二维条码识别中关键技术的研究

论文摘要

条码技术自问世30多年来发展迅速,在各个行业得到广泛的应用,是目前最经济、实用的一种自动识别技术。随着信息化和全球化的进程,人们对条形码的需求层次不断提高,尤其是对单个条形码所能表达的信息量(在有限的面积上表示更多的信息)有更高的要求,所以新一代的条形码必须具备高密度、大容量和高可靠性。在这种需求下,二维条码孕育而生,其中,PDF417的应用最为广泛。目前市场上购买到的功能较多的二维条码识读器大多来自于国外,不仅价钱昂贵,而且在复杂条件下对PDF417二维条码图像识别效果并不理想,为了解决这个问题,国内外越来越多的研究团体和科研人员开始从事PDF417二维条码识别研究工作,但是都还没有取得突破性的进展。本文研究课题通过采用了图像处理和模式识别的方法,针对复杂条件下的PDF417条码,研究出一种实用可行的识别方法。该方法对无缺损与关键缺损(这里指起始符,终止符和行列指示符)的条码图像分别处理。在选择算法的同时兼顾了识别率和识别速度,两种针对性的算法的主要区别主要在于如何定位条码区,如何计算条码的行列值,以及是否有效处理旋转的条码图。对于无缺损条码图像由于信息完整,在进行图像二值处理后,首先通过对图像进行纵横双向扫描定位条码区,然后在有效区域内及特定方向上进行列分割线的确定,接着通过几何变换将行列指示符图像块映射到一个规整的矩形,利用行扫描的方法,结合PDF417条码的结构特征即可求出条码的行列等重要信息,再分割出码字单元图像块并采用有图像分析方法分割码字和译码。对于关键缺损的图像,由于存在不完整的起始符或行列指示符,无法预先准确定位条码区,以及确定行列值,此算法有效地利用了PDF417的符号特点来确定行列值,并最终分割单元图像块,求得码字。大量的实验测试结果证明了我们的识别算法是可行有效。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 二维条码的产生背景
• 1.2 二维条码的分类
• 1.3 PDF417 二维条码的特点
• 1.4 PDF417 二维条码的应用
• 1.5 复杂条件的定义
• 1.6 课题的研究内容
• 1.7 论文的组织结构
• 2 PDF417 的结构及编码原理
• 2.1 符号描述
• 2.2 压缩模式
• 2.3 纠错码
• 2.4 编码过程
• 2.4.1 数据编码
• 2.4.2 纠错码字的生成
• 2.5 解码过程
• 2.5.1 图像解码
• 2.5.2 码字纠错
• 2.5.3 码字译码
• 3 PDF417 图像处理相关算法
• 3.1 数字图像处理概念
• 3.2 图像二值化
• 3.2.1 几种常用的二值化方法
• 3.2.2 我们的方法
• 3.3 图像的几何变换
• 3.3.1 像素坐标变换
• 3.3.2 几种简单的变换
• 3.3.3 几种常用的插值算法
• 3.3.4 我们的变换方法
• 3.4 图像边缘检测
• 3.4.1 边缘检测的概念
• 3.4.2 边缘检测的方法
• 3.5 种子填充
• 3.6 其它算法
• 3.6.1 OSTU 数组二值化
• 3.6.2 最小二乘法
• 4 复杂条件下PDF417 图像识别方法
• 4.1 条码的定位
• 4.1.1 条码区预定位
• 4.1.2 条码区准定位1
• 4.1.3 条码区准定位2
• 4.2 列分割线的确定
• 4.2.1 列分割线预搜索
• 4.2.2 筛选列分割线
• 4.2.3 补充列分割线
• 4.3 行列值和纠错级别的确定
• 4.3.1 无缺损时
• 4.3.2 关键缺损时
• 4.4 码字单元图获取、分析与值确定
• 4.4.1 码字单元图的获取
• 4.4.2 码字单元图分析
• 4.4.3 码字值的确定
• 5 码字译码
• 5.1 码字译码总流程
• 5.2 文本译码算法
• 5.3 数字译码
• 5.4 字节译码
• 6 结果检验与分析
• 总结
• 参考文献
• 附录 A
• 致谢
• 发表的论文