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浙江工业大学硕士学位论文 移动端二维条码识别系统的研究 摘要 本文在研究现有的二维条码识别技术和s y m b i a n 操作系统智能 终端的特点的基础上，系统的研究了移动端二维条码的识别技术，提 出了适合手机端二维条码识别的图像处理的优化算法。本文的主要工 作如下： 首先调用手机的摄像头拍摄条码，将条码图案显示在s y m b i a n 操作系统的智能终端。根据手机拍摄的条码图像存在光照不均匀、污 损、扭曲、倾斜的缺点，使用一种适合手机端的新的灰度化处理公式 来代替标准的灰度化公式。然后采用快速自适应阈值分割方法对手机 条码图片进行二值分割。同时使用顺序区域标记的算法对二值条码图 像连通区域进行标记并且提出了3 种规则来筛选出正确的条码图案 的区域。在初步定出条码图案区域后，根据d a t am a t r i x 条码图像的 特点，提出使用凸包算法来对条码进行精确的定位。最后提出一种新 的条码图案倾斜校正的算法来得到标准的条码图案后使用r s 纠错码 进行译码。 最后本文在s y m b i a ns e r i e s 6 03 一平台上完成了移动端二维条码识 别系统的开发。实验证明，该系统具有较高的识别率，可以满足在移 动端的使用。 关键词：d a t am a t r i x 条码，自适应阈值分割，区域筛选，凸包算法， 倾斜校正 浙江工业大学硕士学位论文 r e s e a r c ho ft w o d i m e n s i o nb a r c o d e r e c o g n i t i o no fs m 瞄。r tp h o n e s a b s t r a c t b a s e do nt h e e x i s t i n gt e c h n o l o g yo ft w od i m e n s i o nb a r c o d e i d e n t i f i c a t i o na n dt h ec h a r a c t e r i s t i co fs y m b i a no s ，t h et e c h n o l o g yo f t w o - d i m e n s i o nb a r c o d er e c o g n i t i o nt h r o u g hs m a r tp h o n e sa n do p t i m i z i n g i m a g ep r o c e s sa l g o r i t h m t h a tc a nb eu s e di ns m a r tp h o n e si sr e s e a r c h e di n t h i sp a p e r t h em a i nc o n t e n to f t h i sp a p e ri s 硒f o l l o w s ： f i r s t l y , b u i l t i nc a m e r at og a t h e rt w o - d i m e n s i o nb a r c o d ei su s e da n d d i s p l a y e do nt h es m a r tp h o n e sb a s e do ns y m b i a no s f o rt h es h o r t c o m i n g o f t w o - d i m e n s i o n p h o t og a t h e r e db ys m a r tp h o n e ，t h ep h o t ou s u a l l yh a sa p r o b l e mo fd e f o r m a t i o n , b l u r r ya n ds k e w t h i sp a p e ru s e san e w m e t h o d i n s t e a do ft h ei t u - s t a n d a r d i z e df o r m u l at og r a ys c a l et h ec o l o r e di n p u t i m a g e i no r d e rt oa d a p tb a r c o d ei m a g et ov a r i o u ss i z e sa n dg r a y - s c a l i n g v a l u e s 邪w e l la su n e v e n l yi l l u m i n a t e d a na d a p t i v et h r e s h o l d i n gm e t h o d i sd e v e l o p e di n s t e a d i n go fg l o b a lt h r e s h o l d i n g a f t e rt h i ss t e p ，r e g i o n so f n e i g h b o r i n gb l a c kp i x e l si sf o u n d ，c o u n t e da n da s s i g n e dan u m b e rt oe a c h t oi d e n t i f yc a n d i d a t e sf o ro r i e n t a t i o nb a r c o d e sa m o n gt h ef e g i o n sf o u n d ， t h r e er u l e sa r eu s e di nt h i sp a p e rt oc h o o s et h ec o r r e c tb a r c o d e r e g i o na n d t h e nt h i sp a p e ru s e sc o n v e xh u l la l g o r i t h mt ol o c a t eb a r c o d ea c c u r a t e l y f i n a l l yt h i sp a p e ru s e san e w m e t h o dt od e t e c ts k e wa n g l ea n dc o r r e c ti t 浙江工业大学硕士学位论文 a tl a s tw ed e v e l o pt w o d i m e n s i o nb a r c o d er e c o g n i t i o ns y s t e m0 1 1 s m a r t p h o n e s e x p e r i e n c ep r o v e s t h a tt h i s s y s t e m c a n r e c o g n i z e t w o - d i m e n s i o nb a r c o d ew e l la n di ss u i t e dt ou s eo ns m a r tp h o n e s k e y w o r d s ：d a t am a t r i xb a r c o d e ，a na d a p t i v et h r e s h o l d i n g ，c o n v e xh u l l ， c o n n e c t e dc o m p o n e n t l a b e l i n g ，s k e wc o r r e c t i o n 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江 工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的 法律责任。 撇名叶硒埽 嗍脚月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密噼 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：竹舶作者签名：吖巾”l 导师签名： k 卜 日期：柳年1 - i 7 月 7 日 日期：矿9 年1 1 ，月 ，7 日 浙江工业大学硕士学位论文 1 1 研究背景和意义 第一章绪论 二维条码作为一种新的信息存储和传递技术，从诞生之日就受到了国际社会 的广泛关注。目前被广泛应用在防伪证件、物流、电子票务等场合 1 】。二维条码 有很强的应用价值，并且相对于智能卡电子标签等而言有利于国家资源的节约， 有利于创建节约型社会。 二维条码作为一种条码自动识别技术，一般都是通过专用扫描设备进行识读 的，专业设备都带有辅助照明光源，图像采集模组也都是为条码近距离识读专门 设计的。所采集到的图像均为标准的二维条码，并不需要进行特别的处理。 智能手机 2 l ( s m a r tp h o n e ) 的出现使人们对手机的应用不仅仅的局限在打电 话、发消息等这些简单的功能上。智能手机的具备了p d a 的大部分功能，智能手 机为用户提供了足够大的屏幕分辨率、屏幕尺寸和带宽，同时智能手机都自带有 高像素的摄像头可以随时随地进行拍照。并且智能手机比其一般的手机其具有主 频相对较高，内存比较大，可以运行一些比较复杂的软件。因此随着3 g 时代的 来临，融合了3 c ( c o m p u t e r 、c o m m u n i c a t i o n 、c o n s u m e r ) 的智能手机必将成为未 来手机的发展新方向。 所谓的手机识别二维条码 3 1 ，就是利用手机终端的拍摄功能，实现对二维条 码的识别以及存储数据的读取，并且可以从解析出的内容应用手机终端的移动网 络连接功能，实现二维条码对应的网络应用。随着第三代移动通信( 3 g ) 的到来， 手机功能增多，为二维条码的应用提供了更加广阔的空间，手机条码阅读引擎的 开发使二维条码以手机为载体拓展到移动通讯行业。手机阅读条码正在成为人类 生活中不可缺少的一部分。 手机阅读引擎的工作原理相对比较简单，首先通过手机的摄像头摄入二维条 码，然后通过内置的二维条码解码器进行解码。但是中国的智能手机存在着像素 相对较低，并且不存在微调的特点，因此必须对手机摄入的二维条码图像进行一 浙江工业大学硕士学位论文 定的图像预处理，将一些变形、扭曲、污损的条码处理成标准的条码。解析出条 码内容后可以通过网络连接实现对二维条码对应的远程服务的应用，这样，使用 者可以通过小小的条码得到更多更丰富的信息资源。这种数字化信息可以以电子 文档、图片、表格、页面、音频等各种方式进行表现，从根本上突破了纸介质对 信息表达的限制，将我们带入了一个数字化全介质表达的世界。 1 2 研究现状 1 2 1 国外研究现状 手机二维条码这项技术在日本、韩国已经相当的流行。欧美各国也纷纷效仿。 在日本、韩国最热闹的大街上，经常可以看到一些人拿着手机对户外的一些 商场，海报进行拍照来获取有用的信息。日本最大的航空公司启动移动票务服务， 用户通过航空公司发给的二维条码就可以完成检票并且获得登机牌。韩国一些影 院可以通过手机以二维条码的形式进行购票，用户进入电影院的时候只需将手机 二维条码扫入读码器即可入场，票款则通过移动支付的方式扣除，完全实现无纸 化的作业。 q r 条码在日本得到相当大规模的应用，日本的很多海报、杂志、折扣券， 甚至很多树上都贴有q r 条码，这样用户可以非常便捷的登录网站以及获得广告 商品信息。 d a t a m a t r i x 条码是韩国的主流二维条码。韩国的彩铃下载业务和游戏已经成 最热门的d a t am a t r i x 读码服务。 在欧洲，二维条码已经在德国，意大利等国家使用，特别是在足球赛门票销 售上已经开始广泛的使用手机二维条码购买电子票。 1 2 2 国内研究现状 在国内，基于移动端的二维条码技术研发和应用才刚刚起步。目前国内用户 看到的二维条码通常是用专业的扫描设备进行识读的，近年来也出现了使用手机 进行解码的尝试性应用，使用者用手机拍下二维条码，通过手机中内置的解码软 件，解析出条码所包含的各项信息或者是获得产品电子优惠券。 浙江工业大学硕士学位论文 今年四月，北京元泰世纪公司在国内创新性地推出手机扫描二维条码( 移动 条码) 的应用技术，但是识别率较低。2 0 0 6 年9 月，中国移动正式推出了手机条 码识别业务。中移动对手机条码业务的推广主要集中在个人用户版本和商业用户 版本两个方面。其中，针对个人的应用主要是名片、短信、邮件、文本显示等四 个方面的应用。同时在广州的一些机场已经出现了使用二维条码作为电子票务的 应用。 但是总的说来中国的手机二维条码的应用还不是很理想。原因是多方面的h ： 首先，中国的二维条码还没有形成一个完整的商业应用体系，没有一个完整 的产业链： 其次，手机二维条码作为移动互联网的一个入口，臼前其软件适配的机型还 很少，网络的资源也很少； 再者，使用手机上网的流量费用比较高，很多民众还不能接受； 最后，中国的手机市场纷繁复杂，市面上流通的手机品种过多，这客观上也 造成了二维条码流行的难度。 1 3 研究目标 本文的研究目标是要在基于s y m b i a ns e r i e s 6 03 一平台上完成二维条码的识 别系统的开发。 在移动端二维条码识别系统的开发中，如何通过手机进行条码照相，将条码 完整的显示在手机屏幕上。如何将歪、曲、扭、不完全或者模糊的条码识别出来， 如何直接无线上网连接到相关的网站，是基于移动段的二维条码编解码技术的主 要研究问题，也是本文的主要研究目标。 1 4 论文的组织与安排 本文各个章节的安排如下： 第二章系统的介绍了二维条码的起源与发展。着重介绍了几种常用的二维条 码。并且对这几种二维条码的性能和参数进行了几个方面的比较，最终确定本系 统所采用的二维条码。 第三章介绍了s y m b i a n 操作系统的发展历史并且简单的介绍了s y m b i a no s 浙江工业大学硕士学位论文 的一般性技术架构，着重介绍了构建于s y m b i a no s 之上的$ 6 0 平台的关于图形 图像处理的g d i 模块，为下面的章节做好准备。 第四章详细分析了移动端二维条码的识别系统的开发技术。介绍各个模块所 使用的算法，突出分析过程中的技术难点。研究适用与手机端的二维条码图像处 理算法。指出与传统的p c 端二维条码识别技术的不同之处。 第五章实现移动端二维条码识别系统，并且介绍了解码后进行上网的功能在 $ 6 0 平台上的实现。 第六章总结了自己所做的工作，指出课题的发展方向。 浙江工业大学硕士学位论文 2 1 二维条码简介 第二章二维条码理论基础 2 1 1 条码的产生与发展 条码是由一组按一定编码规则排列的条、空符号，用以表示一定的字符、 数字以及符号组成的信息。条码的概念最早诞生在二十年代w e s t i n g h o u s e 实验室 中，但是得到真正实际应用和发展的在7 0 年代。1 9 7 3 年美国统一编码协会建立 了u p c 条码系统，实现了该码制的标准化，从此条码技术开始在各个领域中广 泛应用起来了。现在世界上各个国家都已经普遍的开始使用条码技术，其应用领 域也越来越广泛。 目前我们比较常见的是一维条码，其通常是对物品的标识，而不是对物品 的描述。一维条码只是在一个方向( 一般是水平方向) 表达信息，因此信息容量 很小，并且只能包含字母和数字，而且条码的空间利用率很低，同时对条码的要 求很高，一旦条码遭受到损坏后就不能阅读。一维条码的这些缺点导致它仅能标 识物品，而不能描述物品，无法脱离数据库而运行。并且也不能表示多国文字、 图像等信息。现代科学技术的发展，迫切的需要条码在有限的几何空间表示更加 多的信息，从而满足大容量信息表示的需要。与一维条码相比，二维条码提供了 更高的信息密度和更小的存储空间f p 7 1 。因此2 0 世纪9 0 年代当二维条码技术的 概念首先被提出来的时候便受到了高度的关注，并且得到了快速的发展。 2 1 2 什么是二维条码 = 维条码( t w o d i m e n s i o n a lb a rc a , d e ) 是用某种特定的几何图形按一定的规律 在平面二维方向上分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。在代码编制上巧 妙的利用构成计算机内部逻辑基础的“0 ”、“1 ”比特流的概念，使用若干个与二 进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或者光电扫描设 备自动识读以实现信息自动处理。 浙江工业大学硕士学位论文 2 1 3 = 维条码的分类 二维条码可以分为堆叠式二维条码和矩阵式二维条码，堆叠式二维条码形态 上是由多行短截的一维条码堆叠而成的；矩阵式二维条码以矩阵的形式组成，在 矩阵相应元素位置上用“点”表示二进制“1 ”，用“空”表示二进制“0 ”，由“点” 和“空”的排列组成代码。 ( 1 ) 堆叠式二维条码( 又称堆积式二维条码或层排式二维条码) ：其编码原理 是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或者多行。它在编码设计、校验 原理、识读方式等方面继承了一维条码的一些特点，识读设备与条码印刷与一维 条码技术兼容，但是由于行数的增加，需要对行进行判定，其译码算法与软件也 不完全相同与一维条码。具有代表性的行排式二维条码有：c o d e1 6 k 、c o d e4 9 、 p d f 4 1 7 等等。 ( 2 ) 矩阵式二维条码( 又称棋盘式二维条码) ：它是在一个矩形空间通过黑、 白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上，用点( 方点、圆 点或其他形状) 的出现表示二进制“1 ”，点的不出现表示二进制的“0 ”。点的排 列组合确定了矩阵式二维条码所代表的意义。矩阵式二维条码是建立在计算机图 像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具 有代表性的矩阵式二维条码有m a x ic o d e 、q rc o d e 、d a t am a t r i x 等。 2 1 4 几种常用二维条码的分析 在国外二维条码技术是一项流行的、相对成熟的技术，在二维条码编码符号 方面，经过长时间的研究，全球现有2 0 0 多种码制，其中比较常见的技术标准有： d a t am a 缸 i x 、p d f 4 1 7 、q rc o d e 、v i s u a lc o d e 等2 0 多种。 以下将对几种常用的条码进行分析。 ( 1 ) d a t am a t r i x 条码 d a t am a t r i x 二维条码【s 】原名d a t ac o d e ，由美国国际资料公司( i n t e r n a t i o n a l d a t am a t r i x ) 于1 9 8 9 年发明的，它是一种矩阵式二维条码，d a t am a t r i x 条码又可 以分为e c c 0 0 0 - 1 4 0 与e c c 2 0 0 两种类型。由于e c c 2 0 0 通过r e e d s o l o m o n 演 算法产生多项式计算出错误纠正码，其演算方案比较容易，并且尺寸较有弹性， 因此e c c 2 0 0 比较常见，故以下所指d a t am a t r i x 条码均为e c c 2 0 0 规格的d a t a 浙江工业大学硕士学位论文 m a f f i x 。 定位图形 资料区 图2 1 一个数据区的d a t am a t r i x 条码 如图所示：每个d a t am a t r i x 二维条码符号由规则排列的方形模块构成的资 料区组成，资料区的四周由定位图形所包围，其中“l ”形状的暗实线定位图形 主要用于限定物理尺寸、定位以及符号失真，另两条邻边由黑白交替的模块组成 也称为铁轨线，主要用于限定符号的单元结构。定位图形的四周则有空白区包围， 资料区再以排位图形加以分隔。 d a t am a t r i x 二维条码可编码字元集包括全部的a s c i i 字元，共2 5 6 个字元， 其最大可容量2 3 5 个文字资料，1 5 5 6 个8 元资料，3 1 1 6 个数字资料。 d a t a m a t d x 二维条码的尺寸可以任意调整，最大的可以到1 4 平方英寸，最 小的可达到0 0 0 0 2 平方英寸，这个尺寸也是所有目前一维和二维条码中最小的。 d a t am a t r i x 二维条码最少只需要读取资料的2 0 就可以精确辨读，因此很 适合应用在条码容易受损的场所。 ( 2 ) p d f 4 1 7 条码 p d f 4 1 7 条码一】是由台湾赴美学人王寅君博士发明的。是一种可以通用的便 携式数据库( p o r t a b l ed a t af i l e s ) p d f 4 1 7 条码不仅具有错误侦测能力，且可从受损 的条码中读回完整的资料，其错误复原率可以高达5 0 0 。每一个p d f 4 1 7 条码是 由3 - 9 0 个横列堆叠而成，而为了扫描方便，其四周都具有静空区，静空区分为 水平静空区与垂直静空区，至少应为0 0 2 0 寸。 浙江工业大学硕士学位论文 空白起始码左标区资料区右标区结束区 空白 图2 2p d f 4 1 7 二维条码图 如图所示：p d f 4 1 7 二维条码的每一层都包括五个部份：起始码、左标区、 资料区、右标区、结束码，除了起始码和结束码之外，左标区、资料区和右标区 的组成字元都可以称为字码，每个字码都有1 7 个模块组成，每一个字码又可以 分成4 线4 空，所以称为p d f 4 1 7 条码。每个p d f 4 1 7 条码因资料大小的不同， 其行数以及每行的资料模块数与码字数都可以从1 到3 0 不等。 p d f 4 1 7 码可以表示字母、数字、a s c i i 字符以及二进制数。p d f 在编码 中有三种格式：扩展的字母压缩格式，其最大可容纳1 8 5 0 个字符。二进制、a s c i i 格式，最大可容纳1 1 0 8 个字节。数字压缩格式，最大可容纳2 7 1 0 个数字。 p d f 4 1 7 的纠错能力根据错误纠正码字数的不同分为9 级，级别越高，纠正 码字数越多，纠正能力也就越强。正是这种纠错功能，能使污损的严重的条码也 能正确识别。在目前二维条码国际表中，p d f 4 1 7 主要用于运输包裹和商品资料 标签上。我国已经制定了p d f 4 1 7 编码的国家标准( g b t1 7 1 7 2 1 9 9 7 ) 【埘。 ( 3 ) q r c o d e 条码 q r 条码是由日本d e n s o 公司研制的一种矩阵二维条码符号，它不但具有信 息容量大，可靠性高、可表示汉字以及图像多种文字、保密性强等二维条码所具 有的共同特点。而且与其他的二维条码相比，q r 条码还具有识别速度快、数据 密度大、占用空间小的优势 1 l 】。 列l 列n 浙江工业大学硕士学位论文 定位 图形 图2 3q r 二维条码图 如上图所示，每个q r 条码由正方形模块组成的一个正方形阵列构成，它由 编码区域和包括寻像图形、分隔符、定位图形和校正图形在内的功能图形组成， 功能图形不用于数据编码，符号四周为空白区。寻像图形由三个相同的位置探测 图形组成，分别位于符号的左上角，右上角和左下角，主要用来确定q r 条码符 号图形的位置。q r 条码的编码区域包括表示数据码字、纠错码字、版本信息和 格式信息的符号字符。每个位置探测图形和编码区域之间宽度为1 个模块的分隔 符，全部由浅色模块组成，定位图形分别由深色和浅色模块交替组成一个模块宽 的一行和一列，作用是确定符号的密度和版本，提供决定模块坐标的基本位置。 校正图形的数量由q r 条码符号的版本号决定，从条码符号的左上角到右下角沿 对角线两边对称的分布，用于条码识别时校正当前区域的坐标值。 q r 条码的符号共有四十种规格，从2 1 x 2 1 模块( 版本1 ) 到1 7 7 x 1 7 7 模块( 版 本4 0 ) ( 每一规格：每边增加四个模块) 不等。 q r 条码最大可以放入4 2 0 0 个英文字母、1 8 1 7 个汉字、7 0 8 9 个数字。q r 条码具有l 、m 、q 、h 四个等级的纠错功能，可恢复的码字比例分别为7 、1 5 、 2 5 、3 0 ，所以具有超强的纠错能力。q r 条码中每隔一定的间隔就有校正图 形，可以从条码的外形来求得推测校正图形中心点与实际校正图形中心点的误差 来修正各个模块的中心距离，因此具有很强的抗弯曲性。 q r 条码用特定的数据压缩模式来表示中国的汉字和日本的汉字，它仅仅用 1 3 b i t 可表示一个汉字，因此q r 条码在中国和日本市场有着良好的应用前景。 我国也已经制定了q r 码的国家标准( g b t1 8 2 8 4 - 2 0 0 0 ) 1 2 】。 浙江工业大学硕士学位论文 2 2 几种二维条码的性能与参数的比较 上面三种介绍的二维条码都是目前比较常用的条码，这节将从二维条码信息 存储容量、信息纠错能力以及其他综合性功能等三方面来对这三种二维条码进行 了比较，从而选出本系统所用的二维条码。 2 2 1 二维条码技术性能指标之一：信息存储容量 信息存储容量的大小是衡量二维条码性能的一个非常重要的指标。通常情况 下二维条码的信息密度( 单位面积( 每平方英寸) 的信息存储容量) 是一维条码的 几十到几百倍。因此与一维条码的需要事先建立数据库的不同，二维条码只需要 直接用识读设备来扫描二维条码即可，真正的实现了条码与信息之间的直接映射 关系。 表2 1 二维条码的信息存储容量 二维条码技术标准名称 p d f 4 1 7 q r c o d e d a t am a t r i x 最大信息存储容量 1 1 0 62 9 5 31 5 5 6 ( 单位：字节平方英寸) 从上表中我们可以看出三种二维条码中q r 条码的信息存储容量最大，d m 条码次之，p d f 4 1 7 条码则最小。 因此从信息存储容量来看：q r d m p d f 4 1 7 。 2 2 2 二维条码技术性能指标之二：信息纠错能力 与一维条码不同，二维条码都具有一定的纠错机制。这种纠错机制使得二维 条码成为一种安全可靠的信息存储和识别的方法。不同的二维条码标准的纠错功 能都有不同的纠错级别和纠错信息以及纠错率。 浙江工业大学硕士学位论文 表2 2 二维条码的信息纠错能力 二维条码技术标准名称q r 条码 p d f 4 1 7d m 条码 错级别4 级9 个等级非离散级别 ( l ，m ，q ，h )( 从0 - 8 ) 纠错信息 7 0 2 1 4 ( 字节每平方英寸)至3 0 至4 6 2 至2 5 从上表中我们可以看到只有d m 条码的纠错级别是非离散级别的，非离散 级别的意思就是说纠错级别可以由用户自己来指定。所以从上表中我们可以得出 上述三种二维条码的纠错级别：d m p d f 4 1 7 y q r 。 2 2 3 二维条码技术性能指标之三：其他综合性能 表2 3 二维条码的其他综合性能 二维条码技术标准名称q r 条码p d f 4 1 7d m 条码 可否表示汉字 是否 是 抗畸变、抗变形能力一般较弱超强 识别速度超快慢一般 从表中我们可以看出，三种条码中只有p d f 4 1 7 条码不能表示汉字，而且 p d f 4 1 7 条码的抗畸变、抗变形能力比较弱，而且识别速度也没有其他两种条码 快。 2 3 本系统所选用的条码 从支持汉字的角度，我们首先排除了p d f 4 1 7 条码。而手机二维条码，其实 就是图形识别系统在智能移动终端的应用，就终端而言，对硬件是有一定的要求 的。其次，手机二维条码是以技术为中心形成产业链的，因此考虑其专利风险就 显得相当重要。再者应用方式上，不同的条码也存在一定的差别。 下面我们将从终端、专利风险、应用方式上对q r 条码和d m 条码进行比较。 浙江工业大学硕士学位论文 表2 4q r 条码和嗍条码应用情况对比 二维条码技术标准名称 终端 专利风险应用情况 对手机的摄像头有国家标准技术可以支持 q r的像素要求比较 应用规范，对业各种应用 高，需要微调的支务开展具有统一 持性及法律依据 对手机的摄像头无国家标准技术主要用于 d a t am a t r i x的像素要求不是 应用规范，在国手机阅读 很高，并不需要微内应用缺乏统一引擎 调的支持。技术规范 就目前国内的智能手机市场来说，大多数的智能手机都存在着处理器主频 低，运行内存低，摄像头象素低并且不支持微调功能的限制。从应用方式上看， 因为d m 在信息容量上的限制，导致其应用主要局限在上网链接等方面，而q r 条码除了上网链接外，还能支持名片，邮件、文本、短信等。 从本系统的应用看，本系统所面向的终端一般都不具有自动微调的功能，并 且主要应用与上网链接以及获取其他较小信息的阅读引擎上，因此本文所采用的 条码为d a t am a t r i x 条码。 2 4 本章小结 本章系统的介绍了二维条码的理论基础，介绍了几种目前国内外比较常用的 二维条码。分析了这些二维条码的图形结构和特点。 并且从信息容量、信息纠错能力、其他综合性能对三种二维条码进行了比较， 最后从我国的实际、终端、专利风险、应用等多方面比较之后，筛选出了d a t a m a t r i x 条码作为本系统所选用的条码。 浙江工业大学硕士学位论文 第三章移动终端s y m b i a n 操作系统 3 1 s y m b i a n 开发平台 3 1 1 概述 s y m b i a n 公司创建于1 9 9 8 年6 月，最早是一个团队为p s i o n 手持设备而开发 的一款面向对象的操作系统e p o c ，因此早期的s y m b i a n 操作系统也称为e p o c 。 发展到现在，s y m b i a n 操作系统已经成为智能手机市场中的主要成员。如今 s y m b i a n 由诺基亚、松下、英国p s i o n 、三星、西门子和索爱等公司共同拥有， 它们代表了智能手机业的主流。 3 1 2s y m b i a n 操作系统简介 ： s y m b i a n 操作系统是一个实时性、多任务的纯3 2 位操作系统，它具有功耗 低、内存占用少等特点，非常适合手机等移动设备的使用n 3 1 。 s y m b i a no s 不仅仅是一个操作系统，而且还是一个完整的软件及通讯器平 台。作为一种开放式平台，事实上任何人都可以为支持s y m b i a n 的设备开发软件。 这意味着开发伙伴具有更加多可以选择的应用，同时拥有更大的市场。 s y m b i a n 操作系统融合了许多功能强大、成熟稳定的技术，其中包括【1 4 】； 提供支持2 g 、2 5 g 和3 g 蜂窝通信标准的抽象应用编程接口。 全面整合信息服务环境，支持多媒体信息、增强型短消息和短消息；支 持通过p o p 3 、i m a p 4 、s m t p 和m h t m l 收发电子邮件；标准附件； 传真。 通讯支持：支持广域网协议，如t c p 、口v 4 、i p v 6 ( 包含i p s e c ) 和w a p ， 以及个人局域网协议，如红外、蓝牙以及u s b 接口。 国际语言支持：内置u n i c o d e 字符、灵活的文字输入框架。 丰富的应用引擎、多媒体功能、程序和内同开发选项以及安全功能等。 数据同步：通过s y n c m l 引擎和外部连接( 如红外线、蓝牙和p c 连接套 浙江工业大学硕士学位论文 件) 实现数据同步。 安全性：允许安全通信和安全数据存储的安全机制。 软件开发：s y m b i a no s 具有一个软件开发包，供第三方应用程序开发 使用。其支持j a v a 和c + + 。 图3 1 显示了s y m b i a n o s 一般性技术( g t ) 组件的表达。 ；一：赫：i 鞴，。# | w 3 ：；矿# 嘴茹t 、；# 、”z = 。矧4 i = 韶。；i 也4 粥一粕；“i ；等”翰 静。一。f ”w 垮鼬m i o s u i k o n o u l 摘苎7攀 ；， 黪“，。+ “一。一”。一n ”l ”+ “，2 ；兰； 癞垌程廖霉i 攀 i ”。一妇”1 w 埘 。 孙“一8 “”一“ w “一# “9 1 “一“”“。知一“一“ “x一”5。 “” 7 “g ；f瓣磐篁 一一一一l 。1 “一“? ：“。“；“+ 2 4 “v 枷h m o s 燕艟。 _ ? _ i 。、一_ 4 _ _ 。“i i ” ” 纛屡璇件二穗产辐设备驱动獠缪2 ” “ 3 2s e r i e s6 0 平台 图3 1 $ y m b i a no s 一般性技术结构 3 2 1 s e r i e s 6 0 平台简介 s e r i e s6 0 平台构建于s y m b i a no s 之上，并且通过配置图形化用户接口库 ( c n a p h i c a l u s e r i n t e r f a c e l i b r a r y ) 、全面的应用程序套件以及其他通用引擎进行补 充，s e r i e s6 0 是一个完全智能手机参考设计。 s e r i e s 6 0 平台的内核是s y m b i a n o s g t ( g e n e r i c t e c h n o l o g y ，通用技术层) ， s e r i e s6 0 添加了扩展的a v k o nu i 层、基于a v k o n 和u i k o n 库的完整应用程序套 件以及第三方g u i 应用程序所使用的许多重要用户接口和框架a 州阍。 3 2 2 s e r i e s6 0 平台的架构 $ 6 0 的平台架构如下所示： 浙江工业大学硕士学位论文 图3 2 s e r i e s6 0 平台架构 s 6 0 平台的主题部分为$ 6 0 用户界面样式、$ 6 0 应用、s 6 0 应用服务、s 6 0 j a v a t m 技术服务、s 6 0 平台服务，以及构建与s y m b i a n0 s 之上的s y m b i a no s 扩 展 在这里$ 6 0 平台服务是由s 6 0 平台提供的一些基本服务，包烈1 6 1 ： 应用程序服务：为启动各种应用和服务、管理持续性状态以及用户界面 组件等提供一些基本能力。 用户界面框架服务：为各种用户界面组件以及各种用户界面时间的处理 提供正确的外观。 图形服务：为创建图形并将其绘制到显示屏幕上提供各种能力 定位服务：让s 6 0 平台能确定某台终端的位置。 基于w e b 的服务：为各种基于w e b 的功能( 包括浏览、文件下载以及消 息等) 建立并进行交互提供服务。 多媒体服务：提供音频视频播放能力，支持流媒体和语音识别。 通讯服务：为本地以及广域通讯提供支持，范围从蓝牙技术到语音呼叫。 s 6 0 应用服务是供各种$ 6 0 应用使用的一组能力，第三方开发伙伴可用来为 浙江工业大学硕士学位论文 各种应用提供一些基本功能，包括： p i m 应用服务：提供个人信息管理基本功能 消息应用服务：支持各种消息类型，如短消息服务( s m s ) 、多媒体消息 服务( m m s ) 、电子邮件、b i o 消息( 智能消息) 以及即时消息( d 田。 浏览器应用服务：提供浏览w e b 内容的能力。 3 2 3 s 6 0 图形图像处理 在移动端二维条码的识别过程中，图形图像的处理是最重要的一个部分， s y m b i a no s 为用户提供了稳定安全的图像处理机制。图中描述了整个s y m b i a n o s 的图形体系结构。其中最重要的一个模块就是g d i 模块，g d i 定义了原始绘 图功能，提供了函数绘制文字，分形处理以及位图处理。系统中所有的图形组件 实际上都是依靠g d i 来处理的。 图3 3s y m b i a n 图形体系结构 s e r i e s6 0 中的图形图像编程主要是集中在3 台服务器的交互上：窗口服务器 ( w i n d o w ss e r v e r ) 、字体位图服务器( f o n ta n db i t m a ps e r v e r ) 和多媒体服务器 浙江工业大学硕士学位论文 ( m u l t im e d i as e r v e r ) 。 字体位图服务器( f o n ta n db i t i n g , s e r v e r ，f b s ) 的存在使得字体和位图能够同 时兼顾内存和速度两个方面的效率。字体和位图只装载到内存中一次，之后使用 一个应用计数器记录需要访问各个资源的客户端的数量。引用计数为0 说明不再 需要该资源，可以从内存中移除它。字体位图服务器还可以为位图处理提供离屏 内存，并实现无闪烁重绘所必需的双缓冲。 字体位图服务器处理文本和位图在屏幕上的显示，也提供创建和管理离屏位 图( 即双缓存) ，离屏位图创建时结合使用c f b s b i t m a p d e v i c 圮，c f b s b i t g c ， c f b s b i t m a p 类。下图是该服务种g r a p h i cd e v i c e 和g r a p h i cc o n t e x t 的类层次图。 图3 4 图形设备类层次图 如上图所示：g d i 提供一个抽象的图形场景类c g r a p h i c s c o n t c x t ，它是所有 图形场景的基类，定义了基本的绘图设置并且封装了应用程序所需要的各种g d i 图形接口。 窗口服务器( w m d o w ss e r v e r ，w s ) 的存在使得应用程序能够与设备的屏幕及 其输入机制进行交互。它用于所有图形用户界面的应用。它主要负责管理各种系 统资源，如访问屏幕和处理键事件等。可以由窗口服务器创建一个会话类 ( r f b s s e s s i o n ) 来访问f b s ，会话类用c f o n t 和c f b s b i t m a p 来管理字体和位图服 务器。 浙江工业大学硕士学位论文 图3 5 显示了窗口服务器是如何通过会话控制设备硬件的。 图3 5w m d o w s s 鲫日和应用间的控制流 窗口表示一个可以在其中绘图的屏幕区域，应用程序使用r w m d o w 类( 表示 一个标准窗口的句柄，派生于抽象基类r d r a w a b l e w m d o w ) 进行重绘。 应用程序有可能得知三种类型的窗口服务器事件：由优先按键( 例如电源按 钮1 触发的t w s p f i o f i t y k e y e v e n t ，由标准按键触发的t w s e v e n t ，以及需要重绘时 发生的t w s r e d r a w e v e n t 。 窗口服务器的客户端服务器实质意味着为了使之执行绘图操作，需要从自 己应用程序进行上下文的切换。而这可能会带来严重的系统开销，因此在应用程 序中维护了一个绘图事件的缓冲。一次性将其内容发送至窗口服务器，从而减少 上下文的切换次数。 考虑窗口服务器和字体位图服务器，可能认为他们作为不同的实体而存在， 它们的职责的确不同，但是最终使开发人员能够在s e r i e s6 0 设备上执行实际图 浙江工业大学硕士学位论文 形图像操作的是二者的结合，如果使用字体位图服务器类以离屏的方式准备图 形，以后则需要使用窗口服务器类将他们实际绘制到屏幕上。事实上，创建 r w s s e s s i o n 时发生了r f b s s c s s i o n 类的构建。因此窗口服务器的客户端同时也是 字体位图服务器的客户端。 如果说窗口服务器和字体位图服务器在一定程度上还相互关联，那么多媒体 服务器则较为独立。多媒体服务器提供了用于对图像进行转换和处理的工具，因 而在图像管理中扮演着非常重要的角色。 s y m b i a n 操作系统使用b i t m a pt r a n s f o r ml i h - y 来实现在s y m b i a n 系统的 位图文件的旋转和放大。如下图所示 图3 6b i t m a pt r a n s f o r ml i b r a r y 应用程序可以通过i c l ( i m a g ec o n v e r t e rl i b r a r y ) 使用c i m a g e d e c o d e r 类在自 定义的u i 控件中绘制动画图片，比如g i f 动画图片。 i c l 允许使用c l m a g e d e c o d e r ：c o n v e r t 0 将动画图片( 多帧) 转换为 c f b s b i t m a p 位图机型显示，我们可以通过使用c i m a g e d e c o d e r ：f r a m o c o u n t 0 获 得图片文件的帧数，通过c i m a g e d c c o d c r ：f r a m e i n f o ( t i n ta f r a m e n u m b e r = 0 1 返回 每帧的信息、 对每帧来说都要调用c i m a g e d e x o d e f = ：c o n v e r t o ，这个转换是异步的。每次 完成后，完成后将返回一个c f b s b i t m a p 实例。 浙江工业大学硕士学位论文 图3 6 i m a g ec o n v e n e rl i b r a r y 使用多媒体服务器的专用类可以在多种工业标准文件格式之问转换图像。表 列出了多媒体服务器支持的图像格式m 。