下面两个公式计算转换，

公式中，

(x，y)为图像像素坐标下的坐标值，

(X，Y，Z)^T为相机坐标系下的坐标值，

M为步骤1)标定获得的相机内参，

为对应计算的相机1坐标系下的坐标值，

M_RT为步骤1)标定获得的相机1到相机2坐标系间的变换矩阵，

为对应计算的相机2坐标系下的坐标值，

4.3)、对步骤2定位出的条码位置的成像图像采用canny算子检测条码的边缘信息，根据公共区域的边缘重合性进行平移微调整，平移微调整首先通过下述对判断出成像图像上要拼接部分边缘上存在的条码求得该条码所在成像图像上的长度，公式为，

公式中，

l为成像图像上要拼接部分边缘上存在的条码的长度，

L为条码的实际长度值，

z为条码所在平面在相机1坐标系下的Z轴坐标值，

f为相机的归一化焦距；

再通过下列的公式求得要拼接的条码的右侧部分的水平平移量和竖直平移量进行平移微调整整，完成条码拼接，

公式中

k为条码的左侧部分在成像图像的边缘所在直线的斜率，

l为成像图像上要拼接部分边缘上存在的条码的长度直线，

Δd为条码宽度方向上条码边缘的偏移值，

Δl为条码长度方向上条码边缘的偏移值，

Δx为条码的右侧部分的水平平移量，

Δy为条码的右侧部分的数值平移量；

4.4)、根据步骤4.3)完成拼接的条码的四边形边界判断条码是否倾斜，若为倾斜，求对应的透视变换矩阵将倾斜的四边形的条码变换成矩形，得到精匹配拼接图像，读取条码信息并输出。

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