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1、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生医0501姓 名学 号题 目二维码电子车票的识读题目类型设计开发一、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）选题背景及依据一维条码是由一组粗细不同、黑白（或彩色）相间的条、空及相应的字符（数字字母）组成的条形符号，只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，在垂直方向则不表达任何信息，其一定的高度通常是为了便于阅读器的对准1。但是，一维条码存在数据容量较小（30个字符左右）、只能包含字母和数字、条码尺寸相对较大（空间利用率较低）和条码遭到损坏后便不能阅读等一些不足之处。二维条码是在一维
2、条码的基础上发展起来的，是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）上分布的条、空相间的图形来记录数据符号信息，克服了一维条码的缺点2，并且由于二维条码的信息密度高、存储量大、纠错能力强，并且本身具有一定的防伪功能得到了迅速发展3。国外的二维条码技术已经处于应用阶段，并已研制出性能较好的二维条码识别系统而我国还处在研究阶段，与国外水平还有很大差距。由于二维条码这种新兴的自动识别技术有着其它自动识别技术无法比拟的优势，它一出现便受到我国条码管理部门和有关政府部门的重视。PDF417码是本次课题的主要研究对象。PDF417码是由留美华人王寅敬博士发明的。PDF是Portable Data F
3、ile 三个单词的首字母缩写，意为“便携数据文件”4。组成条码的每一符号字符都是由4个条和4个空构成，如果将组成条码的最窄条或空称为一个模块，则上述的4个条和4个空的总模块数一定为17，所以称417码或PDF417码。PDF417码既具有一维码的特点，还具有信息容量大、可靠性高、保密防伪性强等优点，因此可以广泛应用于证件管理、包装、银行票据管理等安全性、保密性相对较高的领域。目前二维码电子车票在我国还没有得到广泛应用，在了解PDF417码的编码原理的基础上可以把一张车票所要表达的信息转换成二维码表示出来，然后再进行车票的识读。对二维码电子车票的识别处理即对二维码的识别处理是本课题研究的中心。目
4、前国内也提出了一些PDF417码的译码用到的算法，如滤波复原法5、阈值化法对图像进行二值化2 4、二值化后图像孤立点的处理2、HOUGH变换定位条码3、校正图像畸变的算法4、二维码中RS纠错码的编解码算法6以及基于投影的二维码识别技术7等。伴随着二维码的出现，在二维条码设备开发方面，美国、日本等国的设备制造商生产的符号生成、识读设备，已广泛应用于各类二维条码应用系统。已经面世的阅读器有线性CCD扫描器和线性图像式阅读器(Linear Imager)、带光栅的激光阅读器和图像式阅读器(Image Reader)。所有的二维条码符号都可以通过CCD扫描器获得，少数还可以通过激光扫描仪读取。PDF4
5、17码也可以通过激光扫描仪读取，但MaxiCode和Data Matrix就只能通过CCD扫描器读取8。在条码译码设备方面，我国也有众多的电子公司开发一维码阅读器，不过绝大部分是光电扫描装置。在二维条码设备研发方面，国内有越来越多的公司投入开发研究，由最初做国外产品代理到自主开发条码的编码译码软硬件系统。此外，在二维码基础上发展起来的数字水印技术在不影响二维码数据量的前提下增加了条码的安全性910。鉴于我国人口多的特点以及PDF417码自身的一些特点，二维码电子车票将会得到广泛的应用，对二维码的编解码原理的研究具有深远的意义。主要参考文献： 1戴扬，于盛林.二维条形码编译码原理与应用研究D.南
6、京：南京航空航天大学，2004：1-50.2丁金德, 方滨.二维条码PDF417的识别D. 北京：北京工业大学, 2001： 1-78.3段瑞斌，黄颖为.二维图像组合防伪技术的研究J. 包装工程，2007，28(12)：64-65.4邓华，方滨.二维条码PDF417的高速读取和识别D. 北京：北京工业大学, 2004：1-67.5戴水贵.一种基于滤波一还原的二维条码识别投影算法J.解放军理工大学学报，2007,8(1)：39-43.6李建勋，解建仓等.RS码技术在PDF417码纠错码编译码中的应用研究 J. 计算机工程与应用，2007，43（17）：198-201.7 刘宁钟，杨静宇.基于投影
7、算法的二维条码识别J.计算机工程，2002，28(9)：32-56. 8 Pavlidis T. A new paper/computer interface: two-dimensional symbologies J. IEEE Computer Maganize, 2000: 145-151. 9 Afzel Noore, Nikhil Tungala, Max M. Houck. Embedding biometric identifiers in 2D barcodes for improved security J. Computers & Security, 2004, 23:
8、679-686.10 Prashan Premaratne, Farzad Safaei. 2D Barcodes as Watermarks in Image Authentication J. IEEE Computer Magazine, 2007:432-437.二、主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程设计内容设计基于二维PDF417码的二维码电子车票的识读系统。在进行二维码电子车票的识读系统设计之前，首先应该明确二维PDF417码的宽度和高度，单位黑白条的尺寸，条码的结构和条码的纠错等级，并熟悉二维条码的编解码算法和标准，了解二维条码的纠错原理。在本次设计中，打
9、算在Visual C+ 6.0环境下实现相应的图像处理算法。设计中首先获得二维码电子车票的二维码的图像，然后采用各种数字图像处理的基本方法实现对含有车票信息的二维码图像的二值化、滤波去噪、定位、分割、译码识别等处理。通过二维码解码识读系统，能够实现在无干扰的情况下对条形码的译码正确率达到80%以上。系统功能扩展后，在条码发生形变、有划痕或轻度污损的条件下也能达到较高识别率。设计思想和原理模块图本设计要实现对二维码电子车票的识读，即对二维码的解码。本次设计中的二维码是指PDF417码。由于二维码的特性，使得对其的解码不同于一位条形码，但又和其他的图像处理过程有着相似之处。首先要获得车票上的二维码
10、，可以通过扫面仪获得条码图像。在图像的获取过程中，可能存在一些影响，使获得的图像质量下降或者图像有一定角度的倾斜。所以要对原始的图像进行二值化，方向校正等预处理来提高图像质量，使得条空对比比较清晰从而更好的提取出二维条码。在提取的过程中，始终以条为前景，空和其他区域为背景。在二值化的过程中有可能引发图像的毛刺，在条空间可能会有一些毛刺出现或者其他的噪声干扰，因此应该对二值图像进行去噪，可以选用形态学的方法或者中值滤波法去除噪声。接下来的主要任务就是对分割出的二维码的处理。在扫描图像的过程中难免会使图片发生倾斜，因此首先对条码图片进行倾斜校正，使条码转到水平位置，为下一步的工作奠定基础。然后可以
11、采用投影的方式分别对条码进行水平投影以获得条码的行数和条码的高度，从而可以计算出行高，在此基础上可以进行单行条码的分割，这样就可以实现对单行条码的字符条空的识读，最后通过数据库查询的方式即可以实现二维码电子车票的识读获得车票的相关信息。二维码电子车票的识读系统设计流程图如图1所示： CCD扫描器采集获得图像开始结束图像二值化图像读取中值滤波去噪条码方向校正水平投影法获得行高分割出单行条码单行条码字符条空序列的识读链接数据库进行条码的识读结果显示图1 二维码电子车票识读系统设计流程图具体模块设计：1. CCD扫描仪获取图像本设计中通过扫描仪获得二维码电子车票的图像。考虑到在真正应用中，识读系统的
12、适应性和自动识别功能，在扫描过程中也可以不必把车票摆正。扫描时注意把车票放平。2. 图像二值化首先读取扫描获得的图像。因为图像是包含PDF417条码符号并带有一定灰度背景的图像。为了把条码符号从整幅图像中分离出来，采用常用的图像分割技术二值化的方法对图像进行处理，将图像转换成黑白两个灰度级的图像。根据选取的阈值，将图像分为黑、白两部分，使得条与空之间、条与图片的其他部分形成鲜明的对比，从而很好把条码从车票图像中分割出来。3.中值滤波去除噪声干扰在二值化的过程中有可能引发图像的毛刺，在条空间可能会有一些毛刺出现或者其他的噪声干扰。因此必须去除干扰。鉴于二维码的特性以及中值滤波窗口形状和尺寸的可选
13、择性，对于条码图像，根据其噪声的特点，选用方形的窗口进行中值滤波，窗口大小为33，9个像素，即将9个元素的灰度值按大小排序后，取其中值来替代中心点的灰度值。4.条码方向校正由于条码扫描或在打印的时候会不可避免地出现倾斜，所以在进行条码处理时，首先应该校正条码的角度使其处于水平位置。在条码图像中，条码的垂直边缘相对与水平边缘更具有连贯性，近似为一条直线，因此可以通过计算垂直边缘的倾斜角度来获得条码的倾斜角度从而实现条码图像的校正。这样利用一定的方法可以获得条码的高度。5. 投影方法获得行高要获得PDF417码的行高，首先要分别获得条码对象的行数和条码的高度。对于条码的行数，可以通过水平投影的方式
14、实现。这样行数的统计可以转化为投影结果图像黑色高峰的统计，黑色线条的高度代表了该列上黑色像素点的数量。这样行高=条码的高度条码的行数。6.分割出单行条码 在获得行高和行数的基础上，可以通过软件编程获得单行条码。7.单行条码字符条空序列的识读 单行条码字符的识别即是要识别出条空的模块数。在考虑各种不同类型的噪声干扰，利用图像的二维特性，通过投影算法获得单行条码的图像。然后通过边界检测获得条空序列的宽度。由于PDF417条码的起始码的条空序列是固定的，为8llllll3，因此，根据左侧第一个符号字符条空的宽度就可以计算得到符号的模块宽度。这样就可以通过条空宽度除以模块宽度即获得符号字符的条空序列。
15、8. 链接数据库进行条码的识读 数据库是事先根据PDF417码的编码原理建立好的。识别出单行条码的条空序列后，通过数据库链接实现对条空序列的解码，从而实现了二维码电子车票的识读。9.结果显示 通过VC+中的信息显示函数的调用，实现最终识读结果的显示，完成课题的要求。三、毕业设计（论文）工作进度安排2009.012009.03：进行调研和方案论证，完成论文的开题报告；2009.032009.04：对二维码电子车票的识读系统进行进一步的论证并确定最终方案；2009.042009.05：进行二维码电子车票的识读系统的编写；2009.052009.06：进行论文的写作；2009.062009.07：准备答辩。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
