一維及二維條碼圖像識別系統(tǒng)研究

周春榮

摘 要：根據(jù)矩不變的圖像識別理論，并且與別的數(shù)字化圖像處理技術(shù)相融合，針對條碼中出現(xiàn)殘缺或者受到污染這種狀況的圖像識別進(jìn)行深入的研究，研發(fā)出的條碼圖像識別系統(tǒng)，還可以快速識別出任何角度出現(xiàn)畸形變化的條碼圖像?；诖耍疚闹攸c(diǎn)對一維及二維條碼圖像識別系統(tǒng)展開研究與開發(fā)。

關(guān)鍵詞：一維條碼 二維條碼 識別系統(tǒng) 圖像識別

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（c）-0023-02

由于條碼技術(shù)具備快捷、精準(zhǔn)等特征，因此，在計(jì)算機(jī)管理方面的各個領(lǐng)域都得到了廣泛普及，滲透到了生活生產(chǎn)中的方方面面。通過傳統(tǒng)模式進(jìn)行條碼信息提取主要運(yùn)用光電掃描技術(shù)。隨著數(shù)字化圖像識別處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，通過數(shù)碼相機(jī)的圖像攝入提取形式在近些年來得到了廣泛的應(yīng)用，并且相應(yīng)的條碼識別系統(tǒng)也得以出現(xiàn)。但是針對于任何角度發(fā)生畸形變化的條形碼識別問題，在現(xiàn)階段仍然沒有得到有效的解決。codel28條碼是一種具有一定的連續(xù)性、長度可以變化的字母數(shù)字條碼，相較于其他條碼，該條碼較為復(fù)雜，并且能夠支持更多的資源，并且能夠通過多種編碼方式進(jìn)行交互運(yùn)用，因此其應(yīng)用十分廣泛。本文以codel28條碼為例，對條碼圖像識別系統(tǒng)進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)，也就是在通過閾值變換處理之后，運(yùn)用計(jì)算中心距，將條碼圖形的橢圓傾角確定出來，并且根據(jù)條碼圖像的相關(guān)信息，將條碼圖像調(diào)整至水平的方向，這樣就能使條碼圖像在任何角度畸形變化的狀況進(jìn)行快速輕松的識別。

1 條碼的基本內(nèi)容與特征

結(jié)合特定的編制規(guī)則，將很多寬度不相同的空白與黑條排列在一起，用來進(jìn)行信息表達(dá)的圖標(biāo)就是條形碼。由反射率較強(qiáng)的條與孔組合而成的平行圖案是較為常見的條形碼。一維條形碼能夠充分反映物體的基本信息，例如對生產(chǎn)商家、國家、種類、商品名稱以及生產(chǎn)日期進(jìn)行表示。條碼在各行各業(yè)都得到了十分廣泛的應(yīng)用，例如在郵政管理系統(tǒng)、運(yùn)輸管理系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)以及交通管理系統(tǒng)等多種領(lǐng)域都得到了有效的普及。

傳統(tǒng)的一維條碼存在著很大的缺陷，例如可靠性差、信息容量不足、糾錯能力差，必須在有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中才能夠使用。因此，為了有效解決一維條碼中存在的缺陷，二維條碼油然而生。相較于一維條碼，二維條碼有著大量的優(yōu)勢，其作為一種新型的自動識別技術(shù)，具有非常高的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，逐漸被社會各界的人士所認(rèn)可，所以，二維條碼將會被應(yīng)用于更加寬廣的領(lǐng)域之中。現(xiàn)階段，西方的很多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將二維條碼技術(shù)應(yīng)用到了交通、國防以及海關(guān)等多種領(lǐng)域之中。

2 技術(shù)方案及數(shù)學(xué)模型

2.1 技術(shù)方案

codel28條碼是一種長度可以進(jìn)行變化，并且具有一定的連續(xù)性條碼圖像。如圖1所示，這種條碼運(yùn)用一組平行的空與條來表示數(shù)據(jù)符、起始符、終止符、檢驗(yàn)符以及左右側(cè)的空白區(qū)域。

把條碼圖像的格式轉(zhuǎn)換為較為標(biāo)準(zhǔn)位圖，從而轉(zhuǎn)化為二值圖；之后通過經(jīng)矩計(jì)算得出條碼的傾斜角度與相對的位置，并且及時地對條碼圖像進(jìn)行相關(guān)的處理與調(diào)節(jié)，這樣就能夠通過掃描來得出條碼的結(jié)果。

2.2 數(shù)學(xué)模型

在通常情況下，數(shù)碼相機(jī)和條碼圖像之間并沒有達(dá)到嚴(yán)格意義上的垂直，通常都會具有一定的偏移距離以及傾斜角度。本文主要利用數(shù)字圖像中的幾何變換來解決條碼圖像識別中的相關(guān)問題。

2.2.1 矩不變量

所謂矩不變量，指的是物體圖像通過比例縮放、旋轉(zhuǎn)、平移等變化過程中仍然具備不變的矩特征量，其對于解決畸形變化圖像的識別與理解方面有著非常大的作用。

2.2.2 條碼圖像橢圓模型

對于那些比較細(xì)長的條碼圖像，可以通過橢圓模型來表示他的方向特征以及尺寸大小，運(yùn)用條碼圖像中的3個二階中間矩，建立出條碼圖像的橢圓模型如圖2所示。a與b分別用來表示橢圓的長半軸與短半軸。

對于一維條碼圖像識別系統(tǒng)的開發(fā)集成主要是基于VC++6.0環(huán)境中的“文檔—視圖”模式下來進(jìn)行的。在該模式中，類C Standard Code能夠使條碼圖像的格式更加標(biāo)準(zhǔn)化，而類C Std Code Object能夠?yàn)闂l碼圖像提供準(zhǔn)確的幾何位置信息數(shù)據(jù)，函數(shù)My angle（，，，star）就處于此類之中；類C Code View當(dāng)中使條碼圖像的閾值變化、降噪、幾何變換等圖像處理函數(shù)得到了有效集成。該系統(tǒng)能夠有效解決條碼圖像任何角度的畸形變化、條碼圖像上的輕度污染等影響條碼圖像識別的因素，能夠在一秒鐘之內(nèi)就識別出條碼圖像，從而在實(shí)際應(yīng)用的過程中更加高效便捷，達(dá)到人們使用的需求。

4 二維條碼識別系統(tǒng)技術(shù)方案

因?yàn)閏odel28條碼的二維條碼圖像根據(jù)很多層的一維條碼疊加而成，因此，對于二維條碼的識別系統(tǒng)繼承了一維的識別方式，但是其矩陣分割模塊得到大幅度增加。實(shí)現(xiàn)了它的主要原理是對二維條碼圖像的水平模進(jìn)行切割，切成很多個子塊矩陣，然后圖像識別系統(tǒng)中的程序?qū)ψ訅K矩陣進(jìn)行逐一的掃描，并且進(jìn)行詳細(xì)的分析，當(dāng)它讀出起始符信息數(shù)據(jù)時，就是提出了層號信息而且開始對條碼進(jìn)行破譯，當(dāng)碰到終止符時，就會跳躍到另一個子塊矩陣中進(jìn)行分析與掃描，當(dāng)程序掃描完所有的子塊矩陣值周才會停止。要想避免信息數(shù)據(jù)的丟失，并且有效提高掃描分析的工作效率，就應(yīng)當(dāng)將每一層的條碼分成兩個子塊矩陣。

5 二維條碼識別系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試

對于二維條碼圖像識別系統(tǒng)的開發(fā)集成也是基于VC++6.0環(huán)境中的“文檔—視圖”模式下來進(jìn)行的。其中類C Std Data Object在進(jìn)行二維條碼圖像的讀取過程中，能夠?qū)⑵鋬Υ鏋閿?shù)組矩陣，并且對矩陣進(jìn)行有效的分割，分成許許多多的子塊矩陣；類CTwoBl28Doc中具有功能函數(shù)的設(shè)定，結(jié)合層號的信息與數(shù)據(jù)進(jìn)行子塊矩陣的循環(huán)。

二維條碼圖像的識別系統(tǒng)能夠在0.5s之內(nèi)對那些有比較嚴(yán)重噪音的二層二維條碼圖像進(jìn)行有效的識別。在現(xiàn)階段的二維條碼圖像識別系統(tǒng)仍然處于完善與改進(jìn)的過程中，僅僅對于兩個由單層條碼組合成的二維條碼圖像進(jìn)行了調(diào)試。

6 結(jié)語

總而言之，條碼在使用以及印刷的過程中，非常容易出現(xiàn)污染或者損壞，因此，進(jìn)行一維以及二維條碼圖像識別系統(tǒng)的研發(fā)是十分必要的，對于條碼的實(shí)際應(yīng)用范圍進(jìn)行了有效的拓展。該系統(tǒng)能夠?qū)l碼圖像進(jìn)行自動識別，并且這個系統(tǒng)還能應(yīng)用到其他的領(lǐng)域之中，例如機(jī)器人自動尋道系統(tǒng)等。

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