1、物联网便携式信息识读终端一、立项依据（一）项目的目的及意义物联网通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，使人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，从而提高整个社会的信息化能力。从构建应用层面来看，物联网应用可分为三层：端末数据采集、数据进入网络传递、后端数据处理。端末部分利用识别和传感技术随时随地获取物体信息，传递部分利用各类通信网络将物体互相连通，后端处理部分可以是集中的大型数据服务，也可以是分布式的云计算。对海量的数据和信息进行分析和处理。在物联网的端末数据采集展面，最重要的手段是传感和识别
2、。在经济全球化、信息网络化、生产国际化的当今社会，必须加快以信息化带动工业化、用高技术和先进适用技术改造提升传统产业。而条码技术在国际范围内为商品提供了一套可靠的代码标识体系，而且为产、供、销等各个环节提供了通用“语言” ，提高了原料、在制品、制成品以及相关信息从供应到消费的流动和储存的效率和效益。条形码技术通过对企业各个环节有数据的采集跟踪，成为快速、准确加强企业供应链管理最有效手段，其应用解决了数据录入数据采集的“瓶颈”问题，为企业面向供应链管理提供了有力的技术支持。条形码技术具有保密性好、差错率低（一般可达百万分之一以下） 、输入速度快、适用性强等特点，可广泛应用于邮政通信、社会服务等众
3、多需要对生产产品进行跟踪管理或统计的领域。当前所流行的一维条形码最大的问题就是信息只能在一个方向表达,承载的容量太少,造成浪费。一般也只足以表达文字。而二维码以矩阵形式来表达，可以在纵横两个方向存储信息，可存储的信息量是一维码的几十倍,并能整合图像、声音、文字等多媒体信息。二维条码具有高密度编码、信息容量大、容错能力强、译码可靠性高、保密性防伪性好等优点。条形码技术涉及标签技术、编码技术、识别技术和印刷技术等四个方面的内容。通常一个条形码应用系统中应该包括：条形码扫描、条形码信息采集处理及信息反馈回中央数据库等三大模块。目前，越来越发达完善的二维码技术，为实现商业数据的自动凭票供应和电子数据交
4、换奠定了基础，推动了电子商务的发展。二维码最大的竞争对手是 RFID(射频识别系统)，二维码技术与 RFID 技术相比，最大的优点在于二维码与一维条码技术一样，基本上是无成本的，RFID 应用推广的瓶颈并不在于识读设备，而在于芯片的成本，据权威人士预测在芯片成本降低到 1 美分之前，RFID 技术是无法取代条码技术的，因此二维码技术与 RFID 技术适用在不同的应用场合。RFID 还有一个致命的缺点，它会不时地发出射频信号，从而可以得知用户的所在，不利于用户保有个人的隐私。二维码的制码技术基本成熟，要实际应用，必须对二维码进行有效的识读，才能恢复用户需要的信息。二维码识读技术的难度如下：1，
5、二维码识读技术对图形采集技术要高的要求，目前国内的算法最多只可以处理1.8 个象素；2， 对不同介质识读的要求，例如对手机屏幕、韩国邮政所要求的反光纸识读；3， 对处理速度和可靠性的也有很高的要求，对包含了大量信息内容的二维码来说，如果不能正确识读，是无法用手工完成输入的。近年来，条形码技术发展迅速，在国际上得到了广泛的应用，条形码的识别方式也由激光识别，发展到使用 CCD 摄像头或 CMOS 摄像头识别。虽然光电识别技术成熟，但对条形码质量要求高，需人工定位条形码，且不能识读二维条形码。若用 CCD 采集到图像后用数字图像处理技术消除那些降低了图像质量的噪声等因素，则可增加识别结果的可靠性，
6、并且采用图像处理方式识读算法比较灵活可同时识别一维和二维条形码。国外虽有相关图像式条形码阅读器，但价格昂贵，且均有专利保护。因此，研究并开发具有自主知识产权的条形码阅读器对国内的条形码推广应用具有重大意义。目前，国内有上千家的条码或自动识别企业，但基本上都是系统集成商，国内一些知名的 IT 界的大企业，都曾经有过大量投入，但是最终都没有实现核心技术的自主化。随着对二维码技术优越性认识的提高和各行业应用需求的不断扩大，国内二维码软件制造商和识读机具制造商也在不断增多。基于国内二维码技术已基本成熟，它的应用范围将迅速扩大，最终取代一维条码，显出它的独特魅力。本项目采用高清图像采集模块，针对条码图像
7、摄入过程中可能遇到的种种情况，以矩不变为特征的模式识别理论为依据，结合矩阵分割和其他数字图像处理技术，研究在复杂背景、污损、磨损、强光等环境下的二维码识别算法，开发出不仅能对轻度污染与残缺的条码进行识读，而且能对任意角度有畸变的条码图像进行快速识别的二维码译码系统。本系统的研制，极大地增强了二维码识读设备在线操作功能，可以大大推动我们在物联网核心领域的核心竞争力。（二）国内外技术发展现状与趋势从上个世纪 70 年代开始，经过 40 多年的发展，条码技术作为一种关键的信息标识和信息采集技术，在全球范围内得到了迅猛发展。国际上，随着应用的不断深入，条码技术正处于一个强劲的集成创新发展期，是商业贸易
8、、物流、产品追溯、电子商务等领域的主导信息技术。十多年来，以条码技术为代表的自动识别技术，在我国国民经济各行业应用的广度和深度不断发展，已经成为信息化建设中的一个重要部分，是建设大市场、搞活大流通，实现国民经济现代化，促进企业参与国际经济大循环，增强竞争力不可缺少的技术工具和手段。2.1 国外现状与趋势国际上，从上个世纪 70 年代至今，条码技术及应用都取得了长足的发展：符号表示已由一维条码发展到二维条码，目前又出现了将一维条码和二维条码结合在一起的复合码；条码介质由纸质发展到特殊介质；条码的应用已从商业领域拓展到物流、金融等经济领域，并向纵深发展，面向企业信息化管理的深层次的集成；条码技术产
9、品逐渐向高、精、尖和集成化方向发展。目前，国际上条码技术的发展呈如下特点。（1）条码技术产业迅猛发展根据美国的专业研究机构 VDC (Venture Development Corp)的统计，全球条码市场规模一直在持续稳步增长。到 2010 年，全球条码技术装备的市场规模达到 195 亿美元，其中美洲地区年平均增长率将超过 6，欧洲、中东和非洲地区年平均增长率接近 7，亚太地区年平均增长率将达到 12。国际条码技术产业的前景方兴未艾。（2）条码技术与其他自动识别技术趋于集成由于各种自动识别技术都有一定的局限性，多种技术共存既可充分发挥各自的优势，又可以有效互补。当前，发达国家都积极开展条码技术
10、与射频识别技术等的集成 研究，如：条码符号和射频标签的生成和识读设备一体化的研发。（3）条码技术标准体系逐渐完善条码技术作为信息自动化采集的基本手段，随着应用的深人，新的条码技术标准不断出现，标准体系逐渐完善。国际上，条码技术标准化已经成为一个独立的标准化工作领域。（4）条码自动识别技术应用向纵深发展积极建立基于条码技术应用的全球产品与服务分类编码标准积极致力于基于条码技术应用的电子商务用公共信息平台的构建二维码在国外发达国家广泛应用于银行、物流、国防、海关、税务、公共安全、交通运输、民用商品等领域。比如日系汽车配件上就经常能看见日本的 QR 码，美国的 Data Matrix 码更多地被运用
11、到欧美的电子产品上，而在中国也已经被广泛应用于证件防伪、产品防伪防窜货和电子票务、机场和全军中推广使用。日本，可以随处看到许多年轻人穿着印有条形码的 Q-shirt，在交换名片时也会发现名片的一角有着像图案的条形码。其实这些看不懂的图案叫做“QRCode” ，是一种开放式的二维条形码。在 QRCode 中所隐藏的信息，可能是姓名、电话等个人数据，也可能是任一段文字的编码。如扫描蔬菜上的 QRCode，就可以知道蔬菜的产地及食用信息。韩国，将专为手机发展运用的二维条形码叫做“Magicode”魔扣。可以手机透过Magicode 进行手机图铃的下载。美国，Scanbuy 公司和 NeoMedia
12、公司在全美推广条码应用服务， 。该公司专为路况复杂的纽约设计了条码预约租车服务，乘客如果不知道自己的准确位置，可以通过扫描出租车候车站牌上的条码，向出租车调度中心发出约车请求。英国，OPL3 公司针对英国的 3G 流媒体应用，推出了条码下载流媒体视频服务，用户只需要扫描音像制品上的条码就能够访问在线商店，轻松地预览音像产品的内容或付费下载音像制品到手机上。英国还计划在 2010 年推出二维条码登机服务。2.2 国内现状与趋势我国条码技术的推广和应用自上个世纪八十年代开始。十多年来，我国条码技术的推广应用坚持以发展为核心，以服务求巩固，以标准促应用，条码技术已从商业零售领域向运输、物流、电子商务
13、和产品追溯等多领域拓展，并带动了条码产业的形成和发展。条码产业经过几十年的发展，从小到大，从无到有，目前已具雏形。目前，我国从事条码识别技术的企业和科研院所已超过 1000 多家，部分企业还开发出了具有自主知识产权的条码识别技术设备，并在利用国外先进技术和产品进行二次开发和集成应用等方面也取得重大突破。虽然，我国在低端条码设备上获得了一些技术突 破和竞争优势，但是，拥有自主知识产权的条码技术和产品非常有限，大部分产品的核心技术还被国外企业所掌握。我国在条码技术与射频技术等的集成研究方面， 尚属空白，一体化的生成和识读设备的研发尚未开始，已经落在发达国家之后。总之，我国条码技术产业目前还处于初级
14、阶段，产业规模偏小，在国际市场上所占份 额偏低，并且也与我国巨大的条码技术应用市场不相匹配。据有关资料统计分析显示，2004 年条码识别技术装备在我国市场的销售额总计约为 30亿元人民币， 而且每年将以 35左右的速度增长，我国已成为全球条码技术装备市场增长最快的国家。这对国内的条码产业即是机遇又是挑战。党的十六大报告明确指出：以信息化带动工业化，优先发展信息产业，在经济和社会领域广泛应用信息技术。 “十五”纲要中也明确指出：“要加强条码和代码信息标准化基础工作” 。 条码技术推广应用工作是我国信息化建设的重要 基础工作之一，在国家“十一五”科技中长期发展规划中，也明确指出，要大力推广条码自动
15、识别技术的应用。这为我国条码自动识别技术应用提出了更高的要求， 也为条码技术产业实现跨越式发展，赶上并超过西方发达国家带来了契机， 我国条码技术的发展和应用具有广阔和美好的前景。在中国，2006 年末，北京超女决赛投票，北京的地下铁和布满了中国移动的大幅彩色海报就是中国移动的二维码投票，Fans 们只要将二维码识别手机对准喜欢的超女对应的二维码一拍，就为超女完成了投票。中国移动已经明确表示,二维码将作为其 3G 主推业务之一。其目前主要应用有：电子门票：用户通过网上购物或手机支付等手段获取二维码,作为入场时的门票使用.买票时无需再排队,进场时掏出手机接受扫描即可。个人名片：用户设置个人电话、E
16、mail、网站等信息为二维码,别人只需要扫描即可直接拨打用户电话,或进行发 Email、访问网站等操作,也可以保存这张名片至手机，简单方便。产品信息：各种产品直接用二维码取代一维条形码,可用于产品信息标识,真伪鉴定等方面。身份鉴权：和电子门票稍不同的是,可以将固化的条形码作为上班打卡等身份识别之用.用于银行卡身份证等识别卡上,只有相应设备可以读取,也可以防止现在这样的明码被盗等问题。随着应用的深入，条码技术装备也朝着多功能、远距离、小型化、软件硬件并举、安全可靠、经济适用方向发展，出现了许多新型技术装备。具体表现为：条码识读 设备向小型化，与常规通用设备的集成化、复合化发展；条码数据采集终端设
17、备向多功能、便携式、集成多种现代通讯技术和网络技术的设备一体化方到更加广泛和 深入的应用。条码生成设备向专用和小批量印制方向发展；条码生成设备向专用和小批量印制方向发展。例如，基于 GPRS、CDMA 的条码通讯终端，使条码手段。（三）项目的产业化前景分析物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。预计 10 年内物联网就可能大规模普及，这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场，其产业要比互联网大 30 倍。亦有专家预测在 10 年内，物联网就可能大规模普及，将广泛运用于智能交通环境保护政府工作公共安全，平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。物联
18、网的重要意义被分析认为一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。二维码的出现是条码技术发展史上的里程碑，从质的方面提高了条码技术的应用水平，从量的方面拓宽了应用领域。在经济全球化、信息网络化、生产国际化的当今社会，作为信息交换、传递的介质，二维码在与一维码同样的单位面积上的信息含量是一维码的近百倍，它不但可以存放数字，而且可以直接存放包括汉字在内的所有可以数字化的信息。例如文字、图片、声音、指纹等。二维码技术有着非常广阔的应用前景：1） 成本低、制作简便二维码是一种图形数据文件，是区别于传统的电磁信号方式的信息载体。它以完全暴露的图形，嵌印在某种介质上，并
19、对介质没有严格要求，可以印制在任何打印或印制材料上（普通纸张、不干胶纸、卡类等） 。例如银行的票据、海关申报单、税务申报单、生产经营许可证等。2） 信息容量大 二维码信息密度高、容量大。可以将文字、照片、指纹、签字、声音等进行编码。因此，二维码是各种证件及卡片等大容量、高可靠信息实现存贮、携带并自动识读的最理想的方法。3） 抗损、抗干扰和纠错能力强二维码在形成过程中加入了在污损、错位情况下的替代运算，使得二维码具有了错误校验能力和错误纠正能力。从理论上说，二维码在被损坏 50%的情况下仍然可以得到正确的信息还原。4） 信息防伪二维码可以以信息的隐含方式，用做标签或附属形式作为商品或有价证书的防
20、伪标识。另外从二维码的编码源程序中进行加密，使得造假者生成同样信息的二维码无法被识读器识读，保证二维码信息的安全性。5） 信息自动传递二维码实现信息自动、快速传递。既在使用专有设备对二维码进行扫描的同时，被识读的二维码信息已经自动传递到与识读器连接的 PC 机上来。这极大提高了信息录入的速度，减少人为失误，提高工作效率，实现管理上的自动识别和跟踪监管。中国自动识别产业经过十几年的发展已经初具规模，其中条码扫描器技术作为一种成熟的自动识别技术，不仅在商业领域有着广泛的应用，在电子政务、电子商务、现代物流以及军事管理等领域也有着广阔的市场空间。据国外权威机构统计，我国的条码市场规模以每年 35%的
21、速度增长，已成为世界上增长速度最快的国家。在未来 5 年内，中国自动识别产业中的条码扫描器技术将推出具有自主知识产权的码制标准，并配合“中国条码推进工程”在电子政务、电子商务、制造业(服装、医药、机械零配件)、现代物流业、军事等多个领域大力推进条码扫描器技术。二、研究开发内容、方法、技术路线（一）主要研究内容条形码信息采集终端要完成的主要功能是对商品的条形码扫描，并通过 3G 网络上传采集信息，对该商品的生产商、生产日期、批准文号、有效期等全部或者部分商品信息录入数据库。信息查询终端要完成的主要功能是对商品的条形码扫描，并通过以太网或者 GPRS与相应服务器连接以读取该商品信息，最终在监视器上
22、显示该商品的生产商、生产日期、批准文号、有效期等全部或者部分商品信息。本系统的研制主要分为硬件设计和算法研究两个部分：手持设备对图像、音频的处理要求比较高，同时设备的体积、重量越来越小，我们一般实用锂电池作为电源。目前在手持设备中，主要运用 ARM 处理器，其优点是价格低、功耗小，特别适合各种控制功能，采用冯.诺依曼结构，其控制能力较强，媒体处理能力较弱。而 DSP 采用哈佛结构，具有程序总线、三条读数据总线和两条写数据总线，特别适合于媒体处理。本系统根据多媒体终端的要求，通过选择低功耗器件，特别是高效率 DC/DC 变换器，合理进行电路板布线，优化结构级设计，进行系统级功率管理，从而延长电池
23、工作时间。选择了许多新工艺器件，极大地降低了系统功耗。本系统对条码符号结构及编码原理研究的基础上，基于图像处理的二维条码识别方案，用于实现对那些获得普遍应用的矩阵式二维条码的定位、分割和解码。针对不完整、有破损、有污损的条码识别方法进行研究，针对屏幕二维码和纸质界面二维码提出可靠的识别算法。1、 手持设备，模块化设计，使用方便、简单；2、 可以读取纸质，LCD，手机屏幕等各种介质上的条码信息；3、 USB2.0 标准接口，与计算机即插即连；4、 全自动功能，设备根据被读物自动开启或关闭；5、 友好的人机界面，解码成功，声音提示，电脑屏幕输出码内信息；6、 无环境限制，不同光照的环境下，都能快速
24、采集、识别图象；7、 360 度任意方向读取条码；8、 高可靠的 CMOS 图象处理技术，图象分辨率达到 500 万像素，可读取一些不完整、有破损、有污损的条码。（二）拟解决的关键技术1，低功耗技术在本系统低功耗设计，目标就是在满足功能实现的前提下，尽量延长待机时间。拟从硬件设计和软件设计两方面研究。2，图像采集、压缩；在重要的图像分析等场合，特别需要高清晰度的画面。基于高清视频的编码与传输系统，以 500 万像素分辨率的前端产品的研发为起点，进行编码传输系统的设计与实现。MT9P031 图像传感器作为前端高清视频采集模块，辅以电源、时钟、存储、外设等电路模块，基于 Linux 操作系统，最终
25、实现整个系统的功能-高清视频的编码与实时传输。3，复杂背景的条码识别条形码识别系统主要包括图像输入、图像预处理、条形码定位和条形码识别 4 大部分。图像可通过数码相机采集；图像预处理部分包括图像的灰度化，二值化，图像的去噪，条形码定位即是将条形码从图像中提取出来；条形码识别一般根据不同条码的编码原则用不同算法解译条形码所携带的数字信息。其中条形码定位是关键的一步，对后面的条形码识别起到关键性作用。提出了一种在复杂背景和非均匀光照环境下的条码自动定位识别算法,用于定位和识别实际应用中的条码图像。针对污损以及 LCD 屏的二维码识别，提供可靠算法，使正确识别率达到 93%以上。（三）拟采用的方法、
26、技术路线以及工艺流程3.1 低功耗设计嵌入式设备是无线通信最重要的应用领域。低功耗的无线通信软硬件设计是嵌入式移动设备重要的研究内容。考虑通常手机的电池容量，则通话时间仅为 12 小时，待机时间也仅有 2026 小时。而从现实应用看，嵌入式移动设备中电池能量有限，在充电后至少应该保障一天的使用时间。因此，解决功率消耗对提高嵌入式移动设备的可用性具有重要意义。本系统提出了一种在嵌入式移动设备的低功耗设计思路，通过合理的设计系统硬件、底层的软件驱动方面、节点管理模式等手段实现了低功耗的系统。硬件低功耗设计重点放在低功耗处理器和外围器件的芯片选型，整体供电电路设计，从电路级的设计角度来提高电池能量转
27、换率。通过可变电压技术的应用来对处理器的低功耗设计进行了研究。 软件低功耗设计重点放在利用 Linux 的调度机制，实现处理器的工作模式转换和外围主要器件的睡眠和唤醒。对于处理器和外围器件的电源管理，利用 Linux 的固有数据结构，通过函数来实现不同的工作模式的管理。3.2 图像采集、压缩VPFE 捕获驱动使用标准的 V4L2 接口，应用程序通过 V4L2 设备（video0）从连接于VPFE 的图像传感器或者视频解码器采集视频。这里主要有两通道的数据流：通过 ISIF 到SDRAM；通过 ISIF 到图像处理单元并从两个尺寸变换器输出。一般将得到的两个分辨率视频，一个用于显示（低分辨率）
28、，一个用于编码（高分辨率） 。C a p t u r e a n d I m a g e P r o c e s s i n g A p p l i c a t i o nV 4 L 2 D r i v e rD e c o d e r D r i v e rV P F EC a p t u r eD r i v e rI P I P ER e s i z e rL i n u x K e r n e l/ d e v / v i d e o 0/ d e v / i m p _ p r e v i w e r/ d e v / i m p _ r e s i z e r图 1 VPFE 捕获
29、驱动基本架构应用程序通过视频采集驱动 V4L2 的 API 对图像传感器设备 MT9P031 设备文件/dev/video0 进行操作。从开始的 cmos 芯片初始化都是通过 I2C 相应的的驱动来进行操作完成的。3，复杂背景的条码识别条形码识别流程如下图 1 所示：其中图像采集部分可直接由摄像头摄入显示出来。图像采集条码捕获条码显示二维码识别流程图像处理灰度化阈值分割中值滤波图像定位初定位精确定位二维条码识别倾斜校正条码分割二维条码译码移动端二维条码译码算法获取有用的信息后续处理图一图像预处理 由摄像头捕获的二维条码图案由于受到光照、角度、距离手机镜头的远近、摄像头像素高低等因素的影响，所得
30、到的二维条码会存在比较明显的歪曲、污损、倾斜等问题。所以由摄像头拍摄的二维条码图像需要进行进一步的图像处理，才能进行二维条码的解码。预处理主要包括图像灰度化，二值化，中值滤波，条形码定位，其中条形码定位是关键部分。具体流程如下图2 所示 ：Y e sN o灰度化自适应阈值分割二值化中值滤波器去噪声连通区域标记三种准则筛选条码区域候选条码区域边缘检测凸包算法精确定位是否为条码区域图二灰度化 由于二维条码只包括黑白两种颜色，因此，从摄像头捕获的二维条码图案，首先要做的就是将彩色图像灰度化。灰度图像是指只含亮度信息，而不含彩色信息的图像。二值化 二值化就是对于灰度图像中的各个像素灰度值处在一定范围的
31、时候，赋予对应输出图像的像素为白色或者黑色。由于摄像头拍摄图片所特有的强光、弱光、光照不均匀、存在复杂背景等特点而采取的一种自适应阈值方法。如下图三是采集到的 pdf417 条码，图四是经过二值化后的图片图三 图四中值滤波 二维条码的识别过程中，对于边缘的要求比较高，因此在去噪声的过程中，首先就要注意对边缘细节的保护。中值滤波可以有限地去除脉冲型噪声，而且会对图像的边缘有较大的保护，因此这里我们选择中值滤波对二值化的二维条码图案进行去噪。中值滤波的基本原理是把数字图像或者数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值来代替连通区域标记 由于二维条码是由一系列黑白交替的矩形组成，因此采取一种二
32、值图像区域标记的方法，标记出二值图像的连通区域，并且通过一定的评判标准来进行筛选。最后定出条码所在的连通区域。连通区域标志主要有以下几种方法：基于像素点的区域标记算法、基于游程编码的区域标记算法。其中基于像素点的区域标记算法又可分为顺序法和递归法。顺序法的算法思想为：首先从左到右、从上到下地扫描图像，对于值为 l 的点，则做好标记，同时检查它的前一个点和上面一个点，若都是 0，则重新标记一个号；若两者中有一个不为 0，则标此值为此区域的编号；若两者均不为 0 并且相同，则标此值为区域的编号；如果两者不相等，则标两者中任意的值为区域的编号，并且记下这次冲突。并记录到冲突表中。根据冲突表把所有的标
33、号重新调整。冲突的标号属于同一个区域，标为同一个号。连通区域标记后图像如图五所示连通区域筛选 标记出连通区域后，我们会获取了多个可能的条码区域。为此，我们首先需要去排除那些伪条码区域。根据以下三个规则。规则 1：由于条码图案是一个类矩形的区域，因此，如果候选区域为不规则形状或是其他形状则不为条码区域。规则 2：经过前面的预处理后，现在图像中条形码应该占大部分，因此如果一个区域中的黑色像素少于某个特定阈值时候，则该区域不为条形码区域。规则 3：由于条形码是由黑白分明的线组成的，所以具有强烈的边缘强度，而且边缘具有一致的方向性。这三个规则中，我们先采用规则 l，如果通过规则 1 已经排除所有的伪条
34、码区域，则不再采用规则 2 和规则 3。着通过规则 1 和 2 还不能排除所有的伪条码区域，则再使用规则 3。这样可以有效的提高效率。如下图六是经过筛选后得到的一个连通区域，图五 图六精确定位条形码，用凸包算法。由于条码图案必定是一个类矩形，因此可以比较简单的获取到 x 方向和 Y 方向的极值点，将这四个极值点形成一个四边形，该四边形内的所有点都不是凸包点，排除掉四边形内的点后，再采取传统的方法求取其他顶点。一般对于条码这种比较规则的图案，其算法复杂度一般都不高。精确定位的图像如下图七所示：图七条形码倾斜校正 由于图像在扫描时很可能发生倾斜给识别带来一定的难度，因此，需要求出条码的倾角并将其旋
35、转至水平并用双线性插值进行失真矫正。求条码的倾角是用求条码边缘直线的斜率求出的。这里用 hough 变换求取斜率，Hough 变换方法是利用图像的全局特性而对目标轮廓进行直接检测的方法，通常主要用其将离散的边缘像素连接成区域的封闭边界。在已知区域形状的条件下，Hough 变换可以准确的捕获到目标的边界，并最终以连续曲线的形式输出变换的结果。另外，该变换还可以从强噪声环境中将己知形状的目标准确分割提取出来。Hough 变换的核心思想是点线的对偶性，通过变换将图像空间转到参数空间。得到倾斜角度后，再对条形码进行旋转，如下图八为所检测到的直线，下图九是对二值图像中条形码倾斜校正后的结果：图八 图九条
36、形码译码 PDF417 条码的译码过程，可以看成是编码的逆过程。条码的码字中主要包括 RS 纠错码字和信息码字两部分。所以我们的译码过程包括三个个步骤：（1）收到码字（2）R-S 纠错译码（3）进行译码并恢复原始信息RS 译码过程如下图十所示Y e sN o接收码字多项式 R （ x ）计算伴随式 S （ x ）检测读出的码字出错伴随式为 0 ， 跳出确定错误位置多项式 a ( x )确定错误多项式的根确定出错位置由错误位置求得错误值 Y i ， 由错误值和错误位置求出错误样图 E （ x ）将接收码字的多项式和错误样图相减得到最可能发送的码字 C （ x ）图十（四）项目的特色和创新突破点
37、本系统不仅能对轻度污染与残缺的条码进行识读，而且能对任意角度有畸变的条码图像进行快速识别。 采用国内领先的 3G 无线数据通信，只要有手机信号的地方，就可以将现场的实时图像通过手机无线通信网络上传，为安全生产实现“可控、在控、能控” 提供了有力保障。（五）项目完成后预期实现的技术、经济指标及社会和经济效益，对产业的带动和提升作用。所谓企业信息化，就是利用计算机、网络和通讯技术，支持企业的产品研发、生产、销售、服务等诸多环节，实现信息采集、加工和管理的系统化、网络化、集成化，信息流通的高效化和实时化，最终实现全面供应链管理和电子商务。通过对信息化的认知，企业信息化建设需对日益庞杂的内外部信息进行
38、系统和条理化的管理，而要达到这个目的须将供应商、客户、物料以及其它信息进行统一管理，并建立完整的数据库系统。以条形码技术为代表的自动识别技术作为信息管理系统的重要方法和手段，在制造业信息化建设中可谓作用重大。利用条形码技术对企业的有关信息进行采集、跟踪管理，可满足企业在来料入库、物料准备、生产制造、质量控制、仓储运输、市场销售、售后服务等多方面信息管理的需要。二、研究基础与工作条件1工作基础近年来，在国家自然科学基金、国家 863 高技术计划等项目的资助下，我们对视觉神经计算、视觉信息整合、图像处理与编码等进行了深入的研究。在前阶段的研究中我们已经针对视觉智能信息处理、神经网络的逻辑计算理论和
39、图像编码理论的具体问题进行了探讨，建立了相关的理论和算法模型，例如，已经基本建立了神经网络系统的分布式推理理论，已经建立了扩散与集中神经原理的实现线路，提出了判决、推理、一致、矛盾、优劣势矛盾等概念，给出了 9 种分布式推理规则，并讨论了推理中的规则类型、规则强度、具体实现等关键问题；已经对视觉感受野的信息整合机制进行了较深入的研究；并对形状、色彩、运动感知三个通道及其规律进行了积极的探索，结合图像编码、小波理论和多尺度几何分析理论等开展了大量的研究工作，并取得了一些阶段性突破。在此基础上，我们对本项目的研究方案进行了充分的论证，进行了大量实验仿真工作，并给出了盲人视觉导航系统的框架及实验模型
40、。先期在视觉分布式推理、图像感知与处理、图像编码与视觉信息表示等方面的研究工作的相关成果已经分别发表在 IEEE Electronics Letters, Science in China (Series E)，Journal of Intelligent and Fuzzy System，Journal of Electronics，Eurasip Journal of Applied Signal processing，Chinese Optics Letters, Journal of Information and Computational Science, Optelectorin
41、cs Letters, 科学通报 ， 电子学报 ， 计算机学报 ， 软件学报 ， 自动化学报 ， 光学学报 ， 中国图像图形学报等国际和国内重要期刊上，出版学术专著 2 部。研究工作已初步得到国内外同行专家的重视和好评。2工作条件在前期的研究中已组建了结构合理、学术气氛浓厚、活力充沛的学术团队，积累了一定的研究经验。课题组依托于西安电子科技大学机电工程学院智能控制与图像工程研究所，研究所有教授 2 人，副教授 2 人，讲师 3 名，博士生 12 人，硕士生 30 余人。在视觉计算与感知、模式识别与智能系统、图像测量领域具有多年的工作基础和研究经验。此外，本课题组还与中科院神经科学研究所的郭爱克
42、院士和中科院生物物理研究所的齐翔林研究员建立了良好的合作关系，与国际智能实验室 MIR、英国 Manchester 大学图像测量实验室建立了合作关系，可以为本项研究提供相关理论咨询和部分实验条件。目前课题组拥有 30 多台 P-IV 微机，6 套 Core20-4 核高性能微机，8 套嵌入式硬件开发系统，6 套自行开发的图像处理系统，和各类示波器、信号源、频谱分析仪等仪器设备。这些条件为本课题的软硬件研究提供了良好的实验条件。本项研究所要求的实验条件有保证。3申请人简介郭宝龙教授，西安电子科技大学博士生导师，教育部电子电气基础课程教学指导分委员会委员，中国 图像图形学学会理事，全国理论电工专业
43、委员会委员，中国电子学会高级会员，国 际杂志 Journal of IHMSP, International Journal of CIS 等副主编,西安 电子科技大学学报编委，19981999 为日本同志社（DOSHISHA）大学访问学者。主要从事图像 处理、模式 识别、智能机器人、电路与系统等方面的教学和科学研究工作。先后主持国家自然科学基金 4 项，主持国防科研协作项目10 多项 ，主持或参与国家 863 计划等重要科研项目多项；在中国科学、 科学通报、 电子学报、 计算机学报、 中国激光、 Nerocomputing.Chinese Science Bulletin等国内外学术期刊上发
44、表论文 150 多篇，由科学出版社等合作出版专著和教材 5 部，负责国家精品课程“ 信号与系统”的建 设, 获省部级科技进步奖 4 项，获国家发明专利 4 项。代表性论著情况：(SCI 12篇 EI 9篇)1. 郭宝龙，倪伟，闫允一 通信中的视频信号处理 ，电子工业出版社，20072. 郭雷, 郭宝龙. 神经网络计算理论逻辑分析和时间表示 , 科学出版社, 2000.3. 郭雷, 郭宝龙. 视觉神经系统与分布式推理理论, 西安电子科技大学出版社,1995.4. 郭宝龙,郭雷. Figure-ground separation using a diffusion-concentration ne
45、ural network, Chinese Science Bulletin, Vol.39, No.24, 2086-2090. (SCI)5. 郭宝龙, 郭雷 . Inference and contradictory analysis for binary neural networks, Science in China (Serie E), Vol.39, No.1 ,11-16. (SCI,EI)6. 郭宝龙, 郭雷. Logical analysis for neural networks , Journal of Electronics, Vol.14, No.4, 117-1
46、24. (SCI)7. 郭宝龙, 郭雷. 利用神经网络区分图形与背景 , 科学通报, 39, 1805-1808，1994 (SCI)8. 郭雷, 郭宝龙. 基于关联性神经推理的运动判决原理, 计算机学报, Vol.18, No.3, 225-230. 1995. (EI) 9. 郭宝龙, 郭雷. 约束满足神经网络 , 电子学报, Vol. 28, No.1, 8184, 2000 (EI)10. 郭宝龙, 郭雷 . 二值神经网的推理和矛盾分析, 科学通报 , Vol.41, No.1, 82-85, 1996. (SCI 源)11. Leida Li, Baolong Guo. Locali
47、zed image watermarking in spatial domain resistant to geometric attacks, AEU-International Jonal of Electronics and Commnications, 2009, Vol.63, No.2, pp. 123-131. (SCI)12. Li Lei-Da, Guo Bao-Long, Pan Jeng-Shyang. Robust image watermarking using feature based local invariant regions,INTERNATIONAL J
48、OURNAL OF INNOVATIVE COMPUTING INFORMATION AND CONTROL. 2008,4(8):1977-1986. (SCI)13. Li Lei-Da, Guo Bao-Long, Pan Jeng-Shyang. Video watermarking by space-time interest points, IEICE TRANSACTIONS ON FUNDAMENTALS OF ELECTRONICS COMMUNICATIONS AND COMPUTER SCIENCES. 2008, E91A(8):2252-2256. (SCI)14.
49、Guo Baolong, Zhang Qiang, Hou Ye. Region-based fusion of infrared and visible images using nonsubsampled contourlet transform, CHINESE OPTICS LETTERS. 2008,6(5):338-341. (SCI,EI)15. Zhu Juanjuan, Guo Baolong. Electronic image stabilization system based on global feature tracking, JOURNAL OF SYSTEMS ENGINEERING AND ELECTRONICS. 2008,19 (2):228-233. (SCI)16. Liu Yang, Baolong Guo, Wei Ni. Multimodality medical image fusion based on multiscale geometric analysis of contourlet transform, Neurocomputing, 2008, Vol. 72
