一種基于cis掃描的圖像采集、識(shí)別及閱讀方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于CIS掃描的圖像采集和閱讀 系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前很多商品都附有文字說(shuō)明或者QRCode(QRCode)。QRCode易于制作，可承 載信息量較大，糾錯(cuò)能力較強(qiáng)，譯碼可靠性高。目前大多數(shù)主流的智能手機(jī)操作系統(tǒng)也推出 了很多款文字識(shí)別或QRCode識(shí)別App，該類App大多數(shù)是使用攝像頭作為圖像采集工具。 大多數(shù)QRCode的譯碼由攝像頭完成。攝像頭的掃描需要較好的環(huán)境光線，而且攝像頭掃 描出來(lái)的圖像帶有畸變，對(duì)于柱面圖像而言，攝像頭掃描會(huì)帶來(lái)更大的畸變甚至不能夠正 常掃描。因此，可采用接觸式傳感器（Contact Image Sensor，CIS)進(jìn)行QRCode圖像的掃 描。CIS本身帶有LED光源，因此對(duì)環(huán)境光的要求較低，同時(shí)，CIS每次掃描得到一行圖像數(shù) 據(jù)，與掃描方向垂直方向上的像素均勻縮放，無(wú)攝像頭帶來(lái)的圖像畸變等問(wèn)題。因此，可以 首先將文字生成QRCode，然后再通過(guò)CIS掃描QRCode獲取文字信息。
[0003] 在老齡化日趨嚴(yán)重的社會(huì)中，為了方便老年人的使用。本發(fā)明提出了一種基于CIS 本身特點(diǎn)的新的圖像處理的算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提出了一種基于CIS掃描的圖像采集、識(shí)別及閱讀方法，包括如下步驟：獲 取步驟：利用接觸式傳感器掃描物品獲得圖像或文字；識(shí)別步驟：通過(guò)圖像定位及采樣網(wǎng) 格快速識(shí)別所述圖像或所述文字，獲得文本信息。
[0005] 本發(fā)明所述的基于CIS掃描的圖像采集、識(shí)別及閱讀方法中，對(duì)圖像的識(shí)別包括 如下步
[0006] 驟：步驟A1:對(duì)接觸式傳感器讀入的像素值以DMA方式將采集到的一行電壓值存 入內(nèi)
[0007] 存數(shù)據(jù)中；步驟A2:采用bitband方式對(duì)采集到的圖像進(jìn)行二值化；步驟A3:以聯(lián) 通邊
[0008] 界跟蹤的方式定位所述圖像中的QR Code;步驟A4:建立與所述圖像角度相同的 米樣網(wǎng)
[0009] 格；步驟A5:以所述采樣網(wǎng)格獲取格式信息；步驟A6:消除掩膜，恢復(fù)數(shù)據(jù)；步驟 A7 ：
[0010] 譯碼得到所述QR Code的文本信息。
[0011] 本發(fā)明所述的基于CIS掃描的圖像采集、識(shí)別及閱讀方法中，QR Code的定位方法 包括如下步驟：步驟A21 :掃描方向遍歷圖像數(shù)組，尋找黑白跳變沿的交點(diǎn)；步驟A22 :以任 何一個(gè)邊界位置的黑點(diǎn)為起始點(diǎn)，對(duì)其八鄰域進(jìn)行逆時(shí)針?biāo)阉鳎业胶诘桨椎奶凕c(diǎn)；步驟 A23 :將搜索點(diǎn)移動(dòng)至上一搜索到的所述跳變點(diǎn)，進(jìn)行八鄰域邊界搜索；步驟A24 :循環(huán)執(zhí)行 步驟A22與A23,直到所述搜索點(diǎn)回到起始點(diǎn)或搜索次數(shù)已超過(guò)預(yù)先設(shè)定的最大值為止。
[0012] 本發(fā)明所述的基于CIS掃描的圖像采集、識(shí)別及閱讀方法中，建立采樣網(wǎng)格的方 法包括如下步驟：步驟A31 :尋找白到黑的跳變點(diǎn)；步驟A32 :在其八鄰域內(nèi)尋找黑到白的 跳變點(diǎn)，記錄下每個(gè)白到黑和黑到白的跳變點(diǎn)及其坐標(biāo)；步驟A33 :用坐標(biāo)相對(duì)較大的跳變 點(diǎn)坐標(biāo)減去坐標(biāo)相對(duì)較小的跳變點(diǎn)坐標(biāo)，得到黑塊和白塊的像素個(gè)數(shù)；步驟A34 :若黑塊和 白塊之間的比例滿足1 :1 :3 :1 :1且間隔交替出現(xiàn)，則確定了定位符；步驟A35 :根據(jù)所述定 位符中相互垂直的邊緣上3個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)即可確定出圖像的旋轉(zhuǎn)角度；步驟A36 :在當(dāng)前旋轉(zhuǎn) 角度上建立與圖像旋轉(zhuǎn)角度相同的采樣網(wǎng)格。
[0013] 本發(fā)明所述的基于CIS掃描的圖像采集、識(shí)別及閱讀方法中，本發(fā)明所述的基于 CIS掃描的圖像采集、識(shí)別及閱讀方法中，步驟A2后，進(jìn)一步包括對(duì)所述QR Code進(jìn)行去除 圖像厚度及圖像濾波處理，包括如下步驟：步驟B1 :在消去圖像在掃描方向上的厚度后，遍 歷圖像數(shù)組，如果前后兩行圖像數(shù)據(jù)如果存在連續(xù)5個(gè)像素值不同時(shí)，則判定這兩行屬于 QR Code的不同的兩行；否則認(rèn)定前后兩行屬于QR Code的同一行，以除去與掃描方向垂直 的方向上的圖像厚度；步驟B2 :遍歷圖像的每一行，尋找黑到白的跳變點(diǎn)和白到黑的跳變 點(diǎn)，圖像掃描的第一行是QR Code的定位符的第一行，為QR Code定位符的連續(xù)多個(gè)比特 1，其數(shù)量與QR Code的尺寸相關(guān)；當(dāng)且僅當(dāng)連續(xù)4個(gè)像素值為0,其后連續(xù)4個(gè)像素值為1 時(shí)，才認(rèn)為是黑到白的跳變點(diǎn)，白到黑的跳變點(diǎn)采用同樣的方法，記錄下各個(gè)黑到白和白到 黑的跳變點(diǎn)；步驟B3 :用第一個(gè)黑到白的跳變點(diǎn)除以連續(xù)比特1的數(shù)量，得到與掃描垂直方 向上每個(gè)比特由多少個(gè)像素代替，對(duì)以后每一行用這個(gè)標(biāo)尺進(jìn)行線性等比例縮減，得到每 一行的〇, 1比特流；步驟B4 :對(duì)每一行數(shù)據(jù)進(jìn)行除去厚度處理，最終得到一個(gè)與原QR Code 尺寸相同大小的比特流數(shù)組。
[0014] 本發(fā)明還提出了一種利用所述的基于CIS掃描的圖像采集、識(shí)別及閱讀方法的系 統(tǒng)，包括微處理器單元（MCU)和接觸式傳感器；所述接觸式傳感器用于掃描物品獲得圖像 或文字；所述微處理器單元控制接觸式傳感器的時(shí)鐘與光源等信號(hào)的輸入和輸出，用于識(shí) 別所述圖像或所述文字以獲得文本信息。
[0015] 該系統(tǒng)中，所述微處理器單元和所述接觸式傳感器之間的管腳連接為：HM2_CH1 與所述接觸式觸感器的CLK管腳連接，用于提供工作時(shí)鐘，為500KHz方波；HM2_CH2與 HM2_CH1同頻，但是極性相反，作為ADC觸發(fā)源，在所述觸發(fā)源的觸發(fā)下ADC開(kāi)啟轉(zhuǎn)換通道， 讀入像素值；HM3_CH1與所述接觸式傳感器的LEDr管腳連接，產(chǎn)生頻率為2500Hz，占空比 為2499/2500的PWM波，控制CIS光源LEDr的亮度；HM3_CH2產(chǎn)生頻率為2500Hz，占空比為 1/2500的PWM波，與所述接觸式傳感器的SI管腳連接，用于控制開(kāi)啟和終止轉(zhuǎn)換；ADC_CH5 與所述接觸式傳感器的SIG管腳連接，用于讀入的像素值以DMA方式存入數(shù)組ImageArray 中。
[0016] 該系統(tǒng)中，進(jìn)一步包括與所述微處理器單元連接的IXD屏幕，兩者通過(guò)USART1接 口進(jìn)行通信，波特率為115200bps用于顯示掃描到的圖像。
[0017] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明基于CIS掃描，由于CIS自帶光源，因此對(duì)于環(huán)境 光不明顯，CIS使用過(guò)程中，不存在對(duì)焦的問(wèn)題，操作簡(jiǎn)單，由于CIS掃描得到的圖像在與掃 描方向垂直方向上無(wú)非線性形變，即使QR Code貼在柱面上也不會(huì)使掃描出的圖像有較大 的形變。因此在圖像處理過(guò)程中，無(wú)需考慮圖像校正問(wèn)題，因此，只需用線性的縮放來(lái)處理 像素即可，無(wú)需考慮桶型或者枕型畸變的校正問(wèn)題，省略大量的浮點(diǎn)運(yùn)算和存儲(chǔ)空間，也提 高了運(yùn)算速度和圖像處理效率。本發(fā)明只需用線性變換將掃描得到的每一行像素進(jìn)行等比 例縮放，就可得到QR Code比特流，同時(shí)可以進(jìn)行圖像濾波等處理，然后根據(jù)QR Code編碼 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行譯碼，得到文本信息。本發(fā)明中將CIS傳感器及其外圍電路作為一個(gè)終端，具有便 攜，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是接觸式傳感器的工作時(shí)序圖。
[0019] 圖2是接觸式傳感器及其導(dǎo)向輪的連接示意圖。
[0020] 圖3是文字識(shí)別的流程圖。
[0021] 圖4是QR Code識(shí)別的流程圖。
[0022] 圖5是聯(lián)通邊界跟蹤算法不意圖。
[0023] 圖6是確定旋轉(zhuǎn)角度示例。
[0024] 圖7是CIS采集到的圖像的示意圖。
[0025] 圖8是單獨(dú)抽出QR Code中的一個(gè)白塊的像素組成示例。
[0026] 圖9是除去圖像與掃描方向垂直的方向上的厚度以及圖像濾波的示例。
[0027] 圖10是除去圖像掃描方向上的厚度以及圖像濾波的示例。
[0028] 圖11是圖像采樣網(wǎng)格的實(shí)例。
[0029] 圖12是QR Code譯碼流程圖。
[0030]圖13是本發(fā)明基于CIS掃描的圖像采集、識(shí)別及閱讀系統(tǒng)的電路連接。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、 條件、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門(mén)提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā) 明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。
[0032] 接觸式傳感器CIS的工作時(shí)序如圖1所示，其管腳如以下表1所示，CIS在CLK控 制下工作，掃描精度為200DPI，由SI信號(hào)開(kāi)啟CIS的轉(zhuǎn)換，當(dāng)SI拉高后，如果LEDr被拉高， 則CIS發(fā)出紅光光源，照在圖像上，CIS通過(guò)接收反射光的強(qiáng)度將圖像中