一种基于三叶形相位掩膜的双镜头二维码读取系统的制作方法

本发明涉及图像处理，具体涉及一种基于三叶形相位掩膜的双镜头二维码读取系统。

背景技术：

1、二维码识别技术作为自动识别与数据采集领域的核心技术之一，已广泛应用于工业自动化、智能物流、智能制造、零售结算及公共安全等众多领域。其原理通常是采用图像传感器对形成有二维码标识的区域采集图像，并对图像进行二值化处理，从中提取对应的定位标记和编码区并进行解码来获取对应的信息。在实际应用场景中，二维码可能出现在不同距离的位置，例如在流水线上，工件上的二维码可能从近处（如300毫米）到远处（如2.4米）连续移动；在仓储环境中，操作员需要读取货架上不同高度、不同距离的条码。因此，读码设备必须具备覆盖较宽工作距离范围的能力，以应对复杂多变的读取需求。

2、比如，专利申请号cn202010266805.6的文件公开了一种二维码识别方法、装置、电子设备及存储介质，其中，所述二维码识别方法包括：获取待识别图像，所述待识别图像包含二维码；当定位到所述二维码在所述待识别图像中的位置探测标记个数为第一数量个，将所述位置探测标记的个数由第一数量个补充为第二数量个；根据所述位置探测标记控制摄像头进行变焦处理，获得中间图像；对所述中间图像进行二维码识别，得到所述二维码的识别结果。采用所提供的二维码识别方法、装置、电子设备及存储介质解决了现有技术中远距离环境下的二维码识别的成功率不高的问题。

3、但在实际实施过程中，发明人发现，该类技术方案在使用过程中通常会受到镜头本身的光学特性的限制，在缺乏机械对焦结构时，其景深范围通常仅能够维持在较为狭窄的范围中，难以实现较好的识别准确度。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于三叶形相位掩膜的双镜头二维码读取系统。

2、具体技术方案如下：

3、一种基于三叶形相位掩膜的双镜头二维码读取系统，包括：

4、第一成像模块，所述第一成像模块用于对第一工作范围内的第一目标图像进行采集；

5、第二成像模块，所述第二成像模块用于对第二工作范围内的所述第二目标图像进行采集；

6、复合三叶形相位掩膜，所述复合三叶形相位掩膜位于所述第二成像模块的前方，以对入射所述第二成像模块的光线进行波前编码调制；

7、图像处理模块，所述图像处理模块分别连接所述第一成像模块和所述第二成像模块；

8、所述图像处理模块对所述第一目标图像进行识别或者对所述第二目标图像解码后识别。

9、另一方面，所述图像处理模块包括：

10、测距模块，所述测距模块确定目标物体相对于所述第一成像模块和所述第二成像模块的实际距离；

11、选择模块，所述选择模块连接所述测距模块；

12、所述选择模块根据所述实际距离和预先标定的景深范围区间选择所述第一目标图像或所述第二目标图像作为识别图像；

13、识别模块，所述识别模块连接所述选择模块；

14、所述识别模块对所述识别图像进行识别得到识别结果并输出；

15、当所述第二目标图像作为所述识别图像时，所述识别模块先进行解码再进行识别。

16、另一方面，所述双镜头二维码读取系统还包括红外测距装置；

17、所述测距模块连接所述红外测距装置，并根据所述红外测距装置的测量结果确定所述实际距离。

18、另一方面，所述红外测距装置采集并生成红外深度图像；

19、所述测距模块对所述第一目标图像进行位置估计以生成目标掩膜，随后基于所述目标掩膜对所述红外深度图像进行分割以确定所述实际距离。

20、另一方面，所述复合三叶形相位掩膜的总相位分布包括三叶形相位主编码项和辅助补偿项；

21、所述三叶形相位主编码项和所述辅助补偿项的综合相位分布包括：

22、

23、式中，为光瞳归一化极坐标，为三叶形相位主编码强度，为主编码项方向角，为辅助补偿系数。

24、另一方面，所述综合相位分布加载于非球面基底上；

25、所述非球面基底用于提供基础光焦度和像差校正。

26、另一方面，所述选择模块包括：

27、实际距离获取模块，所述实际距离获取模块获取所述实际距离并添加至距离序列中；

28、滞回判断模块，所述滞回判断模块连接所述实际距离获取模块；

29、所述滞回判断模块根据所述距离序列判断所述实际距离是否在交界区间变化并生成交界判断结果；

30、第一确定模块，所述第一确定模块连接所述滞回判断模块；

31、所述第一确定模块在所述交界判断结果表明为否时，依照所述景深范围区间选择所述第一目标图像或所述第二目标图像作为识别图像；

32、第二确定模块，所述第二确定模块连接所述滞回判断模块；

33、所述第二确定模块在所述交界判断结果表明为是时，依照所述距离序列确定最接近工作区间，随后根据所述最接近工作区间选择所述第一目标图像或所述第二目标图像作为识别图像。

34、另一方面，所述识别模块依照频域维纳滤波方法对所述第二目标图像进行解码。

35、另一方面，所述第一工作范围在300mm至1m之间，所述第二工作范围在1m至2.4m之间。

36、上述技术方案具有如下优点或有益效果：

37、针对现有技术中的二维码成像识别系统识别速度较慢的问题，引入了具有不同工作范围的双镜头成像系统，并通过引入复合三叶形相位掩膜来进行波前调制，从而扩展了第二成像模块的工作范围，在不引入进一步的机械变焦结构的情况下实现了对系统工作范围的有效扩展，实现了从近距300mm到远距2.4m的全范围高精度成像，可满足工业自动化领域复杂多变的二维码读取需求。

1.一种基于三叶形相位掩膜的双镜头二维码读取系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的双镜头二维码读取系统，其特征在于，所述图像处理模块包括：

3.根据权利要求2所述的双镜头二维码读取系统，其特征在于，所述双镜头二维码读取系统还包括红外测距装置；

4.根据权利要求3所述的双镜头二维码读取系统，其特征在于，所述红外测距装置采集并生成红外深度图像；

5.根据权利要求1所述的双镜头二维码读取系统，其特征在于，所述复合三叶形相位掩膜的总相位分布包括三叶形相位主编码项和辅助补偿项；

6.根据权利要求5所述的双镜头二维码读取系统，其特征在于，所述综合相位分布加载于非球面基底上；

7.根据权利要求2所述的双镜头二维码读取系统，其特征在于，所述选择模块包括：

8.根据权利要求2所述的双镜头二维码读取系统，其特征在于，所述识别模块依照频域维纳滤波方法对所述第二目标图像进行解码。

9.根据权利要求1所述的双镜头二维码读取系统，其特征在于，所述第一工作范围在300mm至1m之间，所述第二工作范围在1m至2.4m之间。