条码识别技术研究及其在产品流水线上的应用

摘要

随着计算机技术的迅速发展和图像采集设备性能的提高，基于数字图像处理的条码识别现在正逐渐得到普及。现在基于数字图像原理进行条码识别，主要是针对静止的或图像质量较高的条码图像进行识别研究，而较少涉及运动模糊条码图像的识别研究。本课题来源于产品流水线上商品包装条码的自动识别项目，基于数字图像处理的方法尝试对采用普通工业相机拍摄到的流水线上运动模糊条码图像进行条码识别。本课题完成了如下内容:
　　(1)本课题重点研究了模糊图像的复原，寻找造成图像模糊的原因，并建立相应的复原函数模型。采用方向微分思想鉴别出运动模糊方向，然后针对匀速运动点扩散函数的特点再采用微分模糊图像自相关函数的方法鉴别出模糊尺度，从而构造出最为近似的复原函数。
　　(2)结合条码图像识别处理的一般步骤对复原后的条码图像采用了中值滤波去噪，该滤波方法既能有效去除噪声同时也能保持清晰的条码边界轮廓;采用大津阈值分割法(Otsu)二值化可以有效地将条码区域和背景区域区分开来;采用Hough变换法实现任意倾斜条码图像的倾斜角检测，并将倾斜条码图像纠偏;针对条码区域内的黑白条空变化特征实现条码区域的定位分割。
　　(3)对定位分割后得到的黑白二值条码图像用本文提出的十进制归一法进行译码识别。针对EAN-13码的编码原理，本文提出的基于十进制的归一法译码算法，与传统的相似边距离归一化法识别算法相比，在对条码数字字符的判别时更为简洁高效，并且也适用于其他类型的一维条码的识别。
　　(4)本课题设计并搭建了产品流水线条码图像采集平台，由产品流水线机械平台和图像采集装置两部分组成;可以实现不同的流水线速度，从而采集到模糊程度不同的条码图像。利用Matlab编程软件平台编制了简洁明了的人机交互窗口界面程序，对采集到的模糊图像进行译码识别，实现了在一定速度下条码图像的在线识读。
　　本课题的研究内容、方法对一般性能相机所拍摄到的运动模糊条码图像的译码识别做了有益尝试，且对静止的条码图像译码识别也有一定的借鉴意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 条码技术概述及课题背景

1．1．1 条码技术发展

1．1．2 条码识别应用现状

1．2 课题研究背景

1．3 论文研究内容和章节安排

1．3．1 课题主要研究内容

1．3．2 课题结构安排

第二章 产品流水线条码图像识别系统设计

2．1 产品流水线机械系统设计

2．1．1 流水线输送机械装置设计

2．1．2 电机选用及运动控制

2．2 条码图像采集系统设计

2．2．1 工业相机选取

2．2．2 条码图像采集系统设计

2．2．3 流水线商品条码图像的采集

2．3 课题的软件平台环境设置

第三章 条码图像的预处理

3．1 运动模糊图像的复原

3．1．1 基于方向微分法确定运动模糊方向

3．1．2 运动模糊尺度的确定

3．1．3 运动模糊图像的复原处理

3．2 条码图像的滤波去噪

3．2．1 空域滤波理论分析

3．2．2 空域滤波的程序实现及效果分析

3．3 条码图像的二值化

3．3．1 二值图像

3．3．2 最大类间方差法进行二值化

3．4 条码图像的倾斜判断及纠正

3．4．1 Hough变换法实现倾斜条码图像倾斜角的检测

3．4．2 倾斜条码图像的纠正

3．5 条码区域的定位分割

3．5．1 条码区域的特征分析

3．5．2 条码区域的定位分割

第四章 EAN-13码识别原理与算法实现

4．1 EAN-13码条码结构

4．1．1 EAN-13码的图形结构

4．1．2 EAN-13码的数字结构

4．2 EAN-13码编码规则

4．3 基于十进制归一法译码原理及实现

4．3．1 基于十进制归一法译码原理

4．3．2 条码译码的算法实现

4．4 基于十进制归一法译码流程

第五章 基于Matlab的流水线条码图像识别系统实现

5．1 条码图像有效性判别

5．1．1 条码图像有效性分析

5．1．2 条码图像预分类处理

5．2 条码图像预处理的程序实现

5．2．1 条码图像预处理的程序具体实现

5．2．2 定位分割后条码图像的可识读性判别

5．3 流水线商品包装条码图像识别流程及程序实现

5．3．1 流水线商品包装条码图像总体识别流程

5．3．2 流水线商品包装条码图像识别流程的程序实现

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢