二维条码识读技术及其应用研究毕业论文.docx

二维条码识读技术及其应用研究中文摘要二维条码具有密度高、估息量大、可求性高、纠错能力强、可表示多种信息、保密防伪性好、使用成本低廉等诸多优点.近年来,二维条码识别技术与射施识别(RF1.D)等自动识别技术一样，在国防、海关、税务、公共安全、交通运输、邮政、医疗等许多额域获得非常广泛的应用.论文工作深入地研究了二：维条码识读技术.设计并实现基于1»P的：维条码识读终端.论文，针对DataMmriX等二维条码识读中的图像预处理及条码定位等关犍技术,提出:多个核心算法，乂轴以条码识读必须的几何变换、洋码和纠错等算法，形成了一套完整的二维条码识读算法,并将其应用于产品设i%论文在条码图像预处理方面的创新性工作包括：其一，提出了一种基于模糊推理的小波域图像融合规则并设计了依据该规则进行图像融合的图像增强克法.解决了实际应用中因条码图像中的某些局部的对比度极低而难以正确解网的问胭：其二,提出了一种先用小波分析估计光照分布来消除光照不均的影响再用人津法进行二值化的方法,解决了工业应用中出现的由于光照不均或背景过于或杂造成图像二值化效果差而影响解码的问题.论文在条码定位方面的创新也行两点：其一，提出了基于Gabor涉波和BP神经网络的二维条码区域提取方法(GFBPNN).解决了更杂背景下,完整准确地提取条码区域的难题：其二,提出了一种基于边缘跟踪和Radon变换相结合的DataMatrix条码定位方法，克I服了利用Hough变换成Radon变换检测直线边缘实现DataMatrix条网定位难以在计克必和定位精度之间取得平衡的缺点.除了上述两方面识读算法的创新外,论文还设计并实现了一种新型的基于DSP的高速二维条码识读终端,该终端的硬件平台包括以高性能浮点DSPTaS320C6713为核心的数据处理子系统和以FPGA为捽制中心的图像采集子系统,而其件设计则基干上述创新性的条码图像/S处现和条码定位立法.创新的识读算法与独自设i1.的硬件平价共同构成了具有自主知识产权的二维条码识读终端,工业生产现场成用实腕表明,论文工作研制的二维条网识读终辐能鲂快速准确地识读生产线上的DauMatrix4PDF4I7等二维条码以及C<k39Cak1.28等一维条码，识读速度和粕求哎均达到国内领先和国际先进水平。关键词：二维条码、条码识读、DataMatrix.DSP毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）,是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它曳制手段保存论文；在不以嘏利为目的前提卜.，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：目录第一章绪论11.1 条码技术介绍I1.1.1 一维条码简介21.1.2 二维条码简介及与一维条码的区别31.2 典型的二维条码码制413二维条码技术的发展和应用现状71.3.1二维条码的标准化7132DataNfatrix的麟和应用81.3.3PDF417的发展和应用91.4二维条码技术与其它自动识别技术的比较10IS论文的主要内容121.5.1课题的提出和意义12152主要工作和创新点131.5.3论文的内容安排151.6木章小结15第二章二维条码识读技术172.1 二维条码图像采集172.1.1 扫描式图像采集172.1.2 摄像式图像采集182.2 条码图像预处理192.2.1 对比度增强192.2.2 图像去噪202.2.3 图像二值化2023条码定位与解码202.4二维条码识读系统212.4.1 二维条码识读系统分类212.4.2 二维条码识读系统的主要技术指标22-2.4.3本文所设计实现的二维条码识读系统22ZS本章曲23第三章二维条码图像预处W253.1 图像对比度增强253.1.1 常用的图像对比度增强方法253.1.2 堪于图像融合的条码图像对比度姻强303.2 图像去噪383.3 图像二值化3933.1常用的图像二值化方法393.3.2基于小波分解和大津法的图像二值化方法423.4本章小结49第四章DataMatrix条码定位与解码514.1 DataMatriX条码符号简介514.2 DataMatrix条码区域提取534.2.1 现有条码区域提取方法534.2.2 基于Gabor浪波和BP神经网络的条码区域提取方法5443DataMatrix条码精定位6143.1 边缘检测6243.2 2边缘跟踪和角点检测63433Radon变换及顶点坐标计算6643.4 实雌果6843.5 码图像几何校正6943.5.1 成坐标变换矩阵6943.5.2 像校正7245DataMatrix条码译码744.5.1 生成映射数据区的二进制位图744J2提取码流774.5.3 码流纠错814.5.4 码流译码884.6本章小结89第五章基于DSP的嵌入式二维条码识读终端的设计与实现915.1终端概述91-52终端硬件系统设计935.2.1TMS320C6713简介处522硬件主要模块设计及实现965.3终端软件系统设计1065.3.1图像预处理10852鲫区嘘取1085.33条码精定位1095.3.4条码解码10954本章小结1()9第六章实验结果I1.1.6.1 实验环境及方法I1.1.6.2 识读性能及与国外同类产品的比较1126.3 本章小结115第七章总结和展7.1 论文工作总结1177.2 未来工作展望119参考文献发表论文和科研情况说明127致谢131第一章绪论条码技术是在计算机应用实践中形成的一种集编码、印刷、识别、数据采集和处理于一体的新兴的自动识别技术1.它自20世纪，10年代的美国发起7080年代开始在国际上得到广泛应用23.因其具有输入速度快、准确度高、可靠性强等优点，条码技术已被广泛地应用在商业流通、仓砧、医疗卫生、图书情报、邮政、铁路、交通运输'生产自动化管理等领域.在当今的自动识别技术中占有重要的地位4.在当代社会,条码技术已经深入人们日常生活的力方面面，并与ED1.和集装箱技术共同成为国际贸易的三大标准贸易方式5,我国于70年代末到80年代初开始研究，并在部分行业完善了条码首现系统，如邮电、银行、图书馆、交通运输及各大企事业单位等.1988年我国成立了“中国物品编码中心”，井TI991件4月191正式中遣加入了国际编玛组织EAN协会6。近年来，我国的条码事业发展迅速，条玛技术在商品零售、物品追踪、控制库存、记录时间和出勤、监视生产过程、侦M控制、检进检出、分类、订总输入等方面已得到了广泛的应用78.但是，随着现代的发展和高新技术的进步,估息盘出现睇炸式增长，人们迫切需要用条码在有限的几何空间内表示更多的信息来满足千变万化的信思而要.我们日常见到的印刷在商品包装上的条码是普通的一维条码，这些一维条码由于受到信息容所的限制和使用时对数据库的依赖在某些场合使用十分不方便,而且效率很低，因此人们迫切希望发明一种新的条码,除具有普通条码的优点外，同时具有信息容量大、可雅性高、保密防伪性强、易于制作、成本低等优点。干是为了满足人们的这种需求，编码专家在80年代末发明了具有高密度、大容量、可非性高、纠错能力和安全防伪性强等特点的二维条码，拓宽了条码的应用领域5.1.1 条码技术介绍条码分为-傩条码和二维条码。一维条码是指通常所说的传统条码，包括39码、FPi,EAN码和UPC玛等.由于受信息容量的限制，一维条码只能充当物品的代码，而不能含有更多的物品信总，所以一维条码的应用不得不依敕数据库的存在。在没有数据库和网络的情况b'.一维条码的应用受到了很大的限制有时甚至变得名无急义另外，一维条码表示汉字和图像信息几乎是不Ur能的,在很多场合的应用效率很低。为了解决传统条码所存在的问题，出现了二维条码技术，并同得到了广泛的应用，国内不少公司也纷纷推广自己研制的二维码，为二维眄的发展起到了求要的促进作用。二维条码除具有一维条码的优点以外，还具有密度高、信息玳大、可靠性高、可发示各种文字和图像、保阳防伪性强、使用成本低廉等优点910.1. 1.I一维条码简介一维条码是H1.一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记,这些条和空组成的数据表达一定的信息,并能够用特定的设备识读,转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息114一维条码只在一个方向上表达信息.一快是企水平方向,垂直方向的高度通常是为了便干阅读隅的对准.通常对于短一种物品.它的编码是唯一的,对于普通的一维条码来说.还要通过数据库建立条码与商品信息的对应关系当条码的数据传到计停机上时,由“算机上的应用程序对数据进行操作和处理.因此.普通的一维条码在使用过程中仅作为识别信息.它的意义是通过在i1.算机系统的数据库中提取相应的信息而实现的,由此，它对网络资源和后价数据库表现出很强的依赖。世界上约有225种以上的一维条码.祗种一堆条码都有自己的一套编码规格,规定每个字母（可能是文字或数字或文数字）是由几个找条（Bar）及几个空白（SPaeC）组成.以及字母的排列.目前,国际广泛使用的条码种类有EAN、UPC码（商品条码.用于在世界范围内唯一标识一种商品，我们在超巾中最常见的就是这种条码）、Ccxfc39网、COde1.28码、COdC93秘、交乂25码（在物流管理中应用较多）、COdebar码（多用于医疗、图丹领域）等。其中，EAN码是当今世界上广为使用的商品条玛.已成为电子数据交换（EDD的基础：UPC码主要为美国和加拿大使用：在血库、图书馆和照像馆的业务中,Cafcbur码被广泛使用：Code39码和COdeI28码为国内企业自定义码制,可以根据需要确定条码的长度和信息，主要应用丁工业生产税额域、图H管理等；C<xk93码与Code39玛类似但密度较大，可用来首代COde39码。一维条码的应用可以提高信息录入的速度，减少差错率,但同时也具有数据容埴小、只能表达字母和数字、空间利用率较低、依检相关数据库、保密性能不高、污损后可读性差等缺点。图IT给出了几种常见的一维玛。O123456789012（八）EAN-JAN-13码12345678(b)39码12345678(C)UPC-E码(d)128碍1234567812345678(e)93码(OCOdebar科图IT几种常见的一维码1.1.2二维条码简介及与一维条码的区别二维条码技术的研究是近些年来兴起的，它的兴起主要是解决传统维条码信息容收低，纠错能力弱，在很多储况卜使用受限的缺点12,二维条码是在二维空间上由具有特殊结构的几何图%元素按一定规律和i快序组合成的图形,巧妙地利用构成计豫机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念,使用若