專利名稱：具有槽掃描的鑰匙原坯識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體而言涉及對(duì)象識(shí)別系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及利用電子裝置識(shí)別鑰匙原坯的系統(tǒng)，所述鑰匙原坯與未知的鑰匙兼容。
背景技術(shù)：
鑰匙復(fù)制技術(shù)是眾所周知的。一般地，利用現(xiàn)有技術(shù)中已知的大量不同系統(tǒng)將打算復(fù)制的鑰匙(主鑰匙)復(fù)制到適當(dāng)識(shí)別的鑰匙原坯上。識(shí)別制作鑰匙復(fù)制件時(shí)要使用的適當(dāng)?shù)蔫€匙原坯的過程可能是困難、乏味且耗時(shí)的事情。將各主鑰匙復(fù)制到適合的鑰匙原坯上是重要的，以防止由于將主鑰匙復(fù)制到不適當(dāng)?shù)蔫€匙原坯上而引起的諸多不良后果。然而，即使對(duì)于本領(lǐng)域?qū)＜襾碚f選擇正確的鑰匙原坯也可能是困難的。即使沒有上千也有上百種鑰匙原坯，很多原坯不能容易地與其他原坯區(qū)分開。識(shí)別復(fù)制用的正確的鑰匙原坯需要從鑰匙原坯之間的差別可能非常細(xì)微的上百種甚至上千種可能性中選擇原坯。這些難以注意到的細(xì)微處對(duì)于這種鑰匙復(fù)制系統(tǒng)的所有操作員而言，包括缺乏經(jīng)驗(yàn)的新手和專家均明顯地增加了難度等級(jí)。一旦選出了鑰匙原坯，就對(duì)其進(jìn)行切割處理。典型的切割處理是簡(jiǎn)單地將主鑰匙的輪廓描繪到鑰匙原坯上，使得鑰匙原坯與原始主鑰匙(在描繪器的誤差極限和精度內(nèi))精確地匹配。通常，機(jī)械連接的切割輪在描繪器沿主鑰匙的輪廓縱向移動(dòng)時(shí)以模擬該描繪器的該移動(dòng)的狀態(tài)實(shí)際切入鑰匙原坯。如果在該處理期間提供了不正確的鑰匙原坯，則形成復(fù)制鑰匙的鑰匙原坯可能不具有正確的縱向長(zhǎng)度，因此導(dǎo)致失敗。當(dāng)發(fā)生這種類型的失敗時(shí)，必須重新開始選擇復(fù)制用鑰匙原坯以及隨后的機(jī)械切割鑰匙的整個(gè)處理過程。更糟的是，如果原坯具有了正確的長(zhǎng)度但卻不具有適當(dāng)?shù)暮穸?、輪廓、槽或其他特性，則可能直到鑰匙實(shí)際插入鎖中才發(fā)現(xiàn)該失敗。提供鑰匙切割業(yè)務(wù)的企業(yè)往往沒有配備有經(jīng)驗(yàn)的鎖匠。相反通常將雇員訓(xùn)練成“仔細(xì)盯住”哪個(gè)被認(rèn)為是正確的原坯然后切割出復(fù)制的鑰匙。這種不正規(guī)且不精確的鑰匙原坯識(shí)別方法總是增加復(fù)制處理的失敗率。這些失敗往往由廠家承擔(dān)費(fèi)用并且使鑰匙持有人非常失望。因此，廠家希望有能夠提高鑰匙復(fù)制的精度和效率且使用方便的鑰匙原坯識(shí)別系統(tǒng)。毫不奇怪，一直進(jìn)行著大量嘗試以改進(jìn)識(shí)別系統(tǒng)和/或鑰匙復(fù)制系統(tǒng)。這些改進(jìn)中的很多均包括設(shè)計(jì)成基于要復(fù)制的鑰匙的諸如長(zhǎng)度、形狀和槽特征等物理參數(shù)來確定合適的鑰匙原坯的成像系統(tǒng)。雖然這些系統(tǒng)中的很多都提供了用于確定合適的鑰匙原坯的有用的改進(jìn)，但是它們?nèi)源嬖诙喾N缺陷。具體地，這些系統(tǒng)中的很多將來自主鑰匙的掃描數(shù)據(jù)與來自已知的鑰匙原坯的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以確定主鑰匙是否與鑰匙原坯匹配。然而，在一些例子中，所掃描的鑰匙參數(shù)和鑰匙原坯數(shù)據(jù)不足以確定匹配的鑰匙原坯。在這種情況下，關(guān)于主鑰匙和鑰匙原坯的附加信息對(duì)于縮小預(yù)期的鑰匙原坯的范圍是有用的。因此，需要用于確定鑰匙原坯的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
提供了ー種鑰匙識(shí)別系統(tǒng)。該鑰匙識(shí)別系統(tǒng)包括成像系統(tǒng)，其用于拍攝主鑰匙的圖像；以及邏輯部件，其用于分析圖像。成像系統(tǒng)可以構(gòu)造成以處于垂直于所述主鑰匙的鎖舌部和平行于所述主鑰匙的鎖舌部之間的角度拍攝鑰匙中的槽的圖像。邏輯部件分析所拍攝的圖像以將槽的特征與已知的鑰匙原坯的槽特征進(jìn)行比較。鑰匙識(shí)別系統(tǒng)可以考慮到主鑰匙相對(duì)于成像系統(tǒng)或鑰匙保持器的方位或位置以 確定主鑰匙的槽特征。例如，邏輯部件可以分析槽的輪廓并且基于所述輪廓和主鑰匙的方位或位置確定主鑰匙的槽特征。


通過以下針對(duì)附圖所進(jìn)行的詳細(xì)說明可以更好地理解本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)連同操作。在所述附圖中圖I示出主鑰匙；圖2a示出鑰匙識(shí)別系統(tǒng)的第一示例構(gòu)造；圖2b示出鑰匙識(shí)別系統(tǒng)的第二示例構(gòu)造；圖3示出鑰匙頂端的示例側(cè)面影像(silhouette)；圖4示出具有反射元件的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)的示例構(gòu)造；圖5示出主鑰匙鎖舌部側(cè)面影像的示例掃描圖像；圖6示出頂端概要(outline)在頂端圖像上的示例投影；圖7示出頂端槽輪廓(contour)的示例計(jì)算數(shù)據(jù)組；圖8示出主鑰匙頂端輪廓數(shù)據(jù)和所存儲(chǔ)的鑰匙原坯數(shù)據(jù)之間比較匹配的示例；圖9示出主鑰匙頂端輪廓數(shù)據(jù)和所存儲(chǔ)的鑰匙原坯數(shù)據(jù)之間比較不匹配的示例。圖10示出概要照相機(jī)圖像的坐標(biāo)基準(zhǔn)。圖11示出包括概要消失點(diǎn)(vanishing point)的概要照相機(jī)圖像的坐標(biāo)基準(zhǔn)。圖12示出包括與y軸投影有關(guān)的槽消失點(diǎn)的槽照相機(jī)圖像的坐標(biāo)基準(zhǔn)。圖13示出包括與X軸投影有關(guān)的槽消失點(diǎn)的槽照相機(jī)圖像的坐標(biāo)基準(zhǔn)。圖14示出主鑰匙用的角坐標(biāo)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)說明關(guān)于本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，附圖中示出這些示例性實(shí)施方式的示例?？梢岳斫?，可以使用其他實(shí)施方式并且可以在不脫離本發(fā)明的相應(yīng)范圍的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的改變。提供了用于識(shí)別鑰匙原坯的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)(“鑰匙ID系統(tǒng)”)對(duì)諸如門鑰匙、車鑰匙或其他鑰匙等準(zhǔn)備復(fù)制的主鑰匙進(jìn)行分析，并且確定準(zhǔn)備在復(fù)制主鑰匙時(shí)使用的適當(dāng)?shù)蔫€匙原坯。這里所述的系統(tǒng)和方法可以獨(dú)立地用于確定適合的鑰匙原坯，或可以與其他系統(tǒng)聯(lián)合起來使用以縮小預(yù)期的鑰匙原坯的范圍。此外，可以理解，可以對(duì)現(xiàn)有鑰匙識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)或改裝以實(shí)施這里所述的ー些或全部特征。鑰匙ID系統(tǒng)可以掃描主鑰匙以確定主鑰匙的特性和特征?；谶@些特征，鑰匙ID系統(tǒng)于是可以確定用于復(fù)制主鑰匙的適當(dāng)?shù)蔫€匙原坯。鑰匙ID系統(tǒng)可以包括現(xiàn)有技術(shù)中用于確定主鑰匙幾何形狀方面特性和特征的任何已知裝置。例如，鑰匙ID系統(tǒng)可以包括諸如照相機(jī)、激光器等的成像系統(tǒng)或現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何其他成像系統(tǒng)。成像系統(tǒng)可以掃描主鑰匙以確定主鑰匙的特征，具體地確定可能對(duì)于特定鑰匙原坯來說是獨(dú)特的特征。雖然鑰匙ID系統(tǒng)在這里被說明為包括成像系統(tǒng)，可以理解諸如電傳感器或機(jī)械傳感器等的其他已知方法或裝置可以用來代替成像系統(tǒng)或與成像系統(tǒng)結(jié)合使用以確定主鑰匙幾何形狀的特性和特征。
參照?qǐng)DI描述主鑰匙10。主鑰匙10可以包括諸如槽11和與鎖舌部(blade) 18相 連的頭部(head) 16等標(biāo)準(zhǔn)鑰匙特征。槽11可以包括溝道、開ロ、幾何形狀或形成于鎖舌部18中的其他凹痕(indentation)。主鑰匙10可以包括位于鎖舌部18的ー側(cè)的單個(gè)槽11、位于鎖舌部18的各側(cè)的單個(gè)槽11、位于鎖舌部18的任ー側(cè)的多個(gè)槽11或者槽11相對(duì)于鎖舌部18的任何其他構(gòu)造。此外，可以理解，主鑰匙10可以是任何鑰匙而不限于具有頭部16、鎖舌部18和槽11的鑰匙。鑰匙ID系統(tǒng)可以包括用于保持主鑰匙的鑰匙保持器。鑰匙保持器可以是能夠保持或支撐主鑰匙的任何裝置。例如，如圖2a和圖2b中所示，鑰匙保持器13可以包括下部支撐件15和上部門12以便夾緊鑰匙。鑰匙保持器可以可選地包括夾具、握爪、平臺(tái)、懸架或構(gòu)造成保持主鑰匙10的任何其他裝置。在實(shí)施例中，鑰匙ID系統(tǒng)包括照相機(jī)系統(tǒng)。照相機(jī)系統(tǒng)包括ー個(gè)或多個(gè)用于記錄主鑰匙的諸如數(shù)字圖像等的圖像的照相機(jī)。照相機(jī)系統(tǒng)可以進(jìn)ー步包括用于輔助記錄主鑰匙的圖像的其他部件，諸如燈和鏡等?？梢栽O(shè)置燈以增強(qiáng)用照相機(jī)記錄的圖像的清晰度和質(zhì)量?？梢栽O(shè)置鏡以使得處于第一位置的照相機(jī)能夠從第二位置記錄鑰匙的圖像。鏡可以進(jìn)ー步使得單個(gè)照相機(jī)能夠從不同的角度記錄主鑰匙的多個(gè)圖像，由此增加了由單個(gè)照相機(jī)所記錄的與主鑰匙相關(guān)的信息量。鑰匙ID系統(tǒng)可以包括邏輯(logic)部件以分析成像系統(tǒng)拍攝的圖像。如此處所使用的，術(shù)語“邏輯部件”包括但不限于軟件、固件、可執(zhí)行程序、硬件或硬接線電路或者它們的組合。例如，基于期望的應(yīng)用或需求，邏輯部件可以包括軟件控制的微處理器、例如專用集成電路(ASIC)等的分散的邏輯模塊、模擬電路、數(shù)字電路、編程的邏輯器件、包含指令的存儲(chǔ)器件等。邏輯部件可以包括ー個(gè)或多個(gè)門、門的組合或其他電路部件。邏輯部件也可以被完全實(shí)施為軟件。在說明了多個(gè)理論邏輯部件(logical logic)的情況下，可以將多個(gè)理論邏輯部件整合到ー個(gè)物理邏輯部件中。類似地，在說明了單個(gè)理論邏輯部件的情況下，可以在多個(gè)物理邏輯部件之間分配該單個(gè)理論邏輯部件。邏輯部件可以構(gòu)造成確定已知的鑰匙原坯與主鑰匙之間的相關(guān)性或匹配可能性。例如，邏輯部件可以包括用于存儲(chǔ)鑰匙相關(guān)信息(“鑰匙數(shù)據(jù)”)的數(shù)據(jù)庫。鑰匙數(shù)據(jù)可以包括已知的鑰匙原坯的諸如長(zhǎng)度、形狀、齒信息、鑰匙槽的尺寸、形狀和位置等的特征以及已知的鑰匙原坯的其他幾何和物理特征。數(shù)據(jù)庫可以與邏輯部件集成在一起、與邏輯部件通信或能夠遠(yuǎn)程訪問邏輯部件。數(shù)據(jù)庫可以使鑰匙數(shù)據(jù)與特定的鑰匙原坯相關(guān)聯(lián)，或者與鑰匙原坯的類型或組相關(guān)聯(lián)。例如，數(shù)據(jù)庫可以使鑰匙數(shù)據(jù)與特定的鑰匙制造商相關(guān)聯(lián)，或者與諸如門鑰匙或車鑰匙等的不同鑰匙類型相關(guān)聯(lián)。鑰匙ID系統(tǒng)可以訪問數(shù)據(jù)庫以將主鑰匙的掃描特征與數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的鑰匙數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。不具有與主鑰匙的特征一致的特征的鑰匙原坯由此被排除作為可能匹配的鑰匙原坯。鑰匙ID系統(tǒng)可以在ー個(gè)或多個(gè)角度掃描主鑰匙10并且將掃描數(shù)據(jù)與所存儲(chǔ)的鑰匙數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。鑰匙ID系統(tǒng)可以掃描主鑰匙10以確定與槽11有關(guān)的信息。鑰匙和鑰匙原坯ー般包括槽11或位于鑰匙的鎖舌部18中的槽11。槽11的特征可能對(duì)于給定的鑰匙原坯或鑰匙原坯組來說是獨(dú)特的。例如，給定的槽的尺寸、位置、角度和其他幾何參數(shù)可能對(duì)于ー個(gè)或多個(gè)鑰匙原坯來說是獨(dú)特的。另外，位于鑰匙鎖舌部的第一側(cè)的槽11 (頂槽)的位置可能相對(duì)于位于鑰匙鎖舌部的第二側(cè)的槽11 (底槽)的位置來說是獨(dú)特的。鑰匙ID系統(tǒng)可以分析主鑰匙10的槽11的多種方面。例如，成像系統(tǒng)可以從與鑰匙鎖舌部18垂直的位置拍攝槽11的圖像，如圖2a中高處的照相機(jī)20所示。這個(gè)照相機(jī)角度提供鎖舌部18的俯視圖并且使得高架照相機(jī)能夠掃描槽11的長(zhǎng)度。成像系統(tǒng)還可以以平行于鎖舌部18的角度從頂端14的端部拍攝槽11的圖像。這個(gè)角度提供槽11的截面圖。然而，無論是槽11的高處掃描還是槽11的平行掃描都不能提供槽11與鑰匙10的剩余部分之間足以有效地確定槽11的某些參數(shù)的對(duì)比。在很多鑰匙中，槽11從肩部16開始延伸貫穿鑰匙10的頂端14。因此，頂端幾何形狀方面的形狀和輪廓反映槽11的特征。因此，主鑰匙的獨(dú)特特征可以通過從設(shè)計(jì)成拍攝頂槽或底槽特征的角度掃描頂端14來確定。這可以通過以既不垂直于鎖舌部也不平行于鎖舌部18的角度掃描鑰匙頂端14來最好地實(shí)現(xiàn)。例如，如圖2a所示，鑰匙ID系統(tǒng)可以包括面對(duì)頂端14并且定位于平行于鎖舌部的略上方角度的照相機(jī)22。在實(shí)施例中，照相機(jī)被定位成面對(duì)鑰匙10的頂端，并且相對(duì)于鑰匙10的鎖舌部的平行面的夾角在5度至15度之間。該定位使得照相機(jī)22能夠拍攝頂端14的由底槽11形成的輪廓?？蛇x地，可以理解，照相機(jī)同樣可以定位成在鑰匙的下方以拍攝頂端14的由頂槽11形成的輪廓。如圖3所示， 照相機(jī)22可以拍攝底槽的側(cè)面影像。該側(cè)面影像可能對(duì)于鑰匙原坯或鑰匙原坯組來說是獨(dú)特的，由此縮小了預(yù)期的鑰匙原坯的范圍?？梢岳斫?，除了圖2a所示的照相機(jī)構(gòu)造外的構(gòu)造也可以用于拍攝頂-槽幾何形狀。例如，鑰匙ID系統(tǒng)可以僅包括槽照相機(jī)22而不包括任何高架照相機(jī)20。此外，鑰匙ID系統(tǒng)可以包括多個(gè)鏡以使得遠(yuǎn)距離位置處的單個(gè)照相機(jī)能夠拍攝主鑰匙的多個(gè)角度，包括頂端14的角度。在實(shí)施例中，如圖4所示，第一鏡30可以定位成從鑰匙10的后方提供頂端14的俯視圖。類似地，鏡可以定位于鑰匙10的下后方以拍攝底槽11的圖像。該視角使得照相機(jī)能夠拍攝頂端14的由頂槽11形成的輪廓。第二鏡32也可以定位成從鑰匙10的前方提供頂端14的俯視圖。該視角使得照相機(jī)能夠拍攝頂端14的由底槽11形成的輪廓?？梢岳斫?，鑰匙ID系統(tǒng)可以包括任意數(shù)量的照相機(jī)、鏡和其他成像裝置，以拍攝頂端14的輪廓的期望的視圖。在實(shí)施例中，鑰匙ID系統(tǒng)掃描主鑰匙10以拍攝鎖舌部18的側(cè)面影像，如圖5所示。該側(cè)面影像用于確定頂端14的概要形狀以便從頂端的幾何形狀分離出槽的幾何形狀。鑰匙ID系統(tǒng)還可以從一定角度的位置掃描頂端14以拍攝頂端14的由槽11形成的輪廓。如圖6所示，頂端14的三角投影(trigonomic projection)可以用于識(shí)別頂端輪廓中的由槽形狀產(chǎn)生的部分。具體地，可以通過基于圖像信息和機(jī)械常數(shù)(machineconstant)計(jì)算標(biāo)量變量集來確定與槽11的輪廓有關(guān)的輪廓數(shù)據(jù)。如此處所述，將高架照相機(jī)20拍攝的圖像中的點(diǎn)繪制到與槽照相機(jī)22拍攝的圖像對(duì)應(yīng)的點(diǎn)上。輪廓圖像可以與高處或概要照相機(jī)20獲得的數(shù)據(jù)一致。一旦已經(jīng)產(chǎn)生了概要或輪廓數(shù)據(jù)，概要圖像就被重新掃描以產(chǎn)生數(shù)據(jù)點(diǎn)集，如圖7至圖9所示。例如，可以沿著鑰匙的頂端每0. 005英寸產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)?？梢曰诓圩R(shí)別要求的精度以及概要照相機(jī)和槽照相機(jī)的光學(xué)特性來調(diào)整重新掃描或重新采樣的圖像的數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔。例如，數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔可以是0. 002英寸以獲得更詳細(xì)的樣本。可以將槽輪廓與數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的已知的鑰匙原坯的輪廓進(jìn)行比較以確定匹配的鑰匙原坯?？梢栽O(shè)定公差和/或相關(guān)值以確定所述比較是否產(chǎn)生匹配。圖8示出所掃描的 鑰匙頂端輪廓和所存儲(chǔ)的已知鑰匙原坯的鑰匙數(shù)據(jù)之間的比較。兩個(gè)數(shù)據(jù)集之間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)值大致為0. 985，這表明主鑰匙和被比較的鑰匙原坯之間匹配。圖9示出所掃描的鑰匙頂端輪廓和所存儲(chǔ)的已知鑰匙原坯的鑰匙數(shù)據(jù)之間的另ー比較。這里，兩個(gè)數(shù)據(jù)集之間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)值大致為0. 879，這表明主鑰匙和被比較的鑰匙原坯之間不匹配。參照?qǐng)D2a，高架照相機(jī)20的圖像平面與槽照相機(jī)22的圖像在門開ロ 12的下邊緣處相交。高架照相機(jī)20觀察鑰匙10的輪廓(profile)，而槽照相機(jī)22聚焦在鑰匙10的頂端上。參照?qǐng)D10至圖13，兩個(gè)圖像的交叉線(被稱為門軸線52)是用于確定輪廓數(shù)據(jù)的主軸線。門軸線的主要基準(zhǔn)或原點(diǎn)位于門12的中心處。門平面還經(jīng)過該交叉線并且根據(jù)定義垂直于高架照相機(jī)20的圖像平面?？梢酝ㄟ^槽照相機(jī)22拍攝鑰匙10的側(cè)面影像圖像。為了拍攝側(cè)面影像圖像，鑰匙ID系統(tǒng)可以利用諸如光源24和漫反射元件26等元件，如圖2a和圖2b所示?？梢杂霉庹诒渭?8遮擋光源24以在避開鑰匙10的頂端的同時(shí)照亮反射元件26。在實(shí)施例中，調(diào)整來自光源24的指向性光的角度以使得光大體上指向漫反射元件26，而不是指向鑰匙10的頂端。光源24可以是現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何光源。例如，光源24可以是基本上排成列的一系列離散的LED燈。然而，可以理解，光源24可以是以任何構(gòu)造配置的任何燈。漫反射元件26可以附著在門的內(nèi)表面上，使得當(dāng)來自光源24的光碰到漫反射元件26時(shí)，漫反射元件26提供背光區(qū)域。換言之，該配置在使得指向鑰匙10的光量最小化的狀態(tài)下提供相對(duì)于槽照相機(jī)22而言在鑰匙10的后方的背光區(qū)域。因此，與圖3所示的類似，槽照相機(jī)22可以將鑰匙10的頂端觀察為基本上暗的或黑的特征。然而，可以理解，鑰匙ID系統(tǒng)可以包括定位于整個(gè)系統(tǒng)任何位置處的諸如背光燈等的任何附加的燈。參照?qǐng)D2b，示出鑰匙ID系統(tǒng)的可選構(gòu)造。槽照相機(jī)22可以安裝在直立的照相機(jī)盒23中。直立的照相機(jī)盒23將槽照相機(jī)22安裝于底部以使得槽照相機(jī)22被定向?yàn)橄蛏铣虬惭b于直立的照相機(jī)盒23的另一端的鏡25。鏡25被定向成朝向鑰匙10的頂端，以 使得標(biāo)稱入射角大約為15度。然而,可以理解，圖像的在鑰匙10上的入射角可以是任何角度，優(yōu)選地在大約5度和大約45度之間。當(dāng)鑰匙10被保持在鑰匙保持器13中時(shí)不限于特別的方位或位置。參照?qǐng)D14，鑰匙可能在與概要照相機(jī)20的方位垂直的平面中傾斜(tilt)或偏轉(zhuǎn)(yaw)、相對(duì)于被定義為與門開ロ 12垂直的平面朝上或朝下翻轉(zhuǎn)(tip)、繞鑰匙原坯自身的軸線旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)動(dòng)(roll))或者具有上述變化的任意組合，并且還可能具有由鑰匙鎖舌部18全長(zhǎng)引起的變化，其中，這些變化可能將鑰匙的頂端定位在相對(duì)于槽照相機(jī)22而言的各種焦點(diǎn)位置處。因此，有必要校正光學(xué)失真并且對(duì)從兩個(gè)不同的照相機(jī)獲得的圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)換以獲得頂端14的有效圖像。消失點(diǎn)的概念用于處理當(dāng)通過槽照相機(jī)22觀察鑰匙10時(shí)鑰匙10的透視收縮(foreshortening)。該透視收縮的效果隨著鑰匙10的端部由于門12的夾持動(dòng)作而略朝上或朝下翻轉(zhuǎn)而變化很大。從門到消失點(diǎn)的距離可顯著地受該翻轉(zhuǎn)動(dòng)作影響。為了補(bǔ)償槽照相機(jī)22和鑰匙10之間的角度，針對(duì)高架照相機(jī)20圖像和槽照相機(jī)22圖像這兩者容易確定從鑰匙頂端到門軸線的距離。這些距離的比率(下文中稱為“槽LR”)依賴于槽照相機(jī)22的角度和鑰匙翻轉(zhuǎn)角度之間的角度。因?yàn)閮H需要該比率用于補(bǔ)償鑰匙位置的計(jì)算，所以這些角度的實(shí)際值可以忽略。 在實(shí)施例中，可以通過使到概要圖像消失點(diǎn)的距離乘以比率槽LR來確定槽圖像消失點(diǎn)?？梢允紫纫越?jīng)驗(yàn)確定概要圖像消失點(diǎn)。例如，先前的試驗(yàn)表明樣本概要圖像消失點(diǎn)距離門軸線的原點(diǎn)為20英寸。概要圖像消失點(diǎn)取決于鑰匙ID系統(tǒng)的構(gòu)造和照相機(jī)的特性?？梢约俣ㄏc(diǎn)位于門中心軸線上。然而，在其他實(shí)施例中，消失點(diǎn)可以從門中心軸線偏移附加的補(bǔ)償量。圖10至圖13示出用于限制鑰匙10的圖像的裁剪框(crop box) 50。圖10中示出概要裁剪框50的示例，其中概要裁剪框50限定了圖像的外國。盡管照相機(jī)拍攝的實(shí)際圖像大于概要裁剪框50，概要裁剪框仍用于限制系統(tǒng)實(shí)際處理的圖像。概要消失點(diǎn)沿著被示為點(diǎn)52的X軸遠(yuǎn)離概要裁剪框50的左側(cè)。槽消失點(diǎn)沿著位于點(diǎn)62處的Y軸在圖12中示出的槽裁剪框60的上方。槽裁剪框60具有與概要裁剪框50類似的功能，即槽裁剪框60將系統(tǒng)處理的整個(gè)圖像減小為在該情況下由槽照相機(jī)22拍攝的實(shí)際圖像的子集。將概要圖像消失點(diǎn)距離與vOutX組合以計(jì)算從消失點(diǎn)到起始點(diǎn)的X軸距離。雖然說明了確定消失點(diǎn)和相關(guān)距離的特定方法，但可以理解可以使用其他方法。圖10示出起始位置相對(duì)于門軸線和概要照相機(jī)圖像的位置。VOutX和VOutY是鑰匙頂端圖像上要被繪制到槽圖像上的點(diǎn)的X和y坐標(biāo)。這些點(diǎn)與限定鑰匙頂端的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合對(duì)應(yīng)。概要照相機(jī)20的單位是像素。因此，產(chǎn)生一系列限定鑰匙頂端的點(diǎn)的vOutX和vOutYo圖11示出轉(zhuǎn)換起始點(diǎn)相對(duì)于概要圖消失點(diǎn)的距離。該距離乘以槽LR以產(chǎn)生圖11所示被稱為GVPY(槽圖像消失點(diǎn)距離)的概要VPy。圖12示出所投影的頂端點(diǎn)y軸坐標(biāo)的結(jié)構(gòu)。在槽照相機(jī)圖像平面上進(jìn)行該投影。I軸投影僅僅是GVPY和槽VP之間的差。X軸投影計(jì)算使用如圖13所示的GVPY相對(duì)于槽VP的比率?？梢愿鶕?jù)概要圖像確定槽-門X距離。槽-門X距離可以與GVPY相對(duì)于槽VP比率成比例，并且與槽裁剪框中心距離相加以找出作為X軸坐標(biāo)的gsx?？梢蕴砑有拚狄允沟眯〉奈锢砥颇軌蛟跈C(jī)器校準(zhǔn)期間得以調(diào)整?！└乓障鄼C(jī)20圖像上的各點(diǎn)已經(jīng)被描繪到槽照相機(jī)22圖像上，就可以確定槽輪廓數(shù)據(jù)。圖6示出典型的在頂端繪制的兩行點(diǎn)的槽圖像?？拷敹说哪切锌梢允褂眠@里說明的方法來計(jì)算。下面的那行可以從相同的數(shù)據(jù)點(diǎn)推測(cè)出。通過測(cè)量從被描繪的點(diǎn)下方的八個(gè)像素的點(diǎn)到槽圖像中實(shí)際的白到黑邊緣的距離來建立槽輪廓。給予邊緣檢測(cè)軟件，額外的像素使其能夠容易地建立轉(zhuǎn)換關(guān)系并且還允許被描繪的點(diǎn)略高于實(shí)際轉(zhuǎn)換的情況下的小誤差。這些距離集合形成槽輪廓。鑰匙的各種頂端形狀和頂端附近的齒可以影響通過槽照相機(jī)22看到的槽圖像。因此，如果鑰匙鎖舌部被直角切割，則這可能在嘗試計(jì)算槽如何出現(xiàn)時(shí)有助于處理槽數(shù)據(jù)。為了適應(yīng)該處理，相對(duì)于與鑰匙的軸線平行的一系列線，可以進(jìn)行沿著鑰匙頂端的概要數(shù)據(jù)(來自概要照相機(jī)20的圖像)的掃描。這產(chǎn)生用于確定從鑰匙頂端的邊緣到任意的某個(gè)直角切割邊緣的距離的一系列測(cè)量值。使用下述的處理，這些測(cè)量值隨后可以轉(zhuǎn)換成槽照相機(jī)22圖像。槽圖像60中的這些被轉(zhuǎn)換的鑰匙頂端點(diǎn)62表示就好像鑰匙中沒有槽時(shí)的鑰匙頂端。這些點(diǎn)與槽圖像60中所觀察到的鑰匙頂端的邊緣之間的差表示就好像鎖舌部被直角切割時(shí)槽的實(shí)際形狀。 原坯識(shí)別的最終任務(wù)是將所測(cè)量的輪廓與所存儲(chǔ)的特征匹配。鑰匙10的類型可以用于幫助匹配輪廓和適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)集。對(duì)于對(duì)稱的雙面鑰匙來說，因?yàn)椴酆推渌卣魇菍?duì)稱的，所以鑰匙插入鑰匙識(shí)別系統(tǒng)的方向沒有關(guān)系，從而對(duì)于這些対稱的鑰匙存儲(chǔ)單個(gè)特征參考圖像。對(duì)于大多數(shù)單面鑰匙來說，鑰匙的兩面(稱為左面和右面)不同。在這種情況下，各鑰匙的特征參考圖像包括左視圖和右視圖。當(dāng)進(jìn)行比較時(shí)，右面切割僅匹配單面切割原坯并且僅匹配這些原坯的右面切割數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)還排列成使得鑰匙參考面(例如在單面鑰匙的情況下，原坯的平坦部)彼此接近。切割鑰匙數(shù)據(jù)經(jīng)常具有非常少的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此假定與參考面相對(duì)的數(shù)據(jù)點(diǎn)處的金屬(和數(shù)據(jù))已經(jīng)被去掉了。雙面切割鑰匙基于中心線進(jìn)行匹配。可以在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的特征參考圖像和實(shí)際拍攝圖像之間進(jìn)行一系列比較以補(bǔ)償小的配準(zhǔn)誤差?？梢越?jīng)由下面更詳細(xì)說明的2-D相關(guān)分析來進(jìn)行比較。具體地，可以使數(shù)據(jù)沿各方向移動(dòng)幾個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。然后比較和分析這些點(diǎn)，并將最好結(jié)果選為正確數(shù)據(jù)點(diǎn)。圖像配準(zhǔn)中的小誤差和在圖像之間進(jìn)行換位(transposition)可能引起輪廓數(shù)據(jù)向上或向下傾斜(slope)。這稱為“搖揺”，類似于機(jī)翼不水平時(shí)飛機(jī)搖擺。一定程度的搖擺被推測(cè)為取決于獨(dú)特的機(jī)器組裝細(xì)節(jié)。為了補(bǔ)償該搖擺，各鑰匙ID系統(tǒng)可以具有用于調(diào)整其測(cè)量值的搖擺常數(shù)。這確保當(dāng)與其他機(jī)器上產(chǎn)生的所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較時(shí)偏置不是影響因子?？赡苓€存在基于各個(gè)鑰匙掃描的搖擺。在已經(jīng)考慮了機(jī)器搖擺并且已經(jīng)確定了最好的水平滑動(dòng)位置之后，可以使用第二次搖擺測(cè)試來確保盡可能好的匹配。對(duì)于多達(dá)40個(gè)的不同的搖擺值分別進(jìn)行了比較以確定最好的匹配。這些計(jì)算保證盡可能精確地完成比較。在其他實(shí)施例中，可以使用更多的搖擺值以處理由槽照相機(jī)22拍攝的圖像中的更大的變化。數(shù)學(xué)相關(guān)性也可以作為輪廓比較的基礎(chǔ)。可以基于標(biāo)準(zhǔn)公式來完成相關(guān)性。然而，如果新收集的數(shù)據(jù)或所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)點(diǎn)可能有誤，則將其從相關(guān)性計(jì)算中排除。實(shí)際數(shù)據(jù)的值可能比開始針對(duì)位于第一期望轉(zhuǎn)換點(diǎn)下方8個(gè)像素的槽邊緣數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描時(shí)的值大?？蛇x地，可以基于錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的可能性使用不同的像素偏移量。如果該數(shù)據(jù)被設(shè)定為-1，則從計(jì)算中排除該點(diǎn)。一些存儲(chǔ)數(shù)據(jù)被人工設(shè)定成-1以補(bǔ)償掃描誤差并且不再強(qiáng)調(diào)輪廓的某些特征。邊緣檢測(cè)中的誤差能夠?qū)е滦聮呙璧臄?shù)據(jù)中的-I值。可以采用其他方法將頂端圖像與參考輪廓進(jìn)行比較。ー種方法是將輪廓擬合到基于所存儲(chǔ)的輪廓的包絡(luò)線內(nèi)部。利用多種基函數(shù)(basis function)優(yōu)勢(shì)的其他技術(shù)也適用于進(jìn)行特征參考圖像和拍攝圖像之間的比較以同樣獲得匹配。輔助測(cè)試可以添加到標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)性計(jì)算中。ー些鑰匙原坯具有相同的槽的整體圖案，只是ー些原坯的槽深度比其他的原坯的槽深度大。由于相關(guān)性對(duì)于比例不敏感，因此這些原坯可被認(rèn)為匹配，即使它們的實(shí)際槽深度大大不同?；趦蓚€(gè)輪廓數(shù)據(jù)集的標(biāo)準(zhǔn)偏差的第二因子用于幫助該區(qū)別。通過取得兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差之間的差并且將該差除以兩個(gè)值的和來計(jì)算該因子。然后，將該值從相關(guān)系數(shù)減去并且進(jìn)行輔助測(cè)試。所產(chǎn)生的相關(guān)結(jié)果用于估計(jì)哪種鑰匙被插入到鑰匙ID系統(tǒng)中。在實(shí)施例中，相關(guān)結(jié)果與鑰匙概要特征聯(lián)合使用以進(jìn)ー步縮小和減少被識(shí)別的鑰匙的類型。標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)值和調(diào)整后相關(guān)值兩者均為無單位并且介于O和I之間的非比例數(shù)。為 了對(duì)所述值提供更多含義，各值被重新調(diào)節(jié)到O至100%的得分系統(tǒng)，其中O被認(rèn)為是不可能匹配并且100被認(rèn)為是完美匹配。在實(shí)施例中，O. 60至I. O的標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)性被重新調(diào)節(jié)到O至100%的得分，并且O. 50至I. O的調(diào)整后相關(guān)性被重新調(diào)節(jié)到O至100%的得分。小于O. 60和/或O. 50的任何相關(guān)性分別被認(rèn)為是不可能匹配?？偟牟蹝呙璧梅只蛳嚓P(guān)性得分可以是這兩個(gè)得分的加權(quán)平均。所述的鑰匙ID系統(tǒng)可以與已知的其他鑰匙識(shí)別系統(tǒng)聯(lián)合使用。例如，鑰匙ID系統(tǒng)可以與用戶界面識(shí)別系統(tǒng)聯(lián)合使用，所述用戶界面識(shí)別系統(tǒng)諸如是美國專利公報(bào)No. 2004/0095380中公開的對(duì)象識(shí)別系統(tǒng)和美國專利公報(bào)No. 2007/0224008中公開的鑰匙復(fù)制系統(tǒng)，所述專利公報(bào)的所有內(nèi)容通過引用合并于此。上面已經(jīng)說明了本發(fā)明，顯然，對(duì)于其他人來說在閱讀和理解本說明書的情況下可以進(jìn)行改型和改變。所附的權(quán)利要求書意欲包括進(jìn)入權(quán)利要求書的范圍或等同范圍內(nèi)的所有改型和改變。
權(quán)利要求
1.ー種鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其包括 成像系統(tǒng)，其用于以處于垂直于主鑰匙的鎖舌部和平行于所述鎖舌部之間的角度拍攝所述主鑰匙的頂端的圖像，其中所拍攝的所述頂端的圖像包括所述主鑰匙中的槽的輪廓；以及 邏輯部件，其用于分析所拍攝的所述圖像以基于所述輪廓確定所述槽的特征，并且進(jìn)一步將所述槽的所述特征與已知的鑰匙原坯的槽特征進(jìn)行比較以確定所述主鑰匙和已知的鑰匙原坯之間的匹配可能性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯部件包括數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫包含與已知的鑰匙原坯的槽特征有關(guān)的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括照相機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括反射裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括燈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述燈被定向?yàn)槌蛩龇瓷溲b置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述燈包括遮蔽件，所述遮蔽件用于使光不指向所述主鑰匙。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所拍攝的所述圖像是數(shù)字圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所拍攝的所述圖像包括所述主鑰匙的所述頂端的側(cè)面影像。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述槽的所述特征包括所述槽的幾何形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯部件考慮所述主鑰匙相對(duì)于所述成像系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)以確定所述槽的特征。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯部件考慮所述主鑰匙相對(duì)于所述成像系統(tǒng)的傾斜以確定所述槽的特征。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯部件考慮所述主鑰匙相對(duì)于所述成像系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)以確定所述槽的特征。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，還包括鏡，所述鏡被定位成反射要被所述照相機(jī)拍攝的所述主鑰匙的圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，還包括高架照相機(jī)，所述高架照相機(jī)被定位成位于所述主鑰匙上方并且大致垂直于所述主鑰匙。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述槽的特征是基于來自所述成像系統(tǒng)和所述高架照相機(jī)這兩者的圖像數(shù)據(jù)確定的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯部件基于來自所述成像系統(tǒng)和所述高架照相機(jī)這兩者的圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算當(dāng)從平行于所述鎖舌部的視角觀看所述頂端時(shí)所述槽的輪廓的幾何形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯部件基于來自所述成像系統(tǒng)和所述高架照相機(jī)這兩者的圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算就好像所述頂端被直角切割時(shí)所述槽的輪廓的幾何形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，還包括鑰匙保持器，所述鑰匙保持器用于保持所述主鑰匙。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述鑰匙保持器包括下部支撐件。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述鑰匙保持器包括上部門。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述鑰匙保持器包括夾具。
23.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑰匙識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述照相機(jī)被定位成位于所述主鑰匙的所述鎖舌部的上方，并且用于拍攝所述鎖舌部的底部中的槽的圖像。
全文摘要
提供了一種鑰匙識(shí)別系統(tǒng)。鑰匙識(shí)別系統(tǒng)包括成像系統(tǒng)，用于拍攝主鑰匙的圖像；以及邏輯部件，用于分析所拍攝的圖像。成像系統(tǒng)可以被構(gòu)造成以處于垂直于主鑰匙的鎖舌部和平行于主鑰匙的鎖舌部之間的角度拍攝主鑰匙中的槽的圖像。邏輯部件分析所拍攝的圖像以將槽的特征與已知的鑰匙原坯的槽特征比較，從而確定主鑰匙和已知的鑰匙原坯之間的匹配可能性。鑰匙識(shí)別系統(tǒng)在分析槽的特征時(shí)可以進(jìn)一步補(bǔ)償主鑰匙相對(duì)于成像系統(tǒng)的位移或方位。
文檔編號(hào)B23C1/16GK102686348SQ201080024166
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2010年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月1日
發(fā)明者切斯特·O·D·湯普森, 威廉·R·穆奇 申請(qǐng)人:海高制品有限公司