Машинно-считываемая этикетка и способ идентификации по меньшей мере одного изделия

 

Прилагаемая к изделию машинно-считываемая этикетка содержит контрастные знаки, совместимые с аппаратурой машинного зрения. Указанные знаки включают по меньшей мере одну характерную граничную маркировку, определяющую примыкающую к ней область, занятую информационным полем, которое содержит множество несущих информацию знаков. По меньшей мере один из следующих элементов: характерная граничная маркировка, несущие информацию знаки иди другие знаки, включают знаки, указывающие на ориентацию этикетки. Способ идентификации заключается в том, что каждое из изделий снабжают указанной машинно-считываемой этикеткой, записывают изображение каждого снабженного этикеткой изделия, определяют с использованием алгоритмов машинного зрения наличие и положение каждой характерной маркировки этикетки в каждом изображении, вычисляют местоположение каждого информационного поля, определяют поворотную ориентацию каждой этикетки и обнаруживают и декодируют несущие информацию знаки для идентификации каждого изделия. Изобретение позволяет создать усовершенствованную систему автоматической идентификации и определения местоположения предметов. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к сбору цифровых изображений и последующему распознаванию и декодированию машинно- считываемых символов и/или кодированных знаков, нанесенных на этикетки, прикрепляемые на неподвижные или транспортируемые предметы или напечатанные непосредственно на них.

Несмотря на то, что уже существует ряд систем для поочередной идентификации данных, нанесенных на перемещающиеся предметы, или для определения местонахождения предметов с последующим воздействием на информационный фонд (как, например, в узлах расчета супермаркетов), все еще существует потребность в системе, способной за один прием осуществить съем данных с множества изделий, оказавшихся одновременно в одном и том же месте, например на складе или в сети распространения, причем это место может быть и на открытом воздухе. Кроме того, в такой системе предпочтительно полностью объединить процедуры анализа данных и подготовку отчета.

Например, существует потребность в системе, которая выполняет, во-первых, идентификацию, а во-вторых, автоматическую регистрацию в удобной форме таких предметов, как бревна и пиломатериалы на различных этапах транспортировки, обработки и хранения.

Из патента Великобритании N 1293128, кл. G 06 K 19/06, 1972, известна прилагаемая к изделию машинно-считываемая этикетка, которая содержит совместимые с аппаратурой машинного зрения контрастные знаки, включающие одну характерную граничную маркировку, образующую внешнюю границу площади, занятой примыкающим к маркировке информационным полем, которое содержит множество несущих информацию знаков. Граничная маркировка выполнена в виде маркирующего кольца. Однако подобные этикетки не обеспечивают эффективной идентификации в реальных условиях при произвольной ориентации изделий, снабженных этикетками.

Цель настоящего изобретения состоит в создании усовершенствованной системы автоматической идентификации и определения местоположения предметов, которые видны на сложном фоне, или по меньшей мере в предоставлении пользователям возможности выбора.

В соответствии с одним аспектом изобретения предлагается машинно- считываемая этикетка, прилагаемая к изделию, содержащая контрастные знаки, совместимые с аппаратурой машинного зрения, на которой указанные знаки включают по меньшей мере одну характерную граничную маркировку, определяющую примыкающую к ней область, занятую информационным полем, которое содержит множество несущих информацию знаков, причем по меньшей мере один из следующих элементов: характерная граничная маркировка, несущие информацию знаки или другие знаки, включают знаки, указывающие на ориентацию этикетки.

Указанная характерная граничная маркировка может быть выбрана из группы, включающей по меньшей мере одну дугообразную маркировку, множество буквенно-цифровых символов, множество овалов, множество треугольников, множество меток или любую комбинацию из перечисленного. Граничная маркировка также может содержать множество знаков, образующих по меньшей мере одну характерную последовательность, расположенную по замкнутому контуру.

Знак, указывающий ориентацию, может представлять собой по меньшей мере один компактный знак, вид которого отличается от вида знаков, которые использованы в граничной маркировке.

Информационное поле этикетки может содержать массив повторяющихся несущих информацию знаков, выбранных из группы, которая содержит буквенно-цифровые символы, характерные символы, метки и кодовые наборы. При этом несущие информацию знаки предпочтительно повторяются в массиве в виде по меньшей мере части латинского квадрата.

В соответствии с другим аспектом изобретения предлагается способ идентификации по меньшей мере одного изделия на месте, согласно которому каждое из указанных изделий снабжают машинно-считываемой этикеткой, несущей совместимые с аппаратурой машинного зрения контрастные знаки, которые включают по меньшей мере одну характерную маркировку, определяющую область, занятую примыкающим к характерной маркировке информационным полем, которое содержит несущие информацию знаки, относящиеся к соответствующему изделию, при этом записывают по меньшей мере одно изображение по меньшей мере одного снабженного этикеткой изделия на месте в совместимой с компьютером форме, определяют с использованием алгоритмов машинного зрения наличие и положение каждой характерной маркировки этикетки в каждом изображении, вычисляют местоположение каждого информационного поля, определяют поворотную ориентацию каждой этикетки и обнаруживают и декодируют несущие информацию знаки для идентификации каждого изделия.

Информационное поле каждой этикетки при этом может содержать массив несущих информацию знаков, которые повторяются в виде по меньшей мере части латинского квадрата. Эту повторяющуюся информацию используют для проверки и, при необходимости, для коррекции кодированной информации из информационного поля.

Предлагаемые идентифицирующая этикетка или символ и/или способ идентификации особенно подходят для помечивания и отслеживания такой группы изделий, как бревна. В предпочтительном варианте изобретения бревна сначала идентифицируются с помощью индивидуальных этикеток, располагаемых на одном или обоих торцах каждого бревна. На этикетках приводятся данные о владельце, месте отправления, отгрузчике, типе или количестве. Индивидуальная этикетка может нести информацию, которая является указателем к базе данных. Стадия съема изображения может потребоваться во время погрузки на судно.

Другие применения изобретения включают определение места размещения на товарном складе изделий от небольших ящиков до судовых контейнеров или идентификацию проходящих транспортных средств на расстоянии или идентификацию занятости площадей в товарном складе. На принципе попредметной обработки система может быть использована на сортировочных узлах почты для отслеживания почтовых отправлений в процессе сортировки.

Информация, получаемая с помощью такой системы, может быть использована для определения категории перевозок, для подготовки к приему груза на станции или для регистрации местоположения каждого из большого количества изделий в каждом пункте при транспортировке или хранении. Точная идентификация может повысить эффективность работы и сократить потери.

Приведенные ниже варианты осуществления данного изобретения даны в качестве примеров и не ограничивают его объема. Различные изменения и эквивалентные решения являются очевидными для специалистов в данной области.

При описании чертежей говорится о закрашенных в черный цвет геометрических фигурах, таких как окружности, овалы или треугольники. Однако на чертежах черный цвет показан штриховкой. Чертежи изображают: фиг. 1 - типичное устройство подвижной платформы с камерой и связка бревен, имеющих этикетки, во время фиксации изображения на пристани; фиг. 2 - одиночное полное зафиксированное изображение, которое показывает связку бревен на опорных козлах; фиг. 3 - примеры закодированных этикеток с наружной круглой рамкой вокруг концентрических колец штрихового кода. Нижняя этикетка является этикеткой с штриховым кольцевым кодом, информация которой соответствует приведенной на фиг. 4 и 5. Каждая этикетка имеет черное внешнее контрольное кольцо, черное среднее контрольное кольцо и черную точку в центре. Черные и белые линии имеют равную толщину в предпочтительной схеме кодирования; фиг. 4 - закодированная этикетка, которая содержит буквенно-цифровой код идентификации, повторенный в виде части латинского квадрата с задающим ориентацию рядом незакрашенных окружностей над несущими информацию знаками и обрамляющую рамку круглой формы; фиг. 5 - пример закодированной буквенно-цифровым кодом этикетки в рамке из закрашенных и незакрашенных овалов, расположенных по прямым линиям. Эти овалы однозначно определяют местоположение наружной части этикетки и задают ее ориентацию. Идентификационный код этикетки состоит из девяти буквенно-цифровых символов и повторяется три раза в виде части латинского квадрата с пространственной избыточностью, так что в каждых трех столбцах содержится все число.

Фиг. 6 - закодированная этикетка, содержащая буквенно-цифровой код, а также кодовый рисунок из коротких и длинных штрихов, сочетающий биты четности и пространственную избыточность в каждом коде (каждый код имеет свое дополнение по линии своего расположения), с внешней рамкой из буквенных символов, охватывающей оба типа кодов. Код этикетки повторяется три раза в виде части латинского квадрата с пространственной избыточностью, так что в каждых трех столбцах содержится все число.

Фиг. 7 - пример этикетки, содержащей буквенно-цифровой код и код из точек с контролем по четности и пространственной избыточностью в каждом коде, причем внешняя рамка этикетки, которая образована последовательностью символов, обрамляет оба типа кодов. Каждый ряд содержит переставленный набор кодов, так что в любых трех символьных столбцах содержится все число.

В этом примере, как и на фиг. 3, 8 и 9, показано также использование общепринятого штрихового кода за рамкой этикетки, в котором содержится та же самая информация, что и на самой этикетке. Это целесообразно в тех случаях, когда необходимо отслеживать товары с общепринятым штриховым кодом, который считывается ручным способом или любым другим из существующих. Это также целесообразно в том случае, когда известная система штрихового кодирования предназначена действовать параллельно, по меньшей мере в переходный период.

Фиг. 8 - закодированная этикетка, содержащая буквенно-цифровые коды и кодовый рисунок из коротких и длинных штрихов, с контролем по четности и пространственной избыточностью (каждый код имеет дополнение по линии своего расположения), причем внешняя рамка этикетки, которая образована незакрашенными и закрашенными треугольниками, охватывает оба типа кодов. Код этикетки повторяется три раза в виде латинского квадрата с пространственной избыточностью, так что в любых трех столбцах содержится все число.

Фиг. 9 - пример закодированной буквенно-цифровым кодом этикетки, которая использует рамку из незакрашенных и закрашенных овалов, которые однозначно определяют местоположение внешних границ этикетки и указывают ее ориентацию. Идентификационный код этикетки состоит из восьми буквенно-цифровых символов и повторяется восемь раз в виде полного латинского квадрата с пространственной избыточностью, так что в любом столбце и фрагментах, содержащих 8 символов, содержится полный идентификационный код.

Фиг. 10 - пример этикетки, предназначенной для заполнения самим пользователем, с граничной линией в виде окружности и ориентационными знаками в виде ряда незакрашенных овалов. Заготовка для такой этикетки печатается заранее, а знаки, которые несут информацию, наносятся пользователем в момент использования этикеток, например при классификации изделия.

Фиг. 11 - пример этикетки с буквенно-цифровым кодом без информационных знаков, имеющей рамку из незакрашенных и закрашенных овалов, окаймляющую площадь, на которой нет несущих информацию знаков; это пример другого вида этикеток, которые печатаются заранее. Такая этикетка также несет разметку, которая помогает точно расположить информационные знаки.

Фиг. 12 - пример этикетки, в которой использованы два кода, один из которых пригоден для прочтения человеком, а другой - машиной. Эти коды смешаны в виде модифицированного латинского квадрата 3 х 9. Штриховой код, приведенный ниже, может использоваться, например, для облегчения перехода от старого метода записи кода к новому.

Пример использования этикеток с кольцевым кодированием.

Этикетки с кольцевым кодированием в одном из вариантов осуществления изобретения используются для идентификации таких предметов, как брусы, трубы, бутылки или бревна, не имеющих одной нормальной позиционной (вращательной) ориентации в процессе или после выполнения погрузочно-разгрузочных работ.

В рассматриваемом примере мы предпочитаем использовать для представления числа кольца фиксированной ширины. В наружной группе из трех колец второе кольцо предпочтительно закрашено в контрастный цвет по отношению к двум другим кольцам для создания рамки, служащей для определения местоположения закодированной кольцевым кодом этикетки на фоне сложного изображения.

Хоть это и необязательно, но могут быть использованы дополнительные контрольные кольца для контроля ошибок. Например, черное граничное кольцо (черный цвет показан штриховкой) может служить внешним контрольным кольцом, может быть предусмотрено среднее контрольное кольцо и центральная контрольная точка. Программное обеспечение использует их для контроля правильности сканирования символа.

Областью использования этикеток, закодированных кольцевым кодом, может быть идентификация бревен с последующим автоматическим распознаванием отдельного бревна путем определения местоположения круглой рамки и считывания этикетки с кольцевым кодом.

В процессе документирования каждого из бревен, которое выполняется по их прибытии на склад, каждому бревну присваивается номер из семи цифр. Компьютер образует копии этикетки, которая может иметь вид соответствующего этому номеру рисунка с кольцевыми кодовыми штрихами черного цвета с диаметром до 18 см, нанесенного на пластину из белой пластмассы. Знаки на этикетке показаны на фиг. 3. В рассматриваемом примере каждое кольцо имеет ширину 3 мм. Пластмассовые пластины крепятся к соответствующему бревну скобами, предпочтительно на обоих торцах бревна.

Когда грейфер последовательно берет груз из бревен и переносит их для погрузки на судно или грузовой автомобиль для отправки, то в процессе перемещения бревен он прежде всего направляется на площадку, где осуществляется запись. На этой площадке грейфер перемещают на позицию сканирования и ставят на тормозные колодки. После этого автоматически включается прожектор и осуществляется сканирование одного из торцов связки бревен, которая находится в челюстях грейфера, причем сканируются все бревна сразу. По окончании сканирования прожектор отключают и грейфер снимается с тормозных колодок. Далее грейфер продолжает доставку связки бревен на судно или грузовой автомобиль.

В другом варианте, показанном на фиг. 1 и 2, для подхода к связке бревен 12, 202 может быть использована подвижная платформа 13 с аппаратурой записи, установленная на транспортном средстве 10, снабженном прожекторами 15, источником 16 энергии, блоками 19 с камерой и дальномером и компьютером 17, соединенным с пультом 14 управления. Связка бревен 12, 202 предварительно помещается грейфером на опорные козлы 201, при этом предпочтительно хотя бы приблизительно выровнять торцы бревен в связке при помощи подвижного толкателя. Платформа с аппаратурой записи фиксирует простое или составное изображение 200 с одного торца связки, затем перемещается к другому торцу и фиксирует второе изображение. Полученная информация передается через устройство 18 радиосвязи в анализирующее устройство, расположенное в отдалении.

Типичное изображение имеет вид, сходный с тем, что представлен на фиг. 2, хотя фон в действительности может оказаться более сложным. Изображение 200 имеет достаточное разрешение для расшифровки каждой из этикеток 204 на каждом предмете (в данном случае это бревна 202). Этикетка, показанная на фиг. 2, при воспроизведении соответствует фиг. 4. Предпочтительно и на козлах 201 иметь идентифицирующие знаки, такие как штриховые коды или идентифицируемые по радио бирки 203, для определения местоположения предметов в момент записи. Заметим, что предпочтительная плотность размещения пикселей много выше, чем квадратов, содержащихся в рисунке, используемом для указания вида дерева на торце каждого бревна. Типовая линейно-сканирующая камера имеет линейную матрицу из 3456 фотодиодных ПЗС (прибор с зарядовой связью), образующих столбцы из 3456 пикселей, и для формирования одного изображения собирают предпочтительно 11200 рядов. Типовая камера для фиксации изображения площади имеет матрицу из 4096х4096 фотодиодов ПЗС, обеспечивающих 4096 пикселей в каждом столбце, и 4096 рядов в каждом зафиксированном изображении фрагмента опорных козел, затем фрагменты объединяются для получения полного изображения опорных козел.

Полное изображение, полученное при сканировании, анализируется компьютером для определения местоположения рамок всех этикеток и идентификации бревен на основе информации, которая содержится на каждой этикетке. В случае использования на этикетке кольцевых штриховых кодов (300, 301) благодаря кольцевой форме этикеток обеспечивается избыточность информации за счет того, что некоторые альтернативные величины могут быть вычислены по данным анализа разных радиальных сегментов. При использовании буквенно-цифровых кодов знаки, представляющие код, повторяются несколько раз. Предпочтительным является метод повторения с использованием латинского квадрата, поскольку он лучше в статистическом отношении. Введение избыточности предохраняет от потери информации из-за порчи кодированной этикетки, связанной с загрязнением, или из-за отказа ПЗС-элементов. Использование различных видов кодирования препятствует неправильной интерпретации при однократном анализе.

Зафиксированное изображение подвергается сжатию и передается при помощи радиоустройства 18 на удаленную компьютерную станцию (не показана) для хранения, последующего анализа и визуализации. Компьютерная программа анализа автоматически отыскивает хранимое иэображение, анализирует его и образует файл декодированных идентификационных кодов для изображения.

В соответствии с данным изобретением этикетки, которые отпечатаны заранее, могут быть снабжены маркировкой, приведенной в примере на фиг. 10, а в качестве материала, на котором они печатаются, предпочтительно использовать материал типа бумаги. Примером такого рода материала может служить бумага с пластмассовым наполнителем, имеющая матовую поверхность; такая бумага выдерживает нагрев во время плавления порошка при лазерном способе печати. Этот вид этикетки, 1001, имеет граничную линию в виде окружности и ориентационный знак 1002, который представляет собой ряд незакрашенных овалов, размещенных над теми знаками, которые несут информацию этикетки. В другом варианте изобретения может использоваться заранее отпечатанная этикетка 1100 согласно фиг. 11, имеющая компактные знаки 1102 в качестве границы. И в этом случае ряд незакрашенных овалов 1103 служит в качестве метки для ориентации. Кроме того, указанная этикетка имеет разметку в виде решетки 1101 для точного определения местоположения несущих информацию знаков.

Пример использования буквенно-цифровых и знаковых кодов.

На фиг. 4 показаны буквенно-цифровые символы (соответствующие этикетке 204 на фиг. 2) внутри круглой рамки или граничной линии 400. В то время, как сама граничная линия не дает ориентации информации, это делает вторая граничная линия, которая состоит из ряда незакрашенных овалов над текстом.

В вариантах выполнения, приведенных на фиг. 4 - 9 и 12, используются этикетки, имеющие буквенно-цифровые идентифицирующие коды и пространственную избыточность. На фиг. 5, 7, 9 и 12 приведены этикетки, каждая из которых находится в рамке из последовательно расположенных незакрашенных и закрашенных овалов. На фиг. 6 граница этикетки образована из символов, а на фиг. 8 - из закрашенных и незакрашенных треугольников. Знаки для рамок этикеток по степени предпочтительности с точки зрения компьютерного распознавания располагаются в следующем порядке: овалы, треугольники и, наконец, символы. Фиг. 12 иллюстрирует этикетку 1200, содержащую смесь типов кодов 1201 с пространственным повторением в модифицированном латинском квадрате 3х9.

Любая из этикеток на фиг. 3 - 9 или фиг. 12 подходит для использования при идентификации в процессе или после выполнения погрузочно-разгрузочных работ таких предметов, как отдельные бревна или связки бревен, поддоны с лесоматериалами, а также отдельных ящиков или штабелей ящиков.

Для граничных знаков этикетки предпочтительно использовать небольшие повторяющиеся символы, которые просты для распознавания алгоритмами машинного зрения, систематически сканирующими большой массив символов в поиске идентифицируемых этикеток. Для прямоугольных рамок предпочтительно использовать последовательности знаков даже дуги или окружности, поскольку они лучше определяют местонахождение сопровождающей информации, а также потому, что их местоположение определить легче, чем прямых линий. Местоположение дуг можно определить путем анализа только двух рядов или столбцов; для линии требуется больше рядов и столбцов, а также конечных точек, чтобы отличить их от дуг. Например, местоположение прямых линий определить трудно, они обычно обнаруживаются и на изображении фона, и информация может располагаться либо с одной, либо с другой стороны прямой линии. Для определения местоположения характерных символов, которые выбраны, в частности, из-за их относительно редкого присутствия в окружающей обстановке за пределами одной или нескольких этикеток, могут быть использованы, например, алгоритмы сравнения с эталоном. Овалы, а тем более треугольники, имеют внутренне присущее им свойство указывать ориентацию. В этом иллюстративном примере (и, в частности, для этикеток, кодированных кольцевым кодом, как показано на фиг.3), прикрепляемые этикетки 204 должны быть отличимы от годичных колец дерева, которые имеются на торцах бревен 202, благодаря (а) нахождению внутри рамки из колец контрастных цветов, и (б) большей контрастности, чем годичные кольца. Этикетки 400, 500, 700 и 900 с буквенно-цифровым кодом используют ряд незакрашенных окружностей или овалов, похожих на цифру "0", над рядом, который содержит код идентификации. Этикетка 800 использует треугольники. На концах ряда, содержащего код идентификации, в качестве части рамки предпочтительно использовать закрашенную фигуру, например закрашенный "0". Для указанных этикеток, кроме 900, под верхней линией кода нанесены две дополнительные линии кода, содержащие код идентификации в пространственно смещенном порядке и имеющие на концах закрашенные окружности или овалы. Под третьим идентификационным рядом помещен ряд закрашенных символов (как часть рамки) для идентификации кодовых позиций, которые расположены выше. У этикетки 900 ряд из восьми идентификационных символов дополнительно повторяется семь раз с пространственным смещением для образования полного латинского квадрата. У этикетки 900 ряд закрашенных символов помещен под восьмой идентификационной линией для завершения рамки этикетки.

Буквенно-цифровые символы выбираются из букв европейских языков с одинаковой толщиной шрифта и легко отличаемых друг от друга. Предпочтительным является такой шрифт, который наиболее употребителен в регионе (такие, как кириллица или катакана в соответствующих странах) и который пригоден для машинного распознавания. (В ряде шрифтов некоторые символы незначительно отличаются один от другого, например цифра "1" и буква "I", или ноль и буква "о" или "Q", и даже в шрифте "Courier", использовать который предпочтительно. Указанные символы могут быть модифицированы: например, символ, который в наборе "Postscript" представляется восьмеричным числом 370, представляет собой букву "I" с поперечной линией в основании. Альтернативным решением для устранения неоднозначности является использование по меньшей мере одного набора информативных знаков, отпечатанных по меньшей мере одним отличающимся кодом). Символы, которых обычно девять, как правило, частью или целиком повторяются в структуре латинского квадрата размером m х n, как приведено в примерах на фиг. 4 - 8, причем в этих примерах m=3 и n=9. В таком формате полный код повторяется в трех горизонтальных рядах ниже рамки, определяющей местоположение этикетки, и также повторяется в любой группе из трех столбцов. (На фиг. 9 показано восемь символов в структуре полного латинского квадрата 8х8). Обычно только одно правило, создающее латинский квадрат, используется для всех этикеток в конкретной области применения.

Областью применения этикетки, закодированной буквенно-цифровым кодом, является идентификация бревен с последующим автоматическим их распознаванием путем определения расположения рамки из овалов и чтения этикетки, закодированной буквенно-цифровым кодом.

Как только бревно принято на склад, этому бревну присваиваются девять идентификационных символов. В идентификационном коде используются буквенные символы верхнего и нижнего регистров, а также цифры от 0 до 9. В предпочтительном варианте изобретения компьютер воспроизводит копии пространственно уравновешенного образца этой идентификации на листах пластмассовой бумаги белого цвета размером 18 см х 13 см, окруженной идентифицирующей рамкой из овалов, которая определяет также и ориентацию этикетки. Отдельные буквенно-цифровые символы имеют размеры 15 мм по высоте и максимум 15 мм по ширине и расстояние друг от друга 15 мм. В этикетке с пространственным смещением символов кода предпочтительно использовать и второе считываемое одновременно кодовое представление в знаках и пробелах между ними для увеличения вероятности правильного распознавания этикетки при последующем компьютерном анализе. На фиг. 7 показана закодированная таким образом этикетка, которой придан штриховой код, помещенный за пределами рамки, для обеспечения возможности одновременного использования другого параллельного метода. Пластмассовые пластины желательно закрепить на обоих торцах бревна.

Сканированное изображение после фиксирования и передачи (см. выше фиг. 1) автоматически анализируется компьютером для определения местоположения рамок всех этикеток и идентификации бревен на основе информации в кодированной этикетке. Рамка из овалов (или круглая рамка) позволяет осуществить идентификацию и коррекцию наклона плоскости (т.е. неперпендикулярности плоскостей предметов к оптической оси) в изображении этикетки. Рамка также позволяет легко определить поворотную ориентацию изображения этикетки. Дополнительные пространственно разделенные копии или повторы идентификационного кода позволяют восстановить идентификационный код, даже если две трети этикетки являются неразборчивыми из-за ее порчи по причинам загрязнения или повреждения, а также из-за неисправности отдельных ПЗС-элементов на некоторой площади в столбцах или рядах.

Зафиксированное изображение предпочтительно подвергается сжатию и передается по радио в компьютерную станцию, расположенную в отдалении, для хранения, анализа и дальнейшей визуализации. Анализирующая программа компьютера автоматически находит хранящееся изображение, анализирует его и образует файл декодированного идентифицирующего кода этого изображения. Типичная величина задержки между началом фиксирования изображения и окончанием процедуры анализа может быть 33 с при использовании обычного вычислительного оборудования. При этом передача изображения может начинаться уже тогда, когда будут получены первые данные сканирования.

Следующий пример показывает типичный порядок следования команд управления при идентификации бревен для случая, когда сканирующее устройство имеет фиксированное местоположение.

Последовательность команд управления: 1. Ожидание прибытия грейфера с бревнами в пункт сканирования и установка камеры.

2. Запуск процедуры сканирования и хранение сканированного изображения.

Далее для случая расположения идентификационных кодов по кольцу выполняются: 3. Анализ изображения, полученного при сканировании, для нахождения всех колец в рамке этикетки.

4. Идентификация центра первого кольца. (При этом можно, но не обязательно, идентифицировать другие контрольные кольца).

5. Чтение кода от наружной стороны к центру при повороте на 0 градусов для формирования выборки 1.

6. Чтение кода от наружной стороны к центру при повороте на 120 градусов для формирования выборки 2.

7. Чтение кода от наружной стороны к центру при повороте на 240 градусов для формирования выборки 3.

8. Согласование выборок для формирования идентификационного номера.

9. Передача идентификационного номера в базу данных, которая имеется в программном обеспечении.

10. Повторение операций 4 - 9 для всех остальных колец в сканированном изображении.

11. Выполнение не обязательно. Сообщить на грейфер, что можно покинуть пункт сканирования.

12. Возвращение к операции 1.

В другом варианте, когда используется буквенно-цифровое кодирование, выполняются: 3. Анализ сканированного изображения для нахождения всех рамок этикеток.

4. Использование рамки в том виде, как она записана, для определения неперпендикулярности и ее коррекция путем исключения ориентационных и поворотных искажений.

5. Идентификация символа на каждой символьной позиции в расположенных тремя рядами символах внутри рамки.

6. Согласование трех выборок для формирования идентификационного номера.

7. Передача идентификационного номера в базу данных, которая имеется в программном обеспечении.

8. Повторение операций 4 - 7 для всех остальных рамок в сканированном изображении.

9. Сообщение грейферу, что можно покинуть пункт сканирования.

10. Возвращение к операции 1.

Пример использования буквенно-цифровых кодов на почтовых отправлениях.

В этом предпочтительном варианте используются смешанные буквенно-цифровой и закодированный почтовый идентификационные коды мест назначения почтовых отправлений, имеющие пространственную избыточность и окруженные рамкой, определяющей местоположение кодов. Такое сочетание кодов используется при идентификации почтовых писем, бандеролей, посылок и мешков.

Закодированные этикетки могут использовать повторяющуюся последовательность из групп букв, таких как набор "USPO", в качестве рамки вокруг ряда или рядов, содержащих идентификационный код. Один из вариантов подобной этикетки приведен на фиг. 6. В другом варианте могут использоваться иные типы последовательностей символов, дающих информацию об ориентации, такие как расположенные поочередно окружности и треугольники. На концах рядов, которые образованы идентификационным кодом, один из символов кода является частью кодовой последовательности рамки. Две дополнительные линии кодов на фиг. 6, находящиеся ниже, содержат идентификационный код, который образуется по другому правилу кодирования (такому как код "ASCII", в котором черным цветом показывается "знак", а белым - "пробел", или наоборот), объединяя внутрисимвольную пространственную избыточность, контроль по четности, и который имеет пространственно смещенный порядок и ограничен рамкой с обоих концов ряда. В другом варианте в рамке на концах ряда могут использоваться другие символы, такие как окружности или треугольники. Рамку, окружающую идентификационные коды, под третьим идентификационным рядом завершает другая последовательность тех же самых групп букв. В еще одном варианте под третьим рядом могут быть использованы другие символы, такие как чередующиеся окружности и треугольники. Этикетки могут прикрепляться к предметам при любой ориентации и все же распознаются благодаря характерной внешней рамке, которая также несет информацию об ориентации. Частично неразборчивые этикетки могут все же распознаваться благодаря пространственному дублированию идентификационных символов внутри рамки. Испорченные этикетки также могут быть распознаны, поскольку в этикетках этого вида используется как ее удобочитаемость, так и различные типы кодирования. Этикетка с рамкой может быть сформирована компьютером и прикреплена к почтовому отправлению ручным способом или машиной в момент, когда письмо, пакет или посылочный ящик принимаются для пересылки по почте. В другом варианте рамка может быть отпечатана отдельно, а идентификационный код внесен в нее при отправке. Сопроводительные метки, такие как тонкие линии или цветные штрихи, могут размещаться внутри рамки для того, чтобы помочь ровно нанести идентификационные коды. На фиг. 10 иллюстрируется один из примеров этикетки с буквенно-цифровым кодированием, которая имеет границу, соответствующую данному изобретению, но имеющая чистое информационное поле.

Необходимо отделение предметов на транспортере друг от друга, чтобы только один предмет в определенный момент времени проходил в сканирующую установку. Линейная сканирующая камера этой установки запускается датчиком, который определяет наличие предмета, для осуществления серии сканирований предмета при его прохождении перед камерой. Изображение сканированной площади получается за один проход предмета перед камерой, после чего изображение анализируется компьютером для определения идентификационного кода места назначения и код пересылается в сортировочную машину для направления предмета по определенному пути. Для тех предметов, которые оказались неидентифицированными, выдается код холостого местоназначения, по которому они поступают к работникам почты для визуальной идентификации.

Пример использования буквенно-цифровых кодов в номерном знаке.

Номерные знаки транспортных средств, которые образуют буквенно- цифровые идентификационные коды, включающие пространственную избыточность и окруженные рамкой, задающей местоположение и выполненной в соответствии с данным изобретением, могут быть использованы в виде пластин или прямо наноситься на транспортные средства, такие как автомобили, вагоны, самолеты, плавсредства, а также на грузовые контейнеры для осуществления автоматического сканирования и распознавания идентификационного кода номерного знака.

В одном из предпочтительных форматов, как показано на фиг.5, закодированные буквенно-цифровым кодом этикетки используют ряд незакрашенных окружностей или овалов, сходных по форме с цифрой "0", над рядом, который содержит идентификационный код. На концах этого ряда закрашенные окружности или овалы, например закрашенный "0", используются как часть рамки. Ниже расположены две дополнительные линии кодов, которые содержат идентификационный код в пространственно смещенном порядке, с закрашенными окружностями или овалами на конце. Под третьим идентификационным рядом размещен ряд закрашенных окружностей или овалов, представляющих собой часть рамки, которая определяет позиции кодов, расположенных выше. Пластины могут быть изготовлены, размещены и прикреплены, как это делалось ранее, но на них располагаются новые коды и окружающая их рамка.

Для получения изображений предметов в обычной обстановке и для автоматического анализа изображений с целью идентификации по меньшей мере одного транспортного средства в изображении, местоположение которого можно определить по рамке этикетки и которое создает восемь точечных или более широких одиночных цветных площадок у характерных краев, могут быть использованы камера или сканер. Для обеспечения постоянной записи изображение предпочтительно напечатать, указав на краю отпечатка идентификационный код, дату и время. Можно, но не обязательно, числовые данные передать по радио в центральную машину для использования в других целях, таких как расчет движения транспортных средств, контроль их угона или контроль срока действия номерных знаков.

Пример использования буквенно-цифровых кодов для этикеток с данными измерений.

Коммерческие товары, для которых требуется кодирование на внешней стороне подробных данных об их содержимом, могут быть снабжены этикеткой, имеющей пространственную избыточность и окруженной рамкой, определяющей местоположение этикетки. Указанные этикетки могут быть изготовлены для больших контейнеров, поддонов с лесоматериалами, упаковочных ящиков и для других изделий.

Этикетки с буквенно-цифровым кодированием, произведенные в соответствии с заданными требованиями, несут закодированную информацию такого вида, как тип, вес, количество, цвет, место назначения, дата и другую важную информацию. Можно, но не обязательно, рамки этикеток отпечатать заранее.

В этикетках с буквенно-цифровым кодированием любого вида согласно фиг. 3 - 9 или фиг. 12 над рядом, содержащим идентификационный код, предпочтительно использовать ряд незакрашенных окружностей или овалов, сходных по виду с цифрой "0". На концах ряда, содержащего идентификационный код, в качестве части рамки использованы закрашенные окружности, например закрашенный "0". Ниже расположены дополнительные линии кодов, которые содержат идентификационный код в пространственно смещенном порядке и имеют на конце закрашенные окружности или овалы. Под последним идентификационным рядом расположен ряд закрашенных окружностей или овалов, причем позиционно они представляют собой часть рамки, определяющей позиции кодов, расположенных выше.

Товары классифицируются, взвешиваются и измеряются на специальной контрольной станции. Индивидуальные этикетки, в которые включена информация о классе, весе, результатах измерений, дате и идентификационный код, автоматически формируются на этой станции (можно, но не обязательно в заранее отпечатанных рамках) и прикрепляются к изделиям в одном или более местах. Все этикетки имеют одинаковую рамку. На транзитных станциях и в конечном пункте назначения камеры или сканеры снимают изображение отдельного изделия или группы изделий. Сканированные изображения затем автоматически анализируются для определения местоположения рамок этикеток и автоматического считывания информации о каждом изделии.

Информация, считанная с этикетки, далее может быть непосредственно отпечатана для сортировки, классификации или для использования в погрузочно-разгрузочных операциях. Информация также может быть помещена в память компьютера для использования в других целях, таких как планирование загрузки диспетчером, планирование складирования, поступление новых данных и их регистрация и уведомление о прибытии. Информация также может быть использована для проверки или анализа компьютеризированных записей.

Изменение эскизов обрамленных этикеток.

Эскиз кодированных этикеток может быть изменен различным образом в зависимости от требований конкретной области применения. Общий размер кодированной этикетки может быть увеличен или уменьшен в зависимости от того изделия, которое ею снабжается. Предпочтительно, чтобы рамку и количество идентификационных меток можно было соответственно изменять, чтобы в процедуре сканирования можно было различить требуемое количество отдельных элементов или чтобы добавить контроль ошибок или корректирующую информацию в зависимости от конкретных требований области применения.

Эскизы этикеток могут быть увеличены или уменьшены в масштабе соответствующим образом для сохранения различимости рамки и кода идентификации, когда производится увеличение или уменьшение поля зрения для получения большего или меньшего количества этикеток в одном изображении.

В дополнение к одноцветным кольцам, символам, овалам или кругам на общем фоновом цвете могут использоваться дополнительные цвета для повышения отчетливости по отношению к наружной рамке или для увеличения диапазона различаемых величин: например, использование четырех цветов в кольцах с учетом фонового цвета делает возможным использование четырех основных нумераций для колец.

Рамки могут быть предварительно отпечатаны отдельно от идентификационных кодов, а идентификационные коды печататься позже. Фиг. 10 показывает пример заранее отпечатанной этикетки, которая имеет лишь граничную линию в соответствии с данным изобретением, включающую рамку из закрашенных или незакрашенных овалов, окружающих пустое пространство, предназначенное для заполнения информационными знаками. Несущие информацию знаки в любом желательном виде могут быть нанесены пользователем во время использования, в частности во время классификации предметов.

Кроме предпочтительного двумерного массива, несущие информацию знаки могут быть организованы в виде одномерного массива информации (предпочтительно использование стиля линейного пространственного повторения, как в латинском квадрате).

Заранее отпечатанные этикетки могут иметь направляющие метки, подобно усеченным меткам, введенные с целью помощи при последующем позиционировании идентификационных кодов внутри рамки.

В дополнение к стандартным буквам алфавита английского языка для пространственных маркировочных кодов могут быть использованы буквы и из других символьных наборов или изображений, таких как иероглифы китайского языка, катаканы, буквы кириллицы или изображение букв в готическом виде. Овальные или круглые рамки вокруг буквенно-цифровых идентификационных кодов могут быть кодированы другими рисунками из закрашенных или незакрашенных овалов или окружностей для обеспечения дополнительной информации, такой как идентификационные контрольные суммы или производитель товара.

Кроме того, эскиз можно изменить путем использования для рамки этикетки фигур, отличающихся от перечисленных ранее. Например, для внешнего контрольного кольца при кольцевом кодировании может быть использован штриховой рисунок. Другим примером может служить использование ромбовидных фигур в рамке вокруг буквенно-цифровых символов идентификации.

Правила составления нескольких неполных латинских квадратов или полного латинского квадрата могут быть использованы для пространственного размещения идентификационных кодов и указываться посредством, например, специальных символов в идентификационном коде или путем использования специальной рамки. Пространственное распределение латинского квадрата может быть также применено для линейного повторяющегося массива знаков.

Фиксацию изображений необязательно выполнять камерами описанного типа. Например, в день инвентаризации можно поручить группе лиц сфотографировать каждый предмет на каждом складе компании и позже произвести сканирование изображений. Микрокадры двумерных ПЗС-камер, имеющие достаточное разрешение, находят широкое применение, и далее для фиксации изображений предпочтительно использовать систему импульсного освещения.

Устройства для анализа данных не ограничены компьютерами, в которых информация представлена электрическими сигналами в цифровой форме. Принципы действия оптических компьютеров дают возможность обработки изображения рассмотренного вида.

И, наконец, следует заметить, что возможны другие варианты на основе принципов данного изобретения или иные его реализации в пределах объема изобретения, определяемого его формулой.

Формула изобретения

1. Машинно-считываемая этикетка, прилагаемая к изделию, содержащая контрастные знаки, совместимые с аппаратурой машинного зрения, отличающаяся тем, что указанные знаки включают по меньшей мере одну характерную граничную маркировку, определяющую примыкающую к ней область, занятую информационным полем, которое содержит множество несущих информационных знаков, причем по меньшей мере один из следующих элементов: характерная граничная маркировка, несущие информацию знаки или другие знаки, включающие знаки, указывающие на ориентацию этикетки.

2. Этикетка по п. 1, отличающаяся тем, что указанная характерная граничная маркировка выбрана из группы, включающей по меньшей мере одну дугообразную маркировку, множество буквенно-цифровых символов, множество овалов, множество треугольников, множество меток или любую комбинацию из перечисленного.

3. Этикетка по п.2, отличающаяся тем, что граничная маркировка содержит множество знаков, образующих по меньшей мере одну характерную последовательность, расположенную по замкнутому контуру.

4. Этикетка по п.1, отличающаяся тем, что знак, указывающий ориентацию, представляет собой по меньшей мере один компактный знак, вид которого отличается от вида знаков, которые использованы в граничной маркировке.

5. Этикетка по п.2, отличающаяся тем, что информационное поле содержит массив повторяющихся несущих информацию знаков, выбранных из группы, которая содержит буквенно-цифровые символы, характерные символы, метки и кодовые наборы.

6. Этикетка по п. 5, отличающаяся тем, что несущие информацию знаки повторяются в массиве в виде по меньшей мере части латинского квадрата.

7. Способ идентификации по меньшей мере одного изделия на месте, характеризующийся тем, что каждые из указанных изделий снабжают машинно-считываемой этикеткой, несущей совместимые с аппаратурой машинного зрения контрастные знаки, которые включают по меньшей мере одну характерную маркировку, определяющую область, занятую примыкающим к характерной маркировке информационным полем, которое содержит несущие информацию знаки, относящиеся к соответствующему изделию, при этом записывают по меньшей мере одно изображение по меньшей мере одного снабженного этикеткой изделия на месте в совместимой с компьютером форме, определяют с использованием алгоритмов машинного зрения наличие и положение каждой характерной маркировки этикетки в каждом изображении, вычисляют местоположение каждого информационного поля, определяют поворотную ориентацию каждой этикетки и обнаруживают и декодируют несущие информацию знаки для идентификации каждого изделия.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что информационное поле каждой этикетки содержит массив несущих информацию знаков, которые повторяются в виде по меньшей мере части латинского квадрата, при этом повторяющуюся информацию используют для проверки и, при необходимости, для коррекции кодированной информации из информационного поля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12