專利名稱：號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備及識讀方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種條碼識讀設(shè)備，尤其是一種機(jī)動(dòng)車號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前常見的二維條碼識讀設(shè)備一般由光源、光學(xué)透鏡、圖像傳感器、圖像處理單元和外殼構(gòu)成。其基本原理是光源照射掃描面、反射光線經(jīng)光學(xué)透鏡后再由圖像傳感器成像，圖像傳感器采集掃描圖像，然后由圖像處理單元對圖像上的二維條碼進(jìn)行定位識別并解碼。通過研究得知，通用二維條碼識讀設(shè)備主要用于掃描紙質(zhì)材料上方的黑白兩色二維條碼。識讀號牌等彩色背景的二維條碼存在如下缺點(diǎn):
1、普通識讀設(shè)備的圖像傳感器只能采集灰度圖像。號牌反光膜的彩色背景轉(zhuǎn)換成灰度圖像后會(huì)產(chǎn)生干擾背景，無法滿足二維條碼識讀靜區(qū)的要求，導(dǎo)致二維條碼難于正常識讀。2、反光膜表面比較光滑，二維條碼識讀設(shè)備的光源或環(huán)境光源照射到反光膜上會(huì)引起反射光斑，掃描時(shí)需要不停調(diào)整識讀設(shè)備角度和位置，避免二維條碼圖像被高亮反射光斑污染。3、小型汽車號牌反光膜被深藍(lán)色油墨覆蓋，其二維條碼表現(xiàn)為黑色前景深藍(lán)背景的二維條碼，由于深藍(lán)色和黑色差別太小，普通識讀設(shè)備無法識讀，帶有彩色圖像傳感器的可識別彩色二維條碼的識讀設(shè)備也無法正常識別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服、補(bǔ)充現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備及應(yīng)用此設(shè)備的識讀方法，解決現(xiàn)有的號牌反光膜背景色干擾和反射光斑導(dǎo)致條碼難于識讀的難題，以實(shí)現(xiàn)小型汽車、大型汽車等機(jī)動(dòng)車號牌反光膜上的二維條碼的快速定位和高效識讀。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備，包括外殼、頂蓋、底蓋，還包括通信接口、設(shè)置在外殼內(nèi)部的控制電路單元、相機(jī)、紅外光源、環(huán)形鏡面、半透明圓錐形光罩；
所述底蓋開有圓形開窗，半透明圓錐形光罩安裝在外殼內(nèi)部靠近底蓋的一側(cè)，其展開口面向底蓋的圓形開窗并且其展開口直徑與底蓋的圓形開窗直徑相同，半透明圓錐形光罩的展開口邊緣固定在外殼的內(nèi)壁上；環(huán)形鏡面圍繞半透明圓錐形光罩設(shè)置并固定在外殼的內(nèi)壁上；所述紅外光源設(shè)置在環(huán)形鏡面和半透明圓錐形光罩的上方；所述相機(jī)設(shè)置在紅外光源的上方，并且其鏡頭穿過紅外光源中間的開口對準(zhǔn)半透明圓錐形光罩的收縮口 ；
相機(jī)的輸出連接控制電路單元，控制電路單元通過通信接口與PC上位機(jī)連接；控制電路單元連接紅外光源。所述相機(jī)包括相機(jī)外殼、圖像處理單元、圖像傳感器、鏡頭，在鏡頭與圖像傳感器之間設(shè)置有可見光截止透紅外濾光片；圖像傳感器電連接圖像處理單元，圖像處理單元電連接控制電路單元；
圖像傳感器將采集到的紅外反射光線進(jìn)行成像并傳給圖像處理單元，圖像處理單元處理并識別接收到的紅外影像，并將識別結(jié)果發(fā)送至控制電路單元，控制電路單元通過通信接口將識別結(jié)果上傳到PC上位機(jī)。所述紅外光源為環(huán)型紅外發(fā)光二極管陣列，其中間的圓形開口供鏡頭穿過。所述通信接口為USB通信接口，安裝在頂蓋上的一側(cè)。所述外殼為長方體型。一種號牌反光膜二維條碼識讀方法，包含如下步驟:
步驟1，PC上位機(jī)軟件發(fā)送指令，請求號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備識讀二維條碼；步驟2，控制電路單元接收到指令后，驅(qū)動(dòng)紅外光源發(fā)射紅外光；發(fā)射的紅外光部分直接照射到半透明圓錐形光罩，另外一部分紅外光經(jīng)環(huán)形鏡面反射后照射到半透明圓錐形光罩，紅外光經(jīng)半透明圓錐形光罩的漫射后變成圓錐形面光源，均勻照射到號牌反光膜上；步驟3，紅外光經(jīng)號牌反光膜介質(zhì)反射后進(jìn)入相機(jī)鏡頭，隨后經(jīng)可見光截止透紅外濾光片濾除可見光，然后所需的紅外光在圖像傳感器成像；圖像傳感器將紅外影像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)接口傳輸給圖像處理單元；
步驟4，圖像處理單元對紅外影像進(jìn)行濾波、二值化處理，然后進(jìn)行二維條碼的定位、識別和解碼；
步驟5，圖像處理單元將紅外影像的識別結(jié)果發(fā)送至控制電路單元，控制電路單元通過通信接口將識別結(jié)果上傳到PC上位機(jī)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本方案使用了紅外光源照明，并在相機(jī)中設(shè)有可見光截止透紅外濾光片，消除環(huán)境可見光干擾，從而在相機(jī)中形成二維條碼的紅外影像，消除反光膜背景顏色干擾；此外，該方案還使用半透明錐形光罩，通過其漫射效應(yīng)改善光源。上述識讀設(shè)備及識讀方法，具有不受環(huán)境影響、識別方法簡單、識別率高等優(yōu)點(diǎn)，可有效識別藍(lán)色、黃色、白色號牌反光膜上的二維條碼。


圖1為本發(fā)明的號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的相機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的外殼示意圖。圖4為本發(fā)明的電路框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1、圖2所示:
一種號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備，包括外殼3、頂蓋2、底蓋9，還包括通信接口 1、設(shè)置在外殼3內(nèi)部的控制電路單元4、相機(jī)5、紅外光源6、環(huán)形鏡面7、半透明圓錐形光罩8 ；所述底蓋9開有圓形開窗，半透明圓錐形光罩8安裝在外殼3內(nèi)部靠近底蓋9的一側(cè)，其展開口面向底蓋9的圓形開窗并且其展開口直徑與底蓋9的圓形開窗直徑相同，半透明圓錐形光罩8的展開口邊緣通過螺釘固定在外殼3的內(nèi)壁上；環(huán)形鏡面7圍繞半透明圓錐形光罩8設(shè)置并通過螺釘固定在外殼3的內(nèi)壁上；所述紅外光源6設(shè)置在環(huán)形鏡面7和半透明圓錐形光罩8的上方；所述相機(jī)5設(shè)置在紅外光源6的上方，并且其鏡頭24穿過紅外光源6中間的開口對準(zhǔn)半透明圓錐形光罩8的收縮口。相機(jī)5的輸出連接控制電路單元4，控制電路單元4通過通信接口 I與PC上位機(jī)連接；控制電路單元4連接紅外光源6。所述相機(jī)5包括相機(jī)外殼20、圖像處理單元21、圖像傳感器22、鏡頭24，在鏡頭24與圖像傳感器22之間設(shè)置有可見光截止透紅外濾光片23 ;圖像傳感器22電連接圖像處理單元21，圖像處理單元21電連接控制電路單元4 ;可見光截止透紅外濾光片23可以將號牌反光膜介質(zhì)反射的可見光濾除。圖像傳感器22將采集到的紅外反射光線進(jìn)行成像并傳給圖像處理單元21，圖像處理單元21處理并識別接收到的紅外影像，并將識別結(jié)果發(fā)送至控制電路單元4，控制電路單元4通過通信接口 I將識別結(jié)果上傳到PC上位機(jī)。所述紅外光源6、圖像傳感器22、圖像處理單元21、控制電路單元4、通信接口 I組成本裝置的電路系統(tǒng)。電路原理框圖參照圖4。所述紅外光源6為環(huán)型紅外發(fā)光二極管陣列，其中間的圓形開口供鏡頭24穿過。所述通信接口 I為USB通信接口，安裝在頂蓋2上的一側(cè)。所述外殼3為長方體型，如圖3所示。本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中的號牌反光膜二維條碼識讀方法，用于識讀小型汽車、大型汽車等機(jī)動(dòng)車號牌反光膜上的黑色二維條碼，應(yīng)用了上述號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備，具體包含如下步驟:
步驟1，PC上位機(jī)軟件發(fā)送指令，請求號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備識讀二維條碼；步驟2，控制電路單元4接收到指令后，驅(qū)動(dòng)紅外光源6發(fā)射紅外光；發(fā)射的紅外光部分直接照射到半透明圓錐形光罩8，另外一部分紅外光經(jīng)環(huán)形鏡面7反射后照射到半透明圓錐形光罩8，紅外光經(jīng)半透明圓錐形光罩8的漫射后變成圓錐形面光源，均勻照射到號牌反光膜上；
步驟3，紅外光經(jīng)號牌反光膜介質(zhì)反射后進(jìn)入相機(jī)鏡頭24，隨后經(jīng)可見光截止透紅外濾光片23濾除無用的可見光，然后所需的紅外光在圖像傳感器22成像；圖像傳感器22將紅外影像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)接口傳輸給圖像處理單元21 ；
步驟4，圖像處理單元21對紅外影像進(jìn)行濾波、二值化處理，然后進(jìn)行二維條碼的定位、識別和解碼；
步驟5，圖像處理單元21將紅外影像的識別結(jié)果發(fā)送至控制電路單元4，控制電路單元4通過通信接口 I將識別結(jié)果上傳到PC上位機(jī)。從以上的號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備的構(gòu)造和應(yīng)用該識讀設(shè)備進(jìn)行二維條碼識讀的方法可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)使用紅外光作為照明光源，有效消除彩色背景干擾。由于二維條碼碼元為黑色，吸收紅外線，而藍(lán)色、黃色、白色的反光膜背景反射紅外線，且反射率相近，在紅外環(huán)境下其背景均變?yōu)榘咨?，因此，使用紅外線照明，可有效消除反光膜的彩色背景干擾。(2)紅外光直接或經(jīng)過環(huán)形鏡面7反射后透過半透明圓錐形光罩8，光源變?yōu)閳A錐形面光源，從而使號牌反光膜介質(zhì)得到均勻柔和的照明，避免反光膜上出現(xiàn)高亮反射光斑，影響條碼識讀。(3)使用可見光截止透紅外濾光片23將可見光濾除，避免可見光進(jìn)入圖像傳感器22形成背景干擾，提高成像質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備，包括外殼(3)、頂蓋(2)、底蓋(9)，其特征在于:還包括通信接口(I)、設(shè)置在外殼(3)內(nèi)部的控制電路單元(4)、相機(jī)(5)、紅外光源￠)、環(huán)形鏡面(7)、半透明圓錐形光罩(8)； 所述底蓋(9)開有圓形開窗，半透明圓錐形光罩(8)安裝在外殼(3)內(nèi)部靠近底蓋(9)的一側(cè)，其展開口面向底蓋(9)的圓形開窗并且其展開口直徑與底蓋(9)的圓形開窗直徑相同，半透明圓錐形光罩(8)的展開口邊緣固定在外殼(3)的內(nèi)壁上；環(huán)形鏡面(7)圍繞半透明圓錐形光罩(8)設(shè)置并固定在外殼(3)的內(nèi)壁上；所述紅外光源(6)設(shè)置在環(huán)形鏡面(7)和半透明圓錐形光罩(8)的上方；所述相機(jī)(5)設(shè)置在紅外光源￠)的上方，并且其鏡頭(24)穿過紅外光源(6)中間的開口對準(zhǔn)半透明圓錐形光罩(8)的收縮口 ； 相機(jī)(5)的輸出連接控制電路單元(4)，控制電路單元(4)通過通信接口(I)與PC上位機(jī)連接；控制電路單元(4)連接紅外光源(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備，其特征在于:所述相機(jī)(5)包括相機(jī)外殼(20)、圖像處理單元(21)、圖像傳感器(22)、鏡頭(24)，在鏡頭(24)與圖像傳感器(22)之間設(shè)置有可見光截止透紅外濾光片(23);圖像傳感器(22)電連接圖像處理單元(21)，圖像處理單元(21)電連接控制電路單元⑷； 圖像傳感器(22)將采集到的紅外反射光線進(jìn)行成像并傳給圖像處理單元(21)，圖像處理單元(21)處理并識別接收到的紅外影像，并將識別結(jié)果發(fā)送至控制電路單元(4)，控制電路單元(4)通過通信接口(I)將識別結(jié)果上傳到PC上位機(jī)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備，其特征在于:所述紅外光源(6)為環(huán)型紅外發(fā)光二極管陣列，其中間的圓形開口供鏡頭(24)穿過。
4.如權(quán)利要求1或2所述的號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備，其特征在于:所述通信接口⑴為USB通信接口，安 裝在頂蓋⑵上的一側(cè)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備，其特征在于:所述外殼(3)為長方體型。
6.一種號牌反光膜二維條碼識讀方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，PC上位機(jī)軟件發(fā)送指令，請求號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備識讀二維條碼； 步驟2，控制電路單元(4)接收到指令后，驅(qū)動(dòng)紅外光源(6)發(fā)射紅外光；發(fā)射的紅外光部分直接照射到半透明圓錐形光罩(8)，另外一部分紅外光經(jīng)環(huán)形鏡面(7)反射后照射到半透明圓錐形光罩(8)，紅外光經(jīng)半透明圓錐形光罩(8)的漫射后變成圓錐形面光源，均勻照射到號牌反光膜上； 步驟3，紅外光經(jīng)號牌反光膜介質(zhì)反射后進(jìn)入相機(jī)鏡頭(24)，隨后經(jīng)可見光截止透紅外濾光片(23)濾除可見光，然后所需的紅外光在圖像傳感器(22)成像；圖像傳感器(22)將紅外影像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)接口傳輸給圖像處理單元(21)； 步驟4，圖像處理單元(21)對紅外影像進(jìn)行濾波、二值化處理，然后進(jìn)行二維條碼的定位、識別和解碼； 步驟5，圖像處理單元(21)將紅外影像的識別結(jié)果發(fā)送至控制電路單元(4)，控制電路單元(4)通過通信接口(I)將識別結(jié)果上傳到PC上位機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種號牌反光膜二維條碼識讀設(shè)備，包括外殼、頂蓋、底蓋，還包括通信接口、設(shè)置在外殼內(nèi)部的控制電路單元、相機(jī)、紅外光源、環(huán)形鏡面、半透明圓錐形光罩；所述底蓋開有圓形開窗，半透明圓錐形光罩安裝在外殼內(nèi)部靠近底蓋的一側(cè)，其展開口面向底蓋的圓形開窗并且其展開口直徑與底蓋的圓形開窗直徑相同，半透明圓錐形光罩的展開口邊緣固定在外殼的內(nèi)壁上；環(huán)形鏡面圍繞半透明圓錐形光罩設(shè)置并固定在外殼的內(nèi)壁上；所述紅外光源設(shè)置在環(huán)形鏡面和半透明圓錐形光罩的上方；所述相機(jī)設(shè)置在紅外光源的上方，并且其鏡頭穿過紅外光源中間的開口對準(zhǔn)半透明圓錐形光罩的收縮口。本發(fā)明用于車輛號牌防光膜上的二維條碼的識讀。
文檔編號G03B17/12GK103150538SQ20131007577
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者黃金, 李小武, 虞力英, 蔡崗 申請人:公安部交通管理科學(xué)研究所