基于圖象處理技術(shù)的條碼識(shí)別算法的研究

基于圖象處理技術(shù)的條碼識(shí)別算法的研究

0pcb板錯(cuò)誤檢測(cè)該項(xiàng)目的目的是識(shí)別設(shè)備提供的160cm板的條形碼信息，并將其應(yīng)用于電子通信產(chǎn)品的生產(chǎn)線(xiàn)，以檢測(cè)160cm板的錯(cuò)誤。AOI通過(guò)攝像頭自動(dòng)掃描PCB、采集圖像、測(cè)試的焊點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的合格參數(shù)進(jìn)行比較,經(jīng)過(guò)圖像處理,檢查出PCB上的缺陷,并通過(guò)顯示器把缺陷顯示、標(biāo)識(shí)出來(lái),供維修人員修正。PCB上所貼的條形碼記錄了該P(yáng)CB的身份信息,通過(guò)識(shí)別該條形碼字符來(lái)認(rèn)證PCB板。本文主要解決的問(wèn)題是條形碼的編碼規(guī)則如何轉(zhuǎn)換為實(shí)際獲得的像素點(diǎn)的參照標(biāo)準(zhǔn),如何分割條形碼以及如何以后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)為基準(zhǔn)識(shí)別條形碼。1該算法的研究和實(shí)現(xiàn)1.1識(shí)別的開(kāi)始標(biāo)志條形碼識(shí)別算法的過(guò)程主要分為以下這三個(gè)步驟:(1)對(duì)于一個(gè)條形碼圖像,要識(shí)別的是從靜區(qū)開(kāi)始的有效區(qū)域,算法中考慮了判別是否到達(dá)靜區(qū),以此作為條碼識(shí)別工作的開(kāi)始標(biāo)志;(2)算法中總體上采用把整個(gè)條形碼按照39碼型的編碼規(guī)則進(jìn)行分割,再依次找尋每個(gè)條形碼字符的邏輯值在數(shù)據(jù)庫(kù)中的匹配字符來(lái)輸出。1.2編碼分割的一般在條形碼識(shí)別的算法分析過(guò)程中必須要解決三個(gè)比較關(guān)鍵的問(wèn)題:1)條碼的長(zhǎng)寬在圖像文件中用什么來(lái)衡量;2)條碼的碼字是不是要在識(shí)別之前分割出來(lái),如果要分割出來(lái),那么如何分割;3)分割后要怎么把對(duì)應(yīng)的碼字進(jìn)行處理。在設(shè)計(jì)之前理解了這三個(gè)問(wèn)題,整個(gè)設(shè)計(jì)就會(huì)獲得良好的解決。首先明確,所要處理的碼型是39碼。39碼的一個(gè)重要的特點(diǎn)就是,具有不可伸縮性,也就是說(shuō),一個(gè)條碼字符就是由占一定長(zhǎng)度的,9個(gè)元素組成的,其中3個(gè)寬元素6個(gè)窄元素。39碼符號(hào)均以*號(hào)開(kāi)始和結(jié)尾,即*號(hào)是39碼的起始,終止字符,并且39碼是離散碼,符號(hào)中兩個(gè)相鄰字符之間用一個(gè)位空分開(kāi)。假設(shè)把條形碼抽取9個(gè)元素,然后跳過(guò)1個(gè)往下抽取9個(gè),依次類(lèi)推,把抽取獲得的每9個(gè)元素組成條形碼的每個(gè)字符,只要檢測(cè)到前9條元素(由條和空組成,為了更好說(shuō)明,文中把條說(shuō)成黑條,而把空說(shuō)成白條)是*就開(kāi)始進(jìn)行條碼字符的識(shí)別,如果不是則放棄。對(duì)于掃描得到的條碼BMP文件其白條和黑條的寬度及幾何長(zhǎng)度已經(jīng)失去意義,必須用另一種方法來(lái)表示。此時(shí)可以給出問(wèn)題1)的答案:長(zhǎng)寬用像素的個(gè)數(shù)來(lái)表示。對(duì)一個(gè)BMP文件,其像素的數(shù)據(jù)包含對(duì)應(yīng)的RGB值,用以表征它的顏色。因此可以通過(guò)該像素的RGB值來(lái)辨認(rèn)出是白色還是黑色。在理想的狀況下,白顏色的RGB值為(255,255,255)而黑顏色的RGB值為(0,0,0),但是實(shí)際條件下,一個(gè)條碼圖像不會(huì)達(dá)到那樣標(biāo)準(zhǔn)的RGB值,也就是有模糊的狀況,規(guī)定這樣一個(gè)判決準(zhǔn)則:把RGB值大于(125,125,125)的像素認(rèn)為是白色像素,而把RGB值小于(125,125,125)的像素認(rèn)為是黑色的像素。在程序中采用列表PixelList=來(lái)存儲(chǔ)這些像素。然后基于以上的判決原則,程序?qū)崿F(xiàn)“掃描”X軸,獲得每個(gè)像素,如果該當(dāng)前的像素值符合是黑色的條件,就記錄到BlackCount,這時(shí)如果下一個(gè)的像素值還是黑色的就累加,如果下一個(gè)像素值符合是白色的條件,則把存儲(chǔ)黑色像素個(gè)數(shù)的變量BlackCount清空,以方便來(lái)記錄下一個(gè)黑條的像素個(gè)數(shù)。同樣地,對(duì)于白色像素也有類(lèi)似的操作。至此得到了一個(gè)列表GeneralList=,里面存放著掃描X軸每個(gè)被認(rèn)為是黑條或是白條其對(duì)應(yīng)的像素個(gè)數(shù)。通過(guò)上面一步,把實(shí)際的條形碼轉(zhuǎn)換為用計(jì)算機(jī)所能運(yùn)算和操作的方式,這里必須解決第(2)個(gè)問(wèn)題,即,在開(kāi)始條碼識(shí)別的時(shí)候,要不要進(jìn)行碼字分割。顯然,這一點(diǎn)對(duì)簡(jiǎn)化整個(gè)識(shí)別工作是個(gè)很大的幫助,如果能夠正確地把條碼的各個(gè)碼字分離出來(lái),那么剩下的工作就僅僅是把獨(dú)立的碼字的邏輯值和數(shù)據(jù)庫(kù)相匹配,找尋到數(shù)據(jù)庫(kù)中匹配的字符,再把它輸出來(lái),實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)是容易的。因此,條碼分割是整個(gè)識(shí)別工作的難點(diǎn)和核心,整個(gè)算法重心也在此。首先定義一個(gè)大列表CharList=,由于列表中的元素可以為小列表,所以創(chuàng)建這個(gè)列表來(lái)放碼字,每個(gè)碼字為每個(gè)小列表,小列表里的元素是對(duì)應(yīng)的黑條和白條的像素個(gè)數(shù)。如何實(shí)現(xiàn)碼字分割,首先考慮到39碼的特點(diǎn):一個(gè)碼字為9個(gè)元素,每個(gè)碼字中間用一個(gè)白條隔開(kāi)。所以只要在GeneralList=進(jìn)行操作,把需要的那個(gè)元素抽取存放到新的列表中即可。其次是判斷是寬條還是窄條。先計(jì)算出黑條的平均像素個(gè)數(shù),之所以考慮采用計(jì)算平均像素個(gè)數(shù)的方法,是為了解決條形碼出現(xiàn)小角度傾斜依然能夠成功識(shí)別這樣的情況。寬條或窄條的判斷原則是:對(duì)黑條而言,如果其像素個(gè)數(shù)大于這個(gè)平均值就是寬條,如果小于這個(gè)平均值就是窄條。如果是寬條就賦邏輯值1,如果是窄條就賦邏輯值0。把這些邏輯值都放到列表中,這個(gè)時(shí)候的列表,也是列表的列表,大列表的元素是單個(gè)條碼字符的黑條的邏輯值列表,小列表里的元素是01010這樣的邏輯值,用來(lái)表示寬窄。同樣地,對(duì)于白條而言,也有類(lèi)似操作。至此,獲得了兩個(gè)大列表。一個(gè)是放黑條邏輯值的列表:BLogicList;一個(gè)是放白條邏輯值的列表WLogicList。大列表中的元素是每個(gè)碼字的邏輯值列表,這樣實(shí)現(xiàn)了碼字的分割工作。對(duì)于第3)個(gè)問(wèn)題:分割之后要對(duì)碼字如何處理。首先,可以建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),將條碼規(guī)則的信息放入數(shù)據(jù)庫(kù)中。然后,只要在條形碼識(shí)別軟件中把數(shù)據(jù)庫(kù)和相應(yīng)的程序相連接,查找匹配值即可。在Access2000數(shù)據(jù)庫(kù)中,黑條邏輯值和白條邏輯值都是以文本的數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)存放,但是在列表中各個(gè)0101都是整型。因此把列表里面元素進(jìn)行數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換,列表里的數(shù)字轉(zhuǎn)換為字符,成為一個(gè)字符串作為列表的元素存儲(chǔ)。1.3用戶(hù)掃碼啟動(dòng)軟件,啟動(dòng)用戶(hù)體驗(yàn)根據(jù)算法的實(shí)現(xiàn)功能,選擇理想的和非理想的(小角度傾斜和輕微模糊的情況)三張條形碼進(jìn)行識(shí)別測(cè)試。采用這三張條形碼進(jìn)行測(cè)試,步驟如下:(1)啟動(dòng)調(diào)試軟件,出現(xiàn)一個(gè)用戶(hù)界面菜單,供用戶(hù)載入條碼圖片。(2)選擇一個(gè)條碼的BMP文件后將其載入,可以獲得:(3)開(kāi)始條碼的識(shí)別程序,此時(shí)可以獲得條碼識(shí)別成功的信息框,理想的條碼圖片的識(shí)別結(jié)果為:傾斜角度小于5°情況下的條形碼圖片和表面輕微模糊的條形碼圖片的識(shí)別結(jié)果如圖8所示:從以上三種情況的條碼圖片測(cè)試可以看出所設(shè)計(jì)的條形碼識(shí)別算法達(dá)到了預(yù)期的功能,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。2如何識(shí)別如何分割條碼。在數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)本文主要解決的