铝锭表面激光标刻二维码图像处理算法研究

摘要

激光标刻是直接零件标识技术的一种重要方法，具有非接触、速度快、成本低等优点，已经成为物料标识的重要选择，在金属、玻璃、陶瓷、塑料等材料的物料标记中应用广泛。铝是重要的工业原材料，主要以铸造铝锭形式提供给下游客户，根据国家标准，铝锭表面必须有二维码标签，将激光标刻技术直接应用于铝锭产品标识可以为企业降低成本，提高效率，具有重要的应用价值。 激光标刻在铝锭产品表面标刻应用存在难题，主要原因是铝锭表面粗糙且存在高亮反光，导致激光标刻部分标签不清晰，标签中的二维码图像质量较低，光污染严重，背景噪音高，对比度低，导致二维码很难被普通设备直接识别，因此，研究铝锭表面激光标刻二维码图像处理算法，提高二维码识别率，对电解铝行业激光标记技术推广具有重要意义。 本文首先分析了铝锭表面激光标刻二维码图象。基于常用图像二值化方法和图像分割方法对铝锭二维码图像进行处理，处理结果表明：1）全局或局部阈值方法因图像对比度低而未取得明显效果；2）使用基于颜色、基于纹理和边缘提取分割的图像分割方法，受光污染和背景噪声影响较大，结果不够理想；3）背景噪声与二维码区域比较接近导致处理后的图像仍无法识别。 针对以上问题，本文提出了一种铝锭专用二维码图像处理算法，首先通过变换颜色空间提高颜色特征有效性，并基于高斯差分增强图像纹理，在此基础上，将颜色特征和纹理特征进行融合聚类，实现图像分割，以形态学方法优化输出二维码图像完成解码计算。大量二维码处理实验证明了本文所提出图像处理算法的有效性。最后，基于该算法开发了激光标签铝锭出入库管理系统，基于安卓移动平台实现了激光标刻铝锭的出入库管理，提高了铝锭产品仓储管理效率。

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附表索引

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容与章节安排

第二章 铝锭激光二维码标识系统分析

2.1 引言

2.2 铝锭铸造生产过程

2.3 铝锭标签激光标刻系统

2.4 二维码识别系统

2.5 算法总体框架

2.6 本章小结

第三章 融合特征提取

3.1 引言

3.2 铝锭表面二维码图像处理分析

3.3 常用颜色特征和纹理特征

3.4 融合特征提取算法

3.5 本章小结

第四章 特征分类及形态学优化

4.1 引言

4.2 特征分类算法

4.3 特征分类效果对比

4.4 形态学优化

4.5 实验设计与结论

4.6 本章小结

第五章 铝锭出入库管理系统

5.1 引言

5.2 系统分析

5.3 设计与实现

5.5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文