一种二维码批扫设备的二维码快速筛选方法与流程

1.本发明涉及一种二维码预识别方法，尤其涉及一种二维码批扫设备的二维码快速筛选方法。


背景技术：

2.样本管是一种用于存储生物样本的试管，其底部设置有包含样本唯一性信息(如样本管id)的二维码。正常情况下，样本管被置于深冷存储设备中。当操作人员需要存取样本时，需要通过样本管存取设备实现对样本管存取的功能。为了精准识别被存取的样本管，样本管存取设备包括一组用于识别样本管二维码的二维码读取设备，其包括用于采集样本管底部二维码数据的ccd摄像头及对ccd摄像头采集到的图像数据进行分析解码并输出识别结果的控制程序。在存取设备时，样本一般通过板架进行输运，板架上设有多个用于防止样本管的存取槽，存取槽的底部设有穿透板架底壁并用于识别二维码的穿孔，ccd摄像头在对二维码进行采集时，由于样本管与板架之间具有间隙、样本管底部由于温差而形成霜雾、样本管底部二维码本身破损或缺失、光源透过板架上空孔位而在ccd摄像头图像采集器上形成光斑等原因，使得ccd摄像头采集到的图像具有一定的缺陷。现有的对这种具有缺陷的二维码的处理方式是通过控制程序的解码模块对其进行正常解码，当无法正确解码出样本管数据时输出错误信息，以提示系统或操作人员进行相关操作。这种对残缺二维码处理的方法由于是采用正常的二维码解码模块对其进行解码，其处理的时间较长，在处理单个二维码时勉强能够使用，然而在同时处理大量二维码数据时则大大降低了系统的处理效率，进而影响到对生物样本的存取效率。为此需要设计一种二维码的筛选方法，以快速剔除残缺等无效的二维码、提高对二维码的识别效率及对生物样本的存取效率。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够快速筛无效二维码的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法。
4.本发明的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，包括以下步骤：
5.s1：获取二维码图像中黑色区域的轮廓；
6.s2：拟合步骤s1中轮廓的最小外接矩形；
7.s3：计算步骤s1中轮廓面积及步骤s2中最小外接矩形的面积；
8.s4：将步骤s3中计算得到的轮廓面积除以最小外接矩形的面积得到轮廓与最小外接矩形的面积比；
9.s5：将s4中得到的面积比与设定阈值比较，小于设定阈值的认定为无效二维码。
10.本发明的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，通过计算轮廓与最小外接矩形的面积比，并将该面积比与设定阈值进行比较实现了对二维码有效性的初步判定，从而能够快速筛除掉无效二维码。其无需通过解码模块对二维码进行解码，从而大大提高了对二维码有效性的判定速度，提高了后期对二维码的解码及生物样本的存取效率。
11.进一步的，本发明的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，步骤s1中二维码图像通过以下步骤获取：
12.a1：通过图像采集装置采集板架底面的图像；
13.a2：将板架底面的图像分割为多个以板架底部穿孔为中心的二维码图像。
14.样本管底部的二维码是透过板架底部的穿孔输入至图像采集装置，该方法将图像采集装置采集到的板架底面图像分割为多个以其底部穿孔为中心的图像，从而获取了板架上各存取槽内样本管底部的二维码图像。然后再通过前述判断二维码有效性的步骤对各二维码图像依次进行预处理，以判别其是否为完整、有效的二维码。
15.进一步的，本发明的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，图像采集装置采集板架底面图像的具体步骤为：
16.机械手将载有样本管的板架置于密闭盒体顶部的透明窗口表面；
17.通过密闭盒体内、透明窗口正下方的图像采集装置采集板架底面的图像。
18.该方案实现了对板架底面图像的采集。
19.进一步的，本发明的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，图像采集装置采集板架底面前，还包括以下步骤：
20.位移驱动装置将遮光保温罩罩于板架的外侧。
21.将遮光保温罩罩于板架的外侧一方面可以防止外部光线的干扰，另一方面可实现对板架的保温，以防止其底部结霜。
22.进一步的，本发明的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，遮光保温罩的内壁涂覆吸光材料层。
23.在遮光保温罩内壁涂覆吸光材料材料层可防止光线的反射。
24.进一步的，本发明的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，采集板架底面的图像前，还包括以下步骤：
25.在密闭盒体内设置光源，开启密闭盒体内的光源，以照亮透明窗口处的板架底面。
26.进一步的，本发明的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，密闭盒体内的光源为线光源。
27.线光源的设置实现了对板架底部的照明。
28.进一步的，本发明的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，包括对二维码图像预处理的方法，预处理方法包括以下步骤：
29.对图像进行二值化处理的步骤；
30.对图像进行膨胀后再腐蚀的步骤；
31.对二维码图像进行预处理的方法实现了对二维码图像的预处理，其中二值化处理的步骤提高了二维码图像的黑白效果，而先膨胀再腐蚀的步骤去除了二维码图像的干扰噪点，从而提高了对图像的处理效果。
32.进一步的，本发明的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，还包括以下步骤：
33.将最小外接矩形的长和宽分别与设定的标准二维码的长和宽比较，超出预定范围的认定为无效二维码图像。
34.进一步的，本发明的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，最小外接矩形的长与标准二维码的长度之比超出0.9至1.1之间的认定为无效二维码，最小外接矩形的宽与标
准二维码的宽度之比超出0.9至1.1之间的认定为无效二维码。
35.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，并依照说明书的内容予以具体实施，以下以本发明的实施例对其进行详细说明。
附图说明
36.图1是通过本发明二维码批扫设备的二维码快速筛选方法对多个二维码图像进行有效性判定的流程图；
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
38.实施例一：
39.参考图1，本实施例的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，包括以下步骤：
40.s1：获取二维码图像中黑色区域的轮廓；
41.s2：拟合步骤s1中轮廓的最小外接矩形；
42.s3：计算步骤s1中轮廓面积及步骤s2中最小外接矩形的面积；
43.s4：将步骤s3中计算得到的轮廓面积除以最小外接矩形的面积得到轮廓与最小外接矩形的面积比；
44.s5：将s4中得到的面积比与设定阈值比较，大于设定阈值的认定为有效二维码，小于设定阈值的认定为无效二维码。
45.由于二维码一般为包含多个黑色方块及白色方块的图像，其由黑色方块形成的黑色区域的总面积与由白色方块形成的白色区域的总面积或整个二维码矩形区域的总面积具有固定的比例范围，其一般大于设定的阈值。本实施例中，该阈值设为0.6，其能够筛除掉绝大部分无效的二维码，进而提高对二维码的识别效率。
46.本实施例中，黑色区域的轮廓可通过计算图像灰度梯度及其峰值的方式获取。此外，获取最小外接矩形、轮廓面积及最小外界矩形面积、面积比的算法均为本领域常规技术，此处不再赘述。
47.本实施例的二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，通过计算轮廓与最小外接矩形的面积比，并将该面积比与设定阈值进行比较实现了对二维码有效性的初步判定，从而能够快速筛除掉无效二维码。其无需通过解码模块对二维码进行解码，从而大大提高了对二维码有效性的判定速度，提高了后期对二维码的解码及生物样本的存取效率。
48.此外，步骤s5中还可包括对最小外接矩形长度和宽度的判断，具体的，当最小外接矩形的长度与设定的标准二维码长度的比在规定范围内，如0.9～1.1，同时其宽度与标准二维码的宽度比也在该设定的规定范围内时，二维码图像为有效的二维码图像。当超出该范围则为无效二维码。具体实施时，当二维码图像面积比和长宽均符合上述阈值要求时可判定该二维码为有效二维码，从而可提高二维码有效性判定的正确率。
49.优选的，步骤s1中二维码图像通过以下步骤获取：
50.a1：通过图像采集装置采集板架底面的图像；
51.a2：将板架底面的图像分割为多个以板架底部穿孔为中心的二维码图像。
52.样本管底部的二维码是透过板架底部的穿孔输入至图像采集装置，该方法将图像采集装置采集到的板架底面图像分割为多个以其底部穿孔为中心的图像，从而获取了板架上各存取槽内样本管底部的二维码图像。然后再通过前述判断二维码有效性的步骤对各二维码图像依次进行预处理，以判别其是否为完整、有效的二维码。
53.由于图像装置到板架底板的距离固定，且板架的位置也为固定，板架底面在图像采集装置上成像也为固定大小，因此在对板架底面图像进行分割时系统可根据预设的距离直接对图像进行分割，此外也可通过图像识别的方式对板架底面图像进行分割，例如可识别相邻孔位的边缘进而以此对其分割，也可识别板架整体的轮廓并根据板架的具体型号对其进行分割，其具体操作方式为本领域常规技术，此处不再具体描述。
54.其中图像采集装置优选为ccd图像采集装置。具体采集时，板架被置于与低温存储设备壳体连接的密闭盒体顶面，密闭盒体的顶面具有一个由玻璃制成的透明窗口，板架由机械手置于透明窗口表面。图像采集装置设置于密闭盒体内并位于透明窗口正下方的固定高度处。密闭盒体内设置有位于图像采集装置与透明窗口之间的光源，以对板架底部进行照明，该光源优选为线状光源。此外，为了避免外部光线透过板架上的穿孔并输入图像采集装置而形成光斑，同时也为了防止冻存管由于温差过大而形成霜雾，透明窗口的上方可设置一个可通过位移装置移动的遮光保温罩。遮光保温罩的内壁可涂覆吸光材料层，以避免光线的反射。采集时，板架及其上的冻存管均位于遮光保温罩内。当图像采集完成后各部件恢复原位，以待下一次采集。
55.优选的，图像采集装置采集板架底面图像的具体步骤为：
56.机械手将载有样本管的板架置于密闭盒体顶部的透明窗口表面；
57.位移驱动装置将遮光保温罩罩于板架的外侧；
58.开启密闭盒体内的光源，以照亮透明窗口处的板架底面；
59.通过密闭盒体内、透明窗口正下方的图像采集装置采集板架底面的图像。
60.该方案实现了对板架底面图像的采集，其中位移驱动装置可为一维升降驱动装置或二维位移驱动装置，光源优选为线状光源，图像采集装置优选为ccd摄像机。
61.作为优选，本发明二维码批扫设备的二维码快速筛选方法，在获取二维码图像中黑色区域的轮廓前包括对二维码图像预处理的方法，预处理方法包括以下步骤：
62.对图像进行二值化处理的步骤；
63.对图像进行膨胀后再腐蚀的步骤；
64.对二维码图像进行预处理的方法实现了对二维码图像的预处理，其中二值化处理的步骤提高了二维码图像的黑白效果，而先膨胀再腐蚀的步骤去除了二维码图像的干扰噪点，从而提高了对图像的处理效果。图像预处理后再通过前述方法计算轮廓、最小外接矩形的面积等步骤，以识别其是否为有效二维码图像。
65.以上仅是本发明优选的实施方式，用于辅助本领域技术人员实现相应的技术方案，而并不用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附权利要求限定。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明的技术方案基础上，可做出若干与其等同的改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。同时，应当理解，虽然本说明书按照上述实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例
的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。