一種噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)及方法，其中：所述字符生成部分包括字符本部、校驗(yàn)碼部分和銜接部分，當(dāng)系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)特性為該產(chǎn)品分配一個(gè)標(biāo)識(shí)字符串時(shí)，字符生成部分就會(huì)根據(jù)該標(biāo)識(shí)字符串即字符本部，自動(dòng)的將該標(biāo)識(shí)字符串的校驗(yàn)碼部分字符串和銜接部分字符串加到字符本部字符串后面，從而生成字符生成字符串；所述字符噴印部分，用于實(shí)現(xiàn)字符串在產(chǎn)品表面的噴?。凰鲎址R(shí)別部分，用于識(shí)別出產(chǎn)品上的噴印字符串；所述字符校驗(yàn)部分，對(duì)識(shí)別結(jié)果采用校驗(yàn)法則計(jì)算校驗(yàn)碼，判斷識(shí)別結(jié)果是否正確。本發(fā)明可以用于鋼鐵和其他行業(yè)中不便使用標(biāo)簽讀寫器方式進(jìn)行產(chǎn)品信息錄入的地方，能夠有效保證識(shí)別編碼的正確性。
【專利說明】一種噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及噴印字符的識(shí)別與校驗(yàn)技術(shù)，具體地，涉及一種噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)及方法，能夠廣泛應(yīng)用于各類型材表面噴印字符的準(zhǔn)確識(shí)別。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前鋼鐵生產(chǎn)制造及相關(guān)領(lǐng)域中，產(chǎn)品的生命周期跟蹤管理通常會(huì)采用一、二維碼標(biāo)簽與讀寫器設(shè)備來完成產(chǎn)品信息的錄入。通常一、二維碼標(biāo)簽會(huì)預(yù)先將產(chǎn)品的生產(chǎn)制造相關(guān)屬性信息(這些屬性信息能夠唯一標(biāo)識(shí)該產(chǎn)品)存儲(chǔ)在碼的本體上，然后將標(biāo)簽安裝到需要跟蹤的對(duì)應(yīng)產(chǎn)品上。由于標(biāo)簽的存儲(chǔ)信息能夠唯一標(biāo)識(shí)該產(chǎn)品，所以當(dāng)標(biāo)簽跟隨產(chǎn)品流通到達(dá)某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)時(shí)，可以通過相應(yīng)的讀寫設(shè)備對(duì)該標(biāo)簽的存儲(chǔ)信息讀取，并傳輸?shù)缴衔粰C(jī)管理系統(tǒng)中，從而相應(yīng)的該產(chǎn)品流轉(zhuǎn)物流信息也會(huì)在上位機(jī)管理系統(tǒng)中記錄并銜接流轉(zhuǎn)。
[0003]然而，這種通過一、二維碼標(biāo)簽錄入信息的方式在有些場(chǎng)合并不適用，例如如下幾種情況:1)如熱態(tài)鋼卷/板坯表面，它們由于表面溫度較高，標(biāo)簽的安裝和掃描作業(yè)實(shí)施比較困難，且標(biāo)簽在如此環(huán)境下較容易失效，這樣的環(huán)境不適合采用標(biāo)簽讀寫器方式；2)由于鋼鐵生產(chǎn)制造及相關(guān)領(lǐng)域，產(chǎn)品多數(shù)都是金屬，對(duì)于電子標(biāo)簽來講，金屬的無線信號(hào)穿透能力很弱，而且這些產(chǎn)品一般質(zhì)量較重，很容易產(chǎn)生磕碰，電子標(biāo)簽極易容易損壞，如果采用紙質(zhì)標(biāo)簽，也較容易磨損，且很多產(chǎn)品表面光滑度和整潔度很差，紙質(zhì)標(biāo)簽貼上去之后，并不能很好的讀取產(chǎn)品信息，這些情況下不適合采用標(biāo)簽讀寫器方式。
[0004]目前在鋼鐵生產(chǎn)制造及相關(guān)領(lǐng)域流行的解決方法是在產(chǎn)品的表面噴印產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)信息字符串，然后通過人眼觀察來抄錄這些字符串并輸入到上位機(jī)系統(tǒng)中。人完成整個(gè)錄入工作，一般包括識(shí)別抄寫和校驗(yàn)錄入兩個(gè)動(dòng)作，由于許多不可控因素(如心情，疲勞度等)，這種方法經(jīng)常會(huì)造成抄錯(cuò)和漏抄情況，而且生產(chǎn)效率較低。在這種情況下，可以通過一種噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)及方法來解決這個(gè)問題。通常，噴印在產(chǎn)品表面的字符串標(biāo)識(shí)信息錄入可以采用圖像識(shí)別的方法，圖像識(shí)別系統(tǒng)獲取含有產(chǎn)品字符串標(biāo)識(shí)的圖像，進(jìn)行分析處理，獲得識(shí)別結(jié)果，將結(jié)果錄入到產(chǎn)品跟蹤管理系統(tǒng)中。但是由于字符串標(biāo)識(shí)的識(shí)別準(zhǔn)確率不能夠達(dá)到100%，會(huì)有一定的誤識(shí)。判斷字符串標(biāo)識(shí)識(shí)別是否誤識(shí)，通常是將識(shí)別出來的結(jié)果與該產(chǎn)品開始流通時(shí)，系統(tǒng)生成并傳送給噴印設(shè)備的原始字符串標(biāo)識(shí)進(jìn)行比較，如果相符則判定為正確，相反，則是錯(cuò)誤的。然而，由于產(chǎn)品在流通過程中，產(chǎn)品固有位置的變化等外在因素會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品開始流通時(shí)系統(tǒng)生成的原始字符串標(biāo)識(shí)與對(duì)應(yīng)產(chǎn)品不能一一對(duì)應(yīng)，從而直接導(dǎo)致該產(chǎn)品識(shí)別的結(jié)果沒有標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行比對(duì)，也致使系統(tǒng)不能夠自動(dòng)判別識(shí)別結(jié)果是否正確，需要人眼對(duì)照產(chǎn)品上的字符進(jìn)行判定。
[0005]通常情況下，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)產(chǎn)品的固有信息和對(duì)應(yīng)的編碼原則，對(duì)每一件產(chǎn)品生成一個(gè)唯一的字符串標(biāo)識(shí)，然后采用噴印設(shè)備，將字符串標(biāo)識(shí)等信息字符噴涂到該產(chǎn)品的表面，那么在后續(xù)的生產(chǎn)流通過程中，該產(chǎn)品就獲得了唯一標(biāo)識(shí)。
[0006]經(jīng)檢索，針對(duì)字符識(shí)別及結(jié)果校驗(yàn)的問題，主要有以下幾種解決方式。[0007](I) —種實(shí)時(shí)IC卡數(shù)字字符識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)及方法，專利申請(qǐng)?zhí)?200410034867.5。該方法對(duì)IC卡生產(chǎn)中IC卡上的印刷字符進(jìn)行識(shí)別和校驗(yàn)。由于需要檢測(cè)的IC卡數(shù)字字符是在上一道工序中已經(jīng)印刷完成，而且校驗(yàn)參考字符(需校驗(yàn)的卡號(hào)字符)由上位機(jī)給定，因而只需將印刷的字符進(jìn)行識(shí)別，將識(shí)別結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)的上位機(jī)給定的校驗(yàn)字符逐一比對(duì)，即可識(shí)別錯(cuò)誤。
[0008]該專利主要涉及圖像的識(shí)別過程，而校驗(yàn)過程是與標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，對(duì)于如果不存在上位機(jī)給定校驗(yàn)參考字符的情況下，并未給以解決的方法。
[0009](2)字符識(shí)別結(jié)果驗(yàn)證設(shè)備和字符識(shí)別結(jié)果驗(yàn)證，專利申請(qǐng)?zhí)?201010588384.5。該發(fā)明涉及字符識(shí)別結(jié)果驗(yàn)證設(shè)備和字符識(shí)別結(jié)果驗(yàn)證方法，在一個(gè)實(shí)施例中，字符識(shí)別結(jié)果驗(yàn)證設(shè)備具有組成生成部和驗(yàn)證圖像生成部。組生成部從包括多個(gè)字符圖像的文檔圖像中生成包括了被識(shí)別為相同的多個(gè)字符圖像的組。驗(yàn)證圖像生成部通過疊置在生成的組中包括的多個(gè)字符圖像，生成包括第一區(qū)域和第二區(qū)域的驗(yàn)證圖像。第一區(qū)域所對(duì)應(yīng)的像素在多個(gè)字符圖像的全部中具有相同的像素值、第二區(qū)域所對(duì)應(yīng)的像素在多個(gè)字符圖像的一部分中具有相同的像素值。通過比較兩個(gè)區(qū)域來判斷識(shí)別的結(jié)果是否正確。
[0010]該方法提到了可以通過對(duì)識(shí)別結(jié)果為同一類的字符采用疊置的方法來生成第一區(qū)域和第二區(qū)域，在對(duì)這兩個(gè)區(qū)域的圖像進(jìn)行比對(duì)來完成驗(yàn)證識(shí)別的結(jié)果是否正確；而本發(fā)明對(duì)識(shí)別結(jié)果采用校驗(yàn)法則計(jì)算校驗(yàn)碼，然后對(duì)圖像中以后的校驗(yàn)碼識(shí)別獲得識(shí)別校驗(yàn)碼結(jié)果，然后比對(duì)兩者校驗(yàn)碼，如果一致則識(shí)別的結(jié)果是正確的，如果不一致則識(shí)別是錯(cuò)誤的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是針對(duì)字符型產(chǎn)品信息錄入提供一種噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)及方法，當(dāng)產(chǎn)品在不適合使用標(biāo)簽讀寫器方式來進(jìn)行字符型產(chǎn)品信息錄入的時(shí)候，可以采用本發(fā)明提供的方法來完成產(chǎn)品字符型標(biāo)識(shí)信息錄入，并根據(jù)易識(shí)別且識(shí)別準(zhǔn)確率高的校驗(yàn)字符來對(duì)識(shí)別的結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，從而判斷識(shí)別的結(jié)果是否正確，為信息錄入增加安全保障。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)，包括:字符生成部分、字符噴印部分、字符識(shí)別部分和字符校驗(yàn)部分，其中:
[0013]所述字符生成部分包括字符本身部分(稱字符本部)、校驗(yàn)碼部分和銜接部分，字符本部是指標(biāo)識(shí)該產(chǎn)品的字符串，是字符生成部分的主體；校驗(yàn)碼部分位于字符本部之后或之前，是根據(jù)一定的校驗(yàn)法則來校驗(yàn)字符本部識(shí)別是否是準(zhǔn)確的字符；銜接部分是連接字符本部和校驗(yàn)碼部分的中間部分；當(dāng)系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)特性為該產(chǎn)品分配一個(gè)標(biāo)識(shí)字符串時(shí)，字符生成部分就會(huì)根據(jù)該標(biāo)識(shí)字符串(字符本部)，自動(dòng)的將該標(biāo)識(shí)字符串的校驗(yàn)碼部分字符串和銜接部分字符串加到字符本部字符串后面或前面，從而生成整個(gè)字符串，該字符串稱為字符生成字符串；
[0014]所述字符噴印部分，用于實(shí)現(xiàn)字符生成部分生成的字符串在產(chǎn)品表面的噴??；
[0015]所述字符識(shí)別部分，用于通過圖像識(shí)別的方式識(shí)別出產(chǎn)品上的噴印字符串；
[0016]所述字符校驗(yàn)部分，對(duì)所述字符識(shí)別部分的識(shí)別結(jié)果采用校驗(yàn)法則計(jì)算校驗(yàn)碼，判斷識(shí)別結(jié)果是否正確。[0017]本發(fā)明上述整套系統(tǒng)能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品表面字符標(biāo)識(shí)的自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)校驗(yàn)，無需人眼對(duì)識(shí)別的結(jié)果字符和表面實(shí)際噴印字符進(jìn)行一一比對(duì)，有效的降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0018]本發(fā)明中，所述字符生成部分是整個(gè)系統(tǒng)的起始部分，其中:
[0019]所述字符本部一般由字母或數(shù)字或兩者混合組成，當(dāng)一件產(chǎn)品處于流通環(huán)節(jié)的起始位置時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為該產(chǎn)品分配一個(gè)標(biāo)識(shí)該產(chǎn)品的標(biāo)示符字符串，這部分字符串是由系統(tǒng)根據(jù)該產(chǎn)品的生產(chǎn)特性自動(dòng)生成的，是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中能夠唯一標(biāo)識(shí)該產(chǎn)品的代碼。
[0020]所述校驗(yàn)碼部分與字符本部不一樣，是由特殊字符組成的(即后面描述的約束條件確定)，校驗(yàn)碼的字符取值范圍不包含在字符本部范圍內(nèi)。如果校驗(yàn)碼部分含有字符本部已經(jīng)存在的字符，且字符本部該字符已經(jīng)錯(cuò)誤，那么校驗(yàn)碼也可能發(fā)生錯(cuò)誤，識(shí)別的結(jié)果自然也是錯(cuò)誤的。這樣并不能實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)碼校驗(yàn)字符本部的功能。
[0021]鑒于此，校驗(yàn)碼需具備一定的獨(dú)立性和易識(shí)別性才能使校驗(yàn)碼字符能夠更加準(zhǔn)確的校驗(yàn)字符本部的字符串正確與否，校驗(yàn)碼應(yīng)該滿足以下要求:
[0022]I)校驗(yàn)碼應(yīng)該與字符本部的字符相關(guān)性低，也即是校驗(yàn)碼要盡量與字符本部的字符不同，從而防止將校驗(yàn)碼誤識(shí)為字符本部的相關(guān)字符。
[0023]2)校驗(yàn)碼設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)都應(yīng)該簡(jiǎn)單，相對(duì)于字符本部，校驗(yàn)碼部分的字符應(yīng)該更加容易識(shí)別。
[0024]3)校驗(yàn)碼的識(shí)別應(yīng)當(dāng)具有一定的冗余特性，即當(dāng)校驗(yàn)碼出現(xiàn)一定程度的破損，依然不影響識(shí)別的正確性。
[0025]當(dāng)校驗(yàn)碼滿足上述條件時(shí)，校驗(yàn)碼本身具有很高的識(shí)別精度，從而能夠通過校驗(yàn)碼的正確識(shí)別，判斷已經(jīng)識(shí)別出來的字符串是否正確。
[0026]所述銜接部分是連接字符本部和校驗(yàn)碼部分的中間部分，銜接部分可以通過該部分的字符告知計(jì)算機(jī)字符本部的字符串已經(jīng)結(jié)束和校驗(yàn)碼部分的字符即將開始。當(dāng)字符本部的字符串與校驗(yàn)碼部分的字符差別不大時(shí)，可以通過設(shè)計(jì)銜接部分的字符來將兩部分區(qū)另IJ，從而得知哪一部分是字符本部，哪一部分是校驗(yàn)碼。對(duì)于本發(fā)明，由于上述的校驗(yàn)碼部分與字符本部字符串差別較大，能夠比較明顯的進(jìn)行區(qū)分，因而可以不必設(shè)計(jì)銜接部分字符，故將銜接部分置為空。
[0027]本發(fā)明中，所述字符噴印部分是整個(gè)系統(tǒng)的第二個(gè)部分，是字符生成部分生成的字符串在產(chǎn)品表面的噴印實(shí)現(xiàn)。字符生成字符串會(huì)從上位機(jī)傳輸?shù)较挛粰C(jī)的噴印控制系統(tǒng)中，下位機(jī)的噴印控制系統(tǒng)則根據(jù)預(yù)定好的字符大小和噴印點(diǎn)數(shù)，將所有的字符生成字符串轉(zhuǎn)化為噴印控制器能夠識(shí)別噴印點(diǎn)陣圖案，然后噴印控制器根據(jù)噴印點(diǎn)陣圖案控制噴印執(zhí)行機(jī)構(gòu)在產(chǎn)品表面的某位置噴印字符生成字符串，從而形成可見的產(chǎn)品表面字符串。
[0028]本發(fā)明中，所述字符識(shí)別部分包括字符串分割模塊、字符分割模塊、特征提取模塊和字符識(shí)別模塊，其中:
[0029]所述字符串分割模塊，將噴印在產(chǎn)品表面的字符串從背景圖像中分割出來；
[0030]所述字符分割模塊，在字符串從背景分割出來之后，將分割的字符串拆分為單個(gè)的字符；
[0031]所述特征提取模塊，通過提取不同類別字符的同種類型特征將字符進(jìn)行歸類；
[0032]所述字符識(shí)別模塊，根據(jù)所述特征提取模塊提取的特征，對(duì)字符進(jìn)行識(shí)別。
[0033]優(yōu)選地，所述字符串分割模塊包括字符串圖像讀取子模塊、字符串分割子模塊，其中:
[0034]所述字符串圖像讀取子模塊，通過終端圖像采集設(shè)備采集并存儲(chǔ)字符串圖像；
[0035]所述字符串分割子模塊對(duì)所述字符串圖像讀取子模塊采集的圖像，根據(jù)字符串部分的灰度、色彩或灰度梯度特征與背景區(qū)域?qū)?yīng)的特征不相同將字符串從背景區(qū)域中提取出來，將提取出來的字符串部分二值化操作，最后形成的圖像為二值化圖像，字符串部分為前景色，其余部分為背景色。
[0036]更優(yōu)選地，所述字符串分割模塊進(jìn)一步包括字符串預(yù)處理子模塊，該子模塊在所述字符串圖像讀取子模塊讀取字符串圖像之后，對(duì)讀取的圖像進(jìn)行灰度化和去噪處理等預(yù)處理(如果需要利用圖像的色彩特征也可以不必進(jìn)行灰度化)，然后再將預(yù)處理后的圖像送到所述字符串分割子模塊。
[0037]優(yōu)選地，所述字符分割模塊包括字符串二值化圖像傾斜度調(diào)整處理子模塊、單個(gè)字符的分割處理子模塊、單個(gè)字符的歸一化處理子模塊，其中:
[0038]所述字符串二值化圖像傾斜度調(diào)整處理子模塊，對(duì)字符串分割之后的二值化圖像中字符串位置進(jìn)行傾斜度調(diào)整處理，將字符串的位置調(diào)整為近似水平位置。將字符串按照寬度方向均分為前半部分和后半部分，通過計(jì)算字符串前半部分的形心坐標(biāo)和后半部分形心坐標(biāo)可以確定字符串與水平方向的夾角，獲得夾角之后，可以將整個(gè)字符串沿著夾角的反方向旋轉(zhuǎn)，從而將字符串調(diào)整為水平位置。
[0039]所述單個(gè)字符的分割處理子模塊，在二值化字符串傾斜度調(diào)整為水平后，根據(jù)字符串前景色像素點(diǎn)在垂直方向和水平方向投影直方圖來進(jìn)行單個(gè)字符的分割處理；尋找垂直方向和水平方向投影直方圖曲線的波谷，設(shè)定一個(gè)閥值，如果波谷位置對(duì)應(yīng)的投影像素統(tǒng)計(jì)數(shù)值小于這個(gè)閥值，那么確定字符與字符的分割位置。確定字符與字符的分割位置后，可以將字符串圖像分割為若干個(gè)單個(gè)字符。
[0040]所述單個(gè)字符的歸一化處理子模塊，對(duì)分割后的若干個(gè)單個(gè)字符進(jìn)行歸一化處理，將分割后大小可能不同的單個(gè)字符轉(zhuǎn)化為同一尺寸大小的字符，方便后續(xù)的字符特征提取處理。
[0041]優(yōu)選地，所述特征提取模塊，字符之間不同的特征是區(qū)別字符類別的關(guān)鍵(如數(shù)字字符8有兩個(gè)圈圈與數(shù)字字符I沒有圈圈等)，可以通過提取不同類別字符的同種類型特征(如提取歸一化字符的逐像素灰度特征等)將字符進(jìn)行歸類。常用的字符特征有逐像素灰度特征、水平垂直方向的灰度投影特征等。
[0042]優(yōu)選地，所述字符識(shí)別模塊，包括字符本部識(shí)別子模塊和校驗(yàn)碼字符識(shí)別子模塊，其中:
[0043]所述字符本部識(shí)別子模塊，按照特征提取的方法，提取不同類別字符的同一類型的特征，如果字符的類別是相同的，那么提取同一類型特征也將是極其相似，因而可以采集大量的字符樣本，將這些樣本分為不同的類別，對(duì)所有的樣本采用同一種特征提取方法，同一種類別的字符特征將是非常相似，且與其它類別字符的特征形成差異，根據(jù)這些已知的字符樣本相似性和差異的統(tǒng)計(jì)，可以形成字符分類器。當(dāng)遇到新的字符時(shí)，將新的字符與已知樣本形成的分類器中的所有類別字符的特征進(jìn)行比對(duì)，找出與已知類別字符特征相似性最高的字符類別，并將新的字符類別置為與其相似性最高的字符類別。通常分類器的設(shè)計(jì)方法有多種，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器設(shè)計(jì)方法、基于向量機(jī)的分類器設(shè)計(jì)方法、聚類分類器設(shè)計(jì)方法等。
[0044]所述校驗(yàn)碼字符識(shí)別子模塊，因?yàn)樾ｒ?yàn)碼部分的字符與字符本部字符識(shí)別不一樣，它不是由數(shù)字和字母組成的，因而不能與字符本部共用一套字符分類器來識(shí)別。校驗(yàn)碼字符的識(shí)別可以根據(jù)其設(shè)計(jì)原則和本身具有的特性來實(shí)現(xiàn)的識(shí)別方法，根據(jù)這這套識(shí)別方法來識(shí)別校驗(yàn)碼。
[0045]本發(fā)明中，所述字符校驗(yàn)部分，經(jīng)過字符本部部分的識(shí)別，能夠獲得字符本部對(duì)應(yīng)的字符串，而檢驗(yàn)碼部分的字符串按照校驗(yàn)碼字符的識(shí)別方法也可以識(shí)別出來。由于校驗(yàn)碼是字符本部字符串的每一個(gè)字符對(duì)應(yīng)的ASCII碼值，按照一定的校驗(yàn)法則，形成的16進(jìn)制的字符串。一個(gè)字符本部字符串對(duì)應(yīng)唯一一個(gè)校驗(yàn)碼字符串，通過檢驗(yàn)校驗(yàn)碼部分識(shí)別出來的字符串，與字符本部識(shí)別出來的字符串對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)碼是否一致來判定識(shí)別是否正確。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)方法，該方法基于上述系統(tǒng)，由以下步驟構(gòu)成:
[0047]字符生成步驟:用于生成包括字符本部、校驗(yàn)碼部和銜接部分的整個(gè)字符串；
[0048]字符噴印步驟:用于實(shí)現(xiàn)字符生成部分生成的字符串在產(chǎn)品表面的噴印；
[0049]字符識(shí)別步驟:用于通過圖像識(shí)別的方式識(shí)別產(chǎn)品上的噴印字符串；
[0050]字符校驗(yàn)步驟；對(duì)字符識(shí)別結(jié)果采用校驗(yàn)法則計(jì)算校驗(yàn)碼，接著對(duì)圖像中以后的校驗(yàn)碼識(shí)別獲得識(shí)別校驗(yàn)碼結(jié)果，然后比對(duì)兩者校驗(yàn)碼，如果一致則識(shí)別的結(jié)果是正確的，如果不一致則識(shí)別是錯(cuò)誤的。
[0051]優(yōu)選地，所述字符生成步驟中:
[0052]字符本部生成，是產(chǎn)品根據(jù)其生產(chǎn)特性(比如生產(chǎn)日期)，生成能夠代表該產(chǎn)品特性且唯一標(biāo)識(shí)該產(chǎn)品的字符串；
[0053]校驗(yàn)碼部生成，是根據(jù)字符本部生成的字符串，按照校驗(yàn)法則，獲得校驗(yàn)碼字符串，然后再根據(jù)校驗(yàn)碼字符串，設(shè)計(jì)能夠代表校驗(yàn)碼字符串的特殊字符代碼串；
[0054]銜接部分字符串生成，是生成用于區(qū)分成字符本部字符串和校驗(yàn)碼字符串的字符標(biāo)識(shí)串。
[0055]優(yōu)選地，所述字符噴印步驟，將所有的字符生成步驟生成的字符串轉(zhuǎn)化為噴印控制器能夠識(shí)別噴印點(diǎn)陣圖案，然后噴印控制器根據(jù)噴印點(diǎn)陣圖案控制噴印執(zhí)行機(jī)構(gòu)在產(chǎn)品表面的某位置噴印字符生成字符串，從而形成可見的產(chǎn)品表面字符串。
[0056]優(yōu)選地，所述字符識(shí)別步驟，包括字符串分割、字符分割、特征提取和字符識(shí)別四個(gè)子步驟。
[0057]更優(yōu)選地，所述字符串分割子步驟，按照視頻圖像讀取步驟、圖像預(yù)處理步驟和字符串分割步驟進(jìn)行；其中:
[0058]所述視頻讀取步驟，是通過圖像終端設(shè)備，將鏡頭視場(chǎng)的圖像采集到計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間中；
[0059]所述圖像預(yù)處理步驟，是將采集到的圖像經(jīng)過灰度化處理和去噪聲處理(也可以進(jìn)行HSV空間色彩分割處理)得到的圖像；
[0060]所述字符串分割步驟，是根據(jù)圖像預(yù)處理獲得的圖像，根據(jù)圖像中字符部分灰度的特征，采用灰度聚類算法或者自適應(yīng)閥值分割算法將字符串從背景圖像中提取出來，并二值化表示(如果是進(jìn)行HSV色彩分割處理，同樣可以根據(jù)字符串區(qū)域圖像的色彩，按照聚類算法來將字符串從圖像中提取出來，并二值化表示)。
[0061]更優(yōu)選地，所述字符分割子步驟，是對(duì)字符串分割步驟的結(jié)果圖像，按照字符串二值化圖像傾斜度調(diào)整步驟、字符分割步驟和字符歸一化步驟來完成的，其中:
[0062]所述字符串傾斜度調(diào)整步驟，是將字符串按照寬度方向均分為前半部分和后半部分，通過計(jì)算字符串前半部分的形心坐標(biāo)和后半部分形心坐標(biāo)可以確定字符串與水平方向的夾角，獲得夾角之后，可以將整個(gè)字符串沿著夾角的反方向旋轉(zhuǎn)，從而將字符串調(diào)整為水平位置；
[0063]所述字符分割步驟，是在二值化字符串傾斜度調(diào)整步驟后，根據(jù)字符串前景色像素點(diǎn)在垂直方向和水平方向投影直方圖來進(jìn)行單個(gè)字符的分割處理；尋找垂直方向和水平方向投影直方圖曲線的波谷，設(shè)定一個(gè)閥值，如果波谷位置對(duì)應(yīng)的投影像素統(tǒng)計(jì)數(shù)值小于這個(gè)閥值，那么確定字符與字符的分割位置。確定字符與字符的分割位置后，可以將字符串圖像分割為若干個(gè)單個(gè)字符；
[0064]所述字符歸一化步驟，是對(duì)字符分割步驟后的若干個(gè)單個(gè)字符進(jìn)行歸一化處理，將分割后大小可能不同的單個(gè)字符轉(zhuǎn)化為同一尺寸大小的字符，方便后續(xù)的字符特征提取處理。
[0065]更優(yōu)選地，所述特征提取子步驟，是在字符分割步驟結(jié)束，通過提取不同類別字符的同種類型特征(如提取歸一化字符的逐像素灰度特征等)將字符進(jìn)行歸類。常用的字符特征有逐像素灰度特征、水平垂直方向的灰度投影特征等
[0066]更優(yōu)選地，所述字符識(shí)別子步驟，包括字符本部識(shí)別步驟和校驗(yàn)碼字符識(shí)別步驟，這兩個(gè)步驟可以同時(shí)進(jìn)行；
[0067]所述字符本部識(shí)別步驟，按照特征提取的方法，提取不同類別字符的同一類型的特征，如果字符的類別是相同的，那么提取同一類型特征也將是極其相似，因而可以采集大量的字符樣本，將這些樣本分為不同的類別，對(duì)所有的樣本采用同一種特征提取方法，同一種類別的字符特征將是非常相似，且與其它類別字符的特征形成差異，根據(jù)這些已知的字符樣本相似性和差異的統(tǒng)計(jì)，可以形成字符分類器。當(dāng)遇到新的字符時(shí)，將新的字符與已知樣本形成的分類器中的所有類別字符的特征進(jìn)行比對(duì)，找出與已知類別字符特征相似性最高的字符類別，并將新的字符類別置為與其相似性最高的字符類別。通常分類器的設(shè)計(jì)方法有多種，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器設(shè)計(jì)方法、基于向量機(jī)的分類器設(shè)計(jì)方法、聚類分類器設(shè)計(jì)方法等;
[0068]所述校驗(yàn)碼識(shí)別步驟，因?yàn)樾ｒ?yàn)碼部分的字符與字符本部字符識(shí)別不一樣，它不是由數(shù)字和字母組成的，因而不能與字符本部共用一套字符分類器來識(shí)別；校驗(yàn)碼字符的識(shí)別可以根據(jù)其設(shè)計(jì)原則和本身具有的特性來實(shí)現(xiàn)的識(shí)別方法，根據(jù)這這套識(shí)別方法來識(shí)別校驗(yàn)碼。
[0069]優(yōu)選地，所述字符校驗(yàn)步驟，經(jīng)過字符本部部分的識(shí)別，能夠獲得字符本部對(duì)應(yīng)的字符串，而檢驗(yàn)碼部分的字符串按照校驗(yàn)碼字符的識(shí)別方法也可以識(shí)別出來。由于校驗(yàn)碼是字符本部字符串的每一個(gè)字符對(duì)應(yīng)的ASCII碼值，按照一定的校驗(yàn)法則，形成的16進(jìn)制的字符串。一個(gè)字符本部字符串對(duì)應(yīng)唯一一個(gè)校驗(yàn)碼字符串，因而可以通過檢驗(yàn)校驗(yàn)碼字符串判斷識(shí)別的字符本部字符串是否正確。[0070]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0071]本發(fā)明提出了一種可用于識(shí)別產(chǎn)品標(biāo)識(shí)編號(hào)的方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)和方法可以用于鋼鐵和其他行業(yè)中不便使用標(biāo)簽讀寫器方式進(jìn)行產(chǎn)品信息錄入的地方，并提出了一種識(shí)別編碼的校驗(yàn)碼字符設(shè)計(jì)，該校驗(yàn)碼識(shí)別容易，誤識(shí)率低，能夠有效保證該系統(tǒng)和方法識(shí)別編碼的正確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0072]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0073]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例系統(tǒng)組成圖；
[0074]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例字符生成部組成圖；
[0075]圖3為實(shí)施例產(chǎn)品編號(hào)字符串字符本部；
[0076]圖4為實(shí)施例產(chǎn)品編號(hào)字符串校驗(yàn)碼部分；
[0077]圖5為實(shí)施例噴印字符圖像識(shí)別及校驗(yàn)流程圖；
[0078]圖6為實(shí)施例產(chǎn)品A字符本部字符串；
[0079]圖7為實(shí)施例一維碼示意圖；
[0080]圖8為實(shí)施例校驗(yàn)碼字符圖案；
[0081]圖9為實(shí)施例分割開的兩個(gè)等腰直角三角形和相連的等腰直角三角形；
[0082]圖10為實(shí)施例產(chǎn)品A表面標(biāo)識(shí)字符串。
【具體實(shí)施方式】
[0083]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0084]如圖1所示，整個(gè)噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)分四部分組成:字符生成、字符噴印、字符識(shí)別和字符校驗(yàn)。整套系統(tǒng)能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品表面字符標(biāo)識(shí)的自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)校驗(yàn)，無需人眼對(duì)識(shí)別的結(jié)果字符和表面實(shí)際噴印字符進(jìn)行一一比對(duì)，有效的降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。下面介紹整個(gè)系統(tǒng)的四個(gè)部分。
[0085]I)字符生成部分
[0086]字符生成部分是整個(gè)系統(tǒng)的起始部分，如圖2所示，字符生成部分可以分為三部分，字符本身部分(稱字符本部)、校驗(yàn)碼部分和銜接部分。
[0087]字符本部是指標(biāo)識(shí)該產(chǎn)品的字符串，是字符生成部分的主體，一般由由字母或數(shù)字或兩者混合組成，當(dāng)一件產(chǎn)品處于流通環(huán)節(jié)的起始位置時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為該產(chǎn)品分配一個(gè)標(biāo)識(shí)該產(chǎn)品的標(biāo)示符字符串，這部分字符串是由系統(tǒng)根據(jù)該產(chǎn)品的生產(chǎn)特性(如批號(hào)、材質(zhì)等特性)自動(dòng)生成的，是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中能夠唯一標(biāo)識(shí)該產(chǎn)品的代碼。如圖3所示字符本部字符串，L表示是該產(chǎn)品是臨時(shí)批次，0328表示生產(chǎn)的日期編號(hào)，58表示該當(dāng)前生產(chǎn)日期生產(chǎn)同類產(chǎn)品的批次。該字符串的每一個(gè)字符可由M行N列的點(diǎn)陣構(gòu)成，其中前景色(黑色)的點(diǎn)構(gòu)成字符本身，背景色的點(diǎn)構(gòu)成背景空白部分。[0088]校驗(yàn)碼部分位于字符本部之后，是根據(jù)一定的校驗(yàn)法則(奇偶校驗(yàn)、BCC校驗(yàn)、CRC校驗(yàn)等)來校驗(yàn)字符本部識(shí)別是否是準(zhǔn)確的字符，通常與字符本部不一樣，是由特殊字符組成的(如BCC校驗(yàn)，是將字符本部識(shí)別出來的每一個(gè)字符對(duì)應(yīng)的ASCII碼進(jìn)行異或，結(jié)果獲得一個(gè)單字節(jié)的ASCII碼，如果該ASCII碼用16進(jìn)制數(shù)表示，那么該數(shù)通常是由兩個(gè)字符即0-9數(shù)字和A-F字母組成的字符串)。由此可見，校驗(yàn)碼的字符范圍包含在字符本部范圍內(nèi)。因此，如果校驗(yàn)碼部分含有字符本部已經(jīng)存在的字符，且字符本部該字符已經(jīng)錯(cuò)誤，那么校驗(yàn)碼也不可能是正確的，識(shí)別的結(jié)果自然也是錯(cuò)誤的。這樣并不能實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)碼校驗(yàn)字符本部的功能。
[0089]鑒于此，校驗(yàn)碼需具備一定的獨(dú)立性和易識(shí)別性才能使校驗(yàn)碼字符能夠更加準(zhǔn)確的校驗(yàn)字符本部的字符串正確與否，校驗(yàn)碼應(yīng)該滿足以下要求:
[0090]I)校驗(yàn)碼應(yīng)該與字符本部的字符相關(guān)性低，也即是校驗(yàn)碼要盡量與字符本部的字符不同，從而防止將校驗(yàn)碼誤識(shí)為字符本部的相關(guān)字符。
[0091]2)校驗(yàn)碼應(yīng)該設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)都應(yīng)該簡(jiǎn)單，相對(duì)于字符本部，校驗(yàn)碼部分的字符應(yīng)該更加容易識(shí)別。
[0092]3)校驗(yàn)碼的識(shí)別應(yīng)當(dāng)具有一定的冗余特性，即當(dāng)校驗(yàn)碼出現(xiàn)一定程度的破損，依然不影響識(shí)別的正確性。
[0093]當(dāng)校驗(yàn)碼滿足上述條件時(shí)，校驗(yàn)碼本身具有很高的識(shí)別精度，從而能夠通過校驗(yàn)碼的正確識(shí)別，判斷已經(jīng)識(shí)別出來的字符串是否正確。如圖4所示的校驗(yàn)碼字符，具有相當(dāng)好的獨(dú)立性、易識(shí)別性和冗余性，能夠通過識(shí)別三角形這種簡(jiǎn)易圖像達(dá)到識(shí)別校驗(yàn)碼的目的。
[0094]銜接部分是連接字符本部和校驗(yàn)碼部分的中間部分，銜接部分可以通過該部分的字符告知計(jì)算機(jī)字符本部的字符串已經(jīng)結(jié)束和校驗(yàn)碼部分的字符即將開始。當(dāng)字符本部的字符串與校驗(yàn)碼部分的字符差別不大時(shí)，可以通過設(shè)計(jì)銜接部分的字符來將兩部分區(qū)別，從而得知哪一部分是字符本部，哪一部分是校驗(yàn)碼。對(duì)于本發(fā)明，由于上述的校驗(yàn)碼部分與字符本部字符串差別較大，能夠比較明顯的進(jìn)行區(qū)分，因而可以不必設(shè)計(jì)銜接部分字符，故將銜接部分置為空。
[0095]2)字符噴印部分
[0096]字符噴印部分是整個(gè)系統(tǒng)的第二個(gè)部分，是字符生成部分生成的字符串在產(chǎn)品表面的噴印實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)特性為該產(chǎn)品分配一個(gè)標(biāo)識(shí)字符串時(shí)，字符生成部分就會(huì)根據(jù)該標(biāo)識(shí)字符串(字符本部)，自動(dòng)的將該標(biāo)識(shí)字符串的校驗(yàn)碼部分字符串和銜接部分字符串加到字符本部字符串后面，從而生成整個(gè)字符串，該字符串稱為字符生成字符串。字符生成字符串會(huì)從上位機(jī)傳輸?shù)较挛粰C(jī)的噴印控制系統(tǒng)中，下位機(jī)的噴印控制系統(tǒng)則根據(jù)預(yù)定好的字符大小和噴印點(diǎn)數(shù)，將所有的字符生成字符串轉(zhuǎn)化為噴印控制器能夠識(shí)別噴印點(diǎn)陣圖案，然后噴印控制器根據(jù)噴印點(diǎn)陣圖案控制噴印執(zhí)行機(jī)構(gòu)在產(chǎn)品表面的某位置噴印字符生成字符串，從而形成可見的產(chǎn)品表面字符串。
[0097]3)字符識(shí)別部分
[0098]噴印完成后，產(chǎn)品表面帶有唯一噴印標(biāo)識(shí)的字符串會(huì)經(jīng)過相應(yīng)的流通環(huán)節(jié)，可以在這些流通環(huán)節(jié)將產(chǎn)品上的噴印字符串通過圖像識(shí)別的方式將這些噴印字符串識(shí)別出來，從而記錄該產(chǎn)品在該環(huán)節(jié)的流通記錄。字符識(shí)別過程通常可以包括字符串分割、字符分割、特征提取和字符識(shí)別。
[0099]I字符串分割
[0100]字符串分割是指將噴印在產(chǎn)品表面的字符串從背景圖像中分割出來，包括字符串圖像讀取、預(yù)處理、字符串分割三個(gè)步驟。字符串圖像讀取是指字符串圖像通過終端圖像采集設(shè)備采集并存儲(chǔ)。字符串圖像讀取之后，需要對(duì)讀取的圖像進(jìn)行灰度化和去噪處理等預(yù)處理(如果需要利用圖像的色彩特征也可以不必進(jìn)行灰度化)。預(yù)處理之后，可以根據(jù)字符串的整體特征(如色彩特征、灰度特征，或者灰度梯度特征等)，根據(jù)字符串部分的灰度、色彩或灰度梯度特征與背景區(qū)域?qū)?yīng)的特征不相同來將字符串從背景區(qū)域中提取出來，將提取出來的字符串部分二值化操作。最后形成的圖像為二值化圖像，字符串部分為前景色，其余部分為背景色。
[0101]2字符分割
[0102]將字符串從背景分割出來之后，需要將分割的字符串再拆分為單個(gè)的字符，這個(gè)過程為字符的分割。字符的分割通常包括字符串二值化圖像傾斜度調(diào)整處理、單個(gè)字符的分割處理、單個(gè)字符的歸一化處理。
[0103]由于字符串分割之后的二值化圖像，字符串在圖像中的位置可能是傾斜的，這樣會(huì)對(duì)后續(xù)的處理過程和識(shí)別過程產(chǎn)生不利影響，因而需要進(jìn)行傾斜度調(diào)整處理，來將字符串的位置調(diào)整為近似水平位置。將字符串按照寬度方向均分為前半部分和后半部分，通過計(jì)算字符串前半部分的形心坐標(biāo)和后半部分形心坐標(biāo)可以確定字符串與水平方向的夾角，獲得夾角之后，可以將整個(gè)字符串沿著夾角的反方向旋轉(zhuǎn)，從而將字符串調(diào)整為水平位置。
[0104]二值化字符串傾斜度調(diào)整為水平后，可以根據(jù)字符串前景色像素點(diǎn)在垂直方向和水平方向投影直方圖來進(jìn)行單個(gè)字符的分割處理。尋找垂直方向和水平方向投影直方圖曲線的波谷，設(shè)定一個(gè)閥值，如果波谷位置對(duì)應(yīng)的投影像素統(tǒng)計(jì)數(shù)值小于這個(gè)閥值，那么確定字符與字符的分割位置。確定字符與字符的分割位置后，可以將字符串圖像分割為若干個(gè)單個(gè)字符。
[0105]分割后的若干個(gè)單個(gè)字符需要進(jìn)行歸一化處理，將分割后大小可能不同的單個(gè)字符轉(zhuǎn)化為同一尺寸大小的字符，方便后續(xù)的字符特征提取處理。
[0106]3特征提取
[0107]字符之間不同的特征是區(qū)別字符類別的關(guān)鍵(如數(shù)字字符8有兩個(gè)圈圈與數(shù)字字符I沒有圈圈等)，可以通過提取不同類別字符的同種類型特征(如提取歸一化字符的逐像素灰度特征等)將字符進(jìn)行歸類。常用的字符特征有逐像素灰度特征、水平垂直方向的灰度投影特征等。
[0108]4字符識(shí)別
[0109]產(chǎn)品表面噴印的字符分為兩部分，一部分是字符本部，是由普通的數(shù)字字符和字母字符構(gòu)成；另一部分是校驗(yàn)碼部分字符，是由一些特殊的設(shè)計(jì)圖案構(gòu)成。他們特征提取及以前的過程都是相同的，但是識(shí)別的過程是有區(qū)別的。
[0110]I)字符本部
[0111]按照特征提取的方法，能夠提取不同類別字符的同一類型的特征，如果字符的類別是相同的，那么提取同一類型特征也將是極其相似，因而可以采集大量的字符樣本，將這些樣本分為不同的類別(如數(shù)字0-9，字母A-Z或a-ζ)，對(duì)所有的樣本采用同一種特征提取方法，同一種類別的字符特征將是非常相似，且與其它類別字符的特征形成差異，根據(jù)這些已知的字符樣本相似性和差異的統(tǒng)計(jì)，可以形成字符分類器。當(dāng)遇到新的字符時(shí)，將新的字符與已知樣本形成的分類器中的所有類別字符的特征進(jìn)行比對(duì)，找出與已知類別字符特征相似性最高的字符類別，并將新的字符類別置為與其相似性最高的字符類別。通常分類器的設(shè)計(jì)方法有多種，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器設(shè)計(jì)方法、基于向量機(jī)的分類器設(shè)計(jì)方法、聚類分類器設(shè)計(jì)方法等。
[0112]2)校驗(yàn)碼字符
[0113]校驗(yàn)碼部分的字符，與字符本部字符識(shí)別不一樣，它不是由數(shù)字和字母組成的，因而不能與字符本部共用一套字符分類器來識(shí)別。校驗(yàn)碼字符的識(shí)別可以根據(jù)其設(shè)計(jì)原則和本身具有的特性來獨(dú)創(chuàng)一套識(shí)別方法，根據(jù)這這套識(shí)別方法來識(shí)別校驗(yàn)碼。如圖4的校驗(yàn)碼識(shí)別，它最明顯的特性就是字符由簡(jiǎn)易的三角形組合而成，因而可以通過對(duì)三角形的識(shí)別完成校驗(yàn)碼的識(shí)別。
[0114]3)字符校驗(yàn)
[0115]產(chǎn)品表面噴印的字符串，包含兩部分，一部分為字符本部字符串，一部分為校驗(yàn)碼形成的字符串。經(jīng)過字符本部部分的識(shí)別，能夠獲得字符本部對(duì)應(yīng)的字符串。而檢驗(yàn)碼部分的字符串按照校驗(yàn)碼字符的識(shí)別方法也可以識(shí)別出來。由于校驗(yàn)碼是字符本部字符串的每一個(gè)字符對(duì)應(yīng)的ASCII碼值，按照一定的校驗(yàn)法則，形成的16進(jìn)制的字符串。一個(gè)字符本部字符串對(duì)應(yīng)唯一一個(gè)校驗(yàn)碼字符串，因而可以通過檢驗(yàn)校驗(yàn)碼字符串判斷識(shí)別的字符本部字符串是否正確。
[0116]當(dāng)產(chǎn)品A處于流通環(huán)節(jié)的起始位置時(shí)，假定上位機(jī)系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品A的生產(chǎn)特性分給產(chǎn)品A的生產(chǎn)單號(hào)為AS120722，采用一種噴印字符圖像識(shí)別及校驗(yàn)和方法來識(shí)別產(chǎn)品A的單號(hào)，產(chǎn)品A的單號(hào)識(shí)別結(jié)構(gòu)及步驟如圖5所示。
[0117]I)從上位機(jī)獲取產(chǎn)品A的生產(chǎn)單號(hào)AS120722，該生產(chǎn)單號(hào)即為字符生成部分的字符本部。
[0118]2)字符本部確定之后,選定字符校驗(yàn)方法。如果系統(tǒng)按照BCC校驗(yàn)方式來驗(yàn)證最后識(shí)別的字符是否正確，那么根據(jù)BCC校驗(yàn)法則，則不難獲得生產(chǎn)單號(hào)AS120722的校驗(yàn)碼為十六進(jìn)制數(shù)16H。
[0119]3)選定字符噴印點(diǎn)陣圖案方法，并進(jìn)行校驗(yàn)碼設(shè)計(jì)。產(chǎn)品A的生產(chǎn)單號(hào)為AS120722,該字符串的每一個(gè)字符都是由M行N列的點(diǎn)陣組成，如圖6所示，根據(jù)校驗(yàn)碼設(shè)計(jì)滿足的三個(gè)原則，校驗(yàn)碼設(shè)計(jì)如下:
[0120]①字符本部字符串的每一個(gè)字符是由M行N列(M>N)的點(diǎn)陣組成，則初步確定校驗(yàn)碼每個(gè)字符大小為M行M列的正方形點(diǎn)陣組成。
[0121]②根據(jù)校驗(yàn)的法則，校驗(yàn)碼總能通過2進(jìn)制數(shù)O和I表示，用前景色點(diǎn)陣區(qū)域表示1，用背景色像素點(diǎn)陣區(qū)域表示O。由于噴印或印刷原因，字符整行或整列的前景像素點(diǎn)陣缺失情況較多，而其它情況點(diǎn)陣缺失的情況較少，如果采用類似一維碼的編碼原則，通過粗細(xì)不一的線條及空白的組合方式來表示不同的字符，那么當(dāng)整行整列缺失的情況下(特別是整列)，將會(huì)很容易的將正確的編碼表示錯(cuò)誤，如圖7所示，圖7左圖為正確的，表示的二進(jìn)制數(shù)位1010，而右圖則是由于噴印過程中整列噴印缺失，造成粗線條變成了窄線條，結(jié)果表示的字符為二進(jìn)制數(shù)00010，從而造成識(shí)別錯(cuò)誤。[0122]③為應(yīng)對(duì)上述問題，存在如下解決方法。
[0123]等腰直角三角形表示法。根據(jù)1，校驗(yàn)碼每個(gè)字符是M行M列的正方形點(diǎn)陣，可以將正方形點(diǎn)陣按照對(duì)角線劃分，則可以分為四個(gè)等腰直角三角形，采用等腰直角三角形前景像素點(diǎn)陣區(qū)域表示1，空白的等腰直角三角形背景像素點(diǎn)陣區(qū)域表示O。將四個(gè)相同大小的等腰直角三角形組成正方形，這種方式具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì):第一，三角形是最簡(jiǎn)單最基本的圖形種類，非常容易識(shí)別；第二，正方形點(diǎn)陣區(qū)域一定的情況下，等腰直角三角形能夠?qū)崿F(xiàn)分割區(qū)域的數(shù)量較多(能夠表示較多的二進(jìn)制數(shù)O和1)，且同時(shí)等腰直角三角形具有較多的垂直和水平穿越射線(水平垂直的穿越射線越多，則表明當(dāng)出現(xiàn)整行整列噴印缺失的情況下，造成的影響越低)；第三，等腰直角三角形中等腰和直角的特性，可以實(shí)現(xiàn)多種組合(如兩個(gè)等腰直角三角形可以組成一個(gè)大的等腰直角三角形，四個(gè)可以組成正方形)，且各種組合具有自己獨(dú)特的特性，如單個(gè)等腰直角三角形可以根據(jù)斜邊的外法線方向不同來規(guī)定二進(jìn)制數(shù)O和I的排序(假定字符本部字符的順序?yàn)閺淖蟮接?，且斜邊外法線方向按照逆時(shí)針順序，那么圖8的校驗(yàn)碼可以表示為1110)，而兩個(gè)等腰直角三角形形成的大等腰直角三角形，其斜邊法線方向與單個(gè)等腰直角三角形斜邊法線方向不同。
[0124]上述校驗(yàn)碼的識(shí)別方法為:1)統(tǒng)計(jì)前景色點(diǎn)陣的點(diǎn)數(shù)，確定正方形點(diǎn)陣存在的前景色形成的等腰直角三角形數(shù)目(通過所占整個(gè)正方形點(diǎn)陣的比率確定)和背景色形成的等腰三角形數(shù)目；2)根據(jù)三角形檢測(cè)方法，檢測(cè)獲取三角形區(qū)域。等腰直角三角形所有組合類型中，只有二種組合類型，它的前景色點(diǎn)陣形成的組合形狀為非三角形形狀，一種如圖8所示，它包含的前景色點(diǎn)陣區(qū)域?yàn)榉侨切涡螤?，但是背景色點(diǎn)陣形成的卻是三角形形狀，因而對(duì)于這種情況可以通過檢測(cè)背景像素點(diǎn)形成的三角形區(qū)域來確定整個(gè)正方形點(diǎn)陣的三角形組成；另一種為正方形，也即是正方形整個(gè)點(diǎn)陣區(qū)域都為前景色或者都為背景色，那么這種情況也非常好檢測(cè)，直接通過I)就可以知道。3)確定三角形斜邊法線的大致方向，確定前景色等腰直角三角形的排列順序，形成二進(jìn)制數(shù)O或I的排列順序。如果是單個(gè)的等腰直角三角形，如圖9，校驗(yàn)碼表示為1010，很容易的確定三角形斜邊法線方向，如果是兩個(gè)等腰直角三角形合成的大的等腰直角三角形，也很容易獲得其斜邊法線方向，其法線方向與小等腰直角三角形法線方向很不相同，可以根據(jù)其法線方向和I)確定的三角形數(shù)目共同確定校驗(yàn)碼O或I的順序。
[0125]4)確定字符本部字符串和字符校驗(yàn)碼部分的字符之后，需要將字符本部的字符串及校驗(yàn)碼部分的字符噴印在產(chǎn)品表面上。字符本部的字符串由數(shù)字和字母構(gòu)成，噴印后仍然為字母加數(shù)字的形式；而校驗(yàn)碼部分的字符，則主要是由等腰直角三角形組成的正方形點(diǎn)陣區(qū)域，字符本部的順序是從左到右，那么校驗(yàn)碼等腰直角三角形區(qū)域也將是按照從左到右的順序，且為逆時(shí)針方向順序。校驗(yàn)碼為16H，其二進(jìn)制數(shù)應(yīng)為00010110，其中存在8個(gè)二進(jìn)制數(shù)，因而需要8個(gè)小的等腰直角三角形組成的2個(gè)正方形點(diǎn)陣區(qū)域；而字符I的位置為從左到右的第4位、第6位和第7位，則外法線方向?qū)?yīng)的從左到右逆時(shí)針方向的第4、
6、7個(gè)等腰直角三角形為前景像素區(qū)域，如果前景像素的灰度定義為黑色，則校驗(yàn)碼部分的噴印字符圖像如圖8右圖所不所不，而廣品的整個(gè)字符串如圖7左圖所不。
[0126]5)整個(gè)產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)字符串生成之后，再由噴印或印刷設(shè)備將圖7所示的字符串印到廣品表面。
[0127]6)當(dāng)該產(chǎn)品流通到某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可以通過工業(yè)相機(jī)等圖像采集設(shè)備(也可是手持式圖像采集設(shè)備)，將噴印在產(chǎn)品表面的字符串采集，形成的字符串?dāng)?shù)字圖像如圖7所示。
[0128]7)獲取標(biāo)識(shí)字符串之后，首先要將該字符串從背景圖像中提取出來，可以采用的方法有許多，這里可以采用聚類算法(KMean)和自適應(yīng)閥值分割算法相結(jié)合的方法來將字符串從背景圖像中提取出來。
[0129]8)字符串從背景圖像提取出來形成的圖像是只包含字符串的二值化圖像。然后計(jì)算二值化圖像中字符串部分的左半部分像素的形心與右半部分的形心連線與圖像基準(zhǔn)坐標(biāo)系X軸方向(圖像的寬度方向)的夾角，從而可以調(diào)整字符串的傾斜角度，使之與圖像寬度方向平行。
[0130]9)調(diào)整好字符串在圖像中的水平位置之后，按照字符串前景像素段在寬度方向和高度方向的垂直投影，可以確定字符與字符之間的分割位置，從而將字符串分割成若干個(gè)字符，產(chǎn)品A的標(biāo)識(shí)字符串可以分割成10個(gè)字符。
[0131]10)字符串分割成若干單個(gè)字符之后，由于每一個(gè)字符大小可能不同，確定一個(gè)字符串大小標(biāo)準(zhǔn)，建立所有字符串到標(biāo)準(zhǔn)字符串的映射關(guān)系，將大小不一致的字符轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)大小的字符(如都為M行N列)。
[0132]11)所有字符轉(zhuǎn)化為相同大小的字符之后，提取每一個(gè)字符的特征，如逐像素特征提取法是根據(jù)字符前景像素的灰度來提取特征的，前景像素點(diǎn)的特征值為1，背景像素點(diǎn)的特征值為0，根據(jù)所在像素點(diǎn)的位置，將會(huì)形成一個(gè)由O和I組成的特征向量(M行N列的圖像，將會(huì)存在M X N個(gè)O或I)。
[0133]12)由于整個(gè)標(biāo)識(shí)字符串包含字符本部和校驗(yàn)碼部分，將字符本部的每一個(gè)字符特征向量送到設(shè)計(jì)的分類器中進(jìn)行分類，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器可以將特征向量作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層節(jié)點(diǎn)向量，按照神經(jīng)中輸入層節(jié)點(diǎn)到隱含層節(jié)點(diǎn)和隱含層節(jié)點(diǎn)到輸出層節(jié)點(diǎn)的權(quán)值矩陣，可以計(jì)算出輸出層節(jié)點(diǎn)的向量值，根據(jù)輸出層向量，可以判定相應(yīng)的輸入層向量對(duì)應(yīng)的字符類別。校驗(yàn)碼部分的識(shí)別，根據(jù)三角形的位置和面積來進(jìn)行識(shí)別，如圖7右圖，按照從左到右的逆時(shí)針順序，可以看出，第一個(gè)正方形點(diǎn)陣包含一個(gè)等腰直角三角形，且等腰直角三角形的位置時(shí)第四位置，因而此字符的二進(jìn)制數(shù)為0001，而第二個(gè)正方形點(diǎn)陣包含兩個(gè)等腰直角三角形，其位置為2個(gè)和第三個(gè)位置，則第二個(gè)字符的二進(jìn)制數(shù)為0110，將識(shí)別出來的兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行合并，則可以獲得的二進(jìn)制數(shù)為00010110，為16進(jìn)制數(shù)16.[0134]13)根據(jù)步驟11)可以分別識(shí)別出字符本部的各個(gè)字符和校驗(yàn)碼部分的各個(gè)字符，如果經(jīng)過圖像采集和識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別出來的產(chǎn)品A字符本部的識(shí)別結(jié)果為AS120722，則按照BCC校驗(yàn)法則，其校驗(yàn)碼為16。而此時(shí)如果識(shí)別校驗(yàn)碼部分的字符，能夠獲得16進(jìn)制數(shù)字符串I和6，那么可以得之校驗(yàn)碼部分獲得的字符串與字符本部字符理論上的校驗(yàn)碼相符，從而可以證明該字符串識(shí)別時(shí)是正確的。如果不相符，那么則證明該字符本部識(shí)別是錯(cuò)誤的。
[0135]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于包括:字符生成部分、字符噴印部分、字符識(shí)別部分和字符校驗(yàn)部分，其中: 所述字符生成部分包括字符本部、校驗(yàn)碼部分和銜接部分，字符本部是指標(biāo)識(shí)該產(chǎn)品的字符串，是字符生成部分的主體；校驗(yàn)碼部分位于字符本部之后或之前，是根據(jù)一定的校驗(yàn)法則來校驗(yàn)字符本部識(shí)別是否是準(zhǔn)確的字符；銜接部分是連接字符本部和校驗(yàn)碼部分的中間部分；當(dāng)系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)特性為該產(chǎn)品分配一個(gè)標(biāo)識(shí)字符串時(shí)，字符生成部分就會(huì)根據(jù)該標(biāo)識(shí)字符串即字符本部，自動(dòng)的將該標(biāo)識(shí)字符串的校驗(yàn)碼部分字符串和銜接部分字符串加到字符本部字符串后面或前面，從而生成整個(gè)字符串，該字符串稱為字符生成字符串； 所述字符噴印部分，用于實(shí)現(xiàn)字符生成部分生成的字符串在產(chǎn)品表面的噴??； 所述字符識(shí)別部分，用于通過圖像識(shí)別的方式識(shí)別出產(chǎn)品上的噴印字符串； 所述字符校驗(yàn)部分，對(duì)所述字符識(shí)別部分的識(shí)別結(jié)果采用校驗(yàn)法則計(jì)算校驗(yàn)碼，判斷識(shí)別結(jié)果是否正確。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述字符本部由字母或數(shù)字或兩者混合組成，當(dāng)一件產(chǎn)品處于流通環(huán)節(jié)的起始位置時(shí)，生產(chǎn)系統(tǒng)會(huì)為該產(chǎn)品分配一個(gè)標(biāo)識(shí)該產(chǎn)品的標(biāo)示符字符串，這部分字符串是由生產(chǎn)系統(tǒng)根據(jù)該產(chǎn)品的生產(chǎn)特性自動(dòng)生成的，是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中能夠唯一標(biāo)識(shí)該產(chǎn)品的代碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所 述的噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述校驗(yàn)碼部分與字符本部不一樣，校驗(yàn)碼的字符范圍不在字符本部范圍內(nèi)，是滿足以下要求的特殊字符組成的: 1)校驗(yàn)碼應(yīng)該與字符本部的字符相關(guān)性低，也即是校驗(yàn)碼的種類要盡量與字符本部的字符不同，從而防止將校驗(yàn)碼誤識(shí)為字符本部的相關(guān)字符； 2)校驗(yàn)碼設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)都應(yīng)該簡(jiǎn)單，相對(duì)于字符本部，校驗(yàn)碼部分的字符應(yīng)該更加容易識(shí)別； 3)校驗(yàn)碼的識(shí)別應(yīng)當(dāng)具有一定的冗余特性，即當(dāng)校驗(yàn)碼出現(xiàn)一定程度的破損，依然不影響識(shí)別的正確性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述銜接部分通過該部分的字符告知計(jì)算機(jī)字符本部的字符串已經(jīng)結(jié)束和校驗(yàn)碼部分的字符即將開始，當(dāng)字符本部的字符串與校驗(yàn)碼部分的字符差別不大時(shí)，通過設(shè)計(jì)銜接部分的字符來將字符本部和校驗(yàn)碼兩部分區(qū)別，從而得知哪一部分是字符本部，哪一部分是校驗(yàn)碼；對(duì)于校驗(yàn)碼部分與字符本部字符串差別較大，能夠比較明顯的進(jìn)行區(qū)分，可以不必設(shè)計(jì)銜接部分字符，即將銜接部分置為空；對(duì)于字符本部字符數(shù)與校驗(yàn)碼部分字符數(shù)都為固定的情況下，可以不必設(shè)計(jì)銜接部分字符，即將銜接部分置為空。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述字符噴印部分實(shí)現(xiàn)字符生成字符串在產(chǎn)品表面的噴印，字符生成字符串會(huì)從上位機(jī)傳輸?shù)较挛粰C(jī)的噴印控制系統(tǒng)中，下位機(jī)的噴印控制系統(tǒng)則根據(jù)預(yù)定好的字符大小和噴印點(diǎn)數(shù)，將所有的字符生成字符串轉(zhuǎn)化為噴印控制器能夠識(shí)別噴印點(diǎn)陣圖案，然后噴印控制器根據(jù)噴印點(diǎn)陣圖案控制噴印執(zhí)行機(jī)構(gòu)在產(chǎn)品表面的某位置噴印字符生成字符串，從而形成可見的產(chǎn)品表面字符串。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述字符識(shí)別部分包括字符串分割模塊、字符分割模塊、特征提取模塊和字符識(shí)別模塊，其中: 所述字符串分割模塊，將噴印在產(chǎn)品表面的字符串從背景圖像中分割出來； 所述字符分割模塊，在字符串從背景分割出來之后，將分割的字符串拆分為單個(gè)的字符; 所述特征提取模塊，通過提取不同類別字符的同種類型特征將字符進(jìn)行歸類； 所述字符識(shí)別模塊，根據(jù)所述特征提取模塊提取的特征，對(duì)字符進(jìn)行識(shí)別。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述字符識(shí)別模塊，包括字符本部識(shí)別子模塊和校驗(yàn)碼字符識(shí)別子模塊，其中: 所述字符本部識(shí)別子模塊，按照特征提取的方法提取不同類別字符的同一類型的特征，采集大量的字符樣本，將這些樣本分為不同的類別，對(duì)所有的樣本采用同一種特征提取方法，同一種類別的字符特征將是非常相似，且與其它類別字符的特征形成差異，根據(jù)這些已知的字符樣本相似性和差異的統(tǒng)計(jì)，形成字符分類器，當(dāng)遇到新的字符時(shí)，將新的字符與已知樣本形成的分類器中的所有類別字符的特征進(jìn)行比對(duì)，找出與已知類別字符特征相似性最高的字符類別，并將新的字符類別置為與其相似性最高的字符類別； 所述校驗(yàn)碼字符識(shí)別子模塊，因?yàn)樾ｒ?yàn)碼部分的字符與字符本部字符識(shí)別不一樣，它不是由數(shù)字和字母組成的，因而不能與字符本部共用一套字符分類器來識(shí)別，校驗(yàn)碼字符的識(shí)別可以根據(jù)其設(shè)計(jì)原則和本身具有的特性來實(shí)現(xiàn)的識(shí)別方法，根據(jù)這這套識(shí)別方法來識(shí)別校驗(yàn)碼。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述字符校驗(yàn)部分，將檢驗(yàn)碼部分的字符串按照校驗(yàn)碼字符的識(shí)別方法識(shí)別出來，校驗(yàn)碼是字符本部字符串的每一個(gè)字符對(duì)應(yīng)的ASCII碼值，按照校驗(yàn)法則形成的16進(jìn)制的字符串，一個(gè)字符本部字符串對(duì)應(yīng)唯一一個(gè)校驗(yàn)碼字符串，通過檢驗(yàn)校驗(yàn)碼部分識(shí)別出來的字符串，與字符本部識(shí)別出來的字符串對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)碼是否一致來判定識(shí)別是否正確。
9.一種采用權(quán)利要求1-8所述系統(tǒng)的噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)方法，其特征在于，由以下步驟構(gòu)成: 字符生成步驟:用于生成包括字符本部、校驗(yàn)碼部和銜接部分的整個(gè)字符串； 字符噴印步驟:用于實(shí)現(xiàn)字符生成部分生成的字符串在產(chǎn)品表面的噴印； 字符識(shí)別步驟:用于通過圖像識(shí)別的方式識(shí)別產(chǎn)品上的噴印字符串； 字符校驗(yàn)步驟:對(duì)字符本部的字符識(shí)別結(jié)果采用校驗(yàn)法則計(jì)算校驗(yàn)碼，接著對(duì)校驗(yàn)碼部分圖像的識(shí)別獲得識(shí)別校驗(yàn)碼結(jié)果，然后比對(duì)計(jì)算校驗(yàn)碼和識(shí)別校驗(yàn)碼，如果一致則識(shí)別的結(jié)果是正確的，如果不一致則識(shí)別是錯(cuò)誤的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴印字符圖像識(shí)別與校驗(yàn)方法，其特征在于，所述字符識(shí)別步驟，包括字符串分割、字符分割、特征提取和字符識(shí)別四個(gè)子步驟； 所述字符識(shí)別子步驟，包括字符本部識(shí)別步驟和校驗(yàn)碼字符識(shí)別步驟，這兩個(gè)步驟獨(dú)立或者同時(shí)進(jìn)行； 所述字符本部識(shí)別步驟，按照特征提取的方法提取不同類別字符的同一類型的特征，采集大量的字符樣本，將這些樣本分為不同的類別，對(duì)所有的樣本采用同一種特征提取方法，同一種類別的字符特征將是非常相似，且與其它類別字符的特征形成差異，根據(jù)這些已知的字符樣本相似性和差異的統(tǒng)計(jì)，形成字符分類器，當(dāng)遇到新的字符時(shí)，將新的字符與已知樣本形成的分類器中的所有類別字符的特征進(jìn)行比對(duì)，找出與已知類別字符特征相似性最高的字符類別，并將新的字符類別置為與其相似性最高的字符類別； 所述校驗(yàn)碼識(shí)別步驟，校驗(yàn)碼字符的識(shí)別根據(jù)其設(shè)計(jì)原則和本身具有的特性來實(shí)現(xiàn)的識(shí)別方法，根據(jù)這這套識(shí)別方法來識(shí)別校驗(yàn)碼。
【文檔編號(hào)】G06K9/54GK103914680SQ201310005117
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月7日
【發(fā)明者】張翼成, 陳欣, 陳良, 嵇小波, 戴錫春, 聞?chuàng)P 申請(qǐng)人:上海寶信軟件股份有限公司