PDF417条形码解码终端的设计与实现

论文摘要

二维条码技术目前日益广泛地应用于日常的生产生活领域,其中PDF417条码技术成熟、应用前景广阔,有信息容量大、编码范围广、防伪保密性好、译码可靠性高等突出优点,适用于工业生产、国防、金融、商业、交通运输等各个领域,是我国的二维条码国家标准之一。论文在深入研究了PDF417条码的标准和编解码算法的基础上,详细阐述了解码终端以DSP为核心的硬件平台和软件架构。论文工作的重点是对PDF417条码处理算法的设计和应用,以及快速解码的实现。论文还包括了对解码终端的代码优化和功能扩展。在样板上的调试运行表明,解码终端功能运行稳定,达到了平均每秒10次以上的解码速度。终端的图像采集模块采用的是条码采集专用的激光摄像头,可以实现多个条码的一次读取。终端的硬件核心是TI的高性能32位浮点处理器TMS320C6713,配合以高速的外部存储器,采用CPLD设计了控制电路。采集模块采集的条码图像存储在外部SDRAM里,DSP读取图像后,针对条码采集模块的光照变化等因素对条码图像进行了预处理。论文通过对PDF417条码识别和解码关键技术的深入研究,提出了一种快速的条码定位方法,实现了条码的准确定位、倾斜纠正和矩形化处理,成功解决了条码定位运算量大和准确率低的难题。然后,采用投影法对图像进行分层,并逐层对码字扫描译码,同时实现了检错纠错的功能。在功能完善的基础上,针对C6713硬件资源的特点,进一步了优化了C语言解码程序,有效地提高了代码的执行效率。实验结果表明,该解码终端对最常用的两种二维条形码PDF417和Data Matrix的解码速度都达到了每秒10次以上,具有国内领先的技术指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 条码概述
• 1.1.1 条码技术的发展
• 1.1.2 条码的分类及其特点
• 1.2 解码终端概述
• 第二章 PDF417 条码的结构特点及编码原理
• 2.1 PDF417 条码的特点及应用
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 PDF417 条码的特点
• 2.1.3 PDF417 条码的应用
• 2.2 PDF417 条码符号的结构特性
• 2.2.1 PDF417 条码的构造
• 2.2.2 PDF417 条码的尺寸
• 2.2.3 PDF417 条码的符号字符
• 2.2.4 符号字符的簇
• 2.3 PDF417 条码的压缩模式结构
• 2.3.1 文本压缩模式
• 2.3.2 字节压缩模式
• 2.3.3 数字压缩模式
• 2.4 PDF417 条码的检错纠错特性
• 2.5 译码算法的PC 端仿真实现
• 第三章 解码终端的软硬件架构
• 3.1 解码终端的硬件平台
• 3.1.1 条码采集模块
• 3.1.2 C6713 的芯片特性
• 3.1.3 硬件的核心模块及扩展外设
• 3.2 解码终端软件架构
• 3.2.1 解码终端的功能
• 3.2.2 条码的区域分割
• 3.2.3 解码终端的解码流程
• 第四章 PDF417 条码识别和解码关键技术的研究
• 4.1 PDF417 条码图像预处理
• 4.2 PDF417 条码图像二值化
• 4.2.1 大津法二值化
• 4.2.2 最大熵法二值化
• 4.2.3 最小误差法二值化
• 4.2.4 矩量保持法
• 4.3 条码定位技术
• 4.4 对条码的矩形化校正
• 4.5 条码图像的倾斜校正
• 4.5.1 图像旋转的坐标变换
• 4.5.2 逆映射变换
• 4.5.3 插值算法
• 4.6 确定条码的层序
• 4.6.1 条码图像边缘化
• 4.6.2 边缘投影法
• 4.6.3 投影差分法求取条码层序
• 4.6.4 干扰层序的消除
• 4.7 条码信息的逐层读取
• 4.8 PDF417 条码的译码算法
• 4.8.1 初始化
• 4.8.2 用参考译码算法逐行译码
• 4.8.3 填充矩阵元素
• 4.8.4 译码
• 4.8.5 检错纠错功能的实现
• 第五章 解码终端的调试与优化
• 5.1 调试及优化概述
• 5.1.1 软件开发环境
• 5.1.2 代码开发优化流程
• 5.2 条码定位算法的改进
• 5.3 代码长度优化
• 5.4 C 语言程序优化
• 5.4.1 使用编译器自带函数
• 5.4.2 数据打包处理
• 5.4.3 使用软件流水
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢