[發明專利]一種無色差立體標識字符圖像采集方法

無效

• 申請號: 201110168304.5
• 申請日: 2011-06-18
• 公開（公告）號: CN102222224A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 李學勇;路長厚;肖如鏡
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06K9/20
• 分類號: G06K9/20;G06K9/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術領域

本發明涉及一種無色差立體標識字符圖像采集方法。

背景技術

無色差立體標識字符在工業生產和物流領域應用廣泛，這類字符的突出特點是“無色差”“立體”。字符與背景同顏色，但字符與背景的高度不同，屬于立體字符。圖1是幾個無色差立體字符的應用實例。這些標識信息是實現企業信息化的基礎數據源，對其進行自動、快速識別是眾多企業亟待解決的問題。由于這類字符靠反光差來成像，造成字符與背景同顏色，所以，利用現有的圖像獲取技術，得到的字符圖像與背景圖像的灰度差很小，且不均勻，給字符識別帶來很大困難。另外，由于字符大多數都很小(一般小于4X4mm)，高度很低(低于0.5mm)，并且立體字符多制作在鋼材、鋁材等高反射材料的表面，所以使一般方法獲得的字符效果不很理想。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供了一種無色差立體標識字符圖像采集方法，通過該方法可以獲得無色差立體字符的灰度圖像，可直接用于立體字符的識別。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種無色差立體標識字符圖像采集方法，步驟如下：

(1)圖像采集：單線結構光激光器(其可以投射單線結構光線，結構光線寬100um左右)發射的單線結構光線照射到字符表面后，利用攝像機對圖像進行采集，獲得無色差立體標識字符同高度相關的畸變信息，然后直接將畸變信息轉變為字符的灰度圖像；

圖像采集的原理為：圖像采集原理如圖2所示，部件1為單線結構光激光器，它可以投射出單線結構光線(部件5)；部件2是攝像機，它的圖像采集方向和激光器的入射方向成一定角度。當激光器投射出的結構光線照射到立體字符(部件3)表面后，結構光受到立體字符凸起表面的調制，結構光光條在高度不同的部位產生畸變和移位，通過攝像機捕獲這些畸變的結構光圖像，并通過算法將畸變信息轉化為字符的灰度信息。部件6是移動機構，它可以帶動立體字符在圖示x方向移動，每移動一定位移Δl后采集一張圖像，每次移動的位移量可用下式來計算：Δl＝H/k，其中：H是被測字符的高度，k為常數值，一般取20左右。然后將這多張圖像進行疊加、組合，就可以得到無色差立體字符的有色差圖像，可以直接用于立體字符地識別。

研究表明，當結光入射角度和圖像傳感器主軸成90°時的檢測誤差最?。欢鴱臏p少立體字符對光線的遮擋、增加可測范圍方面來考慮，當結構光入射角度與被測表面夾角45°左右可以獲得最大的測量范圍，因此，確定的相關角度如下：單線結構光中心光束入射角度與直線OM的夾角α＝45°，攝像機光軸Zi與直線OM夾角β＝45°，其中直線OM為單線結構激光器鏡頭中心與攝像機鏡頭中心的連線，如圖2所示。

(2)圖像處理

獲得字符的結構光圖像后需要進行圖像處理，具體過程如下：

a.利用直接二值化方法進行處理，二值化閾值設定范圍為[0.05?0.25]；

b.對二值化圖像進行細化處理。處理方法為形態學方法：其中A是原始圖像，B是結構元素圖像，先將采用B對圖像A膨脹，然后再采用B將膨脹的結果進行腐蝕，CLOSE(A，B)是處理結果。具體公式如下：

CLOSE(A,B)=AB=(A⊕B)⊕B]]>

其中B為半徑為5的圓形結構。

(3)將字符的畸變信息轉換為字符的灰度

將獲得的細化圖像分別按先列后行的順序讀取并判斷每一點的值，當出現第一個灰度不為零的點時，記錄并存儲該點所在的行(i)。然后針對圖像進行灰度轉化，即將中心線上每點的畸變量轉化為該點的灰度值，具體算法如下：