JP5042344B2

JP5042344B2 - マトリックス型二次元コード識別システム及びその識別方法

Info

Publication number: JP5042344B2
Application number: JP2010165190A
Authority: JP
Inventors: 侑祥陳
Original assignee: 正▲うえ▼精密工業股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-07-22
Also published as: US20120024952A1; JP2012027659A

Description

本発明は一種の二次元コードに係り、特に一種の、金属面上に形成されるマトリックス型二次元コード識別システム及びその識別方法に関する。

二次元コードは新しい情報保存と伝送の技術であり、広く商品ラベル、コピー防止及び電子商取引等多くの領域に広く応用されている。二次元コードは特定の幾何図形を一定の規律で二次元方向に分布させた黒白が互いに交錯する図形を利用して情報を記録するものである。コード編成上、巧妙にコンピュータ内部ロジックの基礎である０と１ビットフローの概念を利用し、若干の二進数が互いに対応する幾何図形により文字数値情報を表示し、画像入力設備或いは光電走査設備の自動読取により情報自動処理を実現する。一般的な国際規格の二次元コードには、ＰＤＦ４１７、ＤａｔａＭａｔｒｉｘ、ＭａｘｉＣｏｄｅ及びＱＲコード（登録商標）がある。そのうち、ＱＲコードが最も広く応用されている。ＱＲコードは超高速、全方位（３６０°）認識の特徴を有し、有効に漢字を表示でき、多くの業種で広く応用されている。ＱＲコードは１系列の小正方形メッセージブロックで正方形マトリックスを構成し、明暗のグレースケールで０或いは１を表示する。ＱＲコードを自動車製造、飛行機製造、武器製造及び一切の機械製品に応用する時、金属面或いはプラスチック面に彫刻することでＱＲコードを表示することが要求される。しかし、この表面に彫刻された後、明暗のコントラストは印刷面より低くなり、ＱＲコードの識別難度が大きくなり、且つひずみを発生しやすくなる。

このため、上述の欠点を解決するマトリックス型二次元コード識別システム及びその識別方法が求められている。

本発明の目的は、安定性が高く、高い識別性能を有するマトリックス型二次元コード識別システムを提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、高い識別性能を有するマトリックス型二次元コードの識別方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は一種のマトリックス型二次元コード識別システムを提供し、それは、撮像機と該撮像機に電気的に接続されたプロセッサを包含し、そのうち、撮像機は第１撮像機、第２撮像機、均一光源、電源調節器、メモリ及びコントローラを包含し、該第１撮像機は互いに接続された第１レンズと第１センサを包含し、該第２撮像機は互いに接続された第２レンズと第２センサを包含し、該第１センサと該第２センサは該コントローラに同期接続され、該均一光源と該メモリは該コントローラに電気的に接続され、該電源調節器は該第１センサ、該第２センサ、該コントローラ及び該プロセッサに電気的に接続され、該コントローラは該プロセッサに電気的に接続され、第１基準面と第２基準面を設定し、該第１レンズは該第１基準面に対向し、該第１レンズの中心の光軸と該第２基準面は焦点において交叉し、該第１レンズは該第２レンズと該均一光源の間に位置し且つ該第１レンズ、該第２レンズ及び該均一光源は同一平面に位置し、該第２レンズの中心は該均一光源の光軸が該第２基準面にあって該焦点で反射して形成する反射線上に位置する。

上述の目的を達成するため、本発明の提供するマトリックス型二次元コード識別方法は以下のステップ、すなわち、
まず、第１撮像機と第２撮像機を利用してマトリックス型二次元コードに対応する第１映像及び第２映像を同期取得し、
さらに、該第２映像に対して幾何変換を行ない正常なマトリックス型二次元コードブロックとなして第３映像を形成し、
並びに、該第１映像、該第３映像の各一つのユニットメッセージブロックのセル値より映像の平均セル値を減算し、且つ結果に対して絶対値を取り並びに対応する第４映像、第５映像を形成し、
その後、該第４映像に対応するユニットメッセージブロックのセル値と該第５映像に対応するユニットメッセージブロックを比較し、並びに差値を記録して第６映像を形成し、最後に、スレショルド値を設定し、該第６映像を２値化するステップを包含する。

本発明のマトリックス型二次元コード識別システム及びその識別方法は、差分信号の原理を利用し、２台の撮像機の設計を採用し、撮像機の配置角度により補光を行ない、対応するセル値の相滅して絶対値を取り、設定スレショルド値により該エリアが０か１かを判断し、その後、マトリックス型二次元コード識別を行ない、これによりマトリックス型二次元コードの安定した高効率識別を達成する。

本発明のマトリックス型二次元コードの平面図である。図１中に示される明平面が代表するマトリックス型二次元コードの白色ユニットメッセージブロックの構造表示図である。図１中に示される明平面が代表するマトリックス型二次元コードの黒色ユニットメッセージブロックの構造表示図である。本発明のマトリックス型二次元コードの製造方法のフローチャートである。本発明のマトリックス型二次元コードの識別システムの構造フレーム図である。本発明のマトリックス型二次元コードの識別原理表示図である。図５中の第１撮像機と第２撮像機のコントローラとの同期接続表示図である。本発明のマトリックス型二次元コード識別方法のフローチャートである。

本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的を詳細に説明するため、以下に実施例を挙げ並びに図面を組み合わせて説明する。

図１から図３を参照されたい。本発明のマトリックス型二次元コード１０は、金属面或いはプラスチック面上への形成に適用される。該マトリックス型二次元コード１０は、正方形を呈し並びに複数の、同様に正方形を呈するユニットメッセージブロックが一定規律により間隙なく配列されてなる。そのユニットメッセージブロックは黒色或いは白色とされ、それぞれ異なる二進数値を表示する。

本発明のマトリックス型二次元コード１０の白色ユニットメッセージブロックは金属面上にダイキャスティングで形成された明平面１１とされ、且つ各白色ユニットメッセージブロックを代表する眼はいずれも水平面に対して一致する傾斜角φを形成する。そのうち、φは０°から４５°の間とされるのがよい。

上述のマトリックス型二次元コード１０の黒色ユニットメッセージブロックは散乱面１２として表現され、該散乱面１２は水平面と平行な同一平面上に位置する。

明平面１１によりマトリックス型二次元コード１０の白色ユニットメッセージブロックを表現し、散乱面１２により黒色ユニットメッセージブロックを表現することにより、明暗コントラストを強化でき、可読性と安定性を強化できる。

図４を参照されたい。上述のマトリックス型二次元コード１０の製造方法は、以下のステップを包含する。
Ｓ００１：マトリックス型二次元コードの各ユニットメッセージブロックに対応する金属面にそれぞれダイキャスティングにより明平面を形成し、且つ各ユニットメッセージブロックの明平面はいずれも水平面に対して一致した傾斜角を有するものとする。
Ｓ００２：レーザー彫刻機を利用してマトリックス型二次元コードの黒色ユニットメッセージブロックの対応位置の明平面を除去し、並びにそれぞれ水平面と平行な同一平面に位置する散乱面を形成する。

具体的には、Ｓ００１のステップの前に、さらに、上述の金属面上にダイキャスティングによりアライメントブロック１３を形成し、該マトリックス型二次元コード１０は該アライメントブロック１３の一側に位置し、マトリックス型二次元コード１０の辺縁はそれぞれアライメントブロック１３の辺縁と垂直に対応する。

アライメントブロック１３の標示案内により、金属面上に傾斜度が一致する明平面１１を形成するのに便利であり、且つレーザー彫刻機がマトリックス型二次元コード１０の位置情報を獲得するのに便利であり、正確にスピーディーにマトリックス型二次元コード１０の黒色ユニットメッセージブロックに対応する明平面１１を除去して、必要な散乱面１２を形成することができる。

図５を参照されたい。本発明のマトリックス型二次元コード識別システムは、撮像機及び該撮像機に電気的に接続されたプロセッサ２７０を包含する。該撮像機は、第１撮像機２１０、第２撮像機２２０、均一光源２３０（ｌｉｇｈｔｓｏｕｒｓｅ，ＬＳ）、電源調節器２４０、メモリ２５０及びコントローラ２６０を包含する。該第１撮像機２１０と該第２撮像機２２０は共に該コントローラ２６０に接続される。該均一光源２３０及び該メモリ２５０はそれぞれ該コントローラ２６０に電気的に接続される。該電源調節器２４０はそれぞれ該第１撮像機２１０、該第２撮像機２２０、該コントローラ２６０及び該プロセッサ２７０に電気的に接続される。該コントローラ２６０と該プロセッサ２７０は互いに接続される。該メモリ２５０は映像データを保存するのに用いられ、該プロセッサ２７０はＰＣ端末とされ得て、それは該電源調節器２４０を通して該第１撮像機２１０、該第２撮像機２２０及び該コントローラ２６０に電源を提供する。

図６及び図７を参照されたい。具体的には、該第１撮像機２１０は第１レンズ２１２と第１センサ２１４を包含し、該第２撮像機２２０は第２レンズ２２２と第２センサ２２４を包含する。該第１レンズ２１２と該第２レンズ２２２は映像採集に用いられ、該第１センサ２１４と該第２センサ２２４はコントローラ２６０に同期接続されている。図６も合わせて参照されたい。第１基準面２８０と第２基準面２９０が設定され、該第１基準面２８０は水平面と平行とされ、該第２基準面２９０は該第１基準面２８０との間が上述の傾斜角φの角度と一致する。該第１レンズ２１２と該第１基準面２８０は直面するよう対向し、該第１レンズ２１２の中心の光軸Ｌ１は該第２基準面２９０と焦点Ｏにおいて交叉し、該第１レンズ２１２は該第２レンズ２２２と均一光源２３０の間に位置し、且つ該第１レンズ２１２、該第２レンズ２２２及び均一光源２３０は同一平面に位置する。該第２レンズ２２２の中心は均一光源２３０の光軸Ｌ２が該第２基準面２９０上の焦点Ｏにおいてて反射されて形成する反射線Ｌ３上に位置する。

本発明のマトリックス型二次元コード１０の識別システムは二台の撮像機の設計を採用し、撮像機の配置角度により補光を行う。具体的には、画像採集時に、第１レンズ２１２とマトリックス型二次元コード１０が対向し、すなわち明平面１１と第１基準面２８０が対応し、散乱面１２と第２基準面２９０が対応するものとされる。第１レンズ２１２は散乱面１２と垂直で、並びに明平面１１と焦点Ｏで交叉する。このとき、第１レンズ２１２の光軸Ｌ１と明平面１１上で焦点Ｏを通る法線Ｌ４の間の夾角はφとされ、均一光源２３０の光軸Ｌ２及び第２レンズ２２２の中心線と法線Ｌ４の間の夾角はいずれもθとされ、θはφより大きい。

画像採集時、もし完全に滑らかな金属明平面１１であれば、第２レンズ２２２は均一光源２３０の強化作用により比較的明るいセル値を得て、二つの撮像機が取得する輝度値の相滅＞０となる。同一の黒色イメージブロック、すなわち、散乱面１２が表示する黒色ユニットメッセージブロック上にあっては、明平面１１はレーザー彫刻機により滑らかでない散乱面１２とされ、このため第１レンズ２１２と第２レンズ２２２の獲得数値は接近し、二つの撮像機が取得する輝度値を相滅すると０に近くなり、設定スレショルド値により０と１の区別をすることで、復号を実現できる。

具体的には、図７に示されるように、センサにはＣＭＯＳイメージセンサチップ或いはＣＣＤセンサチップを採用し、ＯＶシリーズ撮像ヘッドチップを例とすると、コントローラ２６０に同期接続される時、第１センサ２１４のデータピン、第２センサ２２４のデータピンは、それぞれコントローラ２６０のＩ／Ｏピンに接続され、センサが獲得した映像信号がコントローラ２６０に送られる。第１センサ２１４と第２センサ２２４の対応するリセットピン（ＳＥＮＳＯＲＲＥＳＥＴＰＩＮ）、１２ＣＣＬＫピン、１２ＣＤａｔａピン、ＭＣＬＫピンはコントローラ２６０に接続される。第２センサ２２４の水平参考信号（ＨＳＹＮＣ）ピン、垂直同期信号（ＶＳＹＮＣ）ピン、ピクセルクロック（ＰＩＸＥＬＣＬＫ）ピンは単独でコントローラ２６０に接続される。センサリセット（ＳＥＮＳＯＲＲＥＳＥＴＰｉｎにより第１センサ２１４と第２センサ２２４が同時に初期化状態に進入し、共同の１２ＣＣＬＫ／１２ＣＤａｔａピンを利用して二つのセンサに対する初期化命令の設定が行える。そのうち一組の機能信号ピン、すなわち、ＨＳＹＮＣ／ＶＳＹＮＣ／ＰＩＸＥＬＣＬＫピンを同期信号とすることで、同時に二つのセンサの映像データを受け取ることができる。

図８に示されるように、本発明のマトリックス型二次元コード識別方法は、以下のステップを包含する。すなわち、
Ｓ１０１：識別システムがマトリックス型二次元コードに対して第１撮像機と第２撮像機を利用して第１映像と第２映像を同期取得する。
Ｓ１０２：第２映像に対して幾何変換を行ない正常なマトリックス型二次元コードブロックとなして第３映像を形成する。
Ｓ１０３：第１映像、第３映像の各ユニットメッセージブロックのピクセル値よりその所属する映像の平均ピクセル値を減算し且つ結果に対して絶対値を取り並びにそれぞれに対応して第４映像、第５映像を形成する。
Ｓ１０４：第４映像、第５映像中の対応するユニットメッセージブロックのピクセル値を比較し、並びに差値を記録して第６映像を形成する。
Ｓ１０５：スレショルド値を設定し、該第６映像に対して２値化処理を行う。

第１レンズ２１２と第２レンズ２２２の採集角度は異なり、第２レンズ２２２は撮影角度の原因により獲得する画像に幾何図形が存在し、獲得するバーコード画像は非正方形でなく任意の四角形とされる。これにより、Ｓ１０２の幾何変換ステップにより幾何ひずみを矯正する必要がある。第６映像中でマトリックス型二次元コードが０に接近するか或いは０から離れているかを判断し、撮像機の特性に基づき適合するスレショルド値を選択して０と１の区別を行ない、マトリックス型二次元コードを解読してバイナリコードとなし、この識別方式を通して高い性能と安定性のマトリックス型二次元コード識別方法を達成する。

上述したように、本発明のマトリックス型二次元コード識別システム及びその識別方法は、差分信号の原理を利用し、２台の撮像機の設計を採用し、撮像機の配置角度により補光を実行し、高い性能と安定性を有するマトリックス型二次元コード識別を行え、映像処理後に、対応するピクセル値を互いに減算して絶対値を取り、設定スレショルド値によりそのエリアが０か１かを判断し、その後にマトリックス型二次元コード識別を実行し、これにより、高性能で安定した該マトリックス型二次元コード識別の目的を達成できる。

１０マトリックス型二次元コード１１明平面
１２散乱面１３アライメントブロック
２１０第１撮像機２１２第１レンズ
２１４第１センサ２２０第２撮像機
２２２第２レンズ２２４第２センサ
２３０均一光源２４０電源調節器
２５０メモリ２６０コントローラ
２７０プロセッサ２８０第１基準面
２９０第２基準面

Claims

マトリックス型二次元コード識別システムにおいて、撮像機と該撮像機に電気的に接続されたプロセッサを包含し、そのうち、該撮像機は第１撮像機、第２撮像機、均一光源、電源調節器、メモリ及びコントローラを包含し、該第１撮像機は互いに接続された第１レンズと第１センサを包含し、該第２撮像機は互いに接続された第２レンズと第２センサを包含し、該第１センサと該第２センサは該コントローラに同期接続され、該均一光源と該メモリは該コントローラに電気的に接続され、該電源調節器は該第１センサ、該第２センサ、該コントローラ及び該プロセッサに電気的に接続され、該コントローラは該プロセッサに電気的に接続され、第１基準面と第２基準面を設定し、該第１レンズは該第１基準面に対向し、該第１レンズの中心の光軸と該第２基準面は焦点において交叉し、該第１レンズは該第２レンズと該均一光源の間に位置し且つ該第１レンズ、該第２レンズ及び該均一光源は同一平面に位置し、該第２レンズの中心は該均一光源の光軸が該第２基準面にあって該焦点で反射して形成する反射線上に位置することを特徴とする、マトリックス型二次元コード識別システム。
請求項１記載のマトリックス型二次元コード識別システムにおいて、該マトリックス型二次元コードは正方形を呈し並びに複数の、正方形を呈するユニットメッセージブロックが一定規律に従い間隙なく配置されてなり、該ユニットメッセージブロックは黒色或いは白色とされ、それぞれ異なる二進数値を表示することを特徴とする、マトリックス型二次元コード識別システム。
請求項２記載のマトリックス型二次元コード識別システムにおいて、該マトリックス型二次元コードの白色ユニットメッセージブロックは金属面上にダイキャスティングにより形成された明平面として表現され、且つ各白色ユニットメッセージブロックを代表する明平面はいずれも水平面と一致する傾斜角φを形成し、該マトリックス型二次元コードの黒色ユニットメッセージブロックは散乱面として表現され、該散乱面は水平面と平行な同一平面上に位置することを特徴とする、マトリックス型二次元コード識別システム。
請求項３記載のマトリックス型二次元コード識別システムにおいて、該第１基準面と水平面が平行し、該第２基準面と該第１基準面の間の夾角と該傾斜角φとの大きさが一致するとすることを特徴とする、マトリックス型二次元コード識別システム。
マトリックス型二次元コード識別方法において、
まず、第１撮像機と第２撮像機を利用してマトリックス型二次元コードに対応する第１映像及び第２映像を同期取得するステップと、
さらに、該第２映像に対して幾何変換を行ない正常なマトリックス型二次元コードブロックとなして第３映像を形成するステップと、
並びに、該第１映像、該第３映像の各一つのユニットメッセージブロックのセル値より映像の平均セル値を減算し、且つ結果に対して絶対値を取り並びに対応する第４映像、第５映像を形成するステップと、
その後、該第４映像に対応するユニットメッセージブロックのピクセル値と該第５映像に対応するユニットメッセージブロックを比較し、並びに差値を記録して第６映像を形成するステップと、
最後に、スレショルド値を設定し、該第６映像を２値化するステップと、
を包含することを特徴とする、マトリックス型二次元コード識別方法。