基于Android臥鋪車廂車票識(shí)別APP的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

韓雪++粟慧龍

摘要：通過(guò)分析目前我國(guó)鐵路臥鋪車廂換票存在的諸多問(wèn)題，本文提出了一種基于ANDROID 臥鋪車廂車票識(shí)別APP系統(tǒng)，大大提高了乘務(wù)員的工作效率，并給旅客的乘車帶來(lái)了很大的方便。

關(guān)鍵詞：ANDROID；換票；車票識(shí)別

中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）10-0162-02

1 研究背景

隨著人們生活水平的不斷提高，越來(lái)越多的旅客選擇乘坐火車臥鋪車廂出行，而且很多時(shí)間是夜間乘車，為了確保乘客的準(zhǔn)確到達(dá)下車，乘務(wù)員往往會(huì)提前至少一個(gè)小時(shí)喚醒旅客，這不僅影響了乘客的正常休息而且相鄰床位的旅客也會(huì)受到影響。特別是在春運(yùn)期間，乘務(wù)員工作量大，極易出現(xiàn)換票不及時(shí)、漏換等狀況，嚴(yán)重時(shí)將大大影響乘客的行程。在移動(dòng)智能終端設(shè)備被廣泛應(yīng)用的今天，利用攝像頭獲取乘客車票上的信息，再利用圖像處理技術(shù)獲取車票信息，實(shí)現(xiàn)車票管理信息化。基于此，本文針對(duì)臥鋪車廂換票問(wèn)題，構(gòu)建了基于ANDROID臥鋪車廂車票識(shí)別APP系統(tǒng)，可有效解決乘務(wù)員換票存在的一些問(wèn)題。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及使用流程

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

ANDROID 車票識(shí)別APP主要由用戶登錄與校驗(yàn)、車票字符識(shí)別、車票二維碼掃描、車票信息編解碼、藍(lán)牙通訊等五個(gè)模塊組成。如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)使用流程

啟動(dòng)車票識(shí)別APP軟件，進(jìn)入用戶登錄界面，驗(yàn)證用戶信息，進(jìn)入主界面后首先進(jìn)行藍(lán)牙通訊檢測(cè)，若檢測(cè)失敗，則提示用戶進(jìn)行藍(lán)牙開(kāi)啟和設(shè)備連接，連接成功則等待用戶進(jìn)行車票識(shí)別操作。車票識(shí)別主要通過(guò)車票字符識(shí)別和二維碼掃描兩種方式對(duì)旅客車票信息進(jìn)行采集，車票識(shí)別成功能后，通過(guò)藍(lán)牙通訊方式將車票信息發(fā)送給列車員，車票識(shí)別APP軟件使用流程如圖2所示。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.3.1 車票二維碼掃描

2009年12月10日鐵道部將車票改版，使用QR碼作為新版車票的防偽標(biāo)識(shí)，代替以往的一維條碼。二維碼識(shí)別的過(guò)程中，程序首先啟動(dòng)攝像頭，然后通過(guò)圖形識(shí)別的方式掃描二維碼，并對(duì)二維碼圖像進(jìn)行循環(huán)的解析識(shí)別，直到識(shí)別成功獲取二維碼數(shù)值，二維碼識(shí)別過(guò)程如圖3所示。

2.3.2 藍(lán)牙通訊

基于Android 系統(tǒng)平臺(tái)，供給藍(lán)牙開(kāi)發(fā)所使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，容許設(shè)備間經(jīng)過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行互換數(shù)據(jù)。藍(lán)牙技術(shù)方面依據(jù)Android系統(tǒng)所提供的藍(lán)牙API來(lái)實(shí)現(xiàn)。藍(lán)牙通訊采用藍(lán)牙的設(shè)置、搜索與連接藍(lán)牙設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葞讉€(gè)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

程序代碼首先檢測(cè)安卓設(shè)備是否支持藍(lán)牙，若支持則開(kāi)啟藍(lán)牙通訊模塊，然后掃描外部藍(lán)牙設(shè)備，檢測(cè)到藍(lán)牙通訊則進(jìn)行藍(lán)牙配對(duì)連接，若連接成功則向外部藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，并顯示發(fā)送結(jié)果。在整個(gè)過(guò)程中若有一個(gè)環(huán)節(jié)不成功則即出藍(lán)牙通訊，藍(lán)牙通訊流程圖如圖4所示。

2.3.3 火車票字符識(shí)別

火車票字符識(shí)別是獲取旅客乘車信息的重要手段，為了能夠較準(zhǔn)確和快速的識(shí)別火車票面的出發(fā)站、目的站、車次以及鋪位信息，首先要對(duì)原始圖像進(jìn)行預(yù)處理，因此預(yù)處理起了非常重要的作用。預(yù)處理包括：圖像灰度處理、圖像二值化、中值濾波、圖像定位及校正等過(guò)程。

（1）火車票圖像灰度化。一般我們用手機(jī)采集的圖像都是彩色的，彩色圖像處理速度相對(duì)較慢并且所占的存儲(chǔ)空間也較大，因此我們將火車票周圍的彩色圖案進(jìn)行灰度處理，這樣可以加快處理速度以及節(jié)省存儲(chǔ)空間[1]?；叶扔?jì)算公式如式（1）所示：

gray=red×0.299+green×0.587+blue×0.114 （1）

（2）火車票圖像二值化。圖像的二值化處理就是將圖像上的點(diǎn)的灰度置為0或255，也就是將整個(gè)圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白效果。通過(guò)某些算法得出一個(gè)閾值，將火車票圖象的灰度值限定在0和255。所有灰度大于或等于閾值的像素被判定為屬于特定物體，其灰度值為255表示，否則這些像素點(diǎn)被排除在物體區(qū)域以外，灰度值為0。要實(shí)現(xiàn)火車票圖像二值化，關(guān)鍵在于給定的閾值。根據(jù)不同的需求，選取閾值的方法也不同。通過(guò)研究得出采用雙閥值得出的火車票圖像邊緣清晰并且噪聲小。

（3）火車票圖像中值濾波?；疖嚻倍S碼經(jīng)過(guò)灰度處理后雖然圖像亮度基本相同，但在采集的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到各種噪聲的干擾，這就需要進(jìn)行消噪，提高條碼的準(zhǔn)確度。采用中值濾波的方式，將局部區(qū)域的像素按灰度等級(jí)進(jìn)行排序，取該領(lǐng)域中灰度的中值作為當(dāng)前像素的灰度值。

（4）火車票定位。火車票的右下方有一個(gè)二維碼圖形，可以通過(guò)它的特征，即3個(gè)角的位置對(duì)車票進(jìn)行定位。車票在正面放置時(shí)，從右上角開(kāi)始，按照逆時(shí)針?lè)较蝽槾斡涗浂S碼3個(gè)正方形角點(diǎn)中心點(diǎn)坐標(biāo)分別為為{C1（x，y），C2（x，y），C3（x，y）}[3]。這三個(gè)閉合的正方形角點(diǎn)都存在特殊的識(shí)別特征，從中提取 2 個(gè)最重要的特征來(lái)進(jìn)行定位，特征如下：

C1（x，y）和C2（x，y）的距離等于C2（x，y）和C3（x，y）的距離，由式（2）表示：

（2）

（5）火車票校正。車票在實(shí)際的識(shí)別過(guò)程中，由于乘客擺放的任意性，所獲取的車票字符圖像往往具有一定的傾斜角度，在這種情況下，車票的識(shí)別率大大降低，所以首先就需要對(duì)火車票QR碼進(jìn)行校正。這就需要三個(gè)步驟：第一步將車票最大連通區(qū)域的邊緣圖做閉運(yùn)算來(lái)凸顯輪廓；第二步利用Hough變換檢測(cè)邊界線；第三步運(yùn)用控制點(diǎn)之間的幾何變換實(shí)現(xiàn)QR碼校正[4]。

2.4 車票解碼

通過(guò)解碼器，將采集到的QR碼信息按照國(guó)標(biāo)GB/T 18284-2000《快速響應(yīng)矩陣碼》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解碼，可以得到車票的數(shù)據(jù)信息[2]。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)現(xiàn)二維碼和火車票字符識(shí)別的方式采集旅客乘車信息，構(gòu)建了基于ANDROID 臥鋪車廂車票識(shí)別APP系統(tǒng)，使臥鋪車廂乘客乘車更加方便快捷并且提高了乘務(wù)員的工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]徐玲，蔣欣志，張杰.手機(jī)二維碼識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2012，32（05）：1474-1476.

[2]董強(qiáng).QR碼識(shí)別技術(shù)及在手機(jī)中的應(yīng)用[D].青島大學(xué)，2006.

[3]薛圣利，蔡啟仲，楊海林，徐曉宇.基于OpenCV的火車票識(shí)別算法[J].廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，27（02）：46-51.

[4]耿興龍.基于移動(dòng)智能平臺(tái)的車載車票驗(yàn)票終端的研究[D].北方工業(yè)大學(xué)，2015.endprint