優(yōu)秀畢業(yè)論文答辯PPT模板.ppt

論文題目 視覺(jué)技術(shù)在瓶裝飲料生產(chǎn)線上的應(yīng)用 條形碼檢測(cè) 答辯人 指導(dǎo)老師 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 選題的意義 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 條碼技術(shù)是信息數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別 輸入的重要方法和手段 現(xiàn)已應(yīng)用到了商業(yè) 工業(yè) 交通運(yùn)輸業(yè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè) 對(duì)于生產(chǎn)流水線或物流傳送帶上的物體條碼識(shí)別 傳統(tǒng)的掃描器識(shí)別方法受條碼印刷技術(shù) 印制材料以及條碼本身的運(yùn)動(dòng)速度和角度的影響 基本上無(wú)法識(shí)別 然而 應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以成功地解決流水線上運(yùn)動(dòng)條碼的識(shí)別問(wèn)題 因而 具有非常重要的理論與實(shí)踐價(jià)值 論文的基本框架 在已有的條件下 如何實(shí)現(xiàn)流水線上條碼的自動(dòng)檢測(cè) 首先學(xué)習(xí)條碼和視覺(jué)圖像處理的知識(shí) 然后是條碼圖像的如何識(shí)別與譯碼 本課題主要是解決條碼圖像的預(yù)處理 如何定位以及怎樣被譯碼的 如何實(shí)現(xiàn)流水線上條碼的自動(dòng)檢測(cè) 在生產(chǎn)線上機(jī)器視覺(jué)技術(shù)與條形碼技術(shù)相結(jié)合來(lái)檢測(cè)商品條碼是否符合出廠要求的應(yīng)用越來(lái)越廣泛了 在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)流水線的條碼檢測(cè)過(guò)程中 為了提高檢測(cè)的效率 可以先設(shè)定好動(dòng)態(tài)采集條碼圖像的機(jī)械手 如右圖所示的發(fā)光的采集設(shè)備 讓它采集到的條碼圖像不需要幾何校正 圖像噪聲較少以及初步分割出條碼 只有這樣 不僅減少了條碼識(shí)別編程程序的易讀簡(jiǎn)潔性 也大大提高了條碼被識(shí)別的效率 初識(shí)EAN 13碼 標(biāo)準(zhǔn)條碼符號(hào) EAN 13碼的模塊組成 113個(gè)模塊 其中左空11 起3 左數(shù)42 中5 右數(shù)35 校驗(yàn)符7 終止符3 右空7 一個(gè)完整的條碼是由兩側(cè)空白區(qū) 起始字符 數(shù)據(jù)字符 校驗(yàn)字符和終止符以及供人識(shí)讀符組成 如左上圖所示 條碼 由一組規(guī)則排列的條 空及其對(duì)應(yīng)字符組成的標(biāo)記 用以表示一定的信息 空白區(qū) 條碼起始符 終止符兩端外側(cè)與空的反射率相同的限定區(qū)域條 條碼中反射率較低的部分 空 條碼中反射率較高的部分 起始符 位于條碼起始位置的若干條與空 終止符 位于條碼終止位置的若干條與空 中間分隔符 位于條碼中間位置用來(lái)分隔數(shù)據(jù)段的若干條與空 供人識(shí)別字符 位于條碼符的下方 與相應(yīng)的條碼字符相對(duì)應(yīng)的 用于供人識(shí)別的字符 商品條形碼的條和空組合部分成為條形碼符號(hào) 對(duì)應(yīng)符號(hào)部分由一組阿拉伯?dāng)?shù)字組成 稱為代碼 條形碼符號(hào)和條形碼相對(duì)應(yīng) 表示的信息一致 商品條形碼就是商品的 身份證 是商品流通于國(guó)際市場(chǎng)的 共同語(yǔ)言 EAN 13碼的編碼規(guī)則 按模塊組合法編碼的條碼符號(hào)中 條與空是由標(biāo)準(zhǔn)寬度的模塊組合而成 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)寬度的條模塊用二進(jìn)制的 1 表示 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)寬度的空模塊用二進(jìn)制的 0 表示 通用商品條碼 EAN 13碼 均屬模塊組合型條碼 EAN 13碼中的每一條碼字符由2個(gè)條和2個(gè)空組成 每一個(gè)條或空由1 4個(gè)模塊組成 每一條碼字符的總模塊數(shù)為7 它可以用10個(gè)數(shù)字字符表示 0 9 其字符集的二進(jìn)制表示如右表所示 1 和 2 的字符如右圖所示 論文的主要內(nèi)容 由于攝像式獲取的條形碼圖像難免會(huì)出現(xiàn)失真 光照不均 模糊等問(wèn)題 需要采用圖像處理將這些對(duì)條碼識(shí)讀帶來(lái)影響的外界因素降到最小 提高條碼的識(shí)讀能力 條碼圖像處理需要以下幾個(gè)處理過(guò)程 圖像灰度化 中值去噪 圖像二值化 邊緣銳化處理等 EAN 13碼圖像處理方框圖 條碼的預(yù)處理過(guò)程主要有如下五個(gè)部分 輸入條碼圖像 圖像預(yù)處理 灰度處理 終止去噪 二值化 邊緣分割及重構(gòu) 邊緣銳化 灰度處理 位圖是采用位映像方法顯示和存儲(chǔ)的圖像 其中灰度圖是指只含亮度信息 不含色彩信息的圖像 所有顏色都可以由紅綠藍(lán) R G B 三原色組合而成 當(dāng)一幅圖中每個(gè)像素被賦予不同的RGB值時(shí) 就能呈現(xiàn)五彩繽紛的顏色 在實(shí)際應(yīng)用中 通常采用調(diào)色板技術(shù) 將256色位圖轉(zhuǎn)變?yōu)榛叶葓D 灰度與RGB值的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下 Y 0 299R 0 587G 0 114B這樣 按照上式便可將256色調(diào)色板轉(zhuǎn)換成灰度調(diào)色板 如右圖所示 中值去噪 中值濾波法是一種非線性信號(hào)處理方法 與其對(duì)應(yīng)的中值濾波器在一定條件下 可以克服線性濾波器如最小均方濾波 平均值濾波等所帶來(lái)的圖像細(xì)節(jié)模糊問(wèn)題 而且對(duì)濾除脈沖干擾及圖像掃描噪聲最為有效 處理前后的對(duì)照?qǐng)D如右所示 二值化處理 在數(shù)字圖像處理中 二值化處理占有非常重要的地位 二值化圖像的方法有很多 其中最關(guān)鍵的因素就是找到合適的閾值 圖像二值化主要有兩個(gè)步驟 1 確定需要分割的閾值 2 將分割閾值與像素點(diǎn)的灰度值比較 分割出圖像的像素 實(shí)際中常希望能盡可能減少誤分割的概率 而選取最優(yōu)閾值是一種常用的方法 最優(yōu)閾值是指能使誤分割率達(dá)到最小的分割閾值 二值化處理后的圖像如右 邊緣銳化處理 條碼銳化處理主要用于增強(qiáng)其邊緣及灰度跳變部分 條碼圖像中條的邊緣就是必須要銳化增強(qiáng)的特征信息 條碼圖像的模糊相當(dāng)于圖像被平均或被積分 那么 對(duì)圖像的銳化就是其反運(yùn)算 微分 增強(qiáng)高頻分量的作用 使圖像輪廓清晰 經(jīng)試驗(yàn)分析可知 條碼圖像采集的質(zhì)量越好 其邊緣銳化處理的效果越好 所以銳化的力度要依據(jù)邊緣檢測(cè)的具體情況而定 邊緣檢測(cè) 為保證識(shí)別正確率和識(shí)別速度 必須提高所用特征的 質(zhì)量 條碼圖像中相鄰的條與空之間的邊界是圖像的最本質(zhì)特征 對(duì)條碼圖像的邊緣檢測(cè)是識(shí)別條碼的必由之路 本課題利用條碼圖像像素灰度分布特點(diǎn) 提出了一種基于條碼邊緣特征的邊緣檢測(cè)方法 所采集得到的條碼圖像像素灰度都服從如右圖所示的分布 結(jié)合條碼圖像的特點(diǎn) 灰度值分布在 50 100 的像素點(diǎn)就是條碼的 條 而灰度值分布在 150 210 的像素點(diǎn)就是條碼的 空 水平方向上 條 和 空 的邊緣兩側(cè)的像素點(diǎn)的灰度發(fā)生了跳變 灰度值相差很大 而在豎直方向上 位于 條 中像素點(diǎn)所在列上的點(diǎn)的灰度值都在 50 100 內(nèi)變化 同理 位于 空 中像素點(diǎn)所在列上的點(diǎn)的灰度值都在 150 210 內(nèi) 對(duì)條碼圖像按以下步驟進(jìn)行邊緣檢測(cè) 步驟一 先求出二值化條碼圖像 其中的閾值TH和TD由直方圖灰度統(tǒng)計(jì)得出 其經(jīng)驗(yàn)值分別為TH TD 步驟二 累計(jì)并記錄圖像列像素值數(shù)列 步驟三 計(jì)算并記錄相鄰兩列列像素值之差數(shù)列 步驟四 設(shè)置閾值 將圖像中滿足兩列列像素值之差小于閾值的列標(biāo)記為不可能邊緣列 這樣 就把條碼圖像的邊緣檢測(cè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成為 求解列像素灰度值差信號(hào)局部極大值點(diǎn)的問(wèn)題 對(duì)條碼圖像譯碼的基本原理 先從條碼圖像中獲取每個(gè)條和空的寬度 再將量化后的條和空的寬度信息轉(zhuǎn)換成模塊數(shù)量信息 還必須建立模塊數(shù)量信息與該碼制條碼字符集之間的映射關(guān)系 根據(jù)映射關(guān)系識(shí)讀出條碼數(shù)據(jù) 按模塊組合法編碼的條碼 究其本質(zhì) 是以特定寬度的條或空代表二進(jìn)制的 1 或者 0 這些二進(jìn)制的 1 和 0 本身并不表示任何字符信息 要將這些 1 和 0 按照一定的規(guī)則組合起來(lái) 才能表示對(duì)應(yīng)字符集里的字符 邊緣重構(gòu) 以商品EAN 13碼為例 它的條碼中共有30個(gè)條 條碼圖像中的條空邊界數(shù)是該條碼 條 的數(shù)量的2倍 所以 只要確定了一種碼制的條碼中 條 的數(shù)量 也就得出了該碼制的所有條碼圖像中的條空邊界數(shù) 所以 所有的EAN 13碼的圖像中都會(huì)有60個(gè)條空邊界 本課題中 采用將數(shù)列A j 中元素按數(shù)值從大到小的順序排序 選取前60個(gè)元素所在列作為條碼邊緣就完成了條碼的邊緣重構(gòu) 先進(jìn)行基于條碼邊緣特征的邊緣檢測(cè) 再按上述算法邊緣重構(gòu) EAN 13碼譯碼算法流程 條碼字符分類 各數(shù)據(jù)符條和空寬度 像素?cái)?shù) 計(jì)算 條和空包含的模塊數(shù) 與字符集匹配 條碼號(hào)碼 條碼寬度 像素?cái)?shù) 單位模塊平均像素?cái)?shù)寬度 將數(shù)列描述的條空寬度信息按EAN 13碼字符集選擇規(guī)則與對(duì)應(yīng)字符集進(jìn)行匹配就完成了條碼的譯碼 EAN 13碼字符集的二進(jìn)制表示見(jiàn)表右上 EAN 13碼的前置碼不用條碼字符表示 不包括在左側(cè)數(shù)據(jù)符內(nèi) 右側(cè)數(shù)據(jù)符均用字符集C子集表示 左側(cè)數(shù)據(jù)符選用A子集還是B子集取決于前置碼的數(shù)值 見(jiàn)表右下 條空模塊數(shù)與字符集相匹配 條碼識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 本識(shí)別系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)遵循以下設(shè)計(jì)原則 1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)條理清晰 便于訪問(wèn) 2 優(yōu)化界面設(shè)計(jì) 方便用戶訪問(wèn) 3 充分考慮應(yīng)用軟件在編制 修改 調(diào)試 運(yùn)行和升級(jí)方面的方便 4 豐富軟件功能 簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì) 降低成本 存在的問(wèn)題及展望到這里為止 由于自己的知識(shí)有限以及時(shí)間的限制 本課題研究的成果并不能有效地投放到生產(chǎn)流水線上 只能識(shí)別像素較高的的EAN 13條形碼 本文主要研究了EAN 13碼的自動(dòng)識(shí)別的一部分 對(duì)于下一步的工作 可以在以下幾個(gè)方面進(jìn)行 優(yōu)化硬件系統(tǒng) 將外界環(huán)境對(duì)使圖像采集的影響減少到更小 得到更為清晰有效的條碼圖像 有利于提高讀碼效率 優(yōu)化算法 增強(qiáng)實(shí)時(shí)性 以及提高識(shí)別正確率 建立碼制數(shù)據(jù)庫(kù) 實(shí)現(xiàn)不同碼制的條碼識(shí)別 尤其EAN 13碼的識(shí)別 希望后人能夠在此基礎(chǔ)上把一套實(shí)用的系統(tǒng)建立起來(lái) 從而用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題 將是一件十分有意義的事情 主要收獲及致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們知識(shí)運(yùn)用能力的一次全面的考核 培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地分析問(wèn)題和解