CN105844197B - 一种用于dpm码阅读器的双镜头图像采集与处理装置 - Google Patents

一种用于dpm码阅读器的双镜头图像采集与处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于直接部件标识（Direct Part Marking简写为DPM）码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，包括相互电连接的摄像装置、图像预处理单元和主控制单元，所述摄像装置有两台，间隔一定距离安装，两台摄像装置的光学镜头光轴成一定角度；所述摄像装置在主控制单元的控制下从不同的角度对DPM码进行拍摄，并将拍摄到的图像传送至图像预处理单元；所述图像预处理单元接收摄像装置拍摄的DPM码并对图像进行互相融合和补偿矫正，从而得到修正的DPM码图像。

Description

一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置
技术领域
本发明涉及直接部件标识（Direct Part Marking简写为DPM）码识别领域，具体涉及一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置。
背景技术
二维码具备的数据容量大、纠错能力强、可靠性高等优点使得其应用范围越来越广泛，随着二维码技术迅速发展，应用范围的不断扩展，二维码自动识别技术研究的持续深入，构建起专属于工业DPM(Direct Part Mark直接部件标识)码自动识别***并将其产业化的要求日益强烈。
传统二维条码基本上是使用印刷手段实现，这类二维码容易随着印刷品的磨损、模糊而变得不可读、易丢失，存在不支持全生命周期追溯能力、无冗余等缺点。DPM码则是通过激光蚀刻、机打撞击、电化学腐蚀等工业手段在部件的表面直接打标码，而不是将码制作在一个另外的载体上。这些手段反应出DPM 码的一个最大的特点：永久性。这使得产品在生产线上生产过程中和下线后的物流环节的追踪成为可能。
DPM码生成方法和使用材料的多样性导致实际采集到的二维条码图像会受光照影响、复杂背景干扰、拍摄的条码的倾斜等情况的影响，这给后续的识别工作带来了巨大的困难，因此，研究如何能准确、快速地识别DPM码的装置已经成为一个重要的研究领域。
目前通用的二维码读码器主要由光源、接收装置、光电转换部件、译码单元和计算机接口组成，基本工作原理为：由光源发出的光线经过光学***照射到条码符号上面，由于不同颜色的物体反射的可见光的波长不同，白色物体能发射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，被反射回来的光经过光学***成像在光电转换器上，使之产生电信号，信号电压与照射到条码符号上被反射回来的光强相关，电信号经过电路的放大，再经过滤波、整形，形成与模拟信号对应的方波信号，经译码单元译码，完成条码辨读的全过程。目前通用的DPM码阅读器为单镜头的，本发明提供一种双镜头图像采集与处理装置，两个镜头可具有不同的光学参数，这将具有单镜头的装置不具有的优势。读码器按扫描方式来划分，可分为接触式和非接触式两种。接触式读码器必须与条码接触，才能达到读取数据的目的。非接触式条码扫码器只要在有效景深范围内，光源照射二维码即可自动完成扫描。非接触式读码器三大读取技术类型分别为：基于图像的面阵扫描***、激光扫描仪、线扫描***，其中最常用的是基于图像的面阵扫描***，其组成如图1所示。这种基于图像的面阵扫描读取***采用一个摄像装置，且从正面拍摄DPM码图像。单镜头通常只能接收平面信息，而无法获取空间信息，因此对于直接在材料表面用激光蚀刻、机打撞击、电化学腐蚀等工业手段实现的DPM码分辨能力不高。另外，相比于黑白印刷的二维码，DPM码的图像对比度相对较低，当应用这种***来识别DPM二维码时，其识别能力很低。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，采用的技术方案如下：
一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，包括相互电连接的摄像装置、图像预处理单元和主控制单元，所述摄像装置有两台，间隔一定距离安装，两台摄像装置的光学镜头光轴成一定角度；所述摄像装置在主控制单元的控制下从不同的角度对DPM码进行拍摄，并将拍摄到的图像传送至图像预处理单元；所述图像预处理单元接收摄像装置拍摄的DPM码并对图像进行处理，从而得到修正的DPM码图像。
本发明采用两个独立的摄像装置对DPM码进行拍摄，每台摄像装置对于待拍摄目标具有不同的成像角度，对材料表面存在凹凸的DPM码成像时，左侧摄像装置可获得更多的目标左侧信息，右侧摄像装置可获得更多的目标右侧信息。相对于一个摄像装置的DPM码阅读器，本发明可增大进光量，增强光线不足时的拍摄效果；并且，至少有一个拍摄装置的光学镜头光轴不垂直于DPM码所在材料表面，这种倾斜拍摄的方式突破了从垂直角度拍摄立体目标的局限，同时从不同的角度采集影像，可获得更多的目标三维空间信息，提高***对DPM码的分辨能力。图像预处理单元对图像进行的预处理为对图像进行互相融合和补偿矫正，需要说明的是，本发明的图像预处理单元有使用到软件算法对各个摄像装置拍摄到的图像进行融合、补偿与矫正，在图像处理领域有很多成熟的或开源的软件算法，本领域技术人员可以根据需要选择或修改这些现有软件算法对图像进行融合、补偿与矫正。
作为优选，本发明还包括与主控制单元电连接的辅助照明装置，所述辅助照明装置安装在两个摄像装置的***，其在主控制单元控制下，照亮DPM码目标。
作为优选，本发明还包括与主控制单元电连接的辅助照明装置，所述辅助照明装置位于两个摄像装置中间，其在主控制单元控制下，照亮DPM码目标。
DPM码是通过激光雕刻、机械点刻、电化学腐蚀等工业手段在部件的表面直接形成标识码，这样在表面就仅存在材料表面凸凹信息，有别于普通印刷条码的高对比度光学信息，采用普通条码阅读器成像装置采集到准确图像或采集到的图像质量较差，而本发明通过在光学镜头之间以及光学镜头***设置辅助照明装置，并通过主控制单元控制辅助照明装置发出的光照射的目标区域，使其在目标中心区域形成一个区别于环境光照的光斑，目标区域散射的光经过镜头分别投射到两个成像装置上，如此，就能够采集到材料表面的凸凹信息，提高成像质量，提高后续DMP码识别准确率。辅助照明装置的光源为红光或绿光或白光LED光源。
作为优选，所述摄像装置的光学镜头的光轴夹角范围为0度到150度。
作为优选，所述两个摄像装置采用光学参数相同的镜头。
作为优选，所述两个摄像装置采用光学参数不同的镜头。
作为优选，所述摄像装置包括依次设置的光学镜头和成像装置，所述成像装置为CCD图像传感器或CMOS图像传感器，与主控制单元电连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明采用两套独立的摄像装置对DPM码进行拍摄，进光量大大提高，可以在低光环境下提高画质，并且两个摄像装置的图像进行补偿融合，可以减少图像的噪点，提高信噪比。
2、两套摄像装置对于待拍摄目标具有不同的成像角度，对材料表面存在凹凸的DPM码成像时，相对于一个摄像装置的***，本发明可获取更多的目标空间深度信息，大大提高阅读器***对DPM码的识别能力。
3、两套独立的摄像装置可采用不同焦距的光学镜头及不同的曝光参数进行拍摄，得到两幅不同的图像通过图像处理算法进行融合、补偿和矫正，可令DPM码阅读器具有更大的识别景深和适应更复杂的光照环境。
附图说明
图1是传统的基于图像的面阵扫描***的结构示意图；
图2是本发明实施例1的***结构示意图；
图3是本发明实施例1的双镜头的剖面图；
图4是采用普通照明技术进行图像采集的工作原理图；
图5是本发明实施例1进行图像采集的工作原理图；
图6是本发明实施例2的***内部连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述。
实施例：
实施例1：如图2及图3所示，一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，包括相互电连接的摄像装置、图像预处理单元和主控制单元，所述摄像装置有两台，间隔一定距离安装，两台摄像装置的光学镜头光轴成一定角度；所述摄像装置在主控制单元的控制下从不同的角度对DPM码进行拍摄，并将拍摄到的图像传送至图像预处理单元；所述图像预处理单元接收摄像装置拍摄的DPM码并对图像进行互相融合和补偿矫正，从而得到修正的DPM码图像。
本实施例中，所述一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，还包括与主控制单元电连接的辅助照明装置，所述辅助照明装置位于两个摄像装置的中间及安装在两个摄像装置的***，其在主控制单元控制下，照亮DPM码目标。
本实施例中，所述摄像装置的光学镜头的光轴夹角范围为0度到150度。
本实施例中，所述两个摄像装置采用光学参数相同的镜头。
本实施例中，所述摄像装置包括依次设置的光学镜头和成像装置，所述成像装置为CCD图像传感器或CMOS图像传感器，与主控制单元电连接。其中图3中，21及22为光学镜头，31及32为成像装置。
本实施例中，通过在光学镜头之间以及光学镜头***分别设置辅助照明装置12和11，并通过主控制单元控制辅助照明装置11和12发出的光照射的目标区域，使其在目标中心区域形成一个区别于环境光照的光斑，目标区域散射的光经过镜头分别投射到对应的摄像装置上，可提供视场范围指示和改善目标照度。辅助照明装置11和12的光源为红光。
本实施例中，辅助照明装置、摄像装置和图像预处理单元在主控制单元的控制下协同工作；辅助照明装置在主控制单元的控制下照亮目标区域，摄像装置在主控制单元的控制下将拍摄到的图像传送至图像预处理单元，由图像预处理单元对图像进行融合、补偿与矫正。
相对于普通的印刷码来说，DPM码是通过激光蚀刻、机打撞击、电化学腐蚀等工业手段在部件的表面直接打标码形成的，这样在表面就仅存在材料表面凸凹信息，而不存在高对比度的光学黑白信息，采用普通照明技术难以采集到准确图像或采集到的图像质量差，其图像采集的工作原理如图4所示，图中20为光学镜头，01为材料表面，02为DPM码凹面，03为材料表面01和DPM码凹面02的交界面，01、02、03所成的像对应部分为301、302和303，其中交界面03所成的像303只有一条很细的轮廓，难以分辨。
而本实施例采用两个独立的摄像装置对DPM码进行拍摄，每台摄像装置对于待拍摄目标具有不同的成像角度，其图像采集的工作原理如图5所示，图中21和22为两个摄像镜头，04为材料表面，05为DPM码凹面，06为材料表面04和DPM码凹面05的交界面，04、05、06所成的两幅图像融合后对应部分为301、302和303，从图中可以看出，由于双摄像装置的视角不同，可以拍摄到更多的目标侧面信息，将两幅图像融合后，交界面06所对应的像306具有较大面积且清晰的轮廓，分辨能力大大提高。对材料表面存在凹凸的DPM码成像时，左侧摄像装置可获得更多的目标左侧信息，右侧摄像装置可获得更多的目标右侧信息。相对于一个摄像装置的DPM码阅读器，本实施例可增大进光量，增强光线不足时的拍摄效果；并且，至少有一个拍摄装置的光学镜头光轴不垂直于DPM码所在材料表面，这种倾斜拍摄的方式突破了从垂直角度拍摄立体目标的局限，同时从不同的角度采集影像，各图像互相融合和补偿矫正，可获得更多的目标三维空间信息，提高***对DPM码的分辨能力。
实施例2：如图6所示，一种基于双镜头的DPM码识别装置，包括上述的用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，还包括解码装置5，所述解码装置5接收图像预处理装置4处理完的图像并解出DPM二维码图像所包含的信息。
所述解码装置5分别与主控制单元7及图像预处理装置4电连接，所述图像预处理装置4还与主控制单元7电连接。
图像预处理装置对图像进行融合、互补和矫正后，在主控制单元的控制下，将预处理完毕的图像传送至解码装置，由解码装置解出DPM二维码图像所包含的信息。
所述基于双镜头的DPM码识别装置还包括与主控制单元1电连接的通讯装置6。

Claims (8)

1.一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，包括相互电连接的摄像装置、图像预处理单元和主控制单元，其特征在于，所述摄像装置有两台，间隔一定距离安装，两台摄像装置的光学镜头光轴成一定角度；所述摄像装置在主控制单元的控制下从不同的角度对DPM码进行拍摄，并将拍摄到的图像传送至图像预处理单元；所述图像预处理单元接收摄像装置拍摄的DPM码并对图像进行处理，从而得到修正的DPM码图像。
2.根据权利要求1所述的一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，其特征在于，还包括与主控制单元电连接的辅助照明装置，所述辅助照明装置安装在两个摄像装置的***，其在主控制单元控制下，照亮目标。
3.根据权利要求1所述的一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，其特征在于，还包括与主控制单元电连接的辅助照明装置，所述辅助照明装置位于两个摄像装置的中间，其在主控制单元控制下，照亮目标。
4.根据权利要求1所述的一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，其特征在于，所述摄像装置的光学镜头的光轴夹角范围为0度到150度。
5.根据权利要求1所述的一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，其特征在于，所述两个摄像装置采用光学参数相同的镜头。
6.根据权利要求1所述的一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，其特征在于，所述两个摄像装置采用光学参数不同的镜头。
7.根据权利要求1所述的一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，其特征在于，所述摄像装置包括依次设置的光学镜头和成像装置，所述成像装置为CCD图像传感器或CMOS图像传感器，与主控制单元电连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于DPM码阅读器的双镜头图像采集与处理装置，其特征在于，所述摄像装置至少有一个采用变焦镜头。
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