【正文】 IOS平臺QR碼識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要摘要二維條碼的識別是圖像識別領(lǐng)域的一個熱門課題。二維條碼是在橫向和縱向兩個方位，同時用黑白相間的特定幾何圖形來記錄數(shù)據(jù)信息，具有密度大、糾錯強(qiáng)、容量高、易攜帶等特點，可以用之表示大容量的數(shù)據(jù)文件，實現(xiàn)對信息的高效存儲、自動識別和移動處理。作為二維條碼的一種，QR碼是建立在計算機(jī)圖像處理技術(shù)、組合編碼原理等基礎(chǔ)上的一種特殊碼制。由于二維條碼的信息密度比較高，尤其對于QR碼，其識別技術(shù)比一維條碼的識別更為復(fù)雜，因此如何實現(xiàn)二維條碼有效快速的識別成為當(dāng)前重要的研究領(lǐng)域。基于圖像處理的二維條碼手機(jī)識別系統(tǒng)及其應(yīng)用的研究無論是在理論上還是在實踐中都具有十分重要的意義。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展，越來越多的手機(jī)應(yīng)用出現(xiàn)在了windows phone、iOS、android等平臺上，本人在國內(nèi)某互聯(lián)網(wǎng)公司參加完成了一款iOS平臺熱門app的項目，負(fù)責(zé)其中圖像識別功能模塊的開發(fā)，本文結(jié)合該項目完成了以下幾項內(nèi)容：第一、介紹了QR碼的碼字特點及編碼相關(guān)理論。第二、詳細(xì)介紹了在手機(jī)上進(jìn)行二維條碼圖像處理的步驟和方法，包括灰度化、二值化、圖像裁剪、再次二值化、投影、圖像旋轉(zhuǎn)、二值形態(tài)濾波等。第三、將QR碼的檢測、識別和解碼的算法通過C實現(xiàn)，然后設(shè)計并實現(xiàn)了基于iOS平臺的QR碼識別系統(tǒng)，重點分析了iOS平臺開發(fā)的特點，以及開發(fā)過程中所遇到的圖像采集、內(nèi)存泄露等多方面的技術(shù)問題和解決方法。最后本程序進(jìn)行了詳細(xì)的測試，證明在各種復(fù)雜環(huán)境下，程序都可以快速而準(zhǔn)確的識別出QR碼，具有非常良好的性能以及可用性。關(guān)鍵詞：　二維碼，QR碼，圖像處理，iOS開發(fā)i浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 AbstractAbstractThe twodimensional bar code recognition is a hot topic in the field of image recognition. Twodimensional bar code in both horizontal and vertical orientation record data with the specific geometry of the black and white color at the same time. It has advantages of density, error correction, high capacity, easy to carry and can be expressed large amounts of data file.As a twodimensional bar code, QR code is a built in puter image processing technology, bined coding theory on the basis of a special code system. Twodimensional bar code information density is high, especially for the QR Code recognition technology than the onedimensional bar code identification is more plex, so how to implement the twodimensional bar code effective and rapid identification of important research areas. Processing twodimensional bar code imagebased phone recognition system and its applications, whether in theory or in practice, have a great significance.With the development of mobile Internet and mobile phone operating system, a growing number of mobile phone applications appear in the windows phone, iOS, android and other platforms. I participate in an Internet pany pleted a iOS platform popular app project, responsible for the development of functional modules of which the image recognition, this paper bined with the pletion of the project the following content:First, the introduction of QR Code the codeword features and coding theory.Second, details on the phone with twodimensional bar code image processing steps and methods, including grayscale, binary, image cropping, again binarization, projection, image rotation, binary morphological filtering.Third, QR Code detection, identification and decoding algorithm through C, and then designed and implemented based iOS platform QR code recognition system, the focus of the iOS platform development features, and images encountered in the development processcollection, memory leaks, and many other technical issues and solutions.Finally, the program has carried out detailed tests, to prove in a variety of plex environments, the program can be quickly and accurately identify the QR Code, has a very good performance and availability.Key Words: twodimensional code, QR code, image processing, iOS development iii浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 目錄目錄摘要 iAbstract ii圖目錄 IV表目錄 VI第1章 緒論 1 課題背景 1 二維條形碼簡介 2 二維條形碼 2 QR CODE快速響應(yīng)碼 3 手機(jī)二維碼應(yīng)用模式與現(xiàn)狀 4 本文的主要研究工作和內(nèi)容安排 5第2章 QR碼的結(jié)構(gòu)和相關(guān)編碼理論 7 QR碼簡介 7 QR碼基本特征 7 QR碼符號特征 9 編碼理論 11 編碼方法概述 11 數(shù)據(jù)分析 12 數(shù)據(jù)編碼 13 糾錯編碼 16 構(gòu)造最終碼字 16 本章小結(jié) 17第3章 QR碼圖像預(yù)處理與校正算法研究 18 圖像處理簡介 18 QR碼圖像灰度化 19 QR碼圖像二值化 21 圖像直方圖增強(qiáng)灰度化 21 圖像二值化 22 剪裁圖像 23 旋轉(zhuǎn)圖像 24 哈夫變換 24 圖像投影 25 二值形態(tài)濾波 26 本章小結(jié) 27第4章 iOS平臺的圖像識別系統(tǒng)設(shè)計 28 圖像識別系統(tǒng)功能簡介 28 圖像識別系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計 29 圖像識別系統(tǒng)框架 29 陀螺儀控制模塊設(shè)計 31 圖像采集模塊設(shè)計 32 圖像預(yù)處理模塊設(shè)計 33 QR碼識別模塊設(shè)計 35 文字識別模塊設(shè)計 37 拍照識別模塊設(shè)計 38 圖像識別系統(tǒng)界面設(shè)計 40 本章小結(jié) 44第5章 iOS平臺的圖像識別系統(tǒng)的實現(xiàn)與測試 45 iOS開發(fā)平臺簡介 45 iPhone SDK簡介 46 Cocoa Touch層簡介 47 關(guān)鍵模塊實現(xiàn) 51 陀螺儀控制模塊實現(xiàn) 51 圖像預(yù)處理模塊實現(xiàn) 52 QR碼識別模塊實現(xiàn) 52 開發(fā)中遇到的問題和解決方案 53 開發(fā)語言混編問題 53 實時檢測取景問題 54 攝像頭靜止判斷問題 54 程序的發(fā)布與測試 55 程序內(nèi)存泄露調(diào)試 55 程序發(fā)布 56 程序測試 56 本章小結(jié) 59第6章 結(jié)論與展望 60 工作結(jié)論 60 前景展望 60參考文獻(xiàn) 62作者簡歷 65致謝 66II浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 表目錄圖目錄圖 QR 碼示意圖 3圖 QR碼結(jié)構(gòu)圖 8圖 QR碼尋像圖形 10圖 QR碼編碼流程圖 12圖 圖像預(yù)處理流程圖 19圖 圖像灰度化流程圖 20圖 原始QR碼照片 20圖 灰度化后QR碼照片 21圖 二值化后QR碼照片 23圖 剪裁后QR碼照片 24圖 旋轉(zhuǎn)后QR照片 26圖 二值形態(tài)濾波后QR照片 27圖 系統(tǒng)功能流程圖 29圖 圖像識別系統(tǒng)架構(gòu) 30圖 陀螺儀控制模塊流程圖 32圖 圖像采集模塊流程圖 33圖 圖像預(yù)處理模塊流程圖 35圖 QR碼識別模塊流程圖 37圖 文字識別模塊流程圖 38圖 拍照識別模塊流程圖 40圖 啟動前過度場景圖 41圖 實時檢測界面 41圖 對焦不準(zhǔn)界面 42圖 實時識別界面 42圖 識別結(jié)果界面 43圖 拍照界面 43圖 文字框選區(qū)域界面 44圖 iOS平臺架構(gòu)圖 45圖 iOS層級圖 46圖 53圖 C修改文件編譯類型 54圖 iPhone虛擬器運(yùn)行測試 55圖 Instruments追蹤程序運(yùn)行情況 56圖 QR碼識別對象 57圖 QR碼識別結(jié)果 57圖 文字識別對象 58圖 文字識別結(jié)果 59表目錄表 QR碼位于左下角的版本信息 11表 QR碼位于右上角的版本信息 11表 模式指示符 13表 字符計數(shù)的位數(shù) 13表 字母數(shù)字模式編碼表 14表 混合模式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 15V浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1章 緒論第1章 緒論本章主要介紹了論文的課題背景和二維碼的國內(nèi)外研究狀況，以及本人在撰寫論文期間所做的工作。 課題背景 信息技術(shù)的飛速發(fā)展，促進(jìn)了信息開發(fā)和信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)的誕生和發(fā)展，計算機(jī)在性能上日臻完善。人們一直在研究如何改變手工數(shù)據(jù)輸入，提高輸入質(zhì)量和輸入速度。條碼自動識別技術(shù)就是在這樣的環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的。條碼識別技術(shù)是以計算機(jī)、光電技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的一項綜合性科學(xué)技術(shù)，是信息數(shù)據(jù)自動識別、輸入的重要方法。在眾多自動識別技術(shù)中，條碼技術(shù)越來越被人們所認(rèn)識和接受，已經(jīng)成為當(dāng)今主要的計算機(jī)自動識別技術(shù)之一。一維條碼給人們的工作和生活帶來巨大的變化。然而，一維條碼所包含的信息有限。隨著商品種類的多樣化和信息傳輸?shù)母咚僖?，人們迫切希望能直接從條碼中獲得大量產(chǎn)品信息，而不需要從數(shù)據(jù)庫中檢索信息。二維條碼正是為了解決這個問題而產(chǎn)生的。在有限的幾何空間內(nèi)印刷大量的信息，這一問題的解決可用兩種方法：一是在一維條碼的基礎(chǔ)上向二維條碼方向發(fā)展，采用行排式結(jié)構(gòu)，把幾層一維條碼疊在一起，如PDF417，Code 49條碼等；二是利用圖像識別原理，采用新的幾何圖像和結(jié)構(gòu)設(shè)計出二維條碼碼制，如 Maxicode、QR Code、Data Matrix等?？焖夙憫?yīng)矩陣碼（QR Code）是一種矩陣式二維條碼，具有信息容量大、可靠性高、超高速全方位識讀、高效漢字表示等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工商、金融、稅務(wù)、物流、海關(guān)等領(lǐng)域[1]。近來，隨著手機(jī)的普及和配置的不斷提高，特別是攝像功能越來越強(qiáng)大，使 用范圍越來越廣泛，手機(jī)攝像功能潛力開發(fā)越來越受到人們的關(guān)注。其中，利用 手機(jī)拍攝條形碼獲取信息進(jìn)而實現(xiàn)某種服務(wù)的應(yīng)用模式特別受到青睞。在國內(nèi) 外，已經(jīng)開始了通過手機(jī)拍照對物品條碼識別的研究與應(yīng)用。手機(jī)二維碼具有信息量大，糾錯能力強(qiáng)，識讀速度快，全方位識讀等特點，可以印刷在報紙、雜志、廣告、圖書、包裝以及個人名片等多種載體上，用戶通過手機(jī)掃描二維碼或輸入二維碼下面的號碼即可實現(xiàn)快速手機(jī)上網(wǎng)，隨時下載圖文、音樂、視頻、獲取優(yōu)惠券、參與抽獎、了解企業(yè)產(chǎn)品信息。同時，還可以方便地用手機(jī)識別和存儲名片、自動輸入短信，獲取公共服務(wù)（如天氣預(yù)報），實現(xiàn)電子地圖查詢定位、手機(jī)閱讀等多種功能。隨著3G的到來，二維碼可以為在線視頻、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上支付等提供方便的入