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一维码识别系统西南科技大学毕业设计（论文）开题报告学 院信息工程学院专业班级姓 名学 号题 目复杂背景下条形码的定位识别题目类型设计型一、 选题背景及依据（简述国内外研究现状、生产需求状况，说明选题目的、意义，列出主要参考文献） 1.1选题背景 伴随着科学技术的日益发展，条形码现在已经成为了一种商品交易语言。在各式各样商品包装上，会通过很多不同类型的条形码来对其进行标识。条形码之所以能够在全球得到普及并快速发展，主要原因就是通过条形码实现了信息的快速准确获取和传输，为人们的生活提供了便捷。经过多年的发展，条形码技术已经成为最为成熟的、应用领域最广的一项技术之一。经过将近一百多年的发展历程，条形码技术已经发展的比较成熟，由于其操作简单，信息量大，成本低等优点，它正在快速的推广，正逐步的渗透到商业、交通运输、图书管理、物流配送以及军事、工程项目等和人们日常生活相关的项目中。如今，条形码的种类越来越多，现已达到近万种。条形码的发展为人们的生活带来了极大的便利。 1.2国内外条形码的发展进程 条形码技术最早由美国人Kermode在研究邮政单据自动分检时提出。这种一个“条”表示数字“1”，两个“条”表示数字“2”的条形码被称为Kermode码。不久之后，他又发明了第一个由基本元件组成能识别条码的设备，该设备由一个通过发射并接受反射光的扫描器与一个能测定反射信号条与空白处的边缘定位线圈以及一个译码器组成。 Kermode的合作者 Young在不久之后对Kermode码进行了改进，由于Kermode码过于简单，所以导致其能携带的信息太低。 通过Young改进之后的码能通过更少的“条”，经过条码空间尺寸的变化在相同大小下实现更多的编码。在上世纪40年代美国人Wood Land和 Silver对条码进行了全方位的研究与记载，并在1949年获得了美国专利。在这之前，条形码还从未被专利文献所记载，更未被运用到实际之中。Wood Land在获得专利之后一直致力于钻研条形码技术的研究，最终，他终于成为了UPC码的奠基人。在1959年，Brinker申请了将条码识别在电车上的专利。60年代后期，Sylvania所发明的条码系统最终被北美铁路采用，条形码技术进入应用阶段。 1970年美国制定出UPC码这种后来通用的商品条形码，UPC码开始在杂货零售业中的使用。这位之后条形码的统一和发展奠定了基础。随后几年，在对条形码不断的完善与发展中，国外的大型超市开始通过电子收款机系统对条形码扫描的方式进行收款。 目前条形码技术及应用在国外取得巨大的成就，开始向集成化方向发展。128码和93码相继出现并被推荐使用。大量条形码的出现导致一系列条形码标准也先后得到制定。 从上世纪80年代开始，我国一些高等院校、科研部门开始研究条形码技术，某些行业也开始使用条形码技术。 1988年，国家技术监督局成立“中国物品编码中心”标志着我国条形码技术的研究进入的新的发展阶段。 虽然我国条形码技术起步晚，但通过以发展为核心的宗旨，目前我国的条形码技术在交通，邮电通信，物流等行业取得了巨大的进展。条形码技术的应用带动了大批产业的发展。 1.3条形码的分类 随着条形码技术的发展，条形码的种类越来越多。如今，世界主要流行的条形码分为一维条形码和二维条形码。一维条形码是通过条和空白的组合来表达不同信息并能被识别的条形码。现如今流行的一维条码一般有39码、EAN码、UPC 码、128码，和用於书刊管理的ISBN、ISSN等。 EAN-8 EAN-128 EAN-13 通过本课题的毕业设计，能够充分应用到大学期间所学的电路与Matlab等课程所学到的知识。同时能了解条形码的现状与发展趋势，加深对条形码的认识。主要参考文献:1何军,康景利.条形码的计算机编码与识别J.计算机自动测量与控制.2002.04.2牛秀明.条形码-产品追踪的有效工具J.物流技术.2013(24).3刘颖.档案与图书条形码应用比较J.办公自动化.2014(11).4乔连芝.基于图像处理定位识别条形码D.华南理工大学.2010.5周望,叶燕.隐形条形码及识读器的实用性研究A.2006年全国光电技术学术交流会会议文集C.2006.6梁敏.行业革命 一维条形码带来的巨变N.电脑报.2013.3.7李东利.条形码定位技术的研究D.沈阳航空航天大学.2013.8常建平，成瑜，强小应.条形码区域的一种快速检测方法J.计算机工程.2004.11.9王成端,王承君,董国强,王红,李耀明.基于条形码技术的蔬菜安全可追溯系统Z.国家科技成果.10Valerie M. Thomas.A universal code for environmental management of products.Resources, Conservation & Recycling, 2009, Vol.53 (7), pp.400-408.2009.11Saeed Yahyanejad,Jacob Strom,Removing Motion Blur from Barcode Images.IEEE.12S. Wachenfeld, S. Terlunen, and X. Jiang, Robust recognition of 1-d barcodes using camera phones, in 9th International Conference on Pattern Recognition, 2008:1-4.二、主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程 (一）主要设计内容： 本设计通过Matlab仿真,设计一个能在复杂背景下对一维条形码进行定位与识别的仿真程序。 针对课题中的复杂背景，设计存在下列几个难点：（1） 条形码所在背景复杂多变。条形码可能出现在各种材料上，不同材料有着不同的背景特征，加大了条形码定位识别的难度。（2） 被识别的条形码中可能含有其他条形码或存在一些对条形码具有影响的图像，这会对检测带来极大的影响。（3） 变化多样的光照条件也会对条形码的识别产生影响。（4） 拍摄条形码时条件多变。 本设计基于EAN-13码进行检测，通过相似边距离测量的方法对符号中相邻元素相似边之间的距离进行测量，从而得到字符的逻辑值。这种方法能更有效的在复杂背景下对一维码进行测量。 EAN-13码每个字符的总宽度为7个模块，由两个条两个空交替组成，其中，每个条空的宽度不超过四个模块。一个EAN-13码包含13个字符。它由起止符、终止符、中间分隔符、校验符等组成。每一个条码字符都应对应A,B,C三种排列方式。整个条码字符占的条空总数为59，因此，一行扫描记录的边缘标数应为60个。 图1 EAN-13码符号结构 表1 EAN码字符集的二进制表示 (二)设计思路 在Matlab上运用相似边距离测量的方法建立算法，再读入EAN-13码图像。由于图像中有噪声的存在，可利用在Matlab中加入一些噪声仿真的方法对图像进行滤波，最后通过二值化得到EAN-13码的二值图像。 由于二值化处理将丢失图像信息，当图像在其内部有均匀一致的灰度值，并分布在另外一个具有不同灰度值的背景上时，通过二值化处理效果很好。 根据一维条形码的特点，条形码图像由条和空组成。深色模块用“1”表示，浅色模块用“0”表示，两个模块的灰度成对比状态，该特点正好符合二值表示数据的特点。 对图像进行处理之后，就是对图像进行提取。图像提取是对处理过的图像进行上下分割和左右分割，在不同的背景中分割出条码区域。图像提取的准确性取决于是否能精确地分割出条码区域。由于一维条码是并行长条的，每一条行扫描线都包行了条码的所有信息，最简单的方法是只要在条码图上确定一根行扫描线，逐个像素判断，其中，黑色条纹为1，白色条纹为0，并计入数组。经过数据处理 计算宽度之后进行解码。但实际应用中条形码图像存在很多噪声，条形码区域也不可能完全干净。所以只能尽量分割出条码的大部分区域来给译码提供更多的信息。 图像提取 图像预处理 左右分割上下分割 滤波边缘检测 滤波二值化 译码 图 2 定位识别流程 由于EAN-13码有59条空，60个边缘 因此对二值图进行逐行扫描，检测边缘数是否为60，是则记录下边缘坐标，否则把这行舍弃;再根据每行的边缘坐标，算出每个条空的宽度:为了减小图像中的条码扭曲及其他干扰的影响，计算条空宽度的平均值; 对于EAN-13的一个条形码字符，用b1,b2,b3,b4来表示条形码字符中四个相邻的条和空的宽度，用Y表示数字字符的总宽度。设一个数据字符的单位模板宽度为m,则条形码的单位模板宽度为： m=Y/7 Y=b1+b2+b3+b4通过计算出的条形码条空宽度，并设条空分别占单位模板宽度的个数为n,则： n=bi/m(i=1、2、3、4） 条形码的解码方法主要有宽度测量法、平均值法、以及相似边距离测量法。其中，前两种方法对图像条形码的要求非常高，显然不适合复杂背景下的一维码定位。因此，本课题采用对条形码质量要求不高的相似边距离测量法。 三、毕业设计（论文）工作进度安排（1）3月1日3月28日查阅收集资料，初定设计方案，并提交开题报告，开题答辩；（2）3月29日4月20日进行理论计算，确定最终方案，设计完成具体Matlab仿真，对功能进行调试。（3）5月6日5月20日完成论文初稿，并提交老师审阅（4）5月21日6月7日进行论文修改和完善：（5）6月76月10日准备毕业答辩。指 导教 师意 见指导教师签字_ 年 月 日院 系毕 业设 计领 导小 组审 核意 见难 度综合训练程度是否隶属科研项目 教学院长（公章）_ 年 月 日备注：1、题目类型分为： 理论研究、应用研究、设计开发和其它。2、题目难度分为： A、B、C、D四个等级。3、综合训练程度分为： A、B、C三个等级。