CN108009602B - 一种基于条码识别的图书定位方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于条码识别的图书定位方法，包括以下步骤：获取书架的图像信息以及生成该图像信息的摄像头的位置编号，所述图像信息包括至少一个书籍图像，所述书籍图像包括条码区域；根据图像信息以及条码区域在图像信息中的位置以得条码区域对应的书籍在书架上的行列位置；根据条码区域对应的书籍所处的行列位置以及摄像头的位置编号以得相应书籍的存放位置。本发明还公开了一种电子设备和存储介质。本发明的基于条码识别的图书定位方法，其通过书籍对应的条码以及获取该条码对应的摄像头的位置从而得到该书籍对应的存放位置；提高了书籍定位的效率。

Description

一种基于条码识别的图书定位方法、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及一种图书管理领域，尤其涉及一种基于条码识别的图书定位方法、电子设备及存储介质。

背景技术

目前，图书馆员每天耗费大量的精力在借、还、消磁、盘点、上架、入库、整理、包书上，其工作琐碎繁杂，且工作量巨大，需要耗费大量的时间、精力和体力。由于借阅人员在查找书籍过程中，对图书查阅后的归位往往比较随意，各类书架上经常出现书籍没有按规则摆放造成其他借阅者无法查找到需要借阅的书籍的问题。而图书馆员每天也需要花费大量时间对此类错放书籍进行检查、归位整理，工作量大且耗时耗力。且由于检查工作大都需要凭借图书馆员的经验和记忆力记住所有书籍的正确存放位置才能进行快速排查和归位，显然难度也非常高，容易出现疏漏。而在图书归还过程中，图书馆员也需要牢记经常借阅书籍的大致分类和存放位置，如对着书脊上的编码寻找书架，再找到应该放在书架的哪一层，最后再查看有没有同样的书，如果有同样的书需要放在一起，如果是单本就找同类的书放在一起，如此反复操作，如果不熟悉书籍存放分类和位置，往往需要耗费7-8分钟才能对还书进行归类整理，而人工凭记忆操作难免出错，工作效率低下，经常需要在闭馆时加班加点进行处理，耗费大量时间和人力。因此，如何提高工作效率，节省差错和整理图书、存放归位图书的时间，减轻图书馆员的工作负担成为需要我们思考的问题。

并且现有的条码码的识别比较依靠专业的设备，如果是通过现有的摄像头对识别精度的要求会比较的高，从而导致无法大面积的识别。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于条码识别的图书定位方法，其能解决存放书籍自动排查的技术问题。

本发明的目的之二在于提供一种电子设备，其能解决书籍定位的技术问题。

本发明的目的之三在于提供一种计算机可读存储介质，其能解决存放书籍定位的技术问题。

本发明的目的之四在于一种基于条码识别的图书定位方法，其能解决存放书籍自动排查的技术问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种基于条码识别的图书定位方法，包括以下步骤：

信息获取步骤：获取书架的图像信息以及生成该图像信息的摄像头的位置编号，所述图像信息包括至少一个书籍图像，所述书籍图像包括条码区域；

位置获取步骤：根据图像信息以及条码区域在图像信息中的位置以得条码区域对应的书籍在书架上的行列位置；

结果获取步骤：根据条码区域对应的书籍所处的行列位置以及摄像头的位置编号以得相应书籍的存放位置。

进一步地，在信息获取步骤之后还包括书籍信息获取步骤：提取条码区域中所有色块的颜色值，并根据条码编码规则以得条码区域中各色块对应的字符信息，从而得到相应的书籍信息，所述条码区域中各色块按顺序依次排列，将字符信息与颜色值一一对应以形成条码编码规则。

进一步地，在信息获取步骤之后还包括图像预处理步骤：对获取到的当前的图像信息进行预处理，所述预处理包括去除噪音和干扰、图像切割以及图像归一化。

进一步地，在信息获取步骤之后还包括识别比对步骤：将当前的图像信息与条码识别模型进行比对以得条码区域。

进一步地，在识别比对步骤之后还包括3D校正步骤：对条码区域进行3D校正以使得该条码区域调整为矩形条码区域。

进一步地，所述条码识别模型的建立过程包括以下子步骤：

模型预处理步骤：对获取到的训练条码图像进行预处理，所述预处理包括去除噪音和干扰、图像切割以及图像归一化；

特征提取步骤：对预处理后的训练条码图像进行特征提取以得到条码训练集；

模型建立步骤：从条码训练集中提取标准模板以建立条码识别模型。

进一步地，在字符获取步骤之后还包括字符校验步骤：根据校验规则对所述字符信息进行校验以确认其是否正确。

进一步地，在结果获取步骤之后还包括区域比对步骤：将字符信息中的分类信息与摄像头的位置编号所对应的图书分类区进行比对，判断该字符信息对应的图书是否属于该图书分类区，如果否，则发送提醒信息至管理员处。

进一步地，在结果获取步骤之后还包括位置比对步骤：将获取到的书籍的存放位置与该书籍的预设存放位置进行比对，如果不一致，则发送提醒信息至管理员处。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本发明目的之一中任意一项所述的基于条码识别的图书定位方法。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现本发明目的之一任意一项所述的基于条码识别的图书定位方法。

本发明的目的之四采用如下技术方案实现：

一种基于条码识别的图书定位方法，包括以下步骤：

信息获取步骤：获取书架的图像信息，所述图像信息包括书架编号以及至少一个书籍图像，所述书籍图像包括条码区域；

位置获取步骤：根据图像信息以及条码区域在图像信息中的位置以得条码区域对应的书籍在书架上的行列位置；

结果获取步骤：根据条码区域对应的书籍所处的行列位置以及书架编号以得相应书籍的存放位置。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的基于条码识别的图书定位方法，其通过书籍对应的条码以及获取该条码对应的摄像头的位置从而得到该书籍对应的存放位置；提高了书籍定位的效率。

附图说明

图1为本发明的基于条码识别的图书定位方法的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本发明由：彩色条型码、获取模块、识别模块、数据模块、判断模块、提醒模块、图书查询屏几个部分组成，各部分功能如下：

彩色条型码：使用特定的颜色值对应不同的条、空字符进行编码的彩色条形码，该彩色条形码用于粘贴在图书侧面的书脊上，各个条、空采用形状一致的等宽的色块表现，以便摄像头在一定距离范围内对其进行批量拍摄及识别。条形码根据图书类别、所在书馆、存放区域、书架号、书架上的存放层来制定编码规则，使用10个不同的HSB颜色值分别对应0～9的10位数字。起始字符和校验字符使用具有方向性的对应字符颜色值色块+黑色色块进行组合，以便于计算机根据字符外观、形状和颜色组合特征进行识别判断，实现扫码校验。

获取模块：为多组在图书馆中对应各个区域摆放的书架设置的摄像头，每组摄像头均对应各个区域和拍摄的书架号进行编号管理，摄像头设置的位置支持在一定距离能够完整拍摄获取到书架上图书的侧面图像。通过摄像头对各个区域书架上排列摆放的书籍侧面进行拍摄，获取书架上所有摆放书籍侧面书脊上粘贴的彩色条码图像，并发送到识别模块。

识别模块：接收获取模块发送的书籍侧面图像，对拍摄图像中的每本书籍侧面进行分割后比对预先建立的条码识别模型，提取出书籍侧面书脊上对应粘贴的条码图像区域，根据条码的编码规则对条码图像进行信息识别。

数据模块：保存彩色条码的编码规则、内容信息的条码数据库。同时保存每个彩色条码对应的书籍信息，书籍存放书架及在书架上的存放位置信息、已粘贴的条码信息等。接入已粘贴的条码信息，在彩色条形码设置时，与书籍上已有的条码信息进行一一对应录入，可以实现接入现有的图书信息***，更方便快速地升级更新现有图书信息***，使其与本发明的***数据对接，而不需要对图书馆现有信息***进行完全替换更新。如完全使用本***，不需要接入图书馆已有***，数据模块也可以建立书籍介绍信息、分类检索信息、借阅信息等其他图书管理需要的信息。

判断模块：根据彩色条码的信息识别结果，单个书籍切割后的编号信息、调取数据模块中的图书存放书架号和存放位置信息，判断图书存放的正确性，如发现错误存放的图书，则将书名、现在的存放位置和正确的存放位置信息发送到提醒模块。

提醒模块：根据判断结果显示错误存放的图书信息，并进行语音播报，提醒图书馆员或书籍借阅者及时对图书进行整理归位。

图书查询屏：布置在图书馆各个区域方便借阅者或图书馆员进行图书查询的电子触摸显示屏。图书查询屏设置有摄像头和语音播放模块，同时接入了基于摄像头和条形码的图书定位***。借阅者和图书馆员可以利用图书查询屏对书籍上的条码进行扫描识别，获取图书的存放位置信息，对不需要借阅或需要归位的图书进行存放书架及存放位置的查询，也可以检索需要借阅的书籍信息。

一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，如图1所示，所述处理器执行所述程序时实现如下步骤：

S1：获取书架的图像信息以及生成该图像信息的摄像头的位置编号，所述图像信息包括至少一个书籍图像，所述书籍图像包括条码区域；除了上述方式外，还有一种方式是设置摄像头拍摄书架图像信息时，同时包括书架的编号区域以获取书架的编号，通过文字识别技术识别书架编号区域的图像中包含的文字信息获得书架编号，以便对书籍所在书架进行定位；

S11：对获取到的当前的图像信息进行预处理，所述预处理包括去除噪音和干扰、图像切割以及图像归一化；通过除噪音和干扰、图像切割、归一化等预处理过程提高服务器对图像处理识别的性能；对获取的书籍侧面图像进行预处理，通过颜色聚类、色块分割，得到图像信息中书架每一层的图书图像。利用边缘检测，根据每本书籍边缘的像素排布特征，对图像中包含的多本图书进行图像分割，得到多张单本书籍侧面的图像。

S12：将当前的图像信息与条码识别模型进行比对以得条码区域；所述条码识别模型的建立过程包括以下子步骤：

模型预处理步骤：对获取到的训练条码图像进行预处理，所述预处理包括去除噪音和干扰、图像切割以及图像归一化；通过除噪音和干扰、图像切割、归一化等预处理过程提高服务器对图像处理识别的性能；

特征提取步骤：对预处理后的训练条码图像进行特征提取以得到条码训练集；对预处理后的彩色条码图像进行特征提取，根据彩色条码图像的空间密度的颜色、图案排布情况特征，将条码图像分为5＊5的25个方格区域，计算每个方格中的点数与彩色条码图像总点数之比，得到25维特征向量；

模型建立步骤：从条码训练集中提取标准模板以建立条码识别模型。通过反复识别训练，从训练集各彩色条码图像中提取出标准模版，建立标准特征库，完成条码识别模型的建立。每种类型的彩色条码都有几百个标准模版，因为条码具有方向性，训练时需要将条码图像按起始方向进行正确排列后提供给机器进行学习，这样后期机器在识别处理条码图像时则可以自动判断并对条码的起始位置做校准。通过预处理、特征提取后，将训练集各彩色条码的特征向量存入文件中，训练时需要指明各条码的正确值。

S13：对条码区域进行3D校正以使得该条码区域调整为矩形条码区域；比对识别模型判断单张书籍侧面图片中的包含的彩色条码图像区域，对彩色条码图像进行定位、3D校正和条码内容识别。

条码定位：对分割后的书籍侧面图像进行特征提取，寻找出构成彩色条码具有显著特点的颜色、图案、形状等属性，计算出它们的几何特征量，通过这些特征量形成描述彩色条码的特征向量，与***中建立好的条码识别模型的特征向量进行比对，当相似度超过80％则可以判定该区域为彩色条码区域，根据判断结果对彩色条码区域进行定位。

3D校正：由于拍摄时，拍摄角度、条码在书脊上的粘贴位置、书籍的摆放倾斜角度等问题，彩色条码图像通常存在一定程度的图像扭曲或角度旋转颠倒，因此需要对彩色条码图像进行3D校正。通过空间映射，将彩色条码图像的上、下、左、右四个角的四个点固定后进行投影，对彩色条码图像进行方向旋转、扭曲校正，使菜色条码图像按照条码的起始方向排列成为标准的矩形区域，得到标准形状大小的彩色条码图像。

S2：提取条码区域中所有色块的颜色值，并根据条码编码规则以得条码区域中各色块对应的字符信息，从而得到相应的书籍信息，所述条码区域中各色块按顺序依次排列，将字符信息与颜色值一一对应以形成条码编码规则；因为黑白的条码是靠条空之间的间隔来实现的，需要的精度会很高，如果离得远没办法识别条空之间的空隙，而基于色块的彩色条码是通过色块的颜色值来标识信息，所以摄像头离得远的话只要能够提取到色块中间的颜色就可以识别出来；故而通过本发明的彩色条码就可以实现大面积识别的技术问题。

条码内容识别。根据***中预存的彩色条码编码规则对3D校正处理后的每本图书的彩色条码图像进行条码信息识别。首先需要对每个条块的颜色值进行判断，彩色条码是使用等宽的各种颜色块来对应表示各个条、空字符的，对彩色条码各个条、块取颜色平均值后，提取各个条块的HSB颜色值信息，根据编码规则依次判断出各颜色值对应的字符信息。

S21：根据校验规则对所述字符信息进行校验以确认其是否正确。该校验规则也即是校验码设置规则，由于每一个彩色条码都具有一位校验码，这个校验码是可以根据前面的数据得到的，故而其不仅可以通过颜色来进行显示，还可以通过计算来得到，在进行检验的时候，可以通过计算该校验码的对应字符来与识别到的颜色所对应的字符进行比对以达到验证字符信息的目的；

S3：根据分割的图像信息中图书所在书架对应的层，以及条码区域在分割的书架分层图像信息中的位置以得条码区域对应的书在书架上的存放层位置；由于步骤S1已经完成了对书籍图像中书架每一层的图书图像的分割以及对每一层书架上存放的每本书的分割，因此，对分割的各个层的每本图书图像，根据一定的位置排列规则进行顺序编号，如“摄像头编号－书架层－所在列位置”，用于后续判断图书的存放位置是否正确。

S4：根据条码区域对应的书籍所处的行列位置以及摄像头的位置编号以得相应书籍的存放位置。

上述方案仅仅是为了进行书籍定位，除了书籍定位，还可以通过位置比对来识别相应的放错位置的书籍；其主要有以下几个方式来进行识别；

S4a：由于彩色条码字符对应书籍各方面的信息进行编码，根据彩色条码的字符识别结果和编码规则，将书籍信息中的分类信息与摄像头的位置编号所对应的图书分类区进行比对，判断该书籍信息对应的图书是否属于该图书分类区，如果否，则发送提醒信息至管理员处；通过提取该书籍信息中的分类信息，也即是该书籍对应的分类的所属区域，如果该分类区域与当前所处区域不一致，则提醒管理员；

S4b：将获取到的书籍的存放位置与该书籍的预设存放位置进行比对，如果不一致，则发送提醒信息至管理员处。除了上述识别方式外，还存在一种方式是直接通过识别所有字符信息，提取出跟大多数字符信息中的分类信息不同的对应的书籍，从而以此来提醒管理员，这个过程可以是每隔一个小时或者每隔四个小时来进行自动识别提醒，或者是可以在闭馆前一个小时来进行识别提醒；

本发明提供一种基于摄像头和条形码的图书定位***及装置，能够通过摄像头批量、准确、快速的对彩色条码进行识别，从而对图书馆的图书进行快速定位，不需要借助专业的条码扫描设备，提高了扫描效率，解决了人工操作慢、人工记忆容易出错、效率低下的问题。通过在图书馆各区域针对书架布置合理数量的摄像头，对书架上的存书情况进行监测分析，自动排查并提示错误存放的书籍，减少人工排查的时间和精力，提高工作效率，具有一定的经济效益和市场应用价值。同时，通过布置在各个存书区域的查询屏幕，借阅者可以在查阅完书籍后，对不需要借阅的书籍的存放位置进行实时查询，以帮助他们准确的将书籍归位到正确的存放书架上，以改善随意存放书籍造成图书馆员工作量大量增加的情况。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种基于条码识别的图书定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

信息获取步骤：获取书架的图像信息以及生成该图像信息的摄像头的位置编号，所述图像信息包括至少一个书籍图像，所述书籍图像包括条码区域；

书籍信息获取步骤：提取条码区域中所有色块的颜色值，并根据条码编码规则以得条码区域中各色块对应的字符信息，从而得到相应的书籍信息，所述条码区域中各色块按顺序依次排列，将字符信息与颜色值一一对应以形成条码编码规则；且所有色块等宽；

位置获取步骤：根据图像信息以及条码区域在图像信息中的位置以得条码区域对应的书籍在书架上的行列位置；

结果获取步骤：根据条码区域对应的书籍所处的行列位置以及摄像头的位置编号以得相应书籍的存放位置；

其中，在信息获取步骤之后还包括图像预处理步骤：对获取到的当前的图像信息进行预处理，所述预处理包括去除噪音和干扰、图像切割以及图像归一化；

在图像预处理步骤之后还包括以下步骤：

识别比对步骤：将当前的图像信息与条码识别模型进行比对以得到条码区域，其中，将彩色条码的特征向量与条码识别模型的特征向量进行对比，根据判断结果对彩色条码区域进行定位，所述特征向量通过构成彩色条码的颜色、图案、形状的几何特征量得到，所述条码识别模型通过反复识别训练，从训练集各彩色条码图像中提取出标准模版，建立标准特征库的方式建立；

3D校正步骤：对条码区域进行3D校正以使得该条码区域调整为矩形条码区域，其中，通过空间映射，将彩色条码图像的上、下、左、右四个角的四个点固定后进行投影，对彩色条码图像进行方向旋转、扭曲校正，使彩色条码图像按照条码的起始方向排列成为标准的矩形区域，得到标准形状大小的彩色条码图像；

根据条码编码规则以得条码区域中各色块对应的字符信息的步骤之后还包括字符校验步骤：根据校验规则对所述字符信息进行校验以确认其是否正确，其中，通过计算校验码的对应字符与识别到的颜色对应的字符进行对比以验证字符信息，所述校验码为所述条码对应的校验码。

2.如权利要求1所述的基于条码识别的图书定位方法，其特征在于，所述条码识别模型的建立过程包括以下子步骤：

模型预处理步骤：对获取到的训练条码图像进行预处理，所述预处理包括去除噪音和干扰、图像切割以及图像归一化；

特征提取步骤：对预处理后的训练条码图像进行特征提取以得到条码训练集；

模型建立步骤：从条码训练集中提取标准模板以建立条码识别模型。

3.如权利要求1所述的基于条码识别的图书定位方法，其特征在于，在结果获取步骤之后还包括位置比对步骤：将获取到的书籍的存放位置与该书籍的预设存放位置进行比对，如果不一致，则发送提醒信息至管理员处。

4.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-3中任意一项所述的基于条码识别的图书定位方法。

5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任意一项所述的基于条码识别的图书定位方法。

6.一种基于条码识别的图书定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

信息获取步骤：获取书架的图像信息，所述图像信息包括书架编号以及至少一个书籍图像，所述书籍图像包括条码区域；所述条码区域中各色块按顺序依次排列，将字符信息与颜色值一一对应以形成条码编码规则；且所有色块等宽；

位置获取步骤：根据图像信息以及条码区域在图像信息中的位置以得条码区域对应的书籍在书架上的行列位置；

结果获取步骤：根据条码区域对应的书籍所处的行列位置以及书架编号以得相应书籍的存放位置；

其中，在信息获取步骤之后还包括图像预处理步骤：对获取到的当前的图像信息进行预处理，所述预处理包括去除噪音和干扰、图像切割以及图像归一化；

在图像预处理步骤之后还包括以下步骤：

识别比对步骤：将当前的图像信息与条码识别模型进行比对以得到条码区域，其中，将彩色条码的特征向量与条码识别模型的特征向量进行对比，根据判断结果对彩色条码区域进行定位，所述特征向量通过构成彩色条码的颜色、图案、形状的几何特征量得到，所述条码识别模型通过反复识别训练，从训练集各彩色条码图像中提取出标准模版，建立标准特征库的方式建立；

3D校正步骤：对条码区域进行3D校正以使得该条码区域调整为矩形条码区域，其中，通过空间映射，将彩色条码图像的上、下、左、右四个角的四个点固定后进行投影，对彩色条码图像进行方向旋转、扭曲校正，使彩色条码图像按照条码的起始方向排列成为标准的矩形区域，得到标准形状大小的彩色条码图像；

根据条码编码规则以得条码区域中各色块对应的字符信息的步骤之后还包括字符校验步骤：根据校验规则对所述字符信息进行校验以确认其是否正确，其中，通过计算校验码的对应字符与识别到的颜色对应的字符进行对比以验证字符信息，所述校验码为所述条码对应的校验码。

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