PDF417条码编码算法的研究与实现

1、! ! " #$%& ( ! *+ ! , -"&. . /%&$. 0 ! 计算机工程与科学! 12+3*454" 6, " 445, " 67-! , 4" ! 4 . . /年第 8卷第 #期 ! ! 9:; < 8" " :<#" . . /""""""""""""""""""&quo

2、t;"""""""""""""""""""""""""""""" ! 文章编号 ! &. . /%&$. 0# . . /$. . #%. . / %. $+X #&/条码编码算法的研究与实现 #5A =? B C=D J , Q L ; Q D E =E G :D:I E

3、C 4D B :J G D F K ; F :? G E C QI :?=? B :J +X #&/党 ! 春 " 段 ! 汕O #$%;6N (" O 0#$46+(#中南民族大学计算机科学学院 " 湖北 武汉 2F 33L 2$#456 7 -; K M N 8. :45*. (5. " 4 N 86, ; . (8:+70(*=. :>*8? - :$+8* (+7*8*. >" H N 6+(2F 33L 2" ; 6*(+$摘 ! 要 ! 本文介绍了 +X #&/条码实现中的模式切换 ! 子模式切

4、换和纠错码计算等难点 " 实现了文本模式 ! 字节模式和 数字模式下的数据压缩算法 " 给出了码字符号长度最短的优化编码算法 #针对 +X #&/条码采用的 5J %-:; :Q :D 错误控 制码算法 " 本文提出了一种优化的查表算法 #>8:+58%*C J G I I G B N ; E G A :I D B :J G D F V =? B :J +X #&/=? G D E ? :J N B J " A N B C =A B :Q L =B E G :DQ :J A >G E B C G D F =D J A N V

5、A B C % Q =A>G E B C G D F " ? ? :? B :? ? B E G :D B :J B =; B N ; =E G :D S *C J =E =B :Q L ? A A G :D =; F :? G E C Q A G D E U EQ :J " V O E Q:J =D J D N Q V ?Q :J =? G Q L ; Q D E J " =D:L E G Q G H =E G :DD B :J G D F =; F :? G E C Q:I E C A C :? E A E ; D F E C:I B :J >:?

6、 J A G A L ? A D E J " =D J=D:L E G Q G H =E G :D B C B M %E =V ; =; F :? G E C QG A L ? A D E J I :? B =; B N ; =E G D F ? ? :? B :? ? B E G :D B :J >:? J AN A G D F E C 5J-:; :Q :D E B C D G R N A S关键词 ! 二维条码 $+X #&/$压缩模式 $5J %-:; :Q D 错误控制码A . ? 9 :B >% XV =? B :J &+X #&/&a

7、mp;B :Q L ? A A G :DQ :J &5J %-:; :Q D? ? :? B :? ? B E G :D B :J 中图分类号 ! *+$8&S #&文献标识码 ! KC ! 引言条码是一组按一定规则排列的条 空符号的组合 " 用以 表示一定的字符 数字及符号信息 " 这种条空编码组合可以 供机器识读 (与其它 输 入 技 术 #如 键 盘 输 入 1! 5输 入 磁 卡输入 射频输入 $相比 " 条码技术具有识别速度快 误码率 低 设备便宜 应用成本低廉和技术成熟等优点 " 目前已被广 泛应用于商业 工业 图书

8、医疗等领域 (在我们生活中常见 的条码 有 $8码 & 码 +X #&/码 4K " 商 品 条 码 等 (其 中 " +X #&/码是一种二维条码 " 它除了具有上述优点外 " 还 有信息容量大 可靠性高 保密防伪性强等优点 " 是目前应用 最广泛的二维条码 (由于 +X &/条码的实现相对其它条码 比较复杂 " 大 多 数 公 司 将 其 实 现 作 为 商 业 机 密 (本 文 参 照 &88/年 & 月颁布的 +X #&/条码国家标准 四一七条码 *" 结合在研

9、制自己的条码系统中的体验 " 详细叙述了 +X #&/条码标准中的难点 " 并公开了完整的算法实现 (D ! 四一七条码的结构四一七条码为多行结构 " 符号的顶部和底部为空白区 " 上下空白区间为多行结构 " 每一行数据符号字符数相同 " 行 与行左右对齐直接衔接 (每行的构成从左到右依次为左空 白区 起始符 左行指示符号字符 数据符号字符 右行指示 符号字符 终止符 右空白区 (如图 &=所示 (#收稿日期 ! . . Z %. Z %. &&修订日期 ! . . Z %&. % $作者简介

10、! 党春 #&8 &$" 男 " 湖北钟祥人 " 硕士生 " 研究方向为图像处理 &段汕 " 教授 " 研究方向为图像处理 (通讯地址 ! #$. . /#湖北省武汉市中南民族大学计算机科学学院 &*; %#. /$(. &Z #$ . " &$(. /&/# 8&4%Q =G ; %P G ? E N =; _J B " &Z $S B :Q #B B :. >>%-B C :; :I! :Q L N E ? -B G D B &

11、quot; -:N E C %! D E ? =;3D G P ? A G E O I :?" =E G :D =; G E G A " T N C =D " _N V G #$. . /#" +S 5S ! C G D =四一七条码符号字符集由三个簇构成 ! 簇号 分 别 为 . " $" Z ! 每一个簇包含以 不 同 的 条 " 空 形 式 表 示 的 所 有 8 8个四一七条码的码字 ! 因 此 四 一 七 条 码 的 符 号 字 符 集 包 含 了$Y 8 8个符号字符 #在每一簇中 ! 每一符号字 符 对 应 唯

12、 一 的码字 #四一 七 码 按 行 的 不 同 使 用 不 同 的 簇 中 的 符 号 字 符 ! 第一行使用第 . 簇的符号字符 ! 第二行使用第 $簇的符 号字符 ! 第三行使用第 Z 簇的符号字符 ! 第四行再使 用 第 . 簇 ! 每三行使用相同簇的符号字符 #F ! 四一七条码的编码对于一组要编码的 数 据 ! 首 先 是 按 照 数 据 的 类 别 分 别 应用不同的压缩模式 转 换 为 数 据 码 字 $然 后 按 照 生 成 条 码 的行列要求对数据码 字 进 行 填 充 ! 使 得 数 据 码 字 加 上 错 误 纠正码字后能形成一 个 矩 阵 的 形 式 $再 按 指 定

13、 的 纠 错 级 别 计算错误纠正码字 $最 后 对 每 行 的 数 据 码 字 加 上 起 止 符 和 左右指示符号字符 ! 按 行 所 对 应 的 簇 查 找 符 号 字 符 #这 样 就将数据转化 为 符 号 字 符 形 式 ! 打 印 即 可 得 四 一 七 条 码 #整个的数据处理流程如图 所示 # PDF417条码编码算法的研究与实现作者:党春 , 段汕 , DANG Chun, DUAN Shan作者单位:中南民族大学计算机科学学院,湖北,武汉,430074刊名:计算机工程与科学 英文刊名: COMPUTER ENGINEERING & SCIENCE年,卷(期:2007

14、,29(4引用次数:1次2. 中国物品编码中心 条码技术与应用 20033. 戴扬 . 于盛林 . 戴水贵 PDF417纠错码原理及实现 期刊论文-吉林大学学报(工学版 2004(24. 陶德元 . 何小海 . 吴志华 RS码编译码算法的实现 期刊论文-四川大学学报(自然科学版 2000(6相似文献(10条1.期刊论文 付怀珀 PDF417二维条码通行券在高速公路收费系统中应用的可行性 -公路交通科技 2002,19(6 通过介绍PDF417二维条码技术发展和特点,以及PDF417二维条码标准化的现状和在国内、国际上的应用,与现在高速公路上采用的非接触IC卡和磁 性通行券(卡在性能上进行对比,

15、提出高速公路收费系统应用PDF417二维条码的可行性,同时也指出需要改进的问题.2.学位论文 肖全钦 基于移动终端的PDF417二维条码识读关键技术的研究 2009同QuickResponseCode(QRCode,DataMatrix(DM等二维条码相比,PDF417二维条码在国际国内标准支持,以及对手机硬件配置的需求等方面具 有明显的比较优势。此外,在国外尤其是美国和加拿大等北美一些国家,PDF417二维条码已经广泛应用于经济和社会生活的各个方面,PDF417二维条 码作为手机二维条码使用可以最大限度的利用现有资源,避免重复投资,大幅减少推广使用的费用。本文概述了二维条码特别是PDF417

16、二维条码在国内外的发展研究现状,介绍了手机二维条码的相关知识,完成了PDF417二维条码的编码及译码工 作。针对手机在复杂环境中获得的PDF417二维条码图像提出了一种新的二值化方法混合PDF417二值化法(MBPDF417;提出了一种新的快速确定 PDF417二维条码符号位置的算法快速PDF417位置确定法(FDLPDF417,以满足译码对实时性的要求;简要介绍了ReedSolomon错误控制码(RS码 的编码与译码原理,在伽罗瓦域GF(929内根据其编译码的原理重点分析与研究了其在PDF417二维条码中的实际应用;在VisualStudio2005设计平台 下进行了PDF417二维条码译码

17、软件的仿真测试,并讨论了软件实际移植过程中可能遇到的一些问题。实验结果证明,本文所提出的MBPDF417方法具有广泛的适应性和较强的鲁棒性,能够在二值化效果和实时性要求上达到较好的平衡;本文提出的 定位算法FDLPDF417能够快速准确的确定PDF417二维条码的位置;在译码的实时性和准确性方面,译码算法能够较好的满足移动终端手机识读的 要求。3.期刊论文 张基宏 . 肖薇薇 . 纪震 基于二维条码PDF417的数字图像水印算法 -深圳大学学报(理工版 2002,19(1 利用二维条码(PDF417密度高、容量大、可靠性好的特性,提出基于二维条码的数字图像水印嵌入方案. 因二维条码采用纠错能力

18、极强、译码可 靠性高的RS差错编码技术,从而提高了数字水印的鲁棒性,亦可通过选择错误修正等级来调整水印质量. 嵌入算法选择在图像的DCT域进行,并由随机映 射选择水印嵌入点,进一步提高了水印信号保密性. 讨论了该算法的抗JPEG压缩和随机噪声能力,该算法可抵抗剪切及尺寸变换攻击,数字水印信号同 时满足透明性和鲁棒性要求,实验结果证明了该算法的有效性.4.学位论文 王建华 二维条码PDF417识别关键技术及其DSP实现 2004二维条码的识别是当今主要的计算机自动识别识别技术热点之一,目前一般的二维条码识读设备前端在硬件上一般是用线阵CCD,然后通过步进电 机带动CCD对二维条码进行扫描输入.这

19、种系统体积大,对电机要求高,图像扫描输入的时间长且只能读入堆叠式的二维条码.第四代基于图像式的二维 条码识读设备是目前研究的一个热点,它能把条码图像一次性读入,大大提高了条码的阅读速度,且不受码制的限制.该论文在硬件结构上提出了一种基 于DSP的二维条码扫描识别器,该识别器以美国德州仪器公司(Texas Instruments,TI的性能价格比极高的TMS320VC5402定点DSP为核心,采用OmniVision公司的高度集成化的COMS图像传感器OV7620快速采集二维条码图像数据,并配合高速SRAM和大容量Flash Rom,从而实现了对二维条码的高 效采集和实时处理.PDF417条码编

20、码算法已经公开且成为国家标准,但识别和解码算法由于所采用硬件平台的不同则成为研究的热点.通过研究发现,前 端条码图像的预处理对后面条码的识别至关重要,因此针对自然环境下的二维条码,该论文首先深入研究了条码图像的桶形失真及其自动校正技术,接 着利用Hough变换对倾斜的条码进行倾斜纠正,从而使得条码的识读不再局限于规整的条码图像.针对条码的分割问题,对比分析了基于直方图技术的二 值化算法和基于最大类间方差算法的二值化算法,提出了基于改进最大类间方差(OTSU的自适应阈值求解算法.针对二值化后的条码的识别问题,该论 文提出了基于单个条码符号字符的投影算法,实践证明,该算法能大大提高识别率.最后对识

21、别出的符号字符进行Reed-Solomon解码和PDF417数据解码 就能准确还原出条码所代表的信息.5.期刊论文 孙静 . 陈伟 PDF417二维条码的编码技术及其在Visual Basic下的实现 -西安石油大学学报(自然科 学版 2005,20(1应用Visual Basic对PDF417条码进行了编码.针对编码模块的不同算法,提出了关于编码溢出、汉字编码等问题的讨论及解决方法.从而实现了 PDF417编码程序在信息录入中的应用,并取得了良好的效果.6.期刊论文 于洋 基于防伪手机摄像模组的PDF417二维条码识别系统的研究 -中国高新技术企业 2008(23本文对PDF417二维条码和

22、防伪手机摄像模组做了概要的介绍,针对防伪手机摄像模组拍照PDF417的特点,着重讨论了条码的图像处理算法及译码解 码的过程.7.学位论文 邓华 二维条码PDF417的高速读取和识别 2004条码技术自问世20多年来发展迅速,在各个行业得到广泛的应用.随着科技的发展,一维条码由于受到信息容量的限制和使用时对数据库的依赖,在 很多场合已不能满足需要.于是就产生了二维条码.在众多二维条码中,PDF417的应用最为广泛.该课题的主要任务是PDF417二维条码图象的高速读取和 识别.二维条码图象的读取是由图象高速读取装置完成的,其前端是采用OmniVision公司的OV7110黑白数字传感器,后端采用CPLD设计的数据采集控制 器.这种采取硬件读取图象的方式使得数据读取的速度大大的加快.图象读取装置将条码图象转化为数字图象后传送至计算机中,由计算机中的图象处对PDF417条码的读取速度和识别结果比较满意.8.期刊论文 梁矗军 基于PDF417二维条码的连锁超市会员管理决策系统 -商场现代化 2006(16本