CN1275182C - 二维条码识读方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种二维条码识读方法，包括图像采集、图像识别及解码，所述图像采集通过图像读取头完成，所述图像识别及解码由与图像读取头相连接的安装有条码识读引擎软件的计算设备终端所完成；一种实现上述方法的二维条码识读装置，包括图像读取头、计算设备终端，所述图像读取头通过控制接口电路与安装有条码识读引擎软件的计算设备终端相连接；所述计算设备终端为台式计算机、服务器、掌上电脑、嵌入式系统或可安装条码识读引擎软件的手机。本发明首创仅进行图像采集的图像读取头，把识别等功能部分转移给相连接的计算设备终端，具有结构简单，制造容易，成本低廉、组合灵活、处理能力强、图像采集方便、识别效果好的优点，适用范围非常广泛。

Description

二维条码识读方法及其装置
                        技术领域
本发明涉及二维条码识读技术，特别涉及一种二维条码识读方法及其装置。
                        背景技术
条码自出现以来，得到了人们的普遍关注，应用发展速度十分迅速，它的普及使用，极大地提高了数据采集和信息处理的速度，提高了工作效率，并为信息社会的到来，做出了很大贡献。现在常用的条码包括一维条码和二维条码，一维条码使用的时间较长，范围较广，但一维条码存在信息记载量少的明显缺陷，二维条码克服了一维条码的这个缺陷，二维条码最早诞生于70年代，它是一种矩形或方型的编码图，在长与宽两个方向上都有编码内容，因此相对于一维条码而言，它所含的信息密度高；由于还采用了纠错技术，从而使其可靠性亦明显提高，除此之外，还有其他许多优点。但是二维条码的推广应用程度却远不及一维条码，其原因除了人们对新技术的接受有一定的延时外，识读装置昂贵亦是一个重要原因。现有的二维条码识读装置，要在同一设备中实现图像采集、图像识别和条码、二维条码解码等功能，其中60％左右的产品开发生产成本用在了识别和解码的硬件实现当中，因此识读装置结构复杂，设计开发和生产成本居高不下，成为阻碍二维条码广泛应用的一个主要原因。与此同时，一方面随着计算机产业的高速发展，终端计算能力发生极大的变化，另一方面由于图像识别和二维条码解码都是计算密集型的功能，识读装置里有限的计算能力限制了二维条码识别装置的性能。所以，现有二维条码识读装置尤其是手持式识读装置对于较新的终端而言从设计上来说不大合理，现有的设备均采用硬件识别的方式。如专利号为00238846.4的中国实用新型专利中公开的一种“手持式二维条形码数据终端”，这种数据终端将带有硬件识别解码功能的二维条形码识读头、嵌入式计算机系统、显示器等组件都集中设置于手持式壳体内，其二维条码识别还是一个硬件方案，将致使其价格昂贵；又如专利号为01278011.1的中国实用新型公开的一种“手持式扫描自动识别浏览器”，该技术采用了二维条形码扫描译码器(美国Symbol公司的现有产品模块)，即在该构件中以硬件的方式实现二维条码的读入及识别，由于二维条形码扫描译码器结构复杂，价值比较昂贵，所以影响了这种装置的推广应用。
                            发明内容
本发明的目的在于提供一种操作步骤简单、合理，识别能力强，处理效率高的二维条码识读方法。
本发明的另一目的在于提供一种实现上述方法的结构简单、制造成本低，适合大规范推广应用的二维条码识读装置。
本发明的目的通过下述技术方案实现：本二维条码识读方法包括图像采集、图像识别及解码步骤，其特征在于：所述图像识别及解码步骤与所述图像采集步骤分开在不同设备独立进行。
所述图像采集操作通过图像读取头完成，所述图像识别及解码操作由与图像读取头相连接的安装有条码识读引擎软件的计算设备终端所完成；二维条码经图像读取头进行图像采集后，其图像传输至计算设备终端，通过条码识读引擎软件进行识别与解码。
所述图像读取头与计算设备终端之间的连接可通过有线或无线连接。
所述计算设备终端可与一个或一个以上的图像读取头相连接。
实现上述方法的二维条码识读装置包括图像读取头、计算设备终端。所述图像读取头通过接口电路与安装有条码识读引擎软件的计算设备终端相连接。
所述图像读取头包括图像采集单元、控制板。图像采集单元与控制板电连接，由控制板控制图像采集单元完成图像的采集功能。
所述图像采集单元包括摄像头模块，所述摄像头模块可采用市场上通用的具有30万像素或以上的有效像素数摄像头模块、数码相机或手机的摄像头模块以及专门设计的摄像头模块。
所述图像采集单元可包括照明模块。所述照明模块设置于摄像头模块周围；设置照明模块的目的在于适应光线不足的场合使用需要，所述照明模块可采用高亮度发光二极管群，并用菲涅尔透镜进行聚光。照明模块保证足够的闪光照明就可以让使用者在恶劣的光照环境下进行二维条码的拍摄。
所述图像采集单元还可包括激光照准器，所述激光照准器设置于摄像头模块旁边，包括激光二极管、干涉膜，干涉膜设置于激光二极管前侧；激光照准器中激光二极管发出的激光照射在干涉膜上，产生与摄像头视角相符合的干涉图案，即边界框图案，将边界框图案投射到要读取的二维条码上，使用者可以很方便地通过边界框图案的引导对准二维条码，并将二维条码纳入对准框内，这样就可以进行快速定位识读，该激光照准器，大大清晰化了对准过程的操作，即使是采用通用的摄像头也能得到良好的二维条码的识读效果，可大大降低应用摄像头器件的成本。
所述控制板主要完成对摄像头模块等构件的控制，将图像数据向计算设备终端的传送以及提示等交互的工作，包括接口控制器、图像采集触发按钮、蜂鸣器；所述接口控制器分别与图像采集单元中的摄像头模块、照明模块、激光照准器相连接，在接口控制器上还可连接有存储单元；所述图像采集触发按钮是触发摄像头模块采集图像、接口通讯模块传送图像数据及计算设备终端识别条码的开关；自动接口控制器可根据采集图像的需要，在光线暗以及逆光的情况下进行闪光同步，以保证拍摄所需要的足够照明；蜂鸣器用于当识别成功或不成功时，计算设备终端中的条码识读引擎软件将通过接口将状态信息反馈回来鸣响蜂鸣器，以提示操作者做出正确的判断。
所述接口电路根据连接方式，可采用各种接口通讯功能模块；所述接口通讯功能模块可为有线或无线的接口模块，可选择USB，无线USB，IEEE1394、有线网络IEEE802.3X或无线IEEE802.11X，模块等，实现有线或无线的通讯连接。
所述计算设备终端可为一般台式计算机、服务器、掌上电脑、嵌入式系统(指带有微处理器、有计算能力的专用系统)、可安装条码识读引擎软件的手机等。在计算设备终端上安装有条码识读引擎软件，所述条码识读引擎软件采用模块化设计，支持多种国家和国际的条码、二维条码编码标准，同时支持条码和二维条码的识别(如UPC/EAN/JAN、Code 128、Code 39/93、QRCode、Data Matrix、PDF417等)；模块化设计使得编码种类的添加和删除非常方便，客户要定制所需的功能也很容易实现，同时软件的升级和维护也变得非常方便。本条码识读引擎软件有Windows系列，Windows CE系列，Linux系列以及手机操作系统等多个操作系统平台的版本，以适应不同操作环境的需要。
上述二维条码识读方法及其装置完全可以实现一维条码的识读，可应用于一维条码的识读领域中。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)设备成本低；本发明全新的框式激光定准结构设计，使得采用通用大视角摄像头模块应用于二维条码识别的领域成为可能，首创仅进行图像采集的图像读取头，把识别等功能部分转移给相连接的计算设备终端，由于图像读取头本身不需要强大的计算能力，其结构比较简单，制造容易，成本低廉，所以可以大幅降低整机的生产成本，从而使其大范围高速推广应用成为可能；现有的二维条码识读器在大多数应用场合下同样需要有终端的配合和支持来完成信息处理以及人机交互的功能，但并没有充分利用到终端计算机的强大运算能力，所以价值比较昂贵。(2)装置组合灵活；本发明可以充分利用有线或无线的方式组合成实用系统。同时，可以采用一个计算设备终端拖带多个图像读取头的结构模式，提升了应用的灵活性。(3)易于产品的升级发展；本发明软硬件结合的方式使得对识读器功能的调整和性能的增强都非常容易。通过向客户更新软件的形式不断提升应用的性能，保护客户设备投入。(4)适用的领域广；软件引擎开发顾及了手机相机等通用摄像头模块视角较大的特点，特别强化了应用普通摄像头模块的识别能力，成熟的技术保证使得该应用方案可以在含有摄像头的多种操作系统平台和硬件平台下应用。
                         附图说明
图1是本发明二维条码识读装置的结构示意图。
图2是图1所示二维条码识读装置的结构框图。
图3是图2所示二维条码识读装置的图像采集单元的结构示意图。
图4是图3所示图像采集单元中的激光照准器的作用原理图。
图5是图1所示二维条码识读装置的计算设备终端中的条码识读引擎软件的结构图。
图6是图5所示条码识读引擎软件的程序流程图。
                       具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
图1～图3示出了本发明的具体结构，由图1可见，本二维条码识读装置的结构包括图像读取头、计算设备终端，所述图像读取头通过接口电路与安装有二维条码识读引擎软件的计算设备终端相连接。所述图像读取头包括图像采集单元、控制板，图像采集单元与控制板电连接，由控制板控制图像采集单元完成图像的采集功能。
由图2可见，所述图像采集单元包括摄像头模块、激光照准器、闪光照明单元模块，所述摄像头模块、激光照准器、闪光照明单元模块分别与控制板上含有单片机的接口控制器相连接；所述摄像头模块、激光照准器与闪光照明单元模块的位置关系如图3所示，闪光照明单元模块1设置于摄像头模块2周围，激光照准器3设置于摄像头模块2旁边，其作用原理如图4所示，包括激光二极管3-1、干涉膜3-2，干涉膜3-2设置于激光二极管3-1前侧；激光照准器3中激光二极管3-1发出的激光照射在干涉膜3-2上，产生与摄像头视角相符合的干涉图案，即方形边界框图案；所述摄像头模块可采用30万像素或以上的CCD/CMOS图像传感器，所述照明模块采用高亮度发光二极管群，并用菲涅尔透镜进行聚光。
所述控制板包括嵌有单片机的有线接口控制器、图像采集触发按钮、闪光同步模块、蜂鸣器；所述接口控制器上连接有存储单元、蜂鸣器和图像采集触发按钮，所述接口控制器可采用内嵌8051的CY7C68013 USB2.0控制器，存储单元可采用64Mbit的闪存。
所述计算设备终端可为一般台式计算机、服务器、掌上电脑、嵌入式系统、可安装条码识读引擎软件的手机等，在计算设备终端上安装有条码识读引擎软件，所述条码识读引擎软件采用模块化设计，支持多种国家和国际的条码、二维条码编码标准，同时支持一维条码(UPC/EAN/JAN、Code 128、Code 39/93)和二维条码(QR Code、Data Matrix、PDF417等)的识别，如图5所示；模块化设计使得编码种类的添加和删除非常方便，客户要定制所需的功能也很容易实现，同时软件的升级和维护也变得非常方便，本条码识读引擎软件的具体流程如图6所示。本条码识读引擎软件可设计有Windows系列，Windows CE系列，Linux系列以及手机操作系统等多个操作系统平台的版本，以适应不同操作环境的需要。
本二维条码识读装置的作用过程是：操作者借助激光对准器照射出来的图案的对准二维条码所在的区域，按下图像采集触发按钮，接口控制器驱动摄像头拍摄一张或者数张图片，在拍摄的同时，闪光同步模块会根据曝光的情况自动完成辅助照明功能；接口控制器将图像信息传送给终端的二维条码识读引擎；二维条码识读引擎分析是否有正确可以识别的二维条码，如果成功则向计算机输入解码的信息并同时向图像读取头上的蜂鸣器发出成功的指令，如果在设定的搜索模式下读取不到二维条码信息则反馈给图像读取头上的蜂鸣器提示操作者，此次识别不成功。
上述二维条码识读方法及其装置可应用于一维条码的识读领域中。
实施例2
本实施例除下述特征外同实施例1：同时将多个图像读取头通过控制接口电路与一台安装有条码识读引擎软件的计算设备终端相连接；在一台计算设备终端上实现同时控制多个图像读取头识读二维条码的功能。
实施例3
本实施例除下述特征外同实施例1：所述接口通讯模块为无线接口模块，可选择无线IEEE802.11X模块，实现无线通讯连接。

Claims (7)

1、一种二维条码识读方法，包括图像采集、图像识别及解码步骤，其特征在于：所述图像识别及解码步骤与所述图像采集步骤分开在不同设备独立进行；所述图像采集操作通过图像读取头完成，所述图像识别及解码操作由与图像读取头相连接的安装有条码识读引擎软件的计算设备终端所完成；二维条码经图像读取头进行图像采集后，其图像传输至计算设备终端，通过条码识读引擎软件进行识别与解码；所述图像读取头包括图像采集单元、控制板，图像采集单元与控制板电连接；所述图像采集单元包括摄像头模块、照明模块及激光照准器。
2、根据权利要求1所述的二维条码识读方法，其特征在于：所述图像读取头与计算设备终端通过有线或无线方式连接。
3、根据权利要求1所述的二维条码识读方法，其特征在于：所述计算设备终端与一个或一个以上的图像读取头相连接。
4、一种二维条码识读装置，其特征在于：包括图像读取头、计算设备终端，所述图像读取头通过接口电路与安装有条码识读引擎软件的计算设备终端相连接；所述图像读取头包括图像采集单元、控制板，图像采集单元与控制板电连接；所述图像采集单元包括摄像头模块、照明模块及激光照准器。
5、根据权利要求4所述的二维条码识读装置，其特征在于：所述控制板包括含有单片机的接口控制器，所述接口控制器分别与摄像头模块、照明模块、激光照准器相连接。
6、根据权利要求4所述的二维条码识读装置，其特征在于：所述接口电路包括接口通讯模块，所述接口通讯模块为有线或无线的接口模块。
7、根据权利要求4所述的二维条码识读装置，其特征在于：所述计算设备终端为台式计算机、服务器、掌上电脑、嵌入式系统或可安装条码识读引擎软件的手机。
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