优秀毕业设计答辩ppt课件

1、1论文题目论文题目：视觉技术在瓶装饮视觉技术在瓶装饮 料生产线上的应用料生产线上的应用 条形条形 码检测码检测答答 辩辩 人人：指导老师指导老师：专专 业业：机械设计制造及其自动化：机械设计制造及其自动化班级：班级：2选题的意义选题的意义1论文的基本框架和主要内容论文的基本框架和主要内容2本论文的重点本论文的重点3完成论文写作存在的问题及收获完成论文写作存在的问题及收获43v选题的意义：选题的意义：u随着国民经济的快速发展，条码技术是信息数据自随着国民经济的快速发展，条码技术是信息数据自动识别、输入的重要方法和手段动识别、输入的重要方法和手段, ,现已应用到了商现已应用到了商业、工业、交通运输

2、业等国民经济各行各业。业、工业、交通运输业等国民经济各行各业。u对于生产流水线或物流传送带上的物体条码识别，对于生产流水线或物流传送带上的物体条码识别，传统的扫描器识别方法受条码印刷技术、印制材料传统的扫描器识别方法受条码印刷技术、印制材料以及条码本身的运动速度和角度的影响，基本上无以及条码本身的运动速度和角度的影响，基本上无法识别。法识别。u然而，应用机器视觉技术可以成功地解决流水线上然而，应用机器视觉技术可以成功地解决流水线上运动条码的识别问题，因而，具有非常重要的理论运动条码的识别问题，因而，具有非常重要的理论与实践价值。与实践价值。 选题的意义选题的意义14v论文的基本框架论文的基本框

3、架论文的基本框架和主要内容论文的基本框架和主要内容2 在已有的在已有的条件下，如条件下，如何实现流水何实现流水线上条码的线上条码的自动检测自动检测 首先学首先学习条码和视觉习条码和视觉图像处理的知图像处理的知识，然后是条识，然后是条码图像的如何码图像的如何识别与译码识别与译码 本课题主本课题主要是解决条要是解决条码图像的预码图像的预处理，如何处理，如何定位以及怎定位以及怎样被译码的样被译码的5论文的基本框架和主要内容论文的基本框架和主要内容2如何实现流水线上条码的自动检测 在生产线上机器视觉技术与在生产线上机器视觉技术与条形码技术相结合来检测商品条码条形码技术相结合来检测商品条码是否符合出厂要

4、求的应用越来越广是否符合出厂要求的应用越来越广泛了。在现实生产流水线的条码检泛了。在现实生产流水线的条码检测过程中，为了提高检测的效率，测过程中，为了提高检测的效率，可以先设定好动态采集条码图像的可以先设定好动态采集条码图像的机械手（如右图所示的发光的采集机械手（如右图所示的发光的采集设备），让它采集到的条码图像不设备），让它采集到的条码图像不需要几何校正，图像噪声较少以及需要几何校正，图像噪声较少以及初步分割出条码。只有这样，不仅初步分割出条码。只有这样，不仅减少了条码识别编程程序的易读简减少了条码识别编程程序的易读简洁性，也大大提高了条码被识别的洁性，也大大提高了条码被识别的效率。效率。6

5、初识初识EAN-13码码标准条码符号标准条码符号EAN-13码的模块组成码的模块组成左侧空白区起始符6位左侧数据符中间分隔符5位右侧数据符1位校验符终止符右侧空白区113个模块其中左空11，起3，左数42，中5，右数35，校验符7，终止符3，右空77 一个完整的条码是由两侧空白区、起始字符、数据字符、校验字符一个完整的条码是由两侧空白区、起始字符、数据字符、校验字符和终止符以及供人识读符组成，如左上图所示。和终止符以及供人识读符组成，如左上图所示。 条码条码 : :由一组规则排列的条、空及其对应字符组成的标记由一组规则排列的条、空及其对应字符组成的标记, ,用以表示用以表示一定的信息；一定的信

6、息； 空白区空白区: :条码起始符、终止符两端外侧与空的反射率相同的限定区域条码起始符、终止符两端外侧与空的反射率相同的限定区域 条条 :条码中反射率较低的部分；条码中反射率较低的部分； 空空:条码中反射率较高的部分；条码中反射率较高的部分； 起始符起始符: :位于条码起始位置的若干条与空；位于条码起始位置的若干条与空； 终止符终止符: :位于条码终止位置的若干条与空；位于条码终止位置的若干条与空； 中间分隔符中间分隔符: :位于条码中间位置用来分隔数据段的若干条与空；位于条码中间位置用来分隔数据段的若干条与空； 供人识别字符供人识别字符: :位于条码符的下方，与相应的条码字符相对应的、用位于

7、条码符的下方，与相应的条码字符相对应的、用 于供人识别的字符；于供人识别的字符； 商品条形码的条和空组合部分成为条形码符号，对应符号部分由一商品条形码的条和空组合部分成为条形码符号，对应符号部分由一组阿拉伯数字组成，称为代码。条形码符号和条形码相对应，表示的信组阿拉伯数字组成，称为代码。条形码符号和条形码相对应，表示的信息一致。商品条形码就是商品的息一致。商品条形码就是商品的“身份证身份证”，是商品流通于国际市场的，是商品流通于国际市场的“共同语言共同语言”。8EAN-13码的编码规则码的编码规则v 按模块组合法编码的条码符按模块组合法编码的条码符号中，条与空是由标准宽度号中，条与空是由标准宽

8、度的模块组合而成。一个标准的模块组合而成。一个标准宽度的条模块宽度的条模块用用二进制的二进制的“1”表示表示，一个标准宽度的，一个标准宽度的空模块空模块用用二进制的二进制的“0”表示表示。通用商品条码（。通用商品条码（EAN-13码）均属模块组合型条码。码）均属模块组合型条码。v EAN-13 码中的每一条码码中的每一条码字符由字符由2个条和个条和2个空组成个空组成，每一，每一个个条或空由条或空由 14个个模块组成，每一条码字符的模块组成，每一条码字符的总模块数为总模块数为7。它可以。它可以用用10个数字字符个数字字符表示表示：09,其其字符集的二进制表示如右表字符集的二进制表示如右表 所示。

9、所示。“1”和和“2”的字符如的字符如右图所示。右图所示。9v论文的主要内容论文的主要内容论文的基本框架和主要内容论文的基本框架和主要内容2如何处理采集到的条码图像从而达到更好的识别如何处理采集到的条码图像从而达到更好的识别n由于摄像式获取的条形码图像难免会出现失真、光照不均、模糊等问题，需要采用图像处理将这些对条码识读带来影响的外界因素降到最小，提高条码的识读能力。条码图像处理需要以下几个处理过程：图像灰度化，中值去噪，图像二值化，边缘锐化处理等。10EAN-13码图像处理方框图码图像处理方框图v条码的预处理过程主要有如下五个部分。条码的预处理过程主要有如下五个部分。输入条码图像图像预处理灰

10、度处理终止去噪二值化边缘分割及重构边缘锐化11灰度处理灰度处理v 位图是采用位映像方法显示和存位图是采用位映像方法显示和存储的图像，其中灰度图是指只含储的图像，其中灰度图是指只含亮度信息，不含色彩信息的图像亮度信息，不含色彩信息的图像。所有颜色都可以由红绿蓝。所有颜色都可以由红绿蓝(R、G、B)三原色组合而成。当三原色组合而成。当一幅图中每个像素被赋予不同的一幅图中每个像素被赋予不同的RGB值时，就能呈现五彩缤纷值时，就能呈现五彩缤纷的颜色。在实际应用中，通常采的颜色。在实际应用中，通常采用调色板技术，将用调色板技术，将256色位图色位图转变为灰度图，灰度与转变为灰度图，灰度与RGB值值的对应

11、关系如下的对应关系如下：Y=0.299R+0.587G+0.114B 这样，按照上式便可将这样，按照上式便可将256色调色板转换成灰度调色板。如色调色板转换成灰度调色板。如右图所示。右图所示。12中值去噪中值去噪v中值滤波法是一种非线中值滤波法是一种非线性信号处理方法，与其性信号处理方法，与其对应的中值滤波器在一对应的中值滤波器在一定条件下，可以克服线定条件下，可以克服线性滤波器如最小均方滤性滤波器如最小均方滤波，平均值滤波等所带波，平均值滤波等所带来的图像细节模糊问题来的图像细节模糊问题。而且对滤除脉冲干扰。而且对滤除脉冲干扰及图像扫描噪声最为有及图像扫描噪声最为有效。处理前后的对照图效。处

12、理前后的对照图如右所示。如右所示。13二值化处理二值化处理v 在数字图像处理中，二值在数字图像处理中，二值化化处理占有非常重要的地处理占有非常重要的地位。二值化图像的方法有位。二值化图像的方法有很多，其中最关键的因素很多，其中最关键的因素就是找到合适的阈值。就是找到合适的阈值。v 图像二值化主要有两个步图像二值化主要有两个步骤骤: 1，确定需要分割的，确定需要分割的阈值阈值；2，将分割阈值与像，将分割阈值与像素点的灰度值比较，分割素点的灰度值比较，分割出出图像的像素。实际中常图像的像素。实际中常希望能尽可能减少误分割希望能尽可能减少误分割的概率，而选取最优阈值的概率，而选取最优阈值是一种常用的

13、方法。最优是一种常用的方法。最优阈值是指能使误分割率阈值是指能使误分割率达达到到最小的分割阈值。二值最小的分割阈值。二值化处理后的图像如右。化处理后的图像如右。14边缘锐化处理边缘锐化处理v 条码锐化处理主要用于增条码锐化处理主要用于增强其边缘及灰度跳变部分强其边缘及灰度跳变部分，条码图像中条的边缘就，条码图像中条的边缘就是必须要锐化增强的特征是必须要锐化增强的特征信息。条码图像的模糊相信息。条码图像的模糊相当于图像被平均或被积分当于图像被平均或被积分，那么，对图像的锐化就，那么，对图像的锐化就是其反运算是其反运算“微分微分”，增，增强高频分量的作用，使图强高频分量的作用，使图像轮廓清晰。像轮

14、廓清晰。v 经试验分析可知，条码图经试验分析可知，条码图像采集的质量越好，其边像采集的质量越好，其边缘锐化处理的效果越好。缘锐化处理的效果越好。所以锐化的力度要依据边所以锐化的力度要依据边缘检测的具体情况而定。缘检测的具体情况而定。15边缘检测边缘检测v 为保证识别正确率和识别为保证识别正确率和识别速度，必须提高所用特征速度，必须提高所用特征的的“质量质量”。条码图像中相条码图像中相邻的条与空之间的边界是邻的条与空之间的边界是图像的最本质特征。图像的最本质特征。对条对条码图像的边缘检测是识别码图像的边缘检测是识别条码的必由之路。条码的必由之路。v 本课题利用条码图像像素本课题利用条码图像像素灰

15、度分布特点，提出了一灰度分布特点，提出了一种基于条码边缘特征的边种基于条码边缘特征的边缘检测方法。缘检测方法。 所采集得到所采集得到的条码图像像素灰度都服的条码图像像素灰度都服从如右图所示的分布。从如右图所示的分布。 16 结合条码图像的特点，灰度值分布在50,100的像素点就是条码的“条”，而灰度值分布在150,210的像素点就是条码的 “空”。水平方向上，“条”和“空”的边缘两侧的像素点的灰度发生了跳变，灰度值相差很大。而在竖直方向上，位于“条”中像素点所在列上的点的灰度值都在50,100内变化，同理，位于“空”中像素点所在列上的点的灰度值都在150,210内。l 对条码图像按以下步骤进行

16、边缘检测：对条码图像按以下步骤进行边缘检测：步骤一步骤一: :先求出二值化条码图像，其中的阈值先求出二值化条码图像，其中的阈值 TH TH 和和 TD TD 由直方图灰度统计得出，其经验值分别为由直方图灰度统计得出，其经验值分别为THTH，TDTD；步骤二步骤二: :累计并记录图像列像素值数列；累计并记录图像列像素值数列；步骤三步骤三: :计算并记录相邻两列列像素值之差数列；计算并记录相邻两列列像素值之差数列；步骤四步骤四: :设置阈值，将图像中满足设置阈值，将图像中满足两列列像素值之差小于两列列像素值之差小于阈值阈值的列标记为不可能边缘列。的列标记为不可能边缘列。 这样，就把条码图像的边缘检

17、测问题转化成为，求这样，就把条码图像的边缘检测问题转化成为，求解列像素灰度值差信号局部极大值点的问题。解列像素灰度值差信号局部极大值点的问题。 17p对条码图像译码的基本原理：先从条码图像中获对条码图像译码的基本原理：先从条码图像中获取每个条和空的宽度，再将量化后的条和空的宽取每个条和空的宽度，再将量化后的条和空的宽度信息转换成模块数量信息，还必须建立模块数度信息转换成模块数量信息，还必须建立模块数量信息与该码制条码字符集之间的映射关系，根量信息与该码制条码字符集之间的映射关系，根据映射关系识读出条码数据。据映射关系识读出条码数据。p按模块组合法编码的条码，究其本质，是以特定按模块组合法编码的

18、条码，究其本质，是以特定宽度的条或空代表二进制的宽度的条或空代表二进制的“1 1”或者或者“0 0”，这，这些二进制的些二进制的“1 1”和和“0 0”本身并不表示任何字符本身并不表示任何字符信息，要将这些信息，要将这些“1 1”和和“0 0”按照一定的规则组按照一定的规则组合起来，才能表示对应字符集里的字符。合起来，才能表示对应字符集里的字符。本论文的重点：条码的译码本论文的重点：条码的译码318边缘重构边缘重构v 以商品以商品EAN-13 码为例，它的条码中共有码为例，它的条码中共有30 个条个条，条码图像中的条空边界数是该条码，条码图像中的条空边界数是该条码“条条”的数量的的数量的2倍。

19、所以，只要确定了一种码制的条码中倍。所以，只要确定了一种码制的条码中“条条”的数量的数量，也就得出了该码制的所有条码图像中的条空边界数，也就得出了该码制的所有条码图像中的条空边界数。所以。所以，所有的，所有的 EAN-13 码的图像中都码的图像中都会会有有 60个个条空边界。条空边界。v本本课题课题中，中，采用将数列采用将数列 A(j) 中元素按数值从大到小中元素按数值从大到小的顺序排序，选取前的顺序排序，选取前60个元素所在列作为条码边缘个元素所在列作为条码边缘就完成了条码的边缘重构。先进行基于条码边缘特征就完成了条码的边缘重构。先进行基于条码边缘特征的边缘检测，再按上述算法边缘重构。的边缘

20、检测，再按上述算法边缘重构。19EAN-13码译码算法流程码译码算法流程条码字符分类各数据符条和空宽度（像素数）计算条和空包含的模块数与字符集匹配条码号码条码宽度（像素数）单位模块平均像素数宽度20v 将数列描述的条空宽度信将数列描述的条空宽度信息按息按EAN-13码字符集选码字符集选择规则与对应字符集进行择规则与对应字符集进行匹配就完成了条码的译码匹配就完成了条码的译码。EAN-13码字符集的二码字符集的二进制表示见表进制表示见表右上右上。 v EAN-13码的前置码不用码的前置码不用条码字符表示，不包括在条码字符表示，不包括在左侧数据符内。右侧数据左侧数据符内。右侧数据符均用字符集符均用字

21、符集C子集表示，子集表示，左侧数据符选用左侧数据符选用A子集还子集还是是B子集取决于前置码的子集取决于前置码的数值数值,见表见表右下右下。条空模块数与字符集相匹配条空模块数与字符集相匹配21条码识别系统的实现条码识别系统的实现v 本识别系统的软件设计遵本识别系统的软件设计遵循以下设计原则：循以下设计原则：(1)数据结构条理清晰、便于数据结构条理清晰、便于访问访问(2)优化界面设计，方便用户优化界面设计，方便用户访问访问(3)充分考虑应用软件在编制充分考虑应用软件在编制、修改、调试、运行和升、修改、调试、运行和升级方面的方便级方面的方便(4)丰富软件功能，简化硬件丰富软件功能，简化硬件设计，降低

22、成本。设计，降低成本。条码的分类条码的分类条码的识别率条码的识别率 标准质量优质的 条码 96%非标准质量有缺陷的条码 70%22v存在的问题及展望存在的问题及展望 到这里为止，由于自己的知识有限以及时间的限制，本到这里为止，由于自己的知识有限以及时间的限制，本课题研究的成果并不能有效地投放到生产流水线上，只能识课题研究的成果并不能有效地投放到生产流水线上，只能识别像素较高的的别像素较高的的EAN-13EAN-13条形码。条形码。 本文主要研究了本文主要研究了EANEAN1313码的自动识别的一部分，对于码的自动识别的一部分，对于下一步的工作，可以在以下几个方面进行：下一步的工作，可以在以下几个方面进行：u优化硬件系统，将外界环境对使图像采集的影响减少到更小，优化硬件系统，将外界环境对使图像采集的影响减少到更小，得到更为清晰有效的条码图像，有利于提高读码效率。