基于VC一維條形碼識(shí)別

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)題 目：基于VC的一維條形碼識(shí)別 學(xué) 號(hào)： _ 姓 名：張 文 天_ 班 級(jí)：12計(jì)科A2_ 專 業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師：侯東良_ 日 期： 2015 年12 月20日專心-專注-專業(yè)基于VC的一維條形碼識(shí)別摘要條碼技術(shù)是如今應(yīng)用最廣泛的識(shí)別和輸入技術(shù)之一，由于其包含的信息 量大，識(shí)別錯(cuò)誤率低而在各個(gè)方面得到很大的重視。它發(fā)展迅速并被廣泛應(yīng)用于于工業(yè)、商業(yè)、圖書出版、醫(yī)療衛(wèi)生等各行各業(yè)。本系統(tǒng)采用Micosoft Visual C+6.0作為系統(tǒng)軟件的編程語(yǔ)言和編譯環(huán)境。設(shè)計(jì)研究主要分為兩部分：一維條形碼的預(yù)處理和一維條形碼圖像的特征提取和

2、識(shí)別。第一部分首先對(duì)采集的EAN-13條碼圖像進(jìn)行預(yù)處理，圖像的預(yù)處理主要是條形碼灰度圖像的二值化處理，良好的圖像處理將對(duì)后面實(shí)現(xiàn)正確譯碼有至關(guān)重要的作用。第二部分就是對(duì)預(yù)處理后的條碼圖像進(jìn)行特征提取和是識(shí)別，我們根據(jù)條形碼的紋理特點(diǎn)和規(guī)則，對(duì)其進(jìn)行特征提取和識(shí)別。得到條碼所表示的文本信息。關(guān)鍵詞:圖像處理、條形碼識(shí)別、EAN-13、二值化、VC6.0目錄1 緒論1.1 條碼技術(shù)概述條碼技術(shù)是在計(jì)算機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐中產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，條碼應(yīng)用技術(shù)就是應(yīng)用條碼系統(tǒng)進(jìn)行的信息處理技術(shù)。條碼技術(shù)的研究始于20世紀(jì)中期，是繼計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的。隨著70年代微處理器的問(wèn)世，標(biāo)志著

3、“信息化社會(huì)”的到來(lái)，它要求人們對(duì)社會(huì)上各個(gè)領(lǐng)域的信息、數(shù)據(jù)實(shí)施正確、有效、及時(shí)的采集、傳遞和管理。因此如何代替人的視覺(jué)、人的手工操作、或者在復(fù)雜的環(huán)境中正確、迅速地獲取信息并加以識(shí)別，成為人們普遍關(guān)心和有關(guān)人員精心研究的課題。通俗的說(shuō)條形碼是指在淺色襯底上印有深色矩形的線條(也稱條碼)排列而成的編碼，其碼條和空白條的數(shù)量和寬度按一定的規(guī)則(標(biāo)準(zhǔn))排列。條形碼是由一組規(guī)則排列的條、空、相應(yīng)的數(shù)字組成。這種用條、空組成的數(shù)據(jù)編碼可以供機(jī)器識(shí)讀，而且很容易譯成二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)。這些條和空可以有各種不同的組合方法，構(gòu)成不同的圖形符號(hào)，即各種符號(hào)體系，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。條碼系統(tǒng)是由條碼符號(hào)設(shè)計(jì)、

4、制作及掃描閱讀組成的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。微電子技術(shù)和激光技術(shù)的發(fā)展使得條碼識(shí)別系統(tǒng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。條碼是迄今為止最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。條碼技術(shù)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：l 可靠準(zhǔn)確。 l 數(shù)據(jù)輸入速度快。l 經(jīng)濟(jì)便宜。l 靈活、實(shí)用。 l 自由度大。 l 設(shè)備簡(jiǎn)單。l 易于制作，可印刷，稱作為“可印刷的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言”。正因?yàn)闂l碼具有上述迅速，準(zhǔn)確，廉價(jià)，使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，克服了其他輸入方法的不足，所以他在各個(gè)行業(yè)中的發(fā)展可謂突飛猛進(jìn)，最初應(yīng)用于物流管理，最引人注目的是pos系統(tǒng)，它使商店的定貨管理，盤點(diǎn)，庫(kù)存管理，庫(kù)存查詢，驗(yàn)貨管理，收款等各項(xiàng)工作效率得到極大地提高。目前已經(jīng)應(yīng)用

5、到計(jì)算機(jī)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域，包括質(zhì)量跟蹤，倉(cāng)儲(chǔ)管理，物資管理，票證管理，人流物流管理，圖書文獻(xiàn)檢索，醫(yī)療衛(wèi)生，郵電系統(tǒng)，安全檢查等領(lǐng)域。 1.2 Visual C+數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)BMP文件是Windows操作系統(tǒng)所推薦和支持的圖像文件格式，是一種將內(nèi)存或顯示器的圖像數(shù)據(jù)不經(jīng)過(guò)壓縮而直接按位存盤的文件格式，所以稱為位圖（bitmap）文件，因其文件擴(kuò)展名位BMP，故稱為BMP文件格式，簡(jiǎn)稱BMP文件。BMP位圖文件由四個(gè)部分組成：位圖頭文件（Bitmap-file Header）、位圖信息頭（Bitmap-information-Header）、調(diào)色板（Palette）和像素?cái)?shù)據(jù)（Image D

6、ata）。l 位圖頭文件：包含文件類型、文件大小和存放信息等信息，結(jié)構(gòu)如下：typedef struct tagBITMAPFILEHEADER WORD bfType; /類型名，必須是0x424D，即字符串“BM”， DWORD bfSize; /文件大小 WORD bfReserved1; /保留字，不考慮 WORD bfReserved2; /保留字，同上 DWORD bfOffBits; /實(shí)際位圖數(shù)據(jù)的偏移字節(jié)數(shù)，即前三個(gè)部分長(zhǎng)度之和 BITMAPFILEHEADER;l 位圖信息頭：包含位圖大小、壓縮類型和顏色格式等信息，結(jié)構(gòu)如下：typedef struct 

7、;tagBITMAPINFOHEADER  DWORD biSize; /指定此結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度，為40 LONG biWidth; /位圖寬 LONG biHeight; /位圖高 WORD biPlanes; /平面數(shù)，為1 WORD biBitCount /采用顏色位數(shù)，可以是1,4,8,24DWORD biCompression; /壓縮方式，0為不壓縮 DWORD biSizeImage; 

8、/實(shí)際位圖數(shù)據(jù)占用的字節(jié)數(shù) LONG biXPelsPerMeter; /X方向分辨率LONG biYPelsPerMeter; /Y方向分辨率 DWORD biClrUsed; /使用的顏色數(shù) DWORD biClrImportant; /重要顏色數(shù)，如果為0，則表示所有顏色都是重要的  BITMAPINFOHEADER;l 調(diào)色板：Visual C+中，調(diào)色板實(shí)際上定義為一個(gè)數(shù)組，共有biClrUsed個(gè)元素，每個(gè)元素類型是一個(gè)RGBQUAD結(jié)構(gòu)，其定義如下：typede

9、f struct tagRGBQUAD   BYTE rgbBlue; /該顏色的藍(lán)色分量 BYTE rgbGreen; /該顏色的綠色分量 BYTE rgbRed; /該顏色的紅色分量 BYTE rgbReserved; /保留值  RGBQUAD;l 像素?cái)?shù)據(jù)：緊跟在調(diào)色板之后的是圖像數(shù)據(jù)字節(jié)陣列，用BYTE數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)。圖像的每一掃描行由表示圖像的連續(xù)像素字節(jié)組成，每一行的字節(jié)數(shù)取決于圖像圖像的顏色數(shù)和用像素表

10、示的圖像寬度。掃描行是由底向上存儲(chǔ)的，這就是說(shuō)，數(shù)據(jù)存放是從下到上，從左到右。從文件中最先讀到的圖像數(shù)據(jù)是位圖最下面的左邊的第一個(gè)像素，然后是左邊第二個(gè)像素，而最后讀到的圖像數(shù)據(jù)是位圖最上面一行的最右邊的一個(gè)像素。1.3 文本研究意義及內(nèi)容1.3.1 研究意義條形碼技術(shù)主要研究如何用條碼標(biāo)識(shí)信息、并將條形碼表示的信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)讀的語(yǔ)言，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸入、自動(dòng)識(shí)讀、自動(dòng)統(tǒng)計(jì).在先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家里，條碼技術(shù)作為一種信息處理技術(shù)己成為社會(huì)化產(chǎn)物，不僅應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程，而且也應(yīng)用于管理過(guò)程。在我國(guó)條碼技術(shù)起步比較晚，但它的發(fā)展非常迅速，己被廣泛用于工業(yè)、商業(yè)、圖書出版、醫(yī)療衛(wèi)生等各行各業(yè)。隨著全球經(jīng)濟(jì)

11、貿(mào)易體系的形成，將被更廣泛用于其它領(lǐng)域?，F(xiàn)在，它已變成商品進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的通行證。圖像處理識(shí)讀方法是首先對(duì)條碼圖像進(jìn)行處理，然后利用統(tǒng)計(jì)方法，根據(jù)相似邊距離來(lái)判別條碼字符，再通過(guò)譯碼、校驗(yàn)、糾錯(cuò)處理來(lái)識(shí)讀條碼，這樣將大大降低條碼印刷質(zhì)量以及條碼污染等各種因素的干擾，從而有效地提高條碼的識(shí)讀率。1.3.2 研究?jī)?nèi)容本文所研究的是基于圖像處理方式的條碼的識(shí)別工作，具體工作如下： l 在Visual C+ MFC框架下，利用工具Class Wizard添加圖像處理類實(shí)現(xiàn)位圖文件的讀取及打開；l 對(duì)一維條形碼圖像的預(yù)處理（二值化）編程；l 利用一維條形碼的紋理特點(diǎn)和規(guī)則，對(duì)其進(jìn)行特征提取和識(shí)別的算法研究

12、與實(shí)現(xiàn)。 2 一維條形碼技術(shù)2.1 一維條形碼簡(jiǎn)介條碼由一組規(guī)則排列的條，空及相應(yīng)的字符組成。條碼的信息靠條和空的不同寬度不同位置來(lái)傳遞的，信息量的大小事由條碼的寬度和印刷的精度來(lái)決定的，條碼越寬，包容的條和空越多，傳遞的信息量也越大，條碼印刷的精度越高單位長(zhǎng)度內(nèi)可以容納的條空也越多，傳遞的信息量也越大。常見的條形碼是由反射率相差很大的黑條和白條排成平行線圖案。條形碼可以標(biāo)出物品的生產(chǎn)國(guó)、制造廠家、商品名稱、生產(chǎn)日期、圖書分類號(hào)、類別等許多信息。一般情況下，條碼組成結(jié)構(gòu)如下：l 起始邊界和終止邊界：均為“靜態(tài)區(qū)”，是沒(méi)有字元、條紋的空白區(qū)。l 開始讀取信號(hào)：放在條碼數(shù)據(jù)信號(hào)的第一個(gè)字

13、元之前，是一個(gè)空白團(tuán)的特殊條碼，用來(lái)辨別條碼數(shù)據(jù)符號(hào)的開始信號(hào)。l 數(shù)據(jù)信號(hào)：數(shù)據(jù)信息的來(lái)源。l 終止字元符號(hào)：也是一種特殊條紋與空白圖案，告知解碼器該數(shù)據(jù)已經(jīng)輸送完畢。l 檢查和字元：位于數(shù)據(jù)信息碼之后，終止符號(hào)之前，檢查解碼后的結(jié)果正確與否。2.2 EAN-13碼簡(jiǎn)述2.2.1 EAN-13碼的構(gòu)造European Article Number（EAN）是歐洲物品編碼的縮寫，其中，共計(jì)13位代碼的EAN-13是比較通用的一般終端產(chǎn)品的條形碼協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于超級(jí)市場(chǎng)和其他零售業(yè)，一次這種是日常比較常見的。代碼前3位是國(guó)家代碼，中間4位是生產(chǎn)商代碼，后5位是產(chǎn)品代碼，最后一位是自動(dòng)生成的

14、校驗(yàn)碼。EAN-13商品條碼由左側(cè)空白區(qū)、起始符、左側(cè)數(shù)據(jù)符、中間分隔符、右側(cè)數(shù)據(jù)符、校驗(yàn)符、終止符、右側(cè)空白區(qū)及供人識(shí)別字符組成，共有113個(gè)模塊，如圖2.1所示：圖2.1 EAN-條碼符號(hào)結(jié)構(gòu)1) 左側(cè)空白區(qū)：位于條碼符號(hào)起始符左側(cè)，無(wú)印刷符號(hào)且與空的顏色相同的區(qū)域。其最小寬度為11個(gè)模塊寬。 2) 起始符：位于條碼符號(hào)左側(cè)，表示信息開始的特殊符號(hào)，由3個(gè)模塊組成。 3) 左側(cè)數(shù)據(jù)符：介于起始符和中間分隔符之間的表示信息的一組條碼字符。表示前綴碼（不包含前置碼）和廠商代碼，共6位數(shù)字。由42個(gè)模塊組成。 4) 中間分隔符：位于條碼符號(hào)的中間位置，是平分條碼符號(hào)

15、的特殊符號(hào)，由5個(gè)模塊組成。 5) 右側(cè)數(shù)據(jù)符：中間分隔符右側(cè)的一組選自C子集的條碼字符，表示5位商品代碼，又35個(gè)模塊組成。 6) 校驗(yàn)符：最后一個(gè)條碼字符，選自C子集，由7個(gè)模塊組成，表示一個(gè)校驗(yàn)字符。 7) 終止符：位于條碼符號(hào)右側(cè)，表示信息結(jié)束的特殊符號(hào)，由3個(gè)模塊組成。 8) 右側(cè)空白區(qū)：在終止符之外的無(wú)印刷符號(hào)且與空的顏色相同的區(qū)域，其最小寬度為7個(gè)模塊。2.2.2 EAN-13碼的編碼規(guī)則表2.2說(shuō)明了EAN-13條碼中的每個(gè)數(shù)位應(yīng)該如何編碼，這要取決于這個(gè)數(shù)位位于條碼的哪半邊（左邊還是右邊）。在這種情況下，一個(gè)左手邊數(shù)位的編碼（奇數(shù)性還是

16、偶數(shù)性）將取決于數(shù)制碼的第一個(gè)數(shù)位的值（見下表中奇偶性編碼）。表2.2 EAN字符集編碼表觀察發(fā)現(xiàn)：l 一個(gè)EAN-13字符使用7個(gè)元素來(lái)描述，包含2個(gè)條和2個(gè)空間。任何條或空間的長(zhǎng)度都不會(huì)超過(guò)4個(gè)元素。l 條碼左手邊的所有字符總是以0（空間）開始的，而條碼右手邊的所有字符都是以1（條）開始的。l  如果把1變成0，把0變成1，那么“右手邊”編碼模式和“左手邊奇數(shù)”編碼模式是完全相同的。l “左手邊偶數(shù)”編碼模式是基于“左手邊奇數(shù)”編碼模式的。為了得到偶數(shù)編碼，可以按照如下步驟對(duì)左手邊編碼模式進(jìn)行操作：1）把所有的1變成0，0變成1。2）將得到的結(jié)果編碼反著讀（從右到左）就得到了“左

17、手邊偶數(shù)”編碼模式。表2.3說(shuō)明了條碼左手邊每個(gè)字符按照哪種奇偶性進(jìn)行編碼。奇偶性取決于EAN-13值得第一個(gè)數(shù)位。例如，我們的CD的EAN-13值是25。在這個(gè)條碼中，數(shù)制碼的第一個(gè)數(shù)位就是第一個(gè)“0”，所以，奇偶性就應(yīng)該遵循下表中的數(shù)字0一行：表2.3 EAN奇偶性編碼表觀察發(fā)現(xiàn)：l 第二個(gè)數(shù)制位總是按照奇數(shù)性進(jìn)行編碼（這在解碼時(shí)很重要）。l 一個(gè)UPC-A條碼的第一個(gè)數(shù)制位總是0，因此，全部使用奇數(shù)性。l 所有EAN-13符號(hào)（那些第一個(gè)數(shù)制位不是0的）始終有3個(gè)左手邊字符采用偶數(shù)性編碼，有2個(gè)采用奇數(shù)性編碼。這兩個(gè)表是EAN-13編碼的關(guān)鍵和核心，并且兼容現(xiàn)有的UPC-A符號(hào)。2.2.

18、3 EAN-13編碼的校驗(yàn)方法校驗(yàn)碼的主要作用是防止條形碼標(biāo)志因印刷質(zhì)量低劣或包裝運(yùn)輸中引起標(biāo)志破損而造成掃描設(shè)備誤讀信息。作為確保商品條形碼識(shí)別正確性的必要手段，條形碼用戶在標(biāo)志設(shè)計(jì)完成后，代碼的正確與否直接關(guān)系到用戶的自身利益。對(duì)代碼的驗(yàn)證，校驗(yàn)碼的計(jì)算是標(biāo)志商品質(zhì)量檢驗(yàn)的重要內(nèi)容之一，應(yīng)該謹(jǐn)慎嚴(yán)格，需確定代碼無(wú)誤后才可用于產(chǎn)品包裝上。 下面是EAN-13條形碼的校驗(yàn)碼驗(yàn)算方法，步驟如下：（1）以未知校驗(yàn)位為第1位，由右至左將各位數(shù)據(jù)順序排隊(duì)（包括校驗(yàn)碼）；（2）由第2位開始，求出偶數(shù)位數(shù)據(jù)之和，然后將和乘以3，得積 ；（3）由第3位開始，求出奇數(shù)位數(shù)據(jù)之和，得 ；（4

19、）將 和 相加得和 ；（5）用 除以10，求得余數(shù)，并以10為模，取余數(shù)的補(bǔ)碼，即得校驗(yàn)位數(shù)據(jù)值 ；（6）比較第1位的數(shù)據(jù)值與C的大小，若相等，則譯碼正確，否則進(jìn)行糾錯(cuò)處理。 3 一維條形碼的識(shí)別3.1 圖像的預(yù)處理3.1.1 圖像的二值化處理灰度化二值化，為實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的閾值變換提供前提條件，要將256色位圖轉(zhuǎn)變?yōu)榛叶葓D，灰度與RGB值之間的關(guān)系為：Y=0299R+0587G+O114B二值化是利用點(diǎn)運(yùn)算中的閾值變換理論將灰度圖轉(zhuǎn)化為二值圖像。二值化中閾值T的選擇是關(guān)鍵，在整幅圖中，我們最關(guān)心的是條碼，條碼是由條空(黑白)組成的，又因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)中所用圖像

20、為256色位圖，故采用雙峰法得到閾值T，對(duì)其閥值設(shè)置為128，此閾值可以有效地把條碼的條空區(qū)分出來(lái)。下圖為實(shí)驗(yàn)中二值化圖像： 圖3.2 二值化后的條碼圖像部分代碼如下：void GrayTrans:BinaryImage(int threshold)if(m_pImgDataOut!=NULL)delete m_pImgDataOut;m_pImgDataOut=NULL;if(m_lpColorTableOut!=NULL)delete m_lpColorTableOut;m_lpColorTableOut=NULL;m_nBitCountOut=8;m_nColorTableLengthO

21、ut=ComputeColorTabalLength(m_nBitCountOut);if(m_nColorTableLengthOut!=0)m_lpColorTableOut=new RGBQUADm_nColorTableLengthOut;for(int i=0; i<m_nColorTableLengthOut;i+)m_lpColorTableOuti.rgbBlue=i;m_lpColorTableOuti.rgbGreen=i;m_lpColorTableOuti.rgbRed=i;m_lpColorTableOuti.rgbReserved=0;int pixelByt

22、eIn=3;int lineByteIn=(m_imgWidth*pixelByteIn+3)/4*4;m_imgWidthOut=m_imgWidth;m_imgHeightOut=m_imgHeight;int lineByteOut=(m_imgWidth*m_nBitCountOut/8+3)/4*4;m_pImgDataOut=new unsigned charlineByteOut*m_imgHeight;int m,n;for(m=0;m<m_imgHeight;m+)for(n=0;n<m_imgWidth;n+)*(m_pImgDataOut+m*lineByte

23、Out+n)=0.11*(m_pImgData+m*lineByteIn+n*pixelByteIn+0)+0.59*(m_pImgData+m*lineByteIn+n*pixelByteIn+1)+0.30*(m_pImgData+m*lineByteIn+n*pixelByteIn+2)+0.5;int i,j;for(i=0;i<m_imgHeight;i+)for(j=0;j<m_imgWidth;j+)if(*(m_pImgDataOut+i*lineByteOut+j)<threshold)*(m_pImgDataOut+i*lineByteOut+j)=0;e

24、lse*(m_pImgDataOut+i*lineByteOut+j)=255;3.1.2 條碼圖像的提取圖像提取是把圖像中的條碼部分割出來(lái)，得出寬度序列，用于后續(xù)的條碼譯碼。通過(guò)水平方向和垂直方向的直方圖統(tǒng)計(jì)，尋找二值化后圖像條碼區(qū)域，來(lái)搜索得到條碼圖像寬度序列。為下一步的字符識(shí)別做好準(zhǔn)備。3.2條碼圖像的字符識(shí)別EAN-13是一種(7, 2)碼，即每個(gè)字符的總寬度為7個(gè)模塊寬，交替由兩個(gè)條和兩個(gè)空組成，而每個(gè)條空的寬度不超過(guò)4個(gè)模塊，如圖4所示。圖3.1 EAN-13條碼寬度的定義圖3.1中 表示當(dāng)前字符中四個(gè)相鄰條、空的寬度， 是一個(gè)字符的寬度，滿足：, 為整數(shù) ；且 。用 表示當(dāng)前字符單位模塊的寬度，則 。令 ， 。由 的值可以得到編碼。例如：若 ，且條碼的排列為條空條空，則可知當(dāng)前字符的編碼為，是右側(cè)偶字符7。 ，且條碼的排列為空條空條，則可知當(dāng)前字符的編碼為，是左側(cè)偶字符9。識(shí)別結(jié)果如下圖：圖3.2 EAN-13條碼識(shí)別結(jié)果4 結(jié)論在對(duì)條碼圖像作相應(yīng)的圖像預(yù)處理之后，對(duì)得到的二值條碼圖像利