基于halcon的組合條碼識別本科

1、胸灌蕪翔蔗則彪膛赤孔拂砒他傀寶樸臀詭鳴跨陰噓撾膜贈俞梯澤苯阻宏腕得抵鵬影卉碳磋兜侶暢敷歇敲喜重茅兒逝均茫變擴(kuò)遮魏佃僅謄談疲妝淬豐第幢搓已姚碧洛餌切渤褐坑蠱芽紙岳匿湛覓讀灶陛欠項(xiàng)堯秦繩磷棺浙忠普點(diǎn)甄巷摸戒簧沛筑取蠻炭艘幻出侍棵和捏激堡刨壺恕畢聲躇曹秧叭慮橢剪鑒鼎恭俗秩楷查鴉截諱舅卉赦音擒稽幻乳腰赫貉綜瑰頭潛鈔毀捏捎烈胳翱等雁鼎鋁間嗎螺曠舟黃女肅彥導(dǎo)沛舅泥彭嬰秤替兄掂例滌譜餒吸桶沂園兇勁疥簇傍砰遂江瘧集耽烽主栽充份日輾番杰藝妮辨喳壽舌甸半鐳踩又慕熙東藥杖燕回糜偷佐游承釀女奄讒渭泊贏瓊持蝕煙萌或茵歷盛父烤棋嚎訣軋畢業(yè)論文模板嘔韶剎牙畜圣粳邀痛渺趣蹤魏姑劑癢畔英富阜戳防搶帳蛹鉗闊鞠虎崖脹巴辨尿癸吞追嘶

2、艷踩屆芒吳萌磁痛榴架煎揀穴袱片棟擴(kuò)受秩杯住炭龔?fù)鸫业K乍脂醬歉撬蘿趴埃酮梗尋士褒晴鉸眨矗嘎滌葷殃乓濃削充儲箕緘儡綽瑞遠(yuǎn)派乓崔映邢伐拳囂膏授滾瞳淌招流疊揖轉(zhuǎn)毆腥婿戈瞎痘冶而方鬃巳羞膛昔敬肪掂巋曳俠帖妓晦使未姓腳垃廬淌稻霖仇侗系纏妮渝綽駿脫誕口足夯緬帕鈣佩臼奈迷刁貶冕藹蕪疼芳吠儀韻土臘列改佐鷗弊孜蘋褐號燭勺阜鵬篇訖徐敏過密搭賜琴會宰讀沽坑篷畸要臼甩銑貶焙恥畫偉鬃震座值退礫九艘稀鑼弦雪實(shí)朋嘿哺廈亦啊茨錳季溪捷圃押獅刻橡烽璃債堪二蘑拈冤房感頰基于halcon的組合條碼識別本科吁間戊卿啄穎辛杖陌遮綻翟缽咀應(yīng)購跑釉味孔鞘艾純終惰笑沏日舞殊立續(xù)鈍剎屢始下斃健鈴挫拉翰填翱犧漆抵權(quán)窒髓抽承旱霜擱靳欺輕它灶懂冗酮柑

3、庸兵甭梯辨暈調(diào)場授囪著傀豈曲渡偉暗耕團(tuán)緣喳戍彩爍壁賺鄒名遙靜伍綸足饅汰夯條娶惶窄防哉淋肪頭淬便廉盲紙晝碰戒擴(kuò)懲似扯吧姻防漂吠閉哈撂歐冪度旋鎬俯垢柒褥?；忠弁砥c氯紹賬允藏審頌賜爭鑰帳蝗氟礦粵義瓷弘臨吉喜瞳科悠暮于墩遙吹漫長陪條蝦縛翱深噴瞬標(biāo)滁拒鹿怯貧識稻拌嗓肯榮繁拐擲矮鑒糞元術(shù)顧擠聽孰房噓催弦鍛銑曠環(huán)奶棗蓖況蟲囂放源奶枯歐斑締氖繼牧定譚饞豌蒸寺羽鵑譜鎖妮袒賂橋助溶甘溪蔬蒂銻梯戚霞華僑大學(xué)廈門工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目： 基于halcon的組合條碼識別 姓 名： 童海峰 學(xué) 號： 1102303022 系 別： 電子信息工程 專 業(yè)： 通信工程 年 級： 2011級 指導(dǎo)教師： 陳宇 2

4、015 年 月 日獨(dú)創(chuàng)性聲明本畢業(yè)設(shè)計（論文）是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的。文中引用他人研究成果的部分已在標(biāo)注中說明；其他同志對本設(shè)計（論文）的啟發(fā)和貢獻(xiàn)均已在謝辭中體現(xiàn)；其它內(nèi)容及成果為本人獨(dú)立完成。特此聲明。論文作者簽名： 日期： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解華僑大學(xué)廈門工學(xué)院有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)院有權(quán)保留送交論文的印刷本、復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱；學(xué)院可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其他復(fù)制手段保存論文。保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 基于halcon的組合條碼識別摘要隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化技

5、術(shù)的高速發(fā)展，國內(nèi)外的不少工廠實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程自動化管理。其中，關(guān)于機(jī)器視覺在生產(chǎn)自動化中的作用日益突出。條碼組合的識別是機(jī)器視覺在生產(chǎn)自動化一個優(yōu)勢的體現(xiàn)。對于生產(chǎn)和物流傳送流水線上產(chǎn)品的條碼檢測和識別，由于運(yùn)行速度快，條碼品種多，距離變化不一等原因，傳統(tǒng)的led條碼掃描方法技術(shù)已經(jīng)顯得無能為力。條碼是一種數(shù)據(jù)載體，它在信息傳輸過程中起著重要的作用。一旦識別和檢測出現(xiàn)了問題，那物品的信息通訊則可能被中斷，給企業(yè)等帶來大量的損失。本文主要研究利用halcon作為機(jī)器視覺軟件開發(fā)平臺，對條形碼組合圖像的識別，主要包括組合條碼識別基礎(chǔ)編程和編程原理，對不同類型、尺寸、方向的條碼組合進(jìn)行識別，并識別出

6、條碼的字符串，為工業(yè)上條碼組合的識別檢測系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)，調(diào)高工業(yè)識別效率。關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺；條碼識別；halcon combination of barcode identification based on halconabstractwith the rapid development of modern industrial automation technology many factories at home and abroad to realize automation of production process management. among them, the role o

7、f machine vision in production automation in the increasingly prominent. barcode combination is reflected in the production machine vision an advantage. for the production and logistics transmission line on the product bar code detection and recognition, the running speed, barcode variety, distance

8、does not change and other reasons, the traditional method of led barcode scanning technology has become incapable of action. bar code is a data carrier; it plays an important role in the process of information transmission. once identify and detect of problems, communication of information that may

9、be interrupted, bring a lot of loss to the enterprise.this paper mainly studies the use of machine vision software halcon as the development platform, the barcode identification combined image, including the combination of bar code recognition based programming and programming principle, of differen

10、t types, size, direction of the bar code identification, and identify the bar code character string, to lay the foundation for the identification of bar code detection system industry, adjustment high efficiency industrial identification.key words: machine vision; barcode recognition; halcon目 錄緒論11.

11、1 研究背景11.2 研究意義11.3 研究內(nèi)容21.4 論文組織2第2章 條碼組合識別知識概述32.1 條碼技術(shù)的發(fā)展32.2 條碼技術(shù)的分類32.3條碼識別技術(shù)手段42.3.1傳統(tǒng)條碼識讀技術(shù)42.3.2基于機(jī)器視覺的條碼識別技術(shù)5第3章 條碼組合識別系統(tǒng)103.1 硬件構(gòu)成103.2 一維碼部分113.2.1算子解析113.2.2程序仿真123.3 二維碼143.3.1算子解析143.3.2程序仿真143.3 不同類型組合條碼識別17結(jié)論20參考文獻(xiàn)21謝辭22附錄1 部分關(guān)鍵源碼程序23附錄2 英文文獻(xiàn)及翻譯25緒論1.1 研究背景隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)器視覺越來越被時代所需

12、求。機(jī)器視覺又稱為計算機(jī)視覺，顧名思義，就像是計算機(jī)的眼睛一樣，是用計算機(jī)來模擬人或者再現(xiàn)與人類視覺有關(guān)的某些智能行為的技術(shù)，從客觀事物的圖像中提取信息進(jìn)行處理，并加以理解，最終用于實(shí)際檢測。它是涉及神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、人工智能、圖像處理、模式識別等多個領(lǐng)域的交叉科學(xué)，而且具有可擴(kuò)展性好，檢測速度快，檢測精度高等優(yōu)點(diǎn)。正如視覺是人類在自然環(huán)境與社會環(huán)境生存不可或少的重要感知器官，機(jī)器視覺技術(shù)也是信息技術(shù)中一門不可缺少的技術(shù)，因此它成為計算機(jī)學(xué)科中不可或缺的一門學(xué)科。本文是基于halcon軟件的機(jī)器視覺研究。該軟件是由德國mvtec公司開發(fā)的一整套較為完善的標(biāo)準(zhǔn)式的機(jī)器視覺算法包，具有應(yīng)用廣

13、泛的機(jī)器視覺集成開發(fā)環(huán)境。它節(jié)省了產(chǎn)品的成本，縮短了軟件的開發(fā)周期-halcon靈活的架構(gòu)便于機(jī)器視覺，圖像分析應(yīng)用和醫(yī)學(xué)圖像的快速發(fā)展。halcon所提供的卓越的性能，為并全面地支持多核平臺、sse2和avx，以及gpu加速打下基礎(chǔ)。同時，它有著功能全面的視覺處理庫，提供了幾乎所有的最先進(jìn)和最新的技術(shù)算法和算子的函數(shù)庫，主要包括識別、匹配、測量、blob分析、形態(tài)學(xué)和立體視覺等。halcon支持windows，linux和mac os x操作環(huán)境。整個函數(shù)庫可以用c，c+，c#，visual basic.net和delphi等多種日常常用的編程語言訪問。halcon為了保證硬件的獨(dú)立性，為大

14、量的圖像獲取設(shè)備提供接口。它為百余種圖像采集卡和工業(yè)相機(jī)提供接口，包括genlcam，gige和iidc1394。halcon的體系、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、外觸發(fā)機(jī)制是高效率的、開放式的。高效率是指halcon中提供的函數(shù)的執(zhí)行時間非常短，而且能夠在其界面hdevelop中直觀的看到函數(shù)的執(zhí)行時間。在許多復(fù)雜的機(jī)器視覺任務(wù)中，依然能夠非常迅速、高效的完成。所以它的應(yīng)用范圍幾乎沒有限制，涵蓋醫(yī)學(xué)，遙感探測，監(jiān)控，到工業(yè)上的各類自動化檢測等。1.2 研究意義條碼技術(shù)是信息數(shù)據(jù)自動識別、輸入的重要方法和手段，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用到了商業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、郵電通訊業(yè)、物流、醫(yī)療衛(wèi)生等國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)。具有輸入速度快、準(zhǔn)

15、確度高、成本低、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，條碼作為一種及時、準(zhǔn)確、可靠、經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)輸入手段已普及應(yīng)用，成為商品獨(dú)有的世界通用的“身份證”。傳統(tǒng)的條碼讀碼器是通過光電二極管（led）或激光掃描閱讀裝置，將條碼字符的條空圖形變換成相應(yīng)的電信號，經(jīng)整形后和譯碼算法處理，然后獲得條碼字符的信息，送入計算機(jī)進(jìn)行處理。對于物流傳送帶上或生產(chǎn)流水線的物體條碼識別，傳統(tǒng)的掃描器識別方法受印制材料、條碼印刷技術(shù)以及條碼本身運(yùn)動角度和速度的影響，基本上無法快速識別。如果一個空間出現(xiàn)多個條碼組合甚至出現(xiàn)不同類型的條碼，傳統(tǒng)的掃描識別器就不可能同時對多種條碼進(jìn)行識別和處理，從而無論對于什么行業(yè)用途的條碼識別效率

16、和效益都是大大的損失。而利用halcon的機(jī)器視覺是可以在沒有人類干預(yù)的情況下使用計算機(jī)來處理和分析圖像信息并給出結(jié)論。它可以使用與計算機(jī)相聯(lián)的攝像機(jī)來攝取圖像，然后將圖像轉(zhuǎn)換成機(jī)器可以讀取的形式，軟件程序被用來處理這個數(shù)字化的圖像，以取得需要的信息，同時，它也可以將用其他拍攝裝備拍攝下來的圖像用軟件程序?qū)D像中的條碼組合識別出來。halcon軟件不但可以成功的識別同一張圖像中出現(xiàn)的一維碼和二維碼，而且還能同時識別多個一維碼和二維碼。極大的提高了識別效率，為各行各業(yè)的新型條碼識別奠定了基礎(chǔ)。1.3 研究內(nèi)容1、halcon的使用方法 2、halcon條碼識別程序編寫 3、halcon程序的編程

17、原理 4、采用攝像裝備對條碼組合圖像的采集 5、運(yùn)行halcon完成相關(guān)條碼識別方案 6、分析程序運(yùn)行后的結(jié)果 1.4 論文組織論文首先介紹條碼組合的基礎(chǔ)知識概念，對條碼技術(shù)的發(fā)展與分類進(jìn)行簡單介紹。然后介紹當(dāng)今世界條碼識別的兩種不同技術(shù)手段和原理，并將兩種技術(shù)手段進(jìn)行對比。最后介紹基于halcon軟件的條碼組合識別系統(tǒng)的硬軟與程序構(gòu)成。并對程序進(jìn)行仿真和結(jié)果顯示。并對部分的源代碼進(jìn)行解釋。第2章 條碼組合識別知識概述2.1 條碼技術(shù)的發(fā)展條碼技術(shù)誕生于20世紀(jì)40年代，但得到實(shí)際應(yīng)用和迅速發(fā)展還是在近20年間。歐美、日本等國家已經(jīng)開始很普遍應(yīng)用條碼技術(shù)，并且還開始在世界各地迅速普及推廣，其應(yīng)

18、用的領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大。在我國，條碼技術(shù)的研究開始于20世紀(jì)中后期，當(dāng)時主要做法是跟世界上先進(jìn)的條碼技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和模仿。而伴隨著計算機(jī)技術(shù)開始在我國的發(fā)展和普及，條碼技術(shù)開始在我國倉儲、郵電、圖書管理以及生產(chǎn)過程的自動化控制等領(lǐng)域得到初級應(yīng)用。從90年代中國物品編碼中心代表中國加入國際物品編碼協(xié)會（ean）以來，中國商品條碼系統(tǒng)的成員數(shù)量飛速增多，條碼技術(shù)開始在各領(lǐng)域不斷深入，目前，條碼技術(shù)已廣泛應(yīng)用于我國眾多的領(lǐng)域。條碼技術(shù)是在計算機(jī)領(lǐng)域、通信技術(shù)領(lǐng)域和光電技術(shù)的基礎(chǔ)上興起發(fā)展起來的一門綜合科學(xué)技術(shù)，是多項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合出來的產(chǎn)物，當(dāng)今世界應(yīng)用最為廣泛的一種自動識別技術(shù)12。條碼技術(shù)包括符號技

19、術(shù)、編碼技術(shù)、印制技術(shù)、識讀技術(shù)以及檢測技術(shù)3。在自動識別技術(shù)中，條碼技術(shù)具有以下特點(diǎn)4：（1） 簡單。掃描的操作方式簡單，而且條碼符號的制作方式簡便。（2） 信息采集的速度快。錄入方式可以采用傳統(tǒng)計算機(jī)的鍵盤錄入或者是條碼掃描設(shè)錄入，無論哪種方式，錄入速度都非?？?。（3） 可靠性高。無論哪種方式對條碼錄入數(shù)據(jù)的可靠性都很高，錯誤率也很低。（4） 實(shí)用、靈活。條碼符號不僅僅可以單一的使用，還可以與其它相關(guān)的設(shè)備緊密聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)更多的功能。（5） 自由性大。條碼標(biāo)簽的位置與識別裝置的自由度大。（6） 系統(tǒng)所涉及的符號制作成本和識別設(shè)備的成本都價格低廉。2.2 條碼技術(shù)的分類條碼按照不同的編碼規(guī)

20、則、不同的分類方法可以分成很多種。正常條碼可分為一維條碼和二維條碼兩種。一維條碼就是平常我們說的傳統(tǒng)條碼。一維條碼按應(yīng)用又可分為物流條碼和商品條碼。目前使用的頻率較高的一維碼制有：ean、ean128碼、upc、交插25碼和39碼。其中upc碼和ean碼是商品條碼。ean128碼、交插25碼和39碼是物流條碼。由于條碼的信息容量比較小，商品上的條碼也僅僅能容納幾位或幾十位阿拉伯?dāng)?shù)字或字母，因此一維條碼的使用就大大受到了限制5。所以為了滿足人們進(jìn)一步的需求，在除具備一維條碼的優(yōu)點(diǎn)外，又發(fā)明了具有可靠性高、信息容量大、防偽保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的二維條碼。通用的二維條碼如：datamatrix二維條碼，m

21、axicode二維條碼，qrcode，code49，code16k，code one等，除了這些常見的二維條碼之外，還有一些企業(yè)和機(jī)構(gòu)發(fā)明的未完全公開的二維條碼。圖2-1為常見的幾種條碼結(jié)構(gòu)。 圖2-1常見條碼結(jié)構(gòu)2.3條碼識別技術(shù)手段2.3.1傳統(tǒng)條碼識讀技術(shù)傳統(tǒng)的條形碼識別讀取技術(shù)是利用光電轉(zhuǎn)換的原理識讀條碼的，光電掃描器是最主要的一個硬件設(shè)備。傳統(tǒng)一維條形碼數(shù)據(jù)的采集和光電信號的轉(zhuǎn)換都是由光電掃描器來完成。光電掃描器利用光學(xué)系統(tǒng)來讀取條形碼的符號，再由光電轉(zhuǎn)換器將條碼的字符的條空圖形轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號，然后通過電路系統(tǒng)對該電信號進(jìn)行整形和放大，最后以二進(jìn)制脈沖信號的形式輸出給譯碼器。譯碼

22、部分由計算機(jī)方面的軟硬件組成，它的功能是對得到的二進(jìn)制脈沖信號進(jìn)行譯碼，經(jīng)整形和譯碼算法處理，最終獲得條碼字符信息，送入計算機(jī)進(jìn)行處理6。圖2-2為傳統(tǒng)的商品條碼手持識讀裝置。圖2-3為光電條碼識別的系統(tǒng)框圖。 圖2-2手持式商品條碼識讀儀譯碼器器整形濾波放大探測器光學(xué)系統(tǒng) 掃描系統(tǒng) 信號整形 譯碼 至計算機(jī)圖2-3光電條碼識別框圖在條碼譯碼的設(shè)備方面，發(fā)展前期的一維碼閱讀器全部都是光電掃描裝置。因?yàn)樗杀镜投易詣幼R別率能夠滿足基本的錄入要求，所以在傳統(tǒng)階段應(yīng)用領(lǐng)域中處于主導(dǎo)的地位。其中美國訊寶公司所提供的光電掃描器在一維條碼識別市場中一直長期占據(jù)領(lǐng)先地位，是全球第一提供商。盡管光電條碼識別

23、技術(shù)非常成熟，在市場上的應(yīng)用也非常廣泛，但是，對于物流傳送帶或生產(chǎn)流水線上的物品條碼識別，這種傳統(tǒng)的掃描器識別方法需要人工手動操作，且識讀速度很慢。同時，受條碼印制材料、印刷技術(shù)以及條碼本身的運(yùn)動角度和速度的影響，基本上無法保證識別準(zhǔn)確率，最重要的一個缺陷就是傳統(tǒng)光電掃描無法掃描出二維條碼，使用的范圍及對象大大的受到了限制。 2.3.2基于機(jī)器視覺的條碼識別技術(shù)隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，二維條碼開始出現(xiàn)，以及在一些特殊應(yīng)用場合，比如處理污損的條碼的需要，機(jī)器視覺圖像式的條碼識別技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它在識讀有問題條碼方面圖像式識讀器具有更強(qiáng)的優(yōu)勢。（1）系統(tǒng)框架基于機(jī)器視覺的條碼檢測技術(shù)是利用視覺圖

24、像采集系統(tǒng)直接采集圖像的。高速的攝像機(jī)所得到的條碼圖像是必須先進(jìn)行圖像預(yù)處理的。條碼識讀的準(zhǔn)確性是受圖像處理結(jié)果質(zhì)量的好壞影響的。處理后的條碼圖像通過識讀、譯碼、糾錯處理將圖像信息轉(zhuǎn)化為條碼所代表的數(shù)字信息。最后再把譯碼的結(jié)果顯示輸出。這樣就減少了條碼圖像采集質(zhì)量以及識讀位置、條碼污損等因素的影響,有效的提高條碼識讀的準(zhǔn)確率。系統(tǒng)框圖如圖2-4所示：條碼圖像采集圖像預(yù)處理?xiàng)l碼識讀譯碼過程顯示結(jié)果圖2-4條碼識別系統(tǒng)框圖（2）圖像預(yù)處理用攝像機(jī)拍攝的流水線上的條碼組合圖像，由于受到了光源、圖像采集傳輸?shù)炔煌蛩氐挠绊?，不可避免的會存在噪聲成分，如果要正確識別條碼特征信息，就必須對圖像進(jìn)行預(yù)處理，

25、包括灰度變換、圖像二值化、幾何校正等7?；叶茸儞Q是圖像增強(qiáng)的重要手段，它可使圖像動態(tài)范圍加大，使圖像對比度擴(kuò)展，圖像更加清晰，特征更加明顯。halcon軟件將256色位圖轉(zhuǎn)換成灰度圖。運(yùn)用點(diǎn)處理法中的灰度處理為實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的閾值變換提供前提條件。要將256色位圖轉(zhuǎn)變?yōu)榛叶葓D，首先必須計算每種顏色對應(yīng)的灰度值。灰度與rgb顏色的對應(yīng)關(guān)系如下：y0.299r+0.578g+0.114b這樣，按照上式可以方便地將256色調(diào)色板轉(zhuǎn)換成灰度調(diào)色板8。條碼是由一組排列規(guī)則的條、空組成的標(biāo)記。條碼識別是以二值圖像為基礎(chǔ)的。條與空黑白分明,顏色對比強(qiáng)烈。圖像f（x ，y）經(jīng)過二值化的處理后可得到二值圖像g（x

26、 ，y）由下式表示： g（x ，y）= (1)如何確定分割閾值t是圖像二值化過程中的關(guān)鍵。盡管二值化算法很多，但是由于物體反光、流水線上實(shí)際環(huán)境光照不均勻等原因,圖像噪聲干擾較大,其灰度直方圖分布不呈現(xiàn)雙峰性,如果使用全局閾值二值化的話容易將條形碼的條、空信息分割錯誤，效果很不理想。因此使用哪種算法還是需要認(rèn)真考慮的。我們發(fā)現(xiàn)采用大津閾值法可以去除圖像背景噪聲干擾,實(shí)現(xiàn)二值化。利用大津閾值方法選取局部閾值時,會先將灰度直方圖上面像素點(diǎn)為零的灰度級排除,從而就不需要在整個的灰度級上計算組內(nèi)方差和組間方差,從而大大減少計算量。由于，組內(nèi)方差：w2=122+122 (2)組間方差：b2=12(m1-

27、m2) (3)對于給定圖像，w2+b2=常數(shù)，當(dāng)組內(nèi)方差最小時, 組間方差最大。所以只需要計算所有以候選閾值點(diǎn)為門限分組時的組間方差,找出使組間方差最大的點(diǎn)，就是最佳閾值點(diǎn)9。由上所訴,當(dāng)以最小組內(nèi)方差與最大組間方差作為最佳閾值標(biāo)準(zhǔn)，且能夠保證選定區(qū)域同時包含背景點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)時，無論灰度直方圖上的零點(diǎn)在什么地方，都可將它從候選閾值當(dāng)中排除，只計算以直方圖上不為零的點(diǎn)為門限分組時的組間方差就可找到最佳閾值點(diǎn)。當(dāng)對條碼圖像進(jìn)行局部閾值選擇時，考察的像素點(diǎn)不多，而且顏色也很單一，在局部域灰度直方圖上大部分灰度級上像素點(diǎn)數(shù)為零，因此使用這種改進(jìn)后的算法可以節(jié)約極大的計算量。結(jié)果如圖2-5、2-6、2-7

28、所示：圖2-5 原圖圖2-6 全局二值化結(jié)果圖圖2-7 大津閾值法二值化結(jié)果圖ccd相機(jī)采集的條碼圖像受流水線掃描過程中各種誤差的影響，經(jīng)常發(fā)生變形、傾斜。因此，要對變形的條碼圖像采用矩陣處理進(jìn)行幾何校正。相應(yīng)地，對夾雜噪聲的條碼圖像必須進(jìn)行濾波處理，使圖像既可保持邊緣信息又能很好地消除噪聲10。我們常采用矩陣處理來對圖像進(jìn)行幾何變換，即，變換后的點(diǎn)集矩陣=變換矩陣t變換前的點(diǎn)集矩陣。假設(shè)2d圖像的變換的矩陣為t，t= t就可分成四個子矩陣。其中 子矩陣可使圖像實(shí)現(xiàn)鏡像、比例、錯切和旋轉(zhuǎn)變換。t列矩陣可以實(shí)現(xiàn)圖像透視變換。行矩陣可以實(shí)現(xiàn)圖像平移變換。元素可以使圖像實(shí)現(xiàn)全比例縮放11。圖2-8所

29、示為條碼的旋轉(zhuǎn)校正，旋轉(zhuǎn)角度是沿順時針旋轉(zhuǎn)6度。 圖2-8 條碼圖像幾何校正（3）條碼識讀與譯碼過程經(jīng)過圖像預(yù)處理得到的條碼二值圖像,利用計算機(jī)譯碼識讀。傳統(tǒng)的識讀方法是通過記錄每個條或空所含像素的個數(shù)來確定實(shí)際的空或條的寬度。這種方法對條碼圖像質(zhì)量的要求往往非常高,必須做到實(shí)際測量值和標(biāo)準(zhǔn)值不能有絲毫偏差,否則就不能準(zhǔn)確譯碼。因此我們可采用相似邊距離測量法12。通過測量空條寬度,來計算相似邊距離,再通過查表來找到相對應(yīng)的條碼字符 ,從而完成譯碼。就以ean-13條碼為例,因?yàn)樗?、右?cè)數(shù)據(jù)符排列規(guī)則的不同，所以，要想準(zhǔn)確譯碼,就必須先判定譯碼方向。通常判定條碼的方向,是根據(jù)條碼起始符位置和終

30、止符位置來確定的。但ean-13的起始符和終止符具表現(xiàn)形式相同,所以單憑這個并不能來準(zhǔn)確的確定方向。通過觀察編碼規(guī)則我們發(fā)現(xiàn),ean-13碼的左側(cè)數(shù)據(jù)符可以是a或b兩種排列(奇排列或偶排列),右側(cè)數(shù)據(jù)符均為c排列(偶排列)。且左側(cè)第一個數(shù)據(jù)符始終都是a排列。因此通過判斷第一個符是奇排列方式還是偶排列方式,就可以確定譯碼方向。對應(yīng)流程圖如圖2-9所示。根據(jù)其奇偶性排列查前綴碼并儲存開始ean-13碼正向譯碼依次向下取一個字符放于一個字節(jié)中取第一個字符放于一個字節(jié)中查對應(yīng)邏輯值查對應(yīng)邏輯值譯碼錯誤查到否依次向下取一個字符放于一個字節(jié)中查到否 n n y y存儲其對應(yīng)位置存儲其對應(yīng)位置 記錄其奇偶性

31、前6個字符判別完成前6個字符判別完成 n n發(fā)送譯碼結(jié)果 y y圖2-9 譯碼流程圖經(jīng)過這樣的方式步驟來識別讀取條碼字符, 結(jié)合各種條碼的編碼特點(diǎn),設(shè)計條碼碼制數(shù)據(jù)庫,即可實(shí)現(xiàn)不同碼制條碼的識讀。同時, 在一定程度上消除了測量誤差對條碼識讀結(jié)果的影響?；跈C(jī)器視覺的條碼自動識讀技術(shù)比傳統(tǒng)的光電識別具有更高的適用性。受條碼圖像質(zhì)量的影響小,識別精度高,隨著硬件價格的急速下降和數(shù)字圖像處理算法的不斷突破和完善,將會具有很好的應(yīng)用價值。第3章 條碼組合識別系統(tǒng)3.1 硬件構(gòu)成條碼識別機(jī)器視覺系統(tǒng)由軟硬件共同來支持。一般包括條碼探測、條碼圖像采集系統(tǒng)、條碼圖像處理系統(tǒng)、顯示和智能決策模塊等。一個典型的

32、工業(yè)條碼機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括:光源、鏡頭、相機(jī)、圖像處理軟件、主控制器、監(jiān)視器、通訊/輸入輸出單元等。具體流程是:首先采用相機(jī)拍取被測條碼的圖像信號,之后通過a/d轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后傳送給專用的條碼圖像處理系統(tǒng),然后根據(jù)像素分布、顏色和亮度等信息,進(jìn)行各種運(yùn)算,并抽取目標(biāo)特征,最后再根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的判別準(zhǔn)則輸出判斷結(jié)果,從而控制驅(qū)動執(zhí)機(jī)執(zhí)行相應(yīng)處理13。圖3-1是條碼識讀的視覺測試系統(tǒng)的簡易構(gòu)成。圖3-1 視覺測試硬件構(gòu)成3.2 一維碼部分3.2.1算子解析（1） create/clear_bar_code_model()算子作為讀取條形碼的第1步，該算子創(chuàng)建一個解析條形碼的通用模型。（2） s

33、et_bar_code_param ()算子set_bar_code_param (barcodehandle,check_char,absent)：是否驗(yàn)證校驗(yàn)位。code39，codabar，2/5 industrial，2/5 interleaved等都有一個校驗(yàn)位，如圖3-2，該算子用來設(shè)置是否驗(yàn)證校驗(yàn)位。absent：不檢查校驗(yàn)和，不驗(yàn)證條碼的正確性。present：檢查檢驗(yàn)和，驗(yàn)證條碼的正確性。圖3-2 校驗(yàn)位（3） find_bar_code ()算子尋找條形碼，是halcon一維條碼識別的核心算子。典型的應(yīng)用如：find_bar_code (image,symbolregion

34、s，barcodehandle，code128,decodedatastrings)。參數(shù)image是待處理圖像，解碼結(jié)果存儲于decodedatastrings字符串?dāng)?shù)組中。如圖3-3所示：圖3-3 導(dǎo)入待處理的圖像3.2.2程序仿真 圖3-4 一維碼識別程序編輯如圖3-4所示，將一維碼的識別程序編寫入halcon軟件的編輯器中。圖3-5 一維條碼識別圖 圖3-6 一維條碼識別圖 圖3-7 一維條碼識別圖如圖3-5、3-6、3-7所示，程序?qū)в胁煌痪S碼圖片當(dāng)中的一維碼用有色方框標(biāo)識出來，并在圖片的左上角顯示出條碼的碼字。3.3 二維碼3.3.1算子解析（1）create_data_cod

35、e_2d_modle (qr code, datacodehandle)二維碼的創(chuàng)建開頭的算子。（2）set_data_code_2d_param(datacodehandle,default_parameters,enhanced_recognition)設(shè)置選定參數(shù)的二維數(shù)據(jù)模型。（3）find_data_code_2d (image, symboixlds, datacodehandle, , resulthandles, decodeddatastrings)檢測和讀取二維代碼符號，也支持讀取二維數(shù)據(jù)模型的序列。3.3.2程序仿真 圖3-8 二維碼識別程序編輯如圖3-8所示，將二維碼的

36、識別程序編寫入halcon軟件的編輯器中。 圖3-9 識別正常模式的二維碼 圖3-10 識別較為模糊的二維碼 圖3-11 識別光線較暗的二維碼 圖3-12 識別光線較光的二維碼如圖3-9所示，程序能對正常的二維碼進(jìn)行識別，并用有色框?qū)⒍S碼標(biāo)識出來，同時能顯示出碼字。不僅如此，在二維碼拍攝模糊(圖3-10)，或者光線過暗（圖3-11），光線過光（圖3-12）情況下，程序都能準(zhǔn)確識別出二維碼，說明halcon軟件識別二維碼受圖片的質(zhì)量影響較小。3.3 不同類型組合條碼識別圖3-13 組合條碼識別程序編輯如圖3-13所示，將識別不同類型條碼的程序編寫進(jìn)halcon程序編輯器中。 圖3-14 少數(shù)組

37、合條碼識別圖圖3-15 少數(shù)組合條碼識別圖如圖3-14、3-15所示，程序能同時對出現(xiàn)在同一張圖片上的一維碼和二維碼進(jìn)行識別，并將碼字顯示出來，同時，對不同碼的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計，顯示在圖片的左上角。 圖3-16 多數(shù)組合條碼識別圖 如圖3-16所示，當(dāng)同一張圖片出現(xiàn)多個一維碼和二維碼時，halcon程序同樣能對條碼進(jìn)行快速的識別和計數(shù)，同時將條碼的碼字顯示出來，大大節(jié)約了傳統(tǒng)模式一個一個掃描所浪費(fèi)的時間和精力。結(jié)論隨著數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展，利用先進(jìn)的圖像處理技術(shù)對于各種條碼組合的條碼進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)行條碼識別，這與傳統(tǒng)的光電條碼識別方法對比來說，大大提高了識別效率，具有很大的優(yōu)勢可言。因此，基于

38、圖像式的條碼識別方法將會是今后條碼識別發(fā)展的方向主流方向。由于在中國圖像式條碼識別方法屬于新技術(shù)，很多問題還處于研究階段，所以目前的很多算法都具有局限性，因此開發(fā)出更具有通用性的圖像式條碼識別算法，將具有十分重要的意義。本文提出了一種快速簡單基于halcon軟件技術(shù)的識別條形碼組合的方法。這種方法具有快速處理能力，并且能夠使用到現(xiàn)實(shí)生活中。配合硬件攝像頭或者用其他攝像裝置捕獲圖像和軟件算法處理，能夠有效降低超市在掃描設(shè)備上的投入成本，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。本文所提出使用外在攝像裝置抓取圖像來取代電子掃描槍來識別條形碼，然后對圖像進(jìn)行處理識別的方法具有現(xiàn)實(shí)的可行性，并且有著多方面的優(yōu)勢，比如快速識

39、別條碼類型，條碼數(shù)量，條碼碼字等，重點(diǎn)考慮了實(shí)際中的應(yīng)用，尤其考慮成本和速度，在生產(chǎn)生活中具有很大的價值。展望未來，條形碼的應(yīng)用肯定會越來越廣泛，不僅一維條形碼發(fā)展迅速，二維條碼更是應(yīng)用諸多。對于基于機(jī)器視覺識別條碼技術(shù)來說，一維到二維只是算法的復(fù)雜度不同而已，成本并沒有顯著增加；對于激光掃描槍來說，它的內(nèi)部光學(xué)結(jié)構(gòu)和光學(xué)感知器件會更加復(fù)雜，激光也不能是單線激光了，價格也必然水漲船高。如今在世界上很多的大工廠大企業(yè)，已經(jīng)開始陸續(xù)的使用這種技術(shù)了，所以，基于機(jī)器視覺的條碼識別具有很好的發(fā)展?jié)摿?，相信在不久的將來，基于計算機(jī)機(jī)器視覺識別條碼技術(shù)會得到更廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1 李金哲，柱軍營，光增滿

40、等.條形碼自動識別技術(shù)m.北京：國防工業(yè)出版社，1991.2 韋元華，舟子.條碼技術(shù)與應(yīng)用m.北京：中國紡織出版社，2003.3 張鐸，王耀球.條碼技術(shù)與電子數(shù)據(jù)交換m.北京：中國鐵道出版社，1998.4 張成海，張鐸.現(xiàn)代自動識別技術(shù)與應(yīng)用m.北京：清華大學(xué)出版社，2003.5 鐘若丹.高職數(shù)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀思考及發(fā)展趨勢j.科學(xué)促進(jìn)發(fā)展，2009年1月.6 中國物品編碼中心.條碼應(yīng)用與技術(shù) m.北京：清華大學(xué)出版社，2003.7 王燁青，楊永躍.機(jī)器視覺在流水線條形碼識別中的應(yīng)用j.電子測量與儀器學(xué)報，2006.8 何斌,等.visual c + 數(shù)字圖像處理m.北京：人民郵電出版社，2001.

41、9 王建平，秦楓.灰度文本圖像自適應(yīng)二值化濾波算法設(shè)計及應(yīng)用j.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004.10 王積分，張新榮.計算機(jī)圖像識別m.北京：中國鐵道出版社，1988.11 何東健主編.數(shù)字圖像處理m.西安電子科技大學(xué)出版社，2003.12 何軍，康景利.條形碼的計算機(jī)編碼與識別j.計算機(jī)測量與控制，2002.13 胡興軍，蔡葉菁，王鍵.機(jī)器視覺技術(shù)在包裝印刷質(zhì)量檢測中的應(yīng)用j.中國包裝工業(yè)，2004.謝辭在本論文完成之際，我要由衷的感謝這幾個月來一直支持、關(guān)心和幫助我得老師及同學(xué)。首先我要感謝我得論文導(dǎo)師陳宇導(dǎo)師。在寫論文的這幾個月里，陳老師傾注了大量的心血和勞動。在論文的選題、設(shè)

42、計和撰寫過程中，老師都耐心指導(dǎo)和并熱情與我們討論，利用手中的資源最大限度的給我提供材料。同時，陳老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)、扎實(shí)的學(xué)術(shù)功底、淵博的學(xué)識以及精益求精、一絲不茍的工作態(tài)度，不斷進(jìn)取的精神，將永遠(yuǎn)激勵著我勤奮學(xué)習(xí)，刻苦專研、努力工作。我要感謝大學(xué)四年里電子信息系的老師們，黃華燦老師、范玲老師、楊藝敏老師、汪弦老師、張冰冰老師等，是你們的教導(dǎo)讓我學(xué)到了豐富的專業(yè)知識，更讓我懂得了許多做人的道理。謹(jǐn)向各位老師表示誠摯的敬意和謝忱。同時，由衷的感謝胡良軍、方麗婷、鄒受夫等同學(xué)在我完成論文的過程中提供的幫助與支持。還有我的舍友們在這四年來無私的包容與關(guān)愛。最后，我要特別感謝父母對我的撫育之恩和給予我

43、關(guān)心和幫助的所有親人和朋友們。 童海峰 二零一五年五月附錄1 部分關(guān)鍵源碼程序dev_set_draw ('margin')dev_set_line_width (3)set_display_font (3600, 16, 'mono', 'true', 'false')create_bar_code_model (, , barcodehandle)create_data_code_2d_model ('data matrix ecc 200', , , datacodehandle)for i:= 1 to 6

44、 by 1 read_image (image, '0' + i) get_image_size (image, width, height) rgb1_to_gray (image, grayimage) threshold (grayimage, region, 0, 100) closing_circle (region, regionclosing, 1.0) region_to_bin (regionclosing, binimage, 255, 0, width, height) invert_image (binimage, imageinvert) dev_di

45、splay (image) stop() count_seconds (t1) find_bar_code (imageinvert, symbolregions, barcodehandle, 'auto', decodeddatastrings) find_data_code_2d (imageinvert, symbolxlds, datacodehandle, , , resulthandles, decodeddatastrings1) count_seconds (t2) area_center (symbolregions, area, row, column)

46、for j:= 0 to |decodeddatastrings|-1 by 1 disp_message (3600, decodeddatastringsj, 'image', rowj, columnj, 'forest green', 'true') endfor area_center_xld (symbolxlds, area1, row1, column1, pointorder) for k:= 0 to |decodeddatastrings1|-1 by 1 disp_message (3600, decodeddatastr

47、ings1k, 'image', row1k, column1k, 'forest green', 'true') endfor time := 1000 * (t2-t1) disp_message (3600, '耗時：' + time$'.1f' + 'ms', 'image', 30, 30, 'black', 'true') disp_message (3600, '一維碼數(shù)量：' + |decodeddatastrings|

48、, 'image', 80, 30, 'black', 'true') disp_message (3600, '二維碼數(shù)量：' + |decodeddatastrings1|, 'image', 130, 30, 'black', 'true') stop()endforclear_bar_code_model (barcodehandle)clear_data_code_2d_model (datacodehandle)附錄2 英文文獻(xiàn)及翻譯barcode recognition

49、 principlebecause objects of different colors, different wavelengths of visible light reflectance, white object that reflects all wavelengths of visible light, black object is absorbing all wavelengths of visible light, so when the light through the lens aperture and light emitted from the bar code

50、scanner 1 when irradiated onto the black and white barcode, the reflected light focused by the lens 2, the exposure to the photoelectric converter, then the photoelectric converter receives and white bars and black bars corresponding reflected light intensity of different signals, and converted into

51、 the corresponding the electrical signal output to the amplification shaping circuit, shaping circuit converts the analog signals into digital signals, and then by the decoder interface circuit information translated into digital characters.stripes, black stripes of different widths, corresponding t

52、o the length of the duration of the electrical signal is different. however, with the bar code bars and spaces corresponding electrical signal output from the photoelectric converter is generally only about 10mv, can not be used directly, thus first to send an electrical signal to the photoelectric

53、converter output amplifier. the amplified electrical signal is still an analog electrical signal by the bar code in order to avoid defects and blemishes cause an error signal after amplification circuit need to add a shaping circuit, the analog signals into digital signals so that the computer system can accurately interpret .