СИСТЕМА СЧИТЫВАНИЯ И ХРАНЕНИЯ ТЕКСТОВОЙ И ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Предлагаемая полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике, предназначена для считывания и хранения текстовой и графической информации и может быть использована на контрольно-пропускных пограничных пунктах в местах таможенного контроля аэропортов, железных и автомобильных дорог.
В качестве аналога заявляемой полезной модели можно рассмотреть устройство для определения подлинности документов (см. патент РФ на полезную модель №43986, МПК 7 G 07 D 7/00, G 06 К 9/00, которое содержит сканер, работающий на просвет бумажного носителя, и блок долговременной памяти, с которым сопряжен персональный компьютер, обеспечивающий сравнение полученного сканером цифрового кода изображения документа с его цифровым кодом, извлеченным по реквизитам из блока долговременной памяти, а также блок индикации подлинности документа, подключенный к выходу персонального компьютера. Сканер выполнен с возможностью просвечивания документа белым или мягким рентгеновским излучением в зависимости от плотности и толщины бумаги и получения изображения пространственного распределения плотности каждого отдельно взятого листа документа. Блок долговременной памяти использует указанное распределение плотности в качестве идентификатора. Для лучшего прилегания к поверхности сканера на лист документа накладывают прозрачную полимерную пленку.
Известна также система контроля и регистрации мигрирующего населения (см. патент РФ на полезную модель №32899, МПК 7 G 08 С 17/00, опубл. 2003.09.27), характеризующаяся тем, что она содержит центральный компьютер с базами данных миграционных карт и базами данных лиц, находящихся в розыске. Центральный компьютер соединен с компьютером
органов внутренних дел, содержащим базу данных лиц, находящихся в розыске, и с компьютерами пунктов регистрации выезжающего населения. Компьютеры пунктов регистрации выезжающего населения соединены со средствами считывания информации с паспортов мигрантов, средствами записи информации о мигранте на миграционную карточку и средствами считывания информации с миграционной карты. В качестве оборудования, считывающего информацию с паспортов мигрантов, использован сканер.
В описанных выше системах для считывания информации с документов используется сканирование изображения, при котором осуществляется последовательный «просмотр» поверхности наблюдаемого объекта: в первом примере объектом являются ценные бумаги и прочие денежные документы, во втором - это документы мигрирующего населения.
Общим недостатком рассмотренных выше аналогов является сравнительно невысокое быстродействие сканеров - устройств для преобразования нанесенных на бумагу изображений в цифровой код.
Известны также имеющие широкое применение на практике при обработке текстовой и графической информации считывающие устройства, основным конструктивным элементом которых является оптическое волокно (см., например, авт. свидетельство РФ на изобретение №1068954, кл. G 06 К 7/00, G 06 К 7/01, опубл. 1984.01.23). Изобретение предназначено для использования в фотосчитывающих устройствах и содержит корпус, в основании которого размещены: световод, установленные коаксиально основная и дополнительная втулки, основной и дополнительные стаканы, фотоэлемент, оптически связанный со световодом. Устройство снабжено стержнем, на одном конце которого установлена сферическая поверхность с закрепленным на ней фотоэлементом. Сферическая поверхность шарнирно закреплена в торце основного стакана. Другой конец стержня связан с подпружиненными толкателями и регулировочными винтами, установленными в стенках второго дополнительного стакана. Недостатком описанной конструкции является то, что юстировка фотоэлемента в
поперечных плоскостях с помощью эксцентричных элементов является весьма сложным и трудоемким процессом, так как при отдельном вращении каждого из эксцентричных элементов происходит перемещение фотоэлемента сразу по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Кроме того, после юстировки фотоэлемента возможно его дополнительное смещение в продольном направлении.
Указанные недостатки устранены в устройстве для фотосчитывания (см. авт. свидетельство РФ на изобретение №1833900, кл. G 06 К 7/01, опубл. 1993.08.15), особенностью которого является наличие дополнительных элементов: рамки, подвески, С-образных упругих элементов, ходовой гайки, пары ползунов и дополнительных резьбовых втулок с винтами. На смежных боковых сторонах рамки выполнены две сквозные ортогональные направляющие под ползуны. Дополнительные резьбовые втулки закреплены на подвеске напротив ползунов, а винты размещены с возможностью свободного вращения в ползунах и установлены концами в дополнительных резьбовых втулках. Стакан с фотоэлементом закреплен на подвеске, связанной по углам с рамкой через С-образные упругие элементы. Ходовая гайка установлена на резьбовой поверхности основной втулки с возможностью контакта своей торцевой поверхностью с корпусом, на котором выполнены выступы Г-образной формы, расположенные в кольцевой канавке, выполненной на боковой поверхности ходовой гайки. Точность описанного устройства существенно повышена путем исключения смещения фотоэлемента при его закреплении после юстировки. Однако к недостаткам устройства следует отнести сложность его конструкции, невысокое быстродействие, возможность работы только с определенным видом носителя информации, низкую эффективность при эксплуатации.
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для считывания штрихового кода (см. авт. свидетельство РФ на изобретение № 1837334, кл. G 06 К 7/10, опубл. 1993.08.30). Устройство предназначено для ручного сканирования и
автоматического ввода графической информации, в частности штрихового кода, в системах автоматизированного управления в промышленности, торговле, связи и других областях. Устройство считывания графической информации содержит сферическую линзу, источник оптического излучения и установленные последовательно вдоль оптической оси между источником излучения и сферической линзой собирающую линзу, диафрагму и один или несколько фотоприемных элементов, совмещенных с диафрагмой, расположенной в фокальной плоскости собирающей линзы. Устройство собрано в корпусе, источник излучения и фотоприемные элементы подключены к электрической схеме. Поставленная в изобретении цель, а именно: уменьшение потерь излучаемого и принимаемого световых потоков достигнута в изобретении - прототипе благодаря тому, что в устройство введена сферическая линза, установленная перед фотоприемником на расстоянии, большем фокусного расстояния сферической линзы, а диафрагма расположена в фокальной плоскости собирающей линзы. При этом благодаря тому, что фотоприемные элементы не перекрывают поток излучателя, он практически полностью попадает через сферическую линзу на считываемую поверхность. Это является достоинством известного технического решения. Однако существенным недостатком прототипа является небольшое поле сканируемого изображения, ограничивающее функциональные возможности устройства. Кроме того, в устройстве не предусмотрено хранение считанной информации, что также можно отнести к недостаткам устройства, выбранного в качестве прототипа. К недостаткам прототипа следует также отнести невозможность получения считанного изображения высокого качества, что является следствием использования в качестве фокусирующего элемента одной собирающей линзы. Наличие в оптической схеме устройства такого элемента, как сферическая линза, также является недостатком устройства. Указанный недостаток обусловлен высокой трудоемкостью технологии изготовления сферических линз, что неприемлемо в условиях массового и крупносерийного производства.
Задачей полезной модели является увеличение поля считываемого изображения при высокой скорости считывания. Кроме того, важной задачей, поставленной при разработке заявляемой полезной модели, является расширение функциональных возможностей системы и упрощение технологии ее производства.
Для решения поставленных задач предлагается система считывания и хранения текстовой и графической информации, которая, как и наиболее близкое к ней устройство, выбранное в качестве прототипа, состоит из источника излучения, оптически связанного с фотоприемником, и расположенных между ними диафрагмы и фокусирующего элемента. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного, принятого за прототип технического решения, является то, что источник излучения представляет собой две группы светодиодов, установленных между объектом считывания и фокусирующим элементом с диафрагмой по обе стороны от объекта считывания симметрично относительно оптической оси. Фотоприемник системы выполнен в виде многоэлементного матричного устройства. Выходы фотоприемного устройства через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер и адаптер соединены с персональным компьютером, дополнительно введенным в систему, с помощью высокоскоростного интерфейса. Микроконтроллер системы соединен также с источником излучения, блоком индикации и кнопкой переключения режимов. Программное обеспечение персонального компьютера выполнено с возможностью создания и ведения базы данных объектов считывания. Фокусирующий элемент системы выполнен в виде объектива с высоким качеством изображения.
Выполнение задач, поставленных при создании полезной модели, стало возможным благодаря следующему.
В предлагаемой полезной модели за счет нового построения оптической схемы обеспечено существенное увеличение поля считывания
(размер рабочей области составляет (95×125) мм. В отличие от прототипа, в котором осветителем служит точечный источник света, в заявляемом техническом решении источник света представляет собой две группы светодиодов, установленные между объектом считывания и фокусирующим элементом по обе стороны от объекта считывания симметрично относительно оптической оси. Такое выполнение осветительной системы обеспечивает высокую и равномерную освещенность по всему полю считывания указанного выше размера.
Фокусирующий элемент - объектив (в прототипе это одиночная собирающая линза), в качестве которого могут быть выбраны, например, промышленно выпускаемые высококачественные просветленные анастигматы с высокой разрешающей способностью. Объектив обеспечивает качественное изображение объекта считывания, например, паспорта с разрешением 400 dpi.
Выполнение фотоприемника в виде многоэлементного матричного устройства позволило повысить не только скорость считывания, но обеспечило также возможность существенного увеличения площади считываемой информации.
Обеспечению высокой скорости считывания (0,5 сек) изображения, размер рабочей области которого составляет (95×125) мм, способствует также еще один существенный признак, включенный в формулу полезной модели, а именно: высокоскоростной интерфейс, соединяющий персональный компьютер с цифровой видеосистемой.
Еще одна задача - расширение функциональных возможностей системы решена за счет введения в систему упомянутого выше персонального компьютера с целым комплексом программ, обеспечивающих:
- возможность автоматического сохранения данных в базу;
- возможность выделения фото, штрих-кода и т.д.;
- возможность оценки качества изображения в режиме реального времени;
- программную коррекцию изображения.
Остальные вновь введенные существенные признаки, относящиеся к новым связям между блоками системы считывания и хранения текстовой и графической информации, обеспечивают функционирование заявляемой системы.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлены:
на фиг. 1 - функциональная схема конкретного примера выполнения системы считывания и хранения текстовой и графической информации;
на фиг. 2 - оптическая схема предлагаемой полезной модели.
Система считывания и хранения текстовой и графической информации (см. фиг.1, 2) состоит из оптико-механического блока 1, который содержит приемный отсек 2, предназначенный для размещения объекта считывания 3, например, заграничного паспорта; источник излучения 4, предназначенный для равномерного освещения объекта считывания 3, и представляющий собой две группы свето диодов 5 и 6, установленные по обе стороны от объекта считывания 3 симметрично относительно оптической оси системы между объектом считывания 3 и фокусирующим элементом 7 с диафрагмой 8 (см. фиг.2). В качестве светодиодов могут быть использованы, например, светодиоды EL12-215SURC/S530-A2/TR8 фирмы Everlight Electronics Co., Ltd. Фокусирующий элемент 7 представляет собой объектив с переменным фокусом, в качестве которого может быть использован, например, объектив ERNITEC 4-10 мм F 1:8 (Япония). Для обеспечения пыле- и влагозащиты внутренних элементов системы между источником излучения 4 и объектом считывания 3 установлено защитное стекло 9. Фокусирующий элемент (объектив) 7 формирует изображение объекта считывания 3 на чувствительной поверхности многоэлементного матричного фотоприемного устройства 10, в
качестве которого может быть использован, например, фотоприемник SONY ICX 282 (Япония). Для повышения эффективности работы устройства типы светодиодов и фотоприемника подбираются по спектральным характеристикам. Выходы фотоприемного устройства 10 через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 11, микроконтроллер 12 и адаптер 13 с помощью высококоскоростного интерфейса 14 соединены с персональным компьютером 15, в котором установлен комплект программ 16. Элементы 10, 11, 12 и 13 образуют цифровую видеосистему 17.
Оптико-механический блок 1 и цифровая видеосистема 17 установлены в корпусе 18 прибора, схематично изображенном на фиг.1. На корпусе 18 располагается кнопка 19 переключения режимов: «запись» и «предварительный просмотр», а также два индикаторных диода блока индикации 20, расположенного в корпусе 18 прибора. Микроконтроллер 12 цифровой видеосистемы 17 соединен с источником излучения 4, блоком индикации 20 и кнопкой 19 переключения режимов. Электрическое питание системы (12В постоянного тока) может осуществляться от сети 220 В, 50 Гц с помощью внешнего блока питания 21, выполненного в виде самостоятельного узла, или от аккумуляторной батареи 12 В.
Система считывания и хранения текстовой и графической информации работает следующим образом.
Объект считывания (паспорт) 3 устанавливается в приемный отсек 2 оптико-механического блока 1. Цифровая видеосистема 17 реагирует на изменение светового потока и включает питание плат светодиодов 5 и 6. Система переходит в режим предварительного просмотра "preview", при котором объект считывания 3 отображается с повышенной кадровой частотой и пониженным разрешением. Оператор, наблюдая за положением изображения объекта считывания (паспорта) 3 на мониторе персонального компьютера 15, выставляет паспорт в нужное положение и нажимает кнопку 19 переключения режимов в положение «запись». Световой поток от групп
светодиодов 5, 6 освещает объект считывания (паспорт) 3, отражается от него, проходит через фокусирующий элемент (объектив) 7, осуществляющий перенос изображения с объекта считывания 3 на чувствительную поверхность многоэлементного матричного фотоприемного устройства 10, преобразующего модулированное световое излучение в электрический ток. Далее считанная информация через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 11, микроконтроллер 12 и адаптер 13 по высокоскоростному стандартному интерфейсу 14 (USB 2,0) поступает в контроллер персонального компьютера 15, в котором она преобразуется для вывода на экран монитора.
Если цифровая видеосистема 17 не среагировала на изменение светового потока, оператор может перейти в режим предварительного просмотра, установив кнопку 19 переключения режимов, расположенную на корпусе 18 прибора, в положение «предварительный просмотр».
Таким образом, в заявляемой полезной модели за счет построения оптической системы, отличной от прототипа, и нового выполнения практически каждого из ее элементов, а также введения в систему персонального компьютера с комплексом программ появилась возможность увеличить поле считываемого изображения, обеспечить высокую скорость считывания, а также существенно расширить функциональные возможности системы.