基于NiosII的二維條碼識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2 條碼識(shí)別核心算法
條碼譯碼主要流程是首先對(duì)條碼進(jìn)行自適應(yīng)二值化，然后對(duì)條碼進(jìn)行定位、旋轉(zhuǎn)、分割。分割出單個(gè)碼字后，通過(guò)邊緣檢測(cè)，得到條碼條空序列模塊寬度后，再進(jìn)行糾錯(cuò)解碼。
傳統(tǒng)條碼識(shí)別算法在對(duì)條碼定位時(shí)多采用Hough變換，通過(guò)Hough變換提取條碼圖像中的直線傾角來(lái)旋轉(zhuǎn)條碼。但是Hough變換的大運(yùn)算量并不適用于實(shí)時(shí)性要求高的的嵌入式設(shè)備。筆者結(jié)合PDF417條碼自身的特點(diǎn)，采用4點(diǎn)定位的方法來(lái)分割條碼，有效提高條碼識(shí)別速度。核心算法流程詳細(xì)步驟如下：
(1)條碼定位
實(shí)際采集條碼時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種傾斜，如圖6所示。如何定位條碼是關(guān)鍵的問(wèn)題。可以利用條碼起始頭特有的比例來(lái)定位。按照國(guó)標(biāo)的定義，PDF417二維條碼的起始符黑白條空比是81111113，終止符黑白條空比是711311121。掃描圖像的每一行，分別匹配起始符和終止符的條空比。考慮到條碼采集過(guò)程中，邊緣受高斯點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的影響，只要黑白條空比例的誤差不超過(guò)三位，可近似認(rèn)為符合比例。標(biāo)記所有符合起始符條空比比例條碼線段，可以得到4個(gè)控制點(diǎn)a、b、c、d，用同樣的方法可以尋找符合終止符條空比的條碼線段，確定點(diǎn)e、f、g、h。判斷a、c、e、g是否為正確控制點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)是，平行邊長(zhǎng)度誤差在5個(gè)像素點(diǎn)內(nèi)，且相鄰邊角度為90°，其誤差角度為2°。

(3)行條碼分割及行高確定
由于PDF417條碼是層疊式條碼，在對(duì)單行條碼碼字進(jìn)行識(shí)別時(shí)，必須得到條碼的行數(shù)，然后分離出每一行。首先對(duì)條碼使用Sobel算子進(jìn)行水平邊緣檢測(cè)，如圖7所示，然后向水平方向投影，如圖8所示。

已知p(x)對(duì)應(yīng)投影的峰值，也就條碼的邊界，通過(guò)對(duì)投影下來(lái)的每個(gè)值求一次差分 p(x)，然后逐個(gè)判斷各個(gè)差分值，如果連續(xù)兩個(gè)投影的差分值前一個(gè)是負(fù)數(shù)而后一個(gè)是0或者正數(shù)，則說(shuō)明此點(diǎn)是峰值。峰值處的坐標(biāo)即為條碼分層的地方，考慮到條碼層與層連接的地方在二值化時(shí)會(huì)出現(xiàn)噪點(diǎn)，則取每層條碼圖像中間的50％作為有效圖像。
(4)碼字識(shí)別
分割出單個(gè)碼字后，得到條空的像素個(gè)數(shù)，記為{M1，M2，…，M8}，因?yàn)?個(gè)條和4個(gè)空的總模塊數(shù)為17，可以根據(jù)式(1)得出條模塊數(shù)的集合{T1，T2，T3，T4)。同樣，用Ki替代式(1)中的Ti，可得到空模塊數(shù)的集合{K1，K2，K3，K4}。

因PDF417條碼用了三個(gè)簇的數(shù)據(jù)來(lái)組成一個(gè)條碼，三個(gè)簇的數(shù)據(jù)量較大，且每個(gè)簇中的數(shù)據(jù)與條空比無(wú)一致對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以就涉及把條空比轉(zhuǎn)換成條碼數(shù)據(jù)的問(wèn)題。本算法采用的解決方案是：用哈希算法來(lái)查找：
F=Z×1400+K2×216+T3×36+K4×6+T (2)
式(2)中Z為空1模塊數(shù)和條2模塊數(shù)的組合，再利用F的值進(jìn)行查找，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的譯碼。數(shù)據(jù)流譯碼不是本文重點(diǎn)，這里不再詳細(xì)闡述。