一种用于扫描器的条码定位系统及条码定位方法与流程

本发明涉及一种用于扫描器的条码定位系统及条码定位方法，属于条码图像解码领域。

背景技术：

随着条形码应用的普及，条形码的使用环境也越来越复杂且多样化。在同一件物品上可能同时存在好几个印制在同一物体表面的条形码。不同条形码包含有不同信息，比如货物信息、物流信息、中转信息、产品编码信息等等。现有的条码扫描器在解码采集到的条码图像时，如果被配置为一幅图像中只包含一个条码时为最优解码条件，并不能很好的识别解码一幅图像中包含多个条码情况下的其中一个条码。

现有的条码扫描器在扫码时，一般通过激光指示被扫条码，通过激光标记的瞄准指示，使条码较优选地落在扫描器的有效采集范围内，使得条码图像落在图像传感器成像中心区域内。虽然有激光标记的引导，但是激光标记仅仅用于指示被扫条码，当一次采集包含多个条码的图像时，且这些条码存在至少两个条码部分落入镜头的视场角范围内时，会对现有的条码扫描器会的解码产生干扰，使得设备无法准确快速的使图像传感器以及条码解码模块只解码指定的一个条码的内容。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于扫描器的条码定位系统，能够在采集条形码时准确定位出需采集的条形码位置，并在采集完成后从条形码图像中快速定位需要解码的条码位置，并只针对该位置范围进行解码，从而解决了多条码的图像难解码的问题。

本发明技术方案一如下：

一种用于扫描器的条码定位系统，包括图像采集单元、定位单元以及控制单元，所述图像采集单元和定位单元均通信连接所述控制单元；所述定位单元设于图像采集单元的一侧，所述定位单元定位需采集的条形码的位置并发送待采集对象与图像采集单元间的距离信息至所述控制单元，所述控制单元命令图像采集单元采集图像，所述图像采集单元将采集到的图像数据发送至控制单元，所述控制单元根据所述距离信息计算出需要定位的条形码位置与图像中心位置间的偏移量，根据偏移量，确定需采集的条形码在图像上的位置范围，重新选取该位置范围的图像，针对选定区域内可能存在的条码进行解码尝试。

更优地，所述定位单元包括激光模组和测距模块，所述激光模组和测距模块均与所述控制单元通信连接；所述激光模组、测距模块和图像采集单元的中心均位于同一水平线上；所述图像采集单元包含一镜头组件和设置在镜头组件后方的图像传感器以及由图像传感器所引出的与所述控制单元通信连接的导线；所述测距模块测量镜头组件与待采集对象间的距离，并将距离信息发送至所述控制单元；所述激光模组具有一激光发生装置，所述控制单元生成指令开启激光模组的激光发生装置，激光发生装置在所需定位的待采集对象表面生成一具有可视形状的光斑；所述控制单元命令所述图像采集单元采集图像；所述控制单元根据公式y1：y=|x-z|：x，计算出所述偏移量y1，其中，y为激光发生装置的中心点与所述镜头组件的中心点之间的距离，x为所述镜头组件的中心线a与所述激光发生装置的中心线b的交点o与所述镜头组件间的距离，z为所述测距模块测量的镜头组件与待采集对象间的距离。

更优地，所述图像的中心与镜头组件的中心重合，根据所述偏移量确定激光焦点在图像上的位置，以所述光斑的中心为定位点，根据预设的图像采集单元有效识读范围，确定可能有条形码存在的位置范围，所述控制单元选取该位置范围的图像进行解码尝试。

更优地，所述激光模组还包括设置在激光发生装置前端的瞄准透镜，通过所述瞄准透镜衍射发出用于指示图像采集单元采集范围的可视化的采集区域边界线图案，所述采集区域根据镜头组件的视角设置，所述采集区域小于镜头组件的视角。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于扫描器的条码定位方法。

一种用于扫描器的条码定位方法，该方法采用图像采集单元、定位单元以及控制单元，所述图像采集单元和定位单元均通信连接至所述控制单元，所述方法执行如下步骤：所述定位单元设于图像采集单元的一侧；所述定位单元定位需采集的条形码的位置并发送待采集对象与图像采集单元间的距离信息至所述控制单元；所述控制单元命令图像采集单元采集图像；所述图像采集单元将采集到的图像数据发送至控制单元：所述控制单元根据所述距离信息计算出需要定位的条形码位置与图像中心位置间的偏移量，根据偏移量，确定需采集的条形码在图像上的位置范围，重新选取该位置范围的图像，针对选定区域内可能存在的条码进行解码尝试。

更优地，所述定位单元包括激光模组和测距模块，所述激光模组和测距模块均与所述控制单元通信连接；所述激光模组、测距模块和图像采集单元的中心均位于同一水平线上；所述图像采集单元包含一镜头组件和设置在镜头组件后方的图像传感器以及由图像传感器所引出的与所述控制单元通信连接的导线；所述测距模块测量镜头组件与待采集对象间的距离，并将距离信息发送至所述控制单元；所述激光模组具有一激光发生装置，所述控制单元生成指令开启激光模组的激光发生装置，激光发生装置在所需定位的待采集对象表面生成一具有可视形状的光斑；所述控制单元命令所述图像采集单元采集图像；所述控制单元根据公式y1：y=|x-z|：x，计算出所述偏移量y1，其中，y为激光发生装置的中心点与所述镜头组件的中心点之间的距离，x为所述镜头组件的中心线a与所述激光发生装置的中心线b的交点o与所述镜头组件间的距离，z为所述测距模块测量的镜头组件与待采集对象间的距离。

更优地，所述图像的中心与镜头组件的中心重合，根据所述偏移量确定激光焦点在图像上的位置，以所述光斑的中心为定位点，根据预设的图像采集单元有效识读范围，确定可能有条形码存在的位置范围，所述控制单元选取该位置范围的图像进行解码尝试。

更优地，所述激光模组还包括设置在激光发生装置前端的瞄准透镜，通过所述瞄准透镜衍射发出用于指示图像采集单元采集范围的可视化的采集区域边界线图案，所述采集区域根据镜头组件的视角设置，所述采集区域小于镜头组件的视角。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明一种用于扫描器的条码定位系统以及条码定位方法，定位单元定位需采集的条形码的位置以及测量条形码和成像组件间的距离，控制单元根据距离计算出定位的条码位置与图像中心的偏移量，从而确定定位的条形码在图像上的位置，并只针对该位置范围进行解码，因此无论是单条形码采集环境还是多条形码环境，均能从图像中准确定位需要解码的条形码，快速解码。

2、本发明一种用于扫描器的条码定位系统以及条码定位方法，通过激光模组的激光焦点准确定位需采集的条形码，通过测距模块获取条形码与摄像头之间的距离，从而计算出激光焦点与图像中心的偏移量，快速定位需采集的条形码在图像上的位置，实现多条码环境下，对采集到的包含多条形码的图像进行单一条码的定位及解码。

3、本发明一种用于扫描器的条码定位系统以及条码定位方法，根据偏移量定位出激光焦点在图像上的位置，并以该激光焦点为中心设定需采集的条形码所在的区域范围，明确了控制单元的解码范围，提高解码速度。

4、本发明一种用于扫描器的条码定位系统以及条码定位方法，还提供了用于指示采集范围的可视化的采集区域边界线图案，方便用户将需采集的条形码落入采集区域内，确保扫描器采集到完整的条码，提高解码速度。

附图说明

图1为本发明一种用于扫描器的条码定位系统的框图；

图2为本发明一种用于扫描器的条码定位系统的工作流程示意图；

图3为本发明一种用于扫描器的条码定位系统的正视图；

图4和图5为本发明一种用于扫描器的条码定位系统的偏移量示意图；

图6为本发明的采集区域边界线图案示意图；

图7为本发明的图像采集单元采集到的包含条码的图像示意图；

图8为本发明的定位单元确定条码位置范围后选取该位置范围内的图像示意图。

1、图像采集单元；2、定位单元；3、控制单元；4、补光灯模块；5、指示灯；6、蜂鸣器；11、镜头组件；12、图像传感器；21、激光模组；22、测距模块。

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

请参阅图1和图2，一种用于扫描器的条码定位系统，包括：图像采集单元1、定位单元2以及控制单元3，所述图像采集单元1和定位单元2均通信连接所述控制单元3，所述定位单元2设于图像采集单元1的一侧，所述定位单元2定位需采集的条形码的位置并将所述位置信息发送至所述控制单元3；所述控制单元3命令图像采集单元1采集可能包含条码的图像，如图7所示；所述图像采集单元1将采集到的图像数据发送至控制单元3；所述控制单元3根据所述位置信息计算出需要定位的条形码位置与图像中心位置间的偏移量，根据偏移量，确定需采集的条形码在图像上的位置范围，重新选取该位置范围的图像，如图8所示，针对选定区域内可能存在的条码进行解码尝试，解决了多条码的图像解码难的问题。一般地，条码定位系统还包括补光灯模块4、扫码状态指示灯5以及用于提示用户的蜂鸣器6。

所述控制单元3可以是基于fpga的条码解码芯片（硬件逻辑电路），也可以是基于mips架构的处理器（如君正的x1500系列及相关的家族系列）、基于arm架构的处理器。当为mips架构或arm架构的芯片时，电路板上还应有一存储有解码算法程序的存储模块，通过调用存储模块中算法并执行，实现对图像数据的解码尝试。

请参阅图4和图5，所述定位单元2包括激光模组21和测距模块22，所述激光模组21和测距模块22均与所述控制单元3通信连接；所述激光模组21、测距模块22和图像采集单元1的中心均位于同一水平线上，如图3所示，其可以快速计算出待采集对象与图像中心的偏移量，提高定位速度；所述图像采集单元1包含一镜头组件11和设置在镜头组件11后方的图像传感器12以及由图像传感器12所引出的与所述控制单元3通信连接的导线；所述测距模块22测量镜头组件11与待采集对象间的距离，并将距离信息发送至所述控制单元3；所述激光模组21具有一激光发生装置，所述控制单元3生成指令开启激光模组21的激光发生装置，激光发生装置在所需定位的待采集对象表面生成一具有可视形状的光斑；所述控制单元3命令所述图像采集单元1采集图像；所述控制单元3根据公式y1：y=|x-z|：x，计算出所述偏移量y1，其中，y为激光发生装置的中心点与所述镜头组件11的中心点之间的距离，距离y为固定的已知量，x为所述镜头组件11的中心线a与所述激光发生装置的中心线b的交点o与所述镜头组件11间的距离，距离x也是固定的已知量，z为所述测距模块22测量的镜头组件11与待采集对象（待采集对象位于平面a上）间的距离。请参阅图4，激光模组21位于镜头组件11的一侧，当z<x，y1=（x-z）*y/x，则确定需采集的条形码位于图像中心左侧且二者之间的距离为y1；请参阅图5，当z>x时，y1=（z-x）*y/x，则可确定需采集的条形码位于图像中心右侧且二者之间的距离为y1。图4和图5中两光线c表示镜头组件11的视角。

由于镜头组件11采集图像时，其视角以镜头组件11为中心，因此，所述图像的中心与镜头组件11的中心重合，根据所述偏移量确定激光焦点在图像上的位置，以所述光斑的中心为定位点，根据预设的图像采集单元1有效识读范围，确定可能有条形码存在的位置范围。所述控制单元3选取该位置范围的图像进行解码尝试。例如，以图像采集单元1的像素点是640*480为例，以激光焦点为中心，设左右上下各为a、b、c、d个像素点作为采集的条形码所在的区域范围，其中a、b、c、d>0；a+b<=640；c+d<=480。裁剪该区域范围的图像，然后进行解码，避免图像上其他无用的条形码对解码造成干扰。

为了使操作者能够更清楚地看到需采集的条形码是否落入镜头组件11的视角内，即条形码是否已落入采集范围内，所述激光模组21还包括设置在激光发生装置前端的瞄准透镜，通过所述瞄准透镜衍射发出用于指示图像采集单元1采集范围的可视化的采集区域边界线图案，如图6所示。所述采集区域根据镜头组件11的视角设置，所述采集区域小于镜头组件11的视角。

所述定位单元2可以选用st激光测距传感器vl53l0x，其工作原理是激光发射器发射光子，当光子碰撞到目标物体后就会反射回来，光子感应传感器就接收到光子。传感器内部的mcu通过计算光子发出到接收的时间来测量目标物体的距离。vl53l0x该芯片有8个引脚，通过i2c与控制单元3进行通讯。通过xshut与gpio1两个引脚可以对激光测距传感器进行停止及唤醒操作。

需要说明的是：本实施例中所指的通信连接包括两元器件通过导线进行电荷的传输或以数据信号进行无线通讯形式的直接连接，也包括通过第三器件以传递的信号的为目的所进行各信号的桥接/中继/转换/放大/缩小的电耦合连接方式。

本发明一种用于扫描器的条码定位系统，定位单元2定位需采集的条形码的位置以及测量条形码和成像组件间的距离，控制单元3根据距离计算出定位的条码位置与图像中心的偏移量，从而确定定位的条形码在图像上的位置，并只针对该位置范围进行解码，因此无论是单条形码采集环境还是多条形码环境，均能从图像中准确定位需要解码的条形码，快速解码。

实施例二

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于扫描器的条码定位方法。

请参阅图1和图2，一种用于扫描器的条码定位方法，该方法采用图像采集单元1、定位单元2以及控制单元3，所述图像采集单元1和定位单元2均通信连接至所述控制单元3，所述方法执行如下步骤：所述定位单元2设于图像采集单元1的一侧；所述定位单元2定位需采集的条形码的位置并将所述位置信息发送至所述控制单元3；所述控制单元3命令图像采集单元1采集可能包含条码的图像，如图7所示；所述图像采集单元1将采集到的图像数据发送至控制单元3；所述控制单元3根据所述位置信息计算出需要定位的条形码位置与图像中心位置间的偏移量，根据偏移量，确定需采集的条形码在图像上的位置范围，重新选取该位置范围的图像，如图8所示，针对选定区域内可能存在的条码进行解码尝试，解决了多条码的图像解码难的问题。

所述控制单元3可以是基于fpga的条码解码芯片（硬件逻辑电路），也可以是基于mips架构的处理器（如君正的x1500系列及相关的家族系列）、基于arm架构的处理器。当为mips架构或arm架构的芯片时，电路板上还应有一存储有解码算法程序的存储模块，通过调用存储模块中算法并执行，实现对图像数据的解码尝试。

请参阅图4和图5，所述定位单元2包括激光模组21和测距模块22，所述激光模组21和测距模块22均与所述控制单元3通信连接；所述激光模组21、测距模块22和图像采集单元1的中心均位于同一水平线上，如图3所示；所述图像采集单元1包含一镜头组件11和设置在镜头组件11后方的图像传感器12以及由图像传感器12所引出的与所述控制单元3通信连接的导线；所述测距模块22测量镜头组件11与待采集对象间的距离，并将距离信息发送至所述控制单元3；所述激光模组21具有一激光发生装置，所述控制单元3生成指令开启激光模组21的激光发生装置，激光发生装置在所需定位的待采集对象表面生成一具有可视形状的光斑；所述控制单元3命令所述图像采集单元1采集图像；所述控制单元3根据公式y1：y=|x-z|：x，计算出所述偏移量y1，其中，y为激光发生装置的中心点与所述镜头组件11的中心点之间的距离，距离y为固定的已知量，x为所述镜头组件11的中心线a与所述激光发生装置的中心线b的交点o与所述镜头组件11间的距离，距离x也是固定的已知量，z为所述测距模块22测量的镜头组件11与待采集对象（待采集对象位于平面a上）间的距离。请参阅图4，激光模组21位于镜头组件11的一侧，当z<x，y1=（x-z）*y/x，则确定需采集的条形码位于图像中心左侧且二者之间的距离为y1；请参阅图5，当z>x时，y1=（z-x）*y/x，则可确定需采集的条形码位于图像中心右侧且二者之间的距离为y1。图4和图5中两光线c表示镜头组件11的视角。

由于镜头组件11采集图像时，其视角以镜头组件11为中心，因此，所述图像的中心与镜头组件11的中心重合，根据所述偏移量确定激光焦点在图像上的位置，以所述光斑的中心为定位点，根据预设的图像采集单元1有效识读范围，确定可能有条形码存在的位置范围。所述控制单元3选取该位置范围的图像进行解码尝试。例如，以图像采集单元1的像素点是640*480为例，以激光焦点为中心，设左右上下各为a、b、c、d个像素点作为采集的条形码所在的区域范围，其中a、b、c、d>0；a+b<=640；c+d<=480。裁剪该区域范围的图像，然后进行解码，避免图像上其他无用的条形码对解码造成干扰。

为了使操作者能够更清楚地看到需采集的条形码是否落入镜头组件11的视角内，即条形码是否已落入采集范围内，所述激光模组21还包括设置在激光发生装置前端的瞄准透镜，通过所述瞄准透镜衍射发出用于指示图像采集单元1采集范围的可视化的采集区域边界线图案，如图6所示。所述采集区域根据镜头组件11的视角设置，所述采集区域小于镜头组件11的视角。

所述定位单元2可以选用st激光测距传感器vl53l0x，其工作原理是激光发射器发射光子，当光子碰撞到目标物体后就会反射回来，光子感应传感器就接收到光子。传感器内部的mcu通过计算光子发出到接收的时间来测量目标物体的距离。vl53l0x该芯片有8个引脚，通过i2c与控制单元3进行通讯。通过xshut与gpio1两个引脚可以对激光测距传感器进行停止及唤醒操作。

本发明一种用于扫描器的条码定位方法，定位单元2定位需采集的条形码的位置以及测量条形码和成像组件间的距离，控制单元3根据距离计算出定位的条码位置与图像中心的偏移量，从而确定定位的条形码在图像上的位置，并只针对该位置范围进行解码，因此无论是单条形码采集环境还是多条形码环境，均能从图像中准确定位需要解码的条形码，快速解码。

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，均同理包括在本发明的专利保护范围内。