一种基于DSP的嵌入式图书乱架清点系统及方法

1.一种基于DSP的嵌入式图书乱架清点系统，其特征在于，包括
用于将在架图书排列的书脊进行扫描，将扫描图像进行分割和识别后，获取标示在书脊上的书名和索取号作为特征信息，将特征信息通过无线网络传输到图书乱架清点处理服务器，再回显由图书乱架清点处理服务器发回的图书乱架信息的图书乱架清点数据采集器，以及
用于接收图书乱架清点数据采集器发来的数据，将书籍图像信息分析的不完整的图书索取号补全，根据完整的索取号进行乱架图书识别，再将乱架图书的书名和索取号特征信息通过无线网络反馈给图书乱架清点数据采集器的图书乱架清点处理服务器，其中进行乱架图书识别的过程为：将所获得的特征信息发送至图书乱架清点处理服务器进行完整性识别，调用图书馆自动化系统ILAS III的书目信息和馆藏信息，通过字符串匹配补全其中不完整的索书号信息，然后将特征信息与数据库中所储存的全库图书位置信息进行对比；
所述的图书乱架清点数据采集器和图书乱架清点处理服务器通过无线方式通信连接；
所述的图书乱架清点数据采集器包括照相机、通讯接口模块、图像处理核心模块与液晶显示屏，所述的通讯接口模块分别与高分辨率照相机、图像处理核心模块和液晶显示屏通信连接；
所述的图书乱架清点处理服务器为装配有无线网络模块的计算机。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的嵌入式图书乱架清点系统，其特征在于，所述的图像处理核心模块包括数据存储单元、程序存储单元和DSP处理器，所述的DSP处理器分别与数据存储单元和程序存储单元通信连接。
3.按照权利要求2所述的一种基于DSP的嵌入式图书乱架清点系统，其特征在于，所述的通讯接口模块包括照相机输入端口、图像解码单元、通用异步收发器、RS232收发器、RS232端口和无线网卡，照相机输入端口与照相机相连，用于采集外部照相机的图像；图像解码单元分别与照相机输入端口和DSP处理器的图像输入端口相连，用于接收照相机端口的模拟图像并进行解码以生成数字图像并输出到DSP处理器，DSP处理器通过IIC总线对解码芯片进行控制；通用异步收发器的控制器与DSP处理器通信连接，用于实现DSP处理器的并行数据与通用异步收发器的串行通信数据之间的协议转换；RS232收发器与通用异步收发器相连，用于实现通用异步收发器串行通信数据与RS232通信数据之间的电平转换；
RS232端口连接RS232收发器并用于物理连接到外部RS232通信端口，所述的无线网卡与DSP处理器通信连接并用于与图书乱架清点处理服务器无线通信连接。
4.一种基于DSP的嵌入式图书乱架清点方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：利用图书乱架清点数据采集器将在架图书排列的书脊进行图像采集，然后将所采集的图像进行分割和识别，获取标示在书脊上的书名和索取号作为特征信息；
步骤二：将所获得的特征信息发送至图书乱架清点处理服务器进行完整性识别，调用图书馆自动化系统ILASIII的书目信息和馆藏信息，通过字符串匹配补全其中不完整的索书号信息，然后将特征信息与数据库中所储存的全库图书位置信息进行对比；
步骤三：将当前所采集图像的在架图书正确位置信息发送至图书乱架清点数据采集器进行显示。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤一中所述的将所采集的图像进行分割和识别的步骤包括：
步骤1：对图像进行预处理以突出图书书脊区域边界部分；
步骤2：对图像进行边缘分割；
步骤3：利用边界信息将原图像分解成单本图书书脊子图像；
步骤4：用字符识别技术将书脊上的索书号和书名分别识别出来，从而完成特征信息的提取。

一种基于DSP的嵌入式图书乱架清点系统及方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种基于DSP的嵌入式图书乱架清点系统及方法。\n背景技术\n[0002] 如今随着图书馆馆藏图书不断增加，纸质图书越来越多，图书馆图书乱架现象越来越多，这也成为了如今图书馆管理一个不容忽视的问题。目前图书馆主要是按照给馆藏图书分类、标号，按照标号字顺序对藏书、书架进行顺序排架，而一旦有藏书被挪动离开原来标号字顺序位置，则有可能由于没有好的搜索手段使之成为死书。在之后整理书架时，由于整理过量大往往死书是容易被忽视的，这就造成了图书资源的浪费，进而容易引起读者对图书馆管理和服务水平的质疑，图书馆形象的损坏。\n[0003] 如今常规的图书清点方法主要分为两类：代书板和RFID芯片管理。许多的读者都不能正确的使用代书板（如将代书板乱插或者不用），这使得图书馆中馆藏图书乱架情况仍然频繁发生。RFID芯片管理即为为图书馆中每一册书都贴上带有RFID芯片的电子标签，对一些馆藏量大的图书馆来说为每一册图书贴上RFID芯片的电子标签的花费太大，而且有时候受到外界因素的影响标签射频信号的不稳定有时会导致误读它架它层图书，或者是定位时能读取而盘点时又不能读取。这两种方法都不能很好解决图书馆图书乱架和清点问题。\n[0004] 为了实现快速准确定位图书馆馆藏乱架书籍位置，需要快速可靠的系统对馆藏书籍信息进行收集、处理和定位。实现高精度的图书馆馆藏图书定位与乱架藏书信息收集，也日益成为如今不断扩充着馆藏书量图书馆所面临的一个重要问题。\n发明内容\n[0005] 为了解决现有图书管理系统现有技术的不足，本发明提供一种快速、准确的基于DSP的嵌入式图书乱架清点系统。\n[0006] 为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，包括\n[0007] 用于将在架图书排列的书脊进行扫描，将扫描图像进行分割和识别后，获取标示在书脊上的书名和索取号作为特征信息，将特征信息通过无线网络传输到图书乱架清点处理服务器，再回显由图书乱架清点处理服务器发回的图书乱架信息的图书乱架清点数据采集器，以及\n[0008] 用于接收图书乱架清点数据采集器发来的数据，将书籍图像信息分析的不完整的图书索取号补全，根据完整的索取号进行乱架图书识别，再将乱架图书的书名和索取号特征信息通过无线网络反馈给图书乱架清点数据采集器的图书乱架清点处理服务器，[0009] 所述的图书乱架清点数据采集器和图书乱架清点处理服务器通过无线方式通信连接；\n[0010] 所述的图书乱架清点数据采集器包括照相机、通讯接口模块、图像处理核心模块与液晶显示屏，所述的通讯接口模块分别与高分辨率照相机、图像处理核心模块和液晶显示屏通信连接；\n[0011] 所述的图书乱架清点处理服务器为装配有无线网络模块的计算机。\n[0012] 所述的一种基于DSP的嵌入式图书乱架清点系统，所述的图像处理核心模块包括数据存储单元、程序存储单元和DSP处理器，所述的DSP处理器分别与数据存储模块和程序存储模块通信连接。\n[0013] 所述的一种基于DSP的嵌入式图书乱架清点系统，所述的通讯接口模块包括照相机输入端口、图像解码单元、通用异步收发器、RS232收发器、RS232端口和无线网卡，照相机输入端口与照相机相连，用于采集外部照相机的图像；图像解码单元分别与照相机输入端口和DSP处理器的图像输入端口相连，用于接收照相机端口的模拟图像并进行解码以生成数字图像并输出到DSP处理器，DSP处理器通过IIC总线对解码芯片进行控制；通用异步收发器的控制器与DSP处理器通信连接，用于实现DSP处理器的并行数据与通用异步收发器的串行通信数据之间的协议转换；RS232收发器与通用异步收发器相连，用于实现通用异步收发器串行通信数据与RS232通信数据之间的电平转换；RS232端口连接RS232收发器并用于物理连接到外部RS232通信端口，所述的无线网卡与DSP处理器通信连接并用于与图书乱架清点处理服务器无线通信连接。\n[0014] 一种基于DSP的嵌入式图书乱架清点方法，包括以下步骤：\n[0015] 步骤一：利用图书乱架清点数据采集器将在架图书排列的书脊进行图像采集，然后将所采集的图像进行分割和识别，获取标示在书脊上的书名和索取号作为特征信息；\n[0016] 步骤二：将所获得的特征信息发送至图书乱架清点处理服务器进行完整性识别，调用图书馆自动化系统ILAS III的书目信息和馆藏信息，通过字符串匹配补全其中不完整的索书号信息，然后将特征信息与数据库中所储存的全库图书位置信息进行对比；\n[0017] 步骤三：将当前所采集图像的在架图书正确位置信息发送至图书乱架清点数据采集器进行显示。\n[0018] 所述的方法，所述的步骤一中所述的将所采集的图像进行分割和识别的步骤包括：\n[0019] 步骤1：对图像进行预处理以突出图书书脊区域边界部分；\n[0020] 步骤2：对图像进行边缘分割；\n[0021] 步骤3：利用边界信息将原图像分解成单本图书书脊子图像；\n[0022] 步骤4：用字符识别技术将书脊上的索书号和书名分别识别出来，从而完成特征信息的提取。\n[0023] 所述的图书乱架清点处理服务器主要包括全库图书位置信息的获取与记录与乱架图书的提醒和乱架图书的正确位置归位两个功能，其中：\n[0024] （1）全库图书位置信息的获取与记录，记录全馆每一本书当前的实际位置信息，该信息指明了某本图书或在馆内的某室某书架某层的某区域中，或已借出在某读者手中。\n而且，图书实际存放位置的变化随着采集器清点的实施在服务器中的数据表中随时得到反映。\n[0025] （2）乱架图书的提醒和乱架图书的正确位置归位，从全库图书位置信息确定的图书索取号中，根据索取号排序规则，将各个架位图书的错架信息收集并提醒，显示待归架图书的正确架位。\n[0026] 与现有的图书管理系统相比，本发明的优点在于：\n[0027] 1．本发明将基于DSP的嵌入式系统应用于图书馆的乱架图书清点领域，实现了乱架图书信息的快速收集，减少了人力整理乱架图书花费的时间；\n[0028] 2．本发明体积小、集成度高、成本低；一个图书馆只需要一个图书乱架清点处理服务器与若干个图书乱架清点数据采集器，降低了成本；\n[0029] 3．本发明采用DSP实现图书书脊图像的处理与分析，提高了图像采集的速度，减少了服务器处理数据的压力，加快了服务器的响应时间，提高了系统的整体速度；\n[0030] 4．本发明采用高分辨率相机获取馆藏在架图书的书脊信息，成像效果好，最大限度的保持原始书脊上的图书信息，提高了测量精度，而且乱架图书的定位不受除了光线以外的其它干扰影响。\n[0031] 下面结合附图对本发明作进一步说明。\n附图说明\n[0032] 图1为本发明系统模块示意图；\n[0033] 图2为本发明图像处理流程图；\n[0034] 图3为本发明系统硬件示意图。\n具体实施方式\n[0035] 参见图1，本发明所涉及的系统主要由图像采集模块、图像处理模块、无线通信模块和基于图书馆自动化系统ILASIII的清点模块组成。首先图像采集模块通过高分辨率照相机对图书馆在架排列的书脊图像进行采集，采集进来的图像经过模块中的视频解码芯片，把模拟图像转换为数字图像输入到图像处理模块的TI DSP DM6446芯片中；DSP首先把图像数据存储到DRAM中，然后调用FLASH中的图像处理程序对存储的图像数据进行处理，把处理好的图像信息（书名/索书号）通过无线通信模块发给图书乱架清点处理服务器；\n无线通信模块是基于ZigBee协议的，以其低功耗、低成本和灵活组网等优点被选用于本系统；图像信息进入图书乱架清点处理服务器后，服务器调用ILASIII的书目信息和馆藏信息webservice接口，利用字符串匹配方法将图像信息分析的可能不完整的图书索取号补全，根据完整的索取号进行乱架图书识别；最后服务器把乱架图书的书名和索书号等信息通过无线通信模块再反馈给数据采集器，并在数据采集器的液晶显示屏上显示出来。\n[0036] 附图2给出了图像处理的主要工作流程。具体流程步骤如下：\n[0037] （1）对图像进行预处理，更好的突出书脊区域边界部分，弱化存在的书架图像干扰。预处理过程包括将彩色图像转化成灰度图和灰度均衡。因边界检测时，子图像提取时用彩色图像来处理耗费时间长，而用它的灰色图像来处理，可以节省时间，但处理后的效果不受影响。\n[0038] （2）对图像进行边缘分割：\n[0039] 分水岭算法是图像处理中一种常用的快速分割技术，本发明采用基于标识的分水岭图像分割算法：对预处理后的图像进行形态重构，并在重构后的图像上标记出所要提取的目标，。利用所得的标记对预处理图像进行修正，最后对修正后的预处理图像进行分水岭分割。\n[0040] 采用上述所提出的形态重构变换来提取分水岭变换标识点，其分水线就为图像中书脊的边缘，能够准确地完成书脊边界的分割。\n[0041] （3）利用边界信息将原图像分解成子图像。每幅子图像就代表一本书，提取出的子图像也便于下一步的特征信息提取。提取子图像时，基本思路是先建一张与原图同样大小的空图，然后利用边界信息，将含有单本书的图像范围内的像素值设为1，其余像素值为0，将新生成的逻辑图像与原图像进行交集，就能得到一幅子图像。\n[0042] （4）用字符识别技术将书脊上的索书号和书名分别识别出来，从而完成书脊信息的提取。在做字符识别之前，需先将这些字符区域分别定位，分离索书号和书名特征信息出来，即对前面所得图像再进行划分，然后调用OCR技术对字符进行识别。至此，单本图书书脊的书名和索书号均获取到了。\n[0043] 附图3给出了系统硬件示意图，主要包括图书乱架清点处理服务器和图书乱架清点数据采集器。\n[0044] 图书乱架清点数据采集器包括：高分辨率照相机、电源、通讯接口底板、图像处理核心板与液晶显示屏，通讯接口底板通过电线分别与高分辨率照相机、电源、图像处理核心板、液晶显示屏连接。\n[0045] 图像处理核心板包括：动态随机存储器DRAM（数据存储芯片）、FLASH存储器（程序存储芯片）、DSP处理器。DSP处理器的数据总线和地址总线与动态存储器DRAM和FLASH存储器相连，DSP处理器通过指定的地址访问动态数据和静态数据。\n[0046] 通讯接口底板包括：照相机输入端口、图像解码芯片、无线网卡、通用异步收发器、RS232收发器、RS232端口。照相机输入端口与照相机相连，用于采集外部照相机的图像；图像解码芯片分别与照相机输入端口和DSP处理器的图像输入端口VPFE相连，用于接收照相机端口的模拟图像并进行解码，生成数字图像并输出到DSP处理器，DSP处理器通过IIC总线对解码芯片进行控制；通用异步收发器的控制器与DSP处理器的数据总线和地址总线相连，用于实现DSP处理器的并行数据与通用异步收发器的串行通信数据之间的协议转换；\nRS232收发器与通用异步收发器相连，用于实现通用异步收发器串行通信数据与RS232通信数据之间的电平转换；RS232端口是用于物理连接到外部RS232通信端口。