1、基于數(shù)字圖象處理的條碼快速識別方法研究摘要將數(shù)字圖象處理技術(shù)引入條碼分析中，實現(xiàn)了一維條碼的快速識別。在研究過程中，使用了條碼掃描儀的光電設(shè)備采集信號，通過計算機并口實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸，對條碼的數(shù)字圖象進展處理，包括濾波降噪、邊界檢測、閥值分割等方法，最后通過邏輯值匹配的算法完成譯碼工作，實現(xiàn)了軟件譯碼。關(guān)鍵詞數(shù)字圖象；條碼；并口條形碼自動識別技術(shù)是隨著計算機的開展而興起的一門應(yīng)用新技術(shù)。與其它自動識別輸入技術(shù)相比，條形碼自動識別技術(shù)具有速度快、準確度高、可靠性強和本錢低等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于商品流通、工業(yè)消費自動化、辦公自動化等許多領(lǐng)域。條碼作為信息的載體，自始自終發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。隨著如今企

2、業(yè)中信息越來越多，信息的快速采集和高效處理被放在了顯著的位置上。文中通過計算機并口進展數(shù)據(jù)通信，采用數(shù)字圖象處理技術(shù)實現(xiàn)一維條碼的識別，實現(xiàn)了軟件解碼，可以快速采集和處理工業(yè)現(xiàn)場的條碼數(shù)據(jù)。根據(jù)圖象處理的一般要求1，本系統(tǒng)包括以下幾個環(huán)節(jié)：信號采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字圖象處理(濾波降噪、邊界檢測、閥值分割)、譯碼輸出。系統(tǒng)構(gòu)造如圖1所示：圖1系統(tǒng)構(gòu)造信號采集由條碼掃描器的光電設(shè)備完成，本文采用美國SYBL公司的微型激光條碼掃描器，型號為LS2208AP。該掃描器的光源為650n可見激光二極管，掃描速度100次/秒，掃描精度5il，采樣時序圖如圖2所示：圖2采樣時序圖開關(guān)信號一次接通的持續(xù)時間為5s

3、；一個掃描周期內(nèi)，正反相各占16s；一次采樣觸發(fā)信號的持續(xù)時間為1.4s。由于P機運行速度遠高于單片機，我們將掃描器采集到的電信號通過計算機接口送給計算機處理。這種方法不存在通信協(xié)議方面的問題，數(shù)據(jù)輸入簡單、方便，假如采用高效的譯碼程序，將很大程度地進步數(shù)據(jù)處理的效率。P機一般都配有一個標準的ENTRNIS并行打印機接口，它也可以作為通用并行I/口來使用。圖3為常用的P機并行口引腳圖，內(nèi)部包括三個并行I/端口，地址分別為：0X378、0X37A、0X379，通過對這三個端口的控制，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和控制信號的輸入和輸出。0X378口包含8位數(shù)據(jù)輸入輸出線D0D7，通過讀寫0X378H端口可以對數(shù)據(jù)

4、線上的數(shù)據(jù)進展讀寫操作。進展一次寫操作，就將一個8位數(shù)據(jù)寫到存放器鎖存并輸出；進展一次讀操作，讀入鎖存在存放器中的值。0X37A口包含4根控制信號輸出線，可以通過該端口把控制信號輸出到外部數(shù)據(jù)線上。0X379口包含5根狀態(tài)輸入線，通過該端口可以把掃描器上的狀態(tài)信號輸入到P機，文中采用379口的引腳10、12、13分別與掃描器內(nèi)部芯片的開關(guān)信號、掃描方向信號、檢測輸出信號端相連(圖4)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。圖3常用的P并口引腳P1檢測輸出信號P2掃描方向信號P3開關(guān)信號圖4P并口與掃描器芯片連接圖數(shù)字圖象處理是將采集到的圖象經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字化后，圖象轉(zhuǎn)換為由一定數(shù)量級的數(shù)字所表示的數(shù)學矩陣，然后用計

5、算機根據(jù)一定的算法對其進展處理的過程2。本文采用Brland+Builder為開發(fā)環(huán)境，利用該軟件強大的圖形圖象處理功能，結(jié)合IL所帶的一系列函數(shù)3，完成圖象的實時處理和圖象后處理。當數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)完成后，單片機傳輸?shù)絇機的是A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，表現(xiàn)為：當激光掃到條碼的白色區(qū)域，檢測到高電平；當激光掃到條碼的黑色區(qū)域，檢測到低電平，分別用數(shù)字1、0表示，用數(shù)字圖象的形式表達出來，如圖5所示。圖5條碼數(shù)字圖象4.1濾波消噪數(shù)字化后的條碼圖象存在一定的噪聲干擾，本文采用濾波的方法進展消噪處理，從而改善圖象質(zhì)量，便于特征提齲通過分析可知，圖中的噪聲主要包括孤點噪聲和邊緣毛刺噪聲兩局部。對于孤點噪聲

6、，本文采用中值濾波的方法進展消噪處理。中值濾波技術(shù)對干擾脈沖和點狀噪聲有良好的抑制作用，而對圖象邊緣能保持良好的非線性，起到既消除噪聲又保持圖像細節(jié)的作用。中值濾波是將一個含有奇數(shù)個像素的滑動窗口內(nèi)的像素點按灰度值排序，如：其中，l為窗口的長度，F(xiàn)j即為窗口的中值濾波輸出。表示為：4表示取數(shù)列的中間值由于外表圖象是二維的，將一維中值濾波推廣到二維。這時選取某種形式的二維窗口，將窗口內(nèi)像素點的灰度值按先行后列的順序排列，生成單調(diào)二維數(shù)組序列Fij，二維中值濾波輸出表示為：由公式、可以看出，中值濾波是將中心像素與周圍像素的灰度值進展比擬，將灰度值較大的像素點與周圍像素點接近，從而消除孤立的噪聲點。

7、本文采用33形式的二維中值濾波方法對圖5做消噪處理，結(jié)果如圖6所示：圖6中值濾波后的條碼圖象對于邊緣毛刺，采用求平均值的方法處理。由于圖象各行在同一位置的條空寬度不等，就會出現(xiàn)邊緣毛刺現(xiàn)象。因此，本文將每個位置上逐行掃描到的條空寬度求平均值，得到該位置的條空寬度并輸出(圖7)，求解過程如下：式中：Lr第r個條(空)的寬度；lir第r個條(空)第i掃描行的寬度；條碼長度；n掃描總行數(shù)圖7均值濾波后的條碼圖象4.2邊界檢測由于光源掃描的范圍不僅包括條碼區(qū)，還包括非條碼區(qū)，所以得到的數(shù)字圖象也包括條碼區(qū)和兩側(cè)靜區(qū)(如圖8所示)，需對其進展邊界檢測，將條碼局部提取出來，以便進展譯碼處理。本文采用相鄰條

8、空寬度比擬的方法5判別條碼的起止位置：當所測條的寬度的10倍小于上一空的寬度時，此條即為條碼的開場位置；當所測空的寬度大于上一條的寬度的10倍時，條碼局部截止。圖8條碼圖象組成4.3閥值分割受信號采集精度的影響，計算機輸出的條碼元素的寬度與實際值之間存在誤差，假如直接譯碼，難免要出現(xiàn)誤讀的現(xiàn)象。因此，本文采用閥值分割的方法，選定一個寬度閥值，通過公式將所有條碼元素的寬度f(x)劃分為寬條、窄條、窄空、寬空四類，邏輯值分別為-2、-1、1、2，這種方法可以消除硬件帶來的誤差，保證了輸出信息的正確性。8不同碼制的條碼，編碼規(guī)那么一般不同，解碼方法也不同。本文采用邏輯值匹配的方法對目前常用的UP/E

9、AN碼做譯碼分析，這兩種碼制的每個字符都由兩條兩空組成，以字符“5為例，當它表示一位右手偶字符時，編碼構(gòu)造為：窄條寬空寬條窄空，邏輯值表示為：-12-21。譯碼時，從條碼的起始位開場，每四個元素為一個單位，用公式求出其邏輯值，對照字符邏輯表得到相應(yīng)的字符并輸出，直到檢測到條碼的終止位完畢，采用這種譯碼方法對文中圖7所示的條碼做譯碼分析，輸出結(jié)果如圖9所示。圖9譯碼結(jié)果由于計算機的處理速度遠高于單片機，使用軟件譯碼不僅可以進步譯碼的效率，而且能適應(yīng)碼制靈敏多變的特點，克制了硬件解碼的缺乏。本文采用濾波降噪、閥值分割等數(shù)字圖象處理技術(shù)對條碼圖象進展處理，不僅能較好地識別標準條碼，而且對殘碼的識別也有一定的意義。計算機并口通信和邏輯值匹配的譯碼方法對進步譯碼效率起重要作用。1劉克龍，姜雷，程偉.數(shù)字圖象處理系統(tǒng)的構(gòu)成及常用方法J.信息技術(shù)，2000，：32-33.2Rafael.nzalez，RihardE.ds.“DigitalIagePressing.PublishHusefEletrnisIndustry，BEiJING，2022.3席衛(wèi)