【正文】 二維條碼識(shí)讀技術(shù)及其應(yīng)用研究 中文摘要 二維條碼具有密度高、信息量大、可靠性高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、可表示多種信息、保密防偽性好、使用成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，二維條碼識(shí)別技術(shù)與射頻識(shí)別（ RFID）等自動(dòng)識(shí)別技術(shù)一樣，在國(guó)防、海關(guān)、稅務(wù)、公共安全、交通運(yùn)輸、郵政、醫(yī)療等許多領(lǐng)域獲得了非常廣泛的應(yīng)用。論文工作深入地研究了二維條碼識(shí)讀技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于 DSP 的二維條碼識(shí)讀終端。論文，針對(duì) Data Matrix 等二維條碼識(shí)讀中的圖像預(yù)處理及條碼定位等關(guān)鍵技術(shù)，提出了多個(gè)核心算法，又輔以條碼識(shí)讀必須的幾何變換、譯碼 和糾錯(cuò)等算法，形成了一套完整的二維條碼識(shí)讀算法，并將其應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)。論文在條碼圖像預(yù)處理方面的創(chuàng)新性工作包括：其一，提出了一種基于模糊推理的小波域圖像融合規(guī)則并設(shè)計(jì)了依據(jù)該規(guī)則進(jìn)行圖像融合的圖像增強(qiáng)算法，解決了實(shí)際應(yīng)用中因條碼圖像中的某些局部的對(duì)比度極低而難以正確解碼的問(wèn)題；其二，提出了一種先用小波分析估計(jì)光照分布來(lái)消除光照不均的影響再用大津法進(jìn)行二值化的方法，解決了工業(yè)應(yīng)用中出現(xiàn)的由于光照不均或背景過(guò)于復(fù)雜造成圖像二值化效果差而影響解碼的問(wèn)題。論文在條碼定位方面的創(chuàng)新也有兩點(diǎn)：其一，提出了基于Gabor 濾波和 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的二維條碼區(qū)域提取方法 (GFBPNN)，解決了復(fù)雜背景下，完整準(zhǔn)確地提取條碼區(qū)域的難題；其二，提出了一種基于邊緣跟蹤和 Radon 變換相結(jié)合的 Data Matrix 條碼定位方法，克服了利用 Hough 變換或 Radon 變換檢測(cè)直線(xiàn)邊緣實(shí)現(xiàn) Data Matrix條碼定位難以在計(jì)算量和定位精度之間取得平衡的缺點(diǎn)。除了上述兩方面識(shí)讀算法的創(chuàng)新外，論文還設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種新型的基于 DSP 的高速二維條碼識(shí)讀終端。該終端的硬件平臺(tái)包括以高性能浮點(diǎn) DSPTMS320C6713 為核心的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和以 FPGA 為控制中心的圖像采集子系統(tǒng)，而其軟件設(shè)計(jì)則基于上述創(chuàng)新性的條碼圖像預(yù)處理和條碼定位算法。創(chuàng)新的識(shí)讀算法與獨(dú)自設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)共同構(gòu)成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的二維條碼識(shí)讀終端。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)表明，論文工作研制的二維條碼識(shí)讀終端能夠快速準(zhǔn)確地識(shí)讀生產(chǎn)線(xiàn)上的 Data Matrix、 PDF417 等二維條碼以及 Code3 Code128 等一維條碼，識(shí)讀速度和精準(zhǔn)度均達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先和國(guó)際先進(jìn)水平。 關(guān)鍵詞：二維條碼、條碼識(shí)讀、 Data Matrix、 DSP 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本 人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏(yíng)利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 目錄 第一章 緒論 ..................................................................................................................1 條碼 技 術(shù) 介 紹 ...........................................................................................1 維條碼簡(jiǎn) 介 .................................................................................2 維條碼簡(jiǎn) 介及 與 一 維條碼 的 區(qū)別 .............................................3 維條碼碼 制 ...............................................................................4 維條碼 技 術(shù) 的 發(fā) 展和 應(yīng) 用 現(xiàn)狀 ...........................................................7 維條碼 的 標(biāo) 準(zhǔn)化 .........................................................................7 Data Matrix 的 發(fā) 展和 應(yīng) 用 .............................................................8 PDF417 的 發(fā) 展和 應(yīng) 用 ...................................................................9 維條碼 技 術(shù)與 其 它 自 動(dòng)識(shí)別 技 術(shù) 的比 較 .........................................10 論 文的主要 內(nèi) 容 .....................................................................................12 課題 的提出和意 義 .......................................................................12 創(chuàng) 新點(diǎn) .......................................................................13 論 文的 內(nèi) 容安排 ...........................................................................15 結(jié) .................................................................................................15 第二章二 維條碼識(shí)讀 技 術(shù) ........................................................................................17 維條碼圖 像采集 .................................................................................17 掃 描式 圖 像采集 ...........................................................................17 攝 像式 圖 像采集 ...........................................................................18 條碼圖 像 預(yù)處 理 .....................................................................................19 對(duì) 比度增強(qiáng) ...................................................................................19 圖 像去噪 .......................................................................................20 圖 像二 值 化 ...................................................................................20 條碼 定位 與 解 碼 .....................................................................................20 維條碼識(shí)讀 系 統(tǒng) .................................................................................21 維條碼識(shí)讀 系 統(tǒng) 分 類(lèi) ...............................................................21 維條碼識(shí)讀 系 統(tǒng) 的主要技 術(shù) 指 標(biāo) ...........................................22 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 的二 維條碼識(shí)讀 系 統(tǒng) ......................................22 結(jié) .................................................................................................23 第三章二 維條碼圖 像 預(yù)處 理 ...................................................................................25 圖 像 對(duì) 比度增強(qiáng) .....................................................................................25 圖 像 對(duì) 比度增強(qiáng)方法 ......................................................25 圖 像融合的 條碼圖 像 對(duì) 比度增強(qiáng) ......................................30 圖 像去噪 .................................................................................................38 圖 像二 值 化 .............................................................................................39 圖 像二 值 化方法 ..............................................................39 圖 像二 值 化方法 ..............................42 結(jié) .................................................................................................49 第四章 Data Matrix 條碼 定位 與 解 碼 .......................................................................51 Data Matrix 條碼 符 號(hào)簡(jiǎn) 介 .....................................................................51 Data Matrix 條碼區(qū) 域提取 .....................................................................53 現(xiàn) 有 條碼區(qū) 域提取方法 ..............................................................53 Gabor 濾 波和 BP 神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 的 條碼區(qū) 域提取方法 ...........54 Data Matrix 條碼 精定位 .........................................................................61 邊緣檢測(cè) ......................................................................................62 邊緣 跟蹤和角點(diǎn) 檢測(cè) ..................................................................63 Radon 變換 及 頂 點(diǎn)坐 標(biāo)計(jì) 算 ........................................................66 實(shí)驗(yàn)結(jié) 果 .....................................................................................