基于图像预处理的二维码识别技术的研究
摘要：随着计算机科学技术的发展，自动识别技术得到了广泛的应用。在众多自动识别的技术中，条码技术已经成为当今主要的计算机自动识别技术之一。为解决条码信息容量有限的问题，九十年代以来出现一种新的条码——二维码。
二维码是指在平面二维方向上，使用某种特定的几何图形按一定规律分布的黑白相间的，用以记录信息的符号。在代码编制上巧妙地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，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理：它具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。
二维码主要分为两大类：一是堆叠式是二维码，其主要代表是pdf417；二是矩阵式二维码，主要包括QR码和Data Matrix码。在现代商业活动中，二维码以其低成本、快速识读、含有大量信息而广泛应用于各个行业，如：产品防伪/溯源、广告推送、网站链接、数据下载、商品交易、定位/导航、电子凭证、车辆管理、信息传递、名片交流、wifi共享等，人们通过手机二维码的扫描软件就可以轻松获得二维码中所储藏的信息。
对QR码进行识别需要使用采集设备采集的图像，但图像的采集过程中由于受到各种因素（如光照不均匀、拍摄角度、二维码有褶皱等）的影响，可能导致二维码图像背景有各种噪声，收到的图像可能存在几何畸变或者图像有阴影，从而导致识读设备很难识读，给解码带来相当大的困难。因此，如何对收集到的图像进行适当的去噪和校正已成为二维码识别的关键问题[1]。
本文主要针对异常QR码以及Data Matrix码的识别进行描述，先表明二维码识别要解决的问题、任务和框架，并对现有方法进行阐述，最后讨论二维码识别技术仍需解决的问题，并展望看其未来研究方向。
1.二维码识别的概念框架
随着二维码的广泛使用，二维码被广泛认知，当人们遇到二维码扫描失败的时候，对其产生的影响也是巨大的，人们会怀疑是不是产品是假的，或者是有诈骗信息，但其主要问题可能是：
1)二维码的扫描不够精确；
2)不是真的二维码图形；
3)更新的条码种类未被录用到扫描软件中；
4)二维码图案被破坏，或没有处于理想状态下；
上述问题只是二维码不能识别的部分原因，就上述问题，还没有某一款软件或产品能够同时解决上面所有的问题，由此，二维码的识别过程中所要完成的主要任务，即在用二维码软件扫描二维码时，先对其图案进行图像的预处理，使其符合各二维码的种类规范，然后再对其进行读取。
基于图像预处理的二维码识别的基本流程包括：图像灰度化、图像滤波、光照均衡化、图像分割、图像二值化、边缘检测、图像定位、图形旋转，失真校正等。
本文主要总结针对二维码图形预处理的方法，以期能够提高二维码的识别度。
2. 二维码条码
2.1 QR码简介
QR码是快速识别矩阵码（quick response code）的简称，最早由日本DENSO公司在1994年9月推出，我国于2000年底颁布了QR码的国家标准。QR码符号呈正方形，由空白区、功能图形区、数据图形区组成。功能图形区又分为位置探测图形、校正图形、格式信息、版本信息、定位图形等不同的图形形式，如图1 所示。
各部分图形都由深色模块（代表二进制1）或浅色模块（代表二进制0）组成，位置清晰，功能性强，有利于进行图像处理和识别[2]。根据编码数据量的多少，QR码可以分为40个版本，从版本1到版本40，符号容量越来越大，相应的图形所占的面积也增大，每增大一个版本，符号图像的每边就多出4个模块。QR码有较强的数据容错能力，使用Reed —Solomon码进行查错控制。根据需要，可设置L、M、Q、H四个纠错等级，分别可恢复传输或识读出错的7%、15%、25%、30%的码字信息。详见文献[3]3-10，[4]93-95。
QR码的基本特点：
①识读速度超高；
②全方位读取；
③能够有效编码中国汉字和日本汉字。
图 1 QR码的符号结构
2.2 Data Matrix的简介[4]
Data Matrix二维码（DM码）是由美国国际资料公司于1989年发明的，DM是矩阵式二维条码，其发展的初衷是在较小的标签上嵌入更多的资料信息。DM的最小尺寸是目前条码中最小的，尤其适用于小零件的标识，直接印刷在实体上。DM分为ECC000—ECC140和ECC200两种类型，ECC000—ECC140具有多种不同等级的错误纠错功能，而ECC200则通过Reed-Solomon纠错算法产生多项式计算出错误纠错码，不同尺寸的ECC200符号应有不同数量的错误纠错词。由于DM只需读取资料的20%即可精确辨认，因此很适合在条码容易受损的场合，例如在暴露于高热、化学剂清洗、机械腐蚀等特殊环境的零件上。
DM码最大特点就是存储效率高，因此被广泛应用于标示集成电路、药品等小件物品。如图2所示，DM码看起来像是一个由黑白两种颜色组成的点阵组合，每一个相同大小的黑色或白色方格成为一个数据单位。矩阵中的1、0就是DM的黑白两色小方格，及数据单位。
图2 DM码示例
每个DM码符号由规则排列的房型模组组成，如图3所示。其中，(a)是一个完整的DM码；(b)是DM码寻边区L型实心边界；(c)是DM码寻边区的反L型虚线边框；
(d)是数据区，包含被编码的有用信息；(e)是结构链接情况下的DM码。DM码看起来
像一个由深浅颜色组成的国际象棋棋盘，每一个相同大小的黑色或白色方格，分别对应于二进位0或1，被称为数据单位。DM符号就是由许多这样的数据单位组成。在寻边区外层有宽度为一个数据单位的静区，静止区的主要作用为将二维条码与其他的背景信息隔离。寻边区是“棋盘”的边界，包括L型的实心边界和反L型的虚线边界，只用于定位和定义数据单位大小，而不含有任何编码信息。被寻边区包围的数据区则包含着编码信息，是对待编码的符号，包括数字、字母和汉字等按照一定的编码规则生成的。
值得指出的是;寻边区是DM的边界，主要用于限定DM码的物理尺寸，定位和符号失真。反L型的虚线边界同样主要用于限定符号的单元结构，但也能帮助确定物理尺寸及失真。图(e)是结构链接的DM码，中间一个黑白交替的十字形称为铁路线，在取样时需要利用它以提高识别率。
图3 DM的符号结构
3. 图像预处理
二维码的识别是通过将采集到的图像通过数学和图像的方法，尽可能地将其中所容纳的信息恢复出来的过程，但无论是从什么仪器所采集的图像都不可避免地会和原图像有所差异。如果图像采集过程中存在各种噪声、模糊、光照不均、畸变，甚至是图像部分区域的沾污，在识别之前都需要进行图像的预处理，才能尽可能保证条码的读取顺利。
二维码的预处理包括：图像的灰度化、图像的增强、图像滤波处理、光照不均处理、二值化、边缘检测、图像的定位、图像校正和畸变校正等。下面就以上图像处理的现有方法进行总结和比较。
3.1 图像灰度化
一般情况下，由智能手机或相机的摄像头采集到的图像信息通常是彩色图像，以常见的RGB格式彩色图像数据来看，每个像素点是由Red、Green、Blue三种颜色的数据信息描述。但在二维码的解码中只需要正确描述出条状区域和空白区域即可，所以进行灰度化的处理，是为了将影响不大的色彩信息去掉，不仅可以降低存储空间，还可以增加解码的速度。
灰度化的主要方法有[5]：
最大值法：在像素点的三个色彩分量信息中，选出数值最大的一项作为该像素点的最大值。这种方法得到的灰度图像亮度将会比较大。
平均值法：将像素点三个色彩分量信息相加求出平均值，将该平均值视为灰度值。
这种方法得到灰度图像比较柔和但会丢失部分图像边缘信息。
加权平均法：将像素点三个色彩分量信息按照一定的权重相加求出平均值，该平均值被作为像素点的灰度值。其转换公式如下：
++（1）W R G B
=0.2990.5870.114
这种方法得到的图像效果最好，几乎所有的灰度化过程都采用这样的方法。
(a)彩色图像(b)灰度化图像
图4 二维码灰度图像效果图
3.2 图像滤波
由于CMOS或CCD摄像头的光学或电学特性，在图像采集过程中不可避免地会采集到噪声，这些噪声一般为椒盐噪声或斑点噪声，在二值化等进一步操作之前，需要将噪声除去。
常用的滤波方法分为线性滤波和非线性滤波[5]。线性滤波是指利用一定的变换关系
对图像中每个像素点的灰度值做变换，线性算子的计算方式不同，线性滤波的算法也就
不同。非线性滤波多采用取绝对值、置零或分区域变换等非线性的方法。
通过分析采集到的二维码图像可知其引出的噪声一般为高斯噪声，利用低通线性滤
波可以对其进行很好地去除，但缺点是可能会使边缘信息变得模糊，这对之后的二值化
操作具有很大的影响，会因为边缘模糊将原本白色空白间隔的区域二值化为黑色条状区
域，直接导致“1”和“0”的误判，在解码过程中有非常大的可能是最终结果出错。
而非线性低通滤波方法——中值滤波可以很好地避开这点，中值滤波是将待处理的
像素点以及以其为中心的小窗口内的像素点的灰度值按照大小进行排列，取中间值代替
需要处理像素点的灰度值。中值滤波的数学表达式如下：
)(
,{(,)}N W x y Med f x y = (2) 优点是：中值滤波对椒盐噪声、斑点噪声去除效果非常好，且由于其处理算法的特
殊性使得图像中的阶跃序列和周期序列不会被滤除，很好地保存了二维码的边缘信息。
缺点是：虽然方法简单易实现，但有时会失掉图像中的细线和小块的目标区域。
对于中值滤波，一般采用5*5的窗口进行滤波，效果图如图5所示：
图5 中值滤波效果图
3.3 光照均衡化
由于二维码特点和摄像头等相关缺点知，光照均衡化在二维码前期处理当中起到至
关重要的作用。非均衡化的光照很容易使二值化过程产生误差，将本来是白色空白区域
的位置二值化为合适条状区域，从而影响解码正确率。
目前已有很多学者提出各种光照均衡算法[5]，如直方图修正法，Retinex 增强，童
泰滤波，对数变化和梯度增强等，但是这些算法普遍存在计算时间长，运用大量对数运
算，丢失图像边缘细节等问题。
随着数学形态学的发展，诞生出许多基于数学形态学的去光照算法。
Jimenez-Sanchez等提出的不均匀光照校正算法[8]，Chen研究出的基于数学形态学的光照均衡方法。这些方法优点：能够获得很好地效果。缺点是：当分块较大的时候，处理后的图像块效应会分成明显。针对此缺点，Xu提出利用大尺度的结构元素对原始图像进行白TOP-HAP变换来去除光照影响[9-10]，优点是：实现起来较简单，大多数情况下的处理效果令人满意。缺点是：因为仅仅使用单一的结构元素，所以对复杂光照处理效果欠佳。张萌提出利用数学形态学实现的基于多结构元素的不均衡光照校正算法，其核心思想即：选用大尺度的多结构元素对图像进行白TOP-HAP变换，之后利用熵理论对图像进行融合，得到最总图像。优点：与传统算法相比较，算法过程简单，无复杂数学运算，充分保留图像细节，去光照效果好，实验对比如图6。
(a) 原图像(b) 去光照后的图像
图6 去光照处理效果图
3.4 图像的二值化
由于二值图像易得到图像的特征信息，所以滤波后的图像都要进行二值化。所谓二值化就是把灰度图像经过一定的变换关系转化为只有黑色和白色两种颜色的图像信息。在二值化的过程中最重要的就是阈值的选择，阈值是指选取一个灰度值，将小于灰度值的像素置为最小灰度即黑色，大于灰度值的像素置为最大灰度值即白色。
根据二值化中对阈值的选取方法不同，二值化算法主要全局选取阈值法和局部区域选取阈值法和动态阈值法[11]。
全局阈值分割方法是指在二值化的过程中只使用一个固定阈值的方法，此法对于质量较好的图像有效。包含的方法有：方差阈值分割法、最大熵法、模糊阈值分割法、共生矩阵分割法、区域生长法等。优点是：应用广泛，算法简单，对于对比度较高、照度均匀、无阴影的图像，能够达到很好地分割效果。缺点是抗噪能力不强，对目标和背景灰度有梯度变化的图像效较差。
局部阈值分割法：将原始图像划分为较小的图像，并对每个子图像选取相应的阈值。优点：能够适应较复杂的情况，抗噪能力强，对一些用全局阈值法不易分割的图像有较好的效果。缺点是：算法的复杂度增加，速度慢，难以适应实时性的要求；容易受到背景不均匀性的影响，在某些情况下会产生失真。常用的方法有灰度差直方图法、微分直方图法。
动态阈值法：其阈值确定不仅取决于改像素的灰度值及周围像素的灰度值，而且与像素位置有关。
事实上，专门适用于二维码的图像二值化比较少[12]。针对DM解码，大部分采用的是现有的算法，如Ostu法进行处理。杨硕[13等提出一种DM码算法的二值化算法。它首先根据Kittler算法找到图像发生光照不均的区域，然后改进Bernsen算法的处理过程、调整参数、削弱原算法的伪影问题，并用改进后的算法处理光照不均的部分，具有较好的稳定性和自适应性。缺点是：该算法的计算量较大，实时性受到影响。
3.5 边缘检测
边缘检测就是检测条码的边界，将图像与周围非相关信息区别开来。图像的边缘是指图像灰度上有明显突变的部分，基本思想是：利用边缘增强算子，突出图像中的局部边缘，然后定义像素的“边缘强度”，通过设置阈值的方法提取边缘点集[11]。
传统的图像边缘检测方法基本上都可以概括为对图像的高频分量进行增强，微分计算理所当然成为边缘检测与提取的重要技术手段。最早提出的一阶边缘检测算子有Robert算子，以及在此基础上发展出来的Sobel算子，Prewitt算子和Kirsh算子等，这些算子会在图像的边缘附近区域发生较宽的响应，这样检测时就需要细化的过程，从而影响图像边缘的精确定位。之后提出二阶边缘检测算子如Laplacian算子。以LOG算子和Canny算子为代表的最优算子则是经过微分算子进行发展和优化产生的。
随着科学技术的发展，借助于各种新的理论研究边缘检测的方法被提出并应用。如基于形态学的边缘检测算子，借助统计学的检测方法、利用神经网络的检测技术、利用模糊理论的检测技术、利用信息论的检测技术、利用遗传算法的检测技术、基于分形特征的边缘检测技术等[14]。
3.6 图像定位
由设备采集到的图像一般包含二维码图像和背景，因此需要将整个二维码从整个图像中分离出来。具体来说：QR码中需要确定定位图形，DM码的定位则是通过L型的寻边区决定的。Radon和Hough变换[14]是常用的两中直线提取方案。可以用这两种算
法确定条码的旋转角度和坐标。
Randon 变换的几班原理：对一个平面内沿不同的直线（直线与原点的距离是d ，
方向角为θ）对f(x,y)做线积分，得到的像F(d,θ)就是函数f 的Randon 变换。标准的
Randon 变换的格式如下：
()(cos sin ,sin cos )R x f x y x y dy θθθθθ+∞
-∞=
-+? (3)
用求出的最大积分的只，求得的对应角度θ，就是二维码的旋转角度。此变换求得
的旋转角度具有提高算法抗噪声性的优点，但由于受到设定的条码的旋转角度范围和步
进角度的限制，算法的运算速度将受到一定影响。
Hough 变换基本原理：利用图像二维空间和hough 参数极坐标空间的点-线对偶关
系，把图像二维空间中的检测问题巧妙地转换到极坐标参数空间。在参数空间再进行简
单的累加统计，然后在hough 参数空间寻找累加器最大值的方法来检测图像二维空间中
的直线。Hough 变换的优点是：受噪声和曲线间断的影响较小，对于形状为正方形的
QR 码，尤其具有一定的优势。
3.7 图像校正
图像的校正就是对由于各种因素导致失真的图像进行恢复原貌的操作。以QR 码为
例，其几何校正的基本方法是寻找QR 码的3个寻像图形，根据寻像图形确定四个控制
点，然后利用四个控制点进行图像的校正。但是当图像失真严重时，寻像图像难以寻找，
以至无法识别。
得到四个控制点的算法[15]：
① 把二值化的图像灰度值取反 ，得到图7(a)。
② 对 图7(a)进行多次的膨胀腐蚀，得到中间挖空的图像图7(b)。
③ 然后对图7(b)进行边缘检测，得到图7(c)。
④ 对图7(c)进行hough 变换，找出四条边线，如图7(d)，然后求出四条边线
的交点，得到四个控制点。
(a) 灰度化后的图像(b) 多次膨胀腐蚀后的图像
(c) 边缘检测后的图像(d) 提取四条边线的图像
图7 四个控制点的确定过程
然后运用二维图像的6参数投影变换[15,16,17]，可以将几何失真的图像校正。如图8所示。
图8 二维图像投影变换
得到校正后的像素坐标后，再进行双线性插值，可直接得到校正后的图像。值得注意的是：几何校正之后的图像并非严格意义上的原图像，仍然存在少量的失真。如图7中的图像，失真最少的是左下角的部分，失真最大的是右上角的部分。如果使用8参数的仿射变换，校正的效果会更好，但其计算量过大，不易处理。
3.8 图像的采样
图像的取样就是对定位、校正后的图像进行解码得到其编码信息的过程。以DM为例，其主要方法是：通过定位后的DM码，得到版本号确定DM尺寸，并以此为依据画网格，得到每个小格内代表的位是0还是1，就可以得到DM码的点阵式数据流，经简单的译码就可以还原DM码的内容。表1列举DM码的版本号与分区个数之间的关系。
表1 DM码的版本号与分区个数之间的关系
版本号范围符号分块的个数
1-9 1
10-15 4
16-21 16
22-24 36
事实上，符号分块的个数越多，基于分块的网格取样在提高识别率上的效果越好。
4.存在的问题域研究展望
4.1 存在的问题
前面介绍了基于图像预处理的二维码识别的基本流程以及现有的各种，比较之下回去发现，各种方法均有好处，相对的也都有缺点。从目前研究现状来看，仍然存在的问题是：对非正常图像的识别率不高，也就是说没有一种通用的办法能够在识别QR码的同时识别所有的DM码，且识别率达到100%。
4.2 研究展望
图像预处理技术是一门多学科的综合研究问题，涉及计算机视觉、信号处理、计算机图形学、机器学习、成像传感器、模式识别等，而二维码是应用很广泛的“商品”，对各种状态下的二维码的识别，会给社会各界带来非常巨大的影响。未来对此技术的研究还可以集中在以下方面：
1)建立统一的图像预处理技术理论研究
图像预处理的方法经过几十年来科学理论的沉淀以及后人不断的创新，其数量已经很多，但在这些理论的基础上，整合出一套适用于各种码制的处理方法是现在
图像处理领域急需解决的事情。
2)实现自动化与多层次的图像处理
一个理想的图像预处理系统应该是全自动的，并且能够提供多层次的分析。但是目前提出的基本都是分阶段，半自动化的，需要人为对其方法进行选择，判断。
未来的图像处理如果能够通过机器的智能学习，通过其自主的图像处理，自动识
别二维码或图像。将是一个很好的未来。
5. 总结
面向图像预处理的二维码识别在二维码日益广泛的应用中会变成研究的主流，如何找到充分、可靠、有说服力的方法则是未来研究的关键。本文主要介绍了二维码图像处理的基本流程，并对当前主要的处理办法进行分析、比较和探讨。该领域还存在在大量的问题和挑战，深入的研究将可以获得更多原创性的研究成果。
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二维码简介 概念 二维条码/二维码（2-dimensional bar code）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地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，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理：它具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。 二维码分类 1）堆叠式/行排式二维条码 堆叠式/行排式二维条码（又称堆积式二维条码或层排式二维条码），其编码原理是建在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。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于一维条码。有代表性的行排式二维条码有：Code 16K、Code 49、PDF417等。 2）矩阵式二维码 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：Code One、Maxi Code、QR Code、Data Matrix等。 在目前几十种二维要码中，常用的码制有：PDF417二维条码, Datamatrix二维条码, Maxicode二维条码, QR Code, Code 49, Code 16K ,Code one,等，除了这些常见的二维条码之外，还有Vericode条码、CP条码、Codablock F条码、田字码、Ultracode条码，Aztec条码。 二维条码识读设备 二维条码的阅读设备依阅读原理的不同可分为： （1）线性CCD和线性图像式阅读器（Linear Imager）可阅读一维条码和线性堆叠式二维条码（如PDF417），在阅读二维码时需要沿条码的垂直方向扫过整个条码，我们称为“扫动式阅读”。这类产品比较便宜. （2）带光栅的激光阅读器: 可阅读一维条码和线性堆叠式二维条码。阅读二维条码技术时将光线对准条码，由光栅元件完成垂直扫描，不需要手工扫动。 （3）图像式阅读器（Image Reader）采用面阵CCD摄像方式将条码图像摄取后进行分析和解码，可阅读一维条码和所有类型的二维条码. 另外，二维条码设备的识读依工作方式的不同还可以分为：手持式、固定式和平版扫描式。 二维条码设备的识读生成对于二维条码生成的识读会有一些限制，但是均能识别一维条码。
二维码技术的发展及应用 宁夏回族自治区标准化院王阿承 摘要：随着二维码的日益普及，二维码的应用正在迅速扩大，条码及条码技术逐渐渗透到人们的生活中，把人们从繁琐和重复的工作中全面解脱出来，本文试从二维码的起源、编码原理、技术标准、与一维码进行比较及二维码应用等方面阐述二维码技术的发展及应用。 关键词：二维码编码原理技术标准应用 Abstract: With the increasing popularity of the two dimensional barcode, two dimensional barcode applications are expanded rapidly, barcode and bar code technology permeates gradually to people's life, people from trival and repetitive work, this paper tries to comprehensive liberation from the origin, two dimensional barcode principle, technical standards, codes compared with one-dimensional yards and two dimensional barcode applications aspects, two dimensional barcode technology development and application. Key Words: Two dimensional barcode，Encoding principle，Technical standard，application 一、引言： 条码技术自20世纪70年代初问世以来，发展十分迅速，仅仅20年时间，它已广泛应用于商业流通、仓储、医疗卫生、图书情报、邮政、铁路、交通运输、生产自动化管理等领域。条码技术的应用极大地提高了数据采集和信息处理的速度，改善了人们的工作和生活环境，提高了工作效率，并为管理的科学化和现代化做出了重要贡献。 二、二维码的起源 二维码技术从上世纪八十年代末开始出现，经过20年的推广应用，在传统行业的信息管理和信息交换领域发挥了巨大作用。如果说一维码对工业发展产生了巨大贡献的话，二维码的明天无疑就是一维码的今天，甚至由于其具有的独特优势，能够对社会的经济发展贡献更多。 二维码技术是在一维码无法满足实际应用需求的前提下产生的。由于受信息容量的限
基于图像预处理的二维码识别技术的研究 摘要：随着计算机科学技术的发展，自动识别技术得到了广泛的应用。在众多自动识别的技术中，条码技术已经成为当今主要的计算机自动识别技术之一。为解决条码信息容量有限的问题，九十年代以来出现一种新的条码——二维码。 二维码是指在平面二维方向上，使用某种特定的几何图形按一定规律分布的黑白相间的，用以记录信息的符号。在代码编制上巧妙地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，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理：它具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。 二维码主要分为两大类：一是堆叠式是二维码，其主要代表是pdf417；二是矩阵式二维码，主要包括QR码和Data Matrix码。在现代商业活动中，二维码以其低成本、快速识读、含有大量信息而广泛应用于各个行业，如：产品防伪/溯源、广告推送、网站链接、数据下载、商品交易、定位/导航、电子凭证、车辆管理、信息传递、名片交流、wifi共享等，人们通过手机二维码的扫描软件就可以轻松获得二维码中所储藏的信息。 对QR码进行识别需要使用采集设备采集的图像，但图像的采集过程中由于受到各种因素（如光照不均匀、拍摄角度、二维码有褶皱等）的影响，可能导致二维码图像背景有各种噪声，收到的图像可能存在几何畸变或者图像有阴影，从而导致识读设备很难识读，给解码带来相当大的困难。因此，如何对收集到的图像进行适当的去噪和校正已成为二维码识别的关键问题[1]。 本文主要针对异常QR码以及Data Matrix码的识别进行描述，先表明二维码识别要解决的问题、任务和框架，并对现有方法进行阐述，最后讨论二维码识别技术仍需解决的问题，并展望看其未来研究方向。 1.二维码识别的概念框架 随着二维码的广泛使用，二维码被广泛认知，当人们遇到二维码扫描失败的时候，对其产生的影响也是巨大的，人们会怀疑是不是产品是假的，或者是有诈骗信息，但其主要问题可能是： 1)二维码的扫描不够精确； 2)不是真的二维码图形；
二维码特点及应用 二维码（2-dimensional bar code） 是指在一维条码的基础上扩展出另一维具有可读性的条码，使用黑白矩形图案表示二进制数据，被设备扫描后可获取其中所包含的信息。一维条码的宽度记载着数据，而其长度没有记载数据。二维条码的长度、宽度均记载着数据。二维条码有一维条码没有的“定位点”和“容错机制”。容错机制在即使没有辨识到全部的条码、或是说条码有污损时，也可以正确地还原条码上的资讯。 二维码的特点 1、信息量大 可容纳多达1850个大写字母或2710个数字或1108个字节，或500多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍。 2、编码范围广 该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来；可以表示多种语言文字；可表示图像数据。 3、容错能力强 具有纠错功能，这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以正确得到识读，损毁面积达50％仍可恢复信息。 4、译码可靠性高
它比普通条码译码错误率百万分之二要低得多，误码率不超过千万分之一。 5、可引入加密措施保密性、防伪性好。 6、成本低成本低，易制作，持久耐用。 7、尺寸可变条码符号形状、尺寸大小比例可变。 8、易识别二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读。 二维码 - 应用 二维条码跟以往的一维条码一样，在商业活动中应用广泛，特别是在高科技行业、储存运输业、批发零售业等需要对物品进行廉价快捷的标示信息的行业用途广泛。在日本等一些国家地区，像QR码一样容易生成及读取的条形码已经成为生活中快捷便利的信息交流方式。在一些国家，已经采用PDF417码作为身份识别的标签，并直接印制在身份识别的证件上，以便快速读取。 1、表单应用 公文表单、商业表单、进出口报单、舱单等资料之传送交换，减少人工重覆输入表单资料，避免人为错误，降低人力成本。 2、保密应用 商业情报、经济情报、政治情报、军事情报、私人情报等机密资料之加密及传递。 3、追踪应用 公文自动追踪、生产线零件自动追踪、客户服务自动追踪、邮购运送自动追踪、维修记录自动
二维码总体分析报告 一、国际国内二维码行业 世界领先： 1.symbol世界领先的移动数据处理及无线信息系统制造商，其综合实力在自动识别行业最强， 2004 年公司销售额达到17.3亿美元。Symbol在激光式阅读器领域居全球领先位置。 2.HHP多年致力于IMAGE 式阅读器的研发，是这一领域的领导者。 国内领先： 1.新大陆是国内唯一拥有核心技术的自动识别公司。国内一些知名的IT 界的大企业，都曾经有 过大量投入，如联想、四通、南开戈德等，但是最终都没有实现核心技术的自主化。目前，国内有上千家的条码或自动识别企业，但基本上都是系统集成商，系统集成商的盈利模式是：代理各个设备商的数据采集设备和底层软件，然后提供各种行业的数据采集解决方案。公司在一维条码采集器产品方面形成了以自主知识产权为主导的、适应各种主流接口的便携式、枪式条码采集器的产品系列。并且逐步向通用操作系统、适应无线通信和各种主流接口的方向不断发展。开始向东南亚和台湾市场推进。更具特色的是，新大陆的便携式主要产品内置了GPRS、CD-MA 等广域无线通信模块，从条码采集与数据库的实时性具有更大的优势。 二、二维码识读设备市场分析 条码技术主要应用在零售、府部门、运输、物流、仓储、制造、医疗卫生，基本上使用在各个领域。一维条码仍是当今应用的主流，占了条码采集器市场的80％左右。但二维码逐步取代一维条码是一个趋势，业内人士认为：现在一维条码的市场就是将来二维码的市场，但由于一维条码已经在各行业大量使用，要更换这些设备需要巨额成本，在它使用价值完全散失之前，二维码的对其替代只能是逐步的。 二维码在对数据有较大需求的领域应用正逐步获得应用，如诺基亚所有新出厂的手机的内部、电池上和充电器上都已经标识了二维码。 二维码技术与RFID 技术相比，最大的优点在于二维码与一维条码技术一样，基本上是无成本的（基本上就是二维码的印刷成本），RFID 应用推广的瓶颈并不在于识读设备，而在于芯片的成本，据权威人士预测在芯片成本降低到 1 美分之前，RFID 技术是无法取代条码技术的，因此二维码技术与RFID 技术适用在不同的应用场合。 三、国内二维码厂商调研 1.新大陆 A．NLS-HR200条码扫描器： HR200系列手持式数据采集器产品拥有杰出快速的条码识读能力，它采用了752×480像素CMOS、具有国际领先水平的新大陆智能图像识别系统（包括了光学系统、图形数字化、图形处理和解码软件及其电路集成），能识别目前市场上所有主流应用的符合国际标准的二维码及一维码，包括最新颁布的国标码：汉信码。HR200系列产品外形美观、手感良好、接口丰富、应用灵活，并可根据用户需要提供蓝牙无线通讯功能。HR200是政府机关公文流转、交通车辆管理、制造、医疗卫生、仓储管理、邮政、证卡单证等行业应用的理想选择。 B．NLS-HR103手持式条码扫描器：
二维码的生成与识别 二维码 二维码又称QR Code，QR全称Quick Response，是一个近几年来移动设备上超流行的一种编码方式，它比传统的Bar Code条形码能存更多的信息，也能表示更多的数据类型。 二维条码/二维码（2-dimensional bar code）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地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，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理：它具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化点。 二维码的结构 1、版本信息：version1（21*21），version2，...，version40，一共40个版本。版本代表每行有多少模块，每一个版本比前一个版本增加4个码元，计算公式为（n-1）*4+21，每个码元存储一个二进制0或者1。1代表黑色，0表示白色。比如，version1表示每一行有21个码元。 2、格式信息：存储容错级别L(7%),M(15%),Q(25%),R(35%）。容错：允许存储的二维码信息出现重复部分，级别越高，重复信息所占比例越高。目的：即使二维码被图标遮住
一部分，一样可以获取全部二维码内容。有图片的二维码，图片不算二维码的一部分，它遮住一部分码元，但还是可以扫描到所有内容。 3、码字：实际保存的二维码信息，和纠错码字（用于修正二维码损坏带来的错误，就是说当码元被图片遮住，可以通过纠错码字来找回）。 4、位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形，校正图形：用于对二维码的定位。位置探测图形用于标记矩形大小，3个图形确定一个矩形。定位符是因为二维码有40个版本尺寸,当尺寸过大后需要有根标准线，不然扫描的时候可能会扫歪。 具体的二维码结构如图1-1所示。 图：1-1二维码结构示意图
二维码技术在物流行业中的实际应用 绪论 随着信息技术的快速发展，条码技术也得到了大大的改进并由原来的一维码发展到了二维码。二维码从根本上改进了一维码的不足，从而更加有利于社会的发展。本文论述了二维码的技术原理、发展、应用领域及应用上存在的问题。关键词：二维码、发展、应用领域。 人们日常见到的印刷在各种商品外包装上的条形码，是普通一维条码，也就是平常所说的传统条码。这种条码自本世纪70 年代初问世以来，得到人们的普遍关注，发展十分迅速。在短短的二十多年时间里，它已广泛应用于工业、商业、交通运输业、金融、医疗卫生、仓储业、邮电及办公自动化等领域。条码的使用，极大地提高了信息处理的速度，提高了工作效率。八十年代末，出现了具有更大信息量的条码--二维码，条码技术因此出现了质的飞跃。二维码在与一维码同样的单位面积上的信息含量是一维码的近百倍，它不但可以存放数字，而且可以直接存放包括汉字在内的所有可以数字化的信息。例如文字、图片、声音、指纹等。二维码的出现是条码技术发展史上的里程碑，从质的方面提高了条码技术的应用水平，从量的方面拓宽了应用领域。在经济全球化、信息网络化、生产国际化的当今社会，作为信息交换、传递的介质，二维码技术有着非常广阔的应用前景。二维码技术作为一项新技术，逐步为银行、公安、物流等行业所采用。1999 年4 月国家经贸部专门召集有关部门会议，讨论贯彻落实二维码在我国的推广应用。 问题背景 某物流有限公司（以下简称：A 物流公司）系某有限责任公司控股的全资子公司，现已投入使用的物流中心面积达6万平方米。多年来，A 物流公司始终坚持信息化是现代物流的灵魂”，自行设计开发了ERP、WMS、第三方物流系统、二维条码、办公自动化系统（0A）、物流网站，成功地应用了温湿度自动监测技术、无线射频技术（RF）、电子标签技术、消防安保红外监控报警技术、GPS监控、业务叫号系统 等，引进了国际先进的托盘提升机、螺旋输送机、自动分拣系统等自动化物流设施，是一个集货品储存、验收养 护、物流加工、装卸搬运、集中配送和信息服务等六大功能于一体的专业化从作业现场了解到，在发货前，需通过自动分拣系统对货品进行分拣，所以，仓
二维码应用案例标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
二维码应用案例： 案例一：二维码汽车票 用户通过网络购买车票时输入完购票信息，通过电子支付，即可完成车票的预订，稍后手机会收到的二维码电子票信息，旅客凭该信息即可到客运站换票或直接检票登车。同样的飞机票、火车票、展会门票、影票等通过二维码都能实现电子化。 案例二：二维码物流管理应用 物流管理的概念经历了从简单到复杂、从低级到高级的过程。开始它被理解为“在连接生产和消费间对物资履行保管、运输、装卸、包装、加工等功能，以及作为控制这类功能后援的信息功能，它在物资销售中起了桥梁作用”。随着市场竞争的加剧，物流管理就不单纯要考虑从生产者到消费者的货物配送问题，而且还要考虑从供应商到生产者对原材料的采购，以及生产者本身在产品制造过程中的运输、保管和信息传递等各个方面，全面地、综合性地提高经济效益和效率的问题。因此，现代物流是以满足消费者的需求为目标，把制造、运输、销售等市场情况统一起来考虑的一种战略措施，这与传统物流把它仅看作是“后勤保障系统”和“销售活动中起桥梁作用”的概念相比，在深度和广度上又有了进一步的含义。 另一方面，快速、精确和全面的信息通信技术的应用开拓了以时间和空间为基本条件的物流业，为物流新战略提供了基础，新的物流经营思想也如雨后春笋般不断破土而出，如：准时化战略、快速反应战略、连续补货战略、自动化补充战略、销售时点技术、实时跟踪技术等等。 案例三：二维码汽车制造业应用
二维码技术在汽车行业的应用广泛而深入，具体到二维码在汽车行业的应用，DPM二维码技术现已在美国的汽车行业得到广泛应用，美国汽车制造业协会（AIAG）还专门制订了相关标准，而我国的部分合资汽车厂商也相继开始了应用步伐。二维码技术在汽车行业的应用已经十分普遍而深入，从发动机的钢体、钢盖、曲轴、连杆、凸轮轴到变速箱的阀体、阀座、阀盖，再到离合器的许多关键零部件以及电子点火器和安全气囊，二维码的应用比比皆是。 由于生产加工质量得以全过程跟踪，提高了加工质量，同时由于跟踪了生产过程中的加工设备，可以自由操作工人的状态，而且使得其原生产线变成了柔性生产线，可生产多品种产品。更为重要的是，二维码的成功引入还为产品的防假冒提供了有力的手段，也为产品的售后服务提供了有说服力的保障，并为MES（制造执行系统）的实现提供了完整的数据平台。 案例四：质量追溯 给猪牛羊佩戴二维码耳标，其饲养、运输、屠宰及加工、储藏、运输、销售各环节的信息都将实现有源可溯。二维码耳标与传统物理耳标相比，增加了全面的信息储存功能。在可追溯体系中，猪牛羊的养殖免疫、产地检疫和屠宰检疫等环节中都可以通过二维码识读器将各种信息输入到新型耳标中。通过编码就能很轻松地追溯到每头猪是哪个养殖场、哪个管理员饲养的，市民餐桌上的猪肉质量安全就有保障了。 案例五：二维码会议签到 只要发送一张含有来宾手机号码、身份等二维码彩信到嘉宾手机上，来宾签到时，只需扫描二维码即可签到。省去了过去通过纸质入场券签到的复杂性，提高了签到的速度和效率。
条形码与二维码的优缺点分析 什么是条形码？ 条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用。条形码技术，是随着计算机与信息技术的发展和应用而诞生的，它是集编码、印刷、识别、数据采集和处理于一身的新型技术。它的种类包括有：EAN码，UPC码，UCC/EAN-128码，交叉25码，39码，以及库德巴码。各种不同种类的 UPC-E码 条形码的发展历程 最早被打上条形码的产品是箭牌口香糖。条形码技术最早产生在风声鹤唳的二十世纪二十年代，诞生于威斯汀豪斯（Westinghouse）的实验室里。一位名叫约翰·科芒德（John Kermode）性格古怪的发明家“异想天开”地想对邮政单据实现自动分检，那时候对电子技术应用方面的每一个设想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上做条码标记，条码中的信息是收信人的地址，就象今天的邮政编码。为此科芒德发明了最早的条码标识，设计方案非常的简单（注：这种方法称为模块比较法），即一个“条”表示数字“1”，二个“条”表示数字“2”，以次类推。然后，他又发明了由基本的元件组成的条码识读设备：一个扫描器（能够发射光并接收反射光）；一个测定反射信号条和空的方法，即边缘定位线圈；和使用测定结果的方法，即译码器。 此后不久，随着LED（发光二极管）、微处理器和激光二极管的不断发展，迎来了新的标识符号（象征学）和其应用的大爆炸，人们称之为“条码工业”。今天很少能找到没有直接接触过即快又准的条形码技术的公司或个人。由于在这一领域的技术进步与发展非常迅速，并且每天都有越来越多的应用领域被开发，用不了多久条形码就会像灯泡和半导体收音机一样普及，将会使我们每一个人的生活都变得更加轻松和方便。 条形码的的运作原理 识别原理 要将按照一定规则编译出来的条形码转换成有意义的信息，需要经历扫描和译码两个过程。物体的颜色是由其反射光的类型决定的，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，所以当条形码扫描器光源发出的光在条形码上反射后，反射光照射到条码扫描器内部的光电转换器上，光电转换器根据强弱不同的反射光信号，转换成相应的电信号。根据原理的差异，扫描器可以分为光笔、红光CCD、激光、影像四种。电
图像识别中仍然存在的问题及解决思路 一、摄像系统晃动问题，在对焦侧及中部炉盖进行拍摄时，小的晃动问题并不显示很严重，但对机焦炉盖及上升管拍摄时，由于距离比较远，小的晃动就会造成画面的不稳定，影响识别精度。 晃动的原因：有几种情况，一是由于滑行车在风的作用下东西方向的摆动；二是摄像系统安装于滑行车外部支架上，有一定高低方向的颤动；三是由于云台的旋转俯仰均是齿轮驱动，齿轮配合间隙的晃动会造成一定的晃动。 解决方案：虽然现在的识别程序中已经对晃动进行了配准，但有时仍会由于晃动造成误判，因此考虑从硬件及软件两方面着手进行改善，硬件上解决滑行车摆动最理想的方案是采用双轨，但考虑到成本会增加较多，在王工新的设计中将摄像系统由滑行车外部移到中部应该对上下的颤动会有改善。云台齿轮间隙的问题，如要解决只能选用新的更精密的云台，考虑到这部分晃动的幅度较小，而且由于这种间隙没有弹性的回力，故在一定风向下一般不会发生来回的晃动，可不考虑。 软件的方面，现在所用的晃动图像配准方法有两个问题，一是由于运算量较大，现在只对晃动严重的上下方向进行了配准，对横向的晃动未进行配准。二是配准的算法上应该还有一定的提高空间（主要是降低运算量及提高配准精度），新来的小张由于研究生专业就是图像识别，考虑让他在这方面做一些工作（除了配准这部分，从整个识别算法上也可以做一个重新的考虑）。 另一个张总曾提出的软件解决方案是，在拍摄瞬时风速超过一定范围后，识别结果均定为不泄漏。 二、逆光问题，在下午的拍摄中，逆光是影响识别效果最严重的一个因素（对焦侧炉盖的拍摄基本没影响，对中间炉盖有一定影响同，对机侧炉盖及上升管拍摄影响很大），在逆光时拍摄回的画面，即使人工来识别，也已经无法判断泄漏与不泄漏，这种情况下计算机识别已经无能为力。 逆光原因：由于焦炉是南北走向，我们的摄像系统安装于焦炉东侧的焦侧方向，在下午对机侧炉盖及上升管拍摄时，阳光正好照射在摄像机护罩玻璃上，导致摄回的图像均变成灰色。除不能识别外，有时还会由于中部光线强度的变化导致一些误判。
二维码识别技术解析 当你频繁和它照面的时候，你有没有过这样的好奇：为什么用手机扫一下就会看到一个“花花世界”？二维码的颜色为什么是黑白相间的呢？这些不规则几何图形中究竟藏着怎样的“秘密”？ 常见的二维码上为啥三个角上有方块，这是三个定位点，图形旋转也不影响识别 要了解二维码的原理，我们先要来好好认识一下它。现在最常见的二维码是OR 二维码（OR是一种码制），我们便以它为例。 我们看一个二维码，最先看到的当然是几何图形。这些图形中，藏了不少重要的“部件”。南京邮电大学计算机学院副教授黄海平为我们做了详细分析。 首先，OR二维码的三个“角”上有三个方块，可别小瞧这方块，它叫位置探测图形。有了这三个点，不管是从哪个方向读取二维码，信息都可以被识别。即使将二维码图形旋转，也可以识别。也许你会问，为什么不是四个角上都有方块呢？事实上，是可以设更多的点，但几何知识告诉我们，3点就可以确定一个平面，节省出的一个角可以嵌入更多信息。 另外，二维码上还有一些图形混杂在几何图形中，是肉眼看不出来的，比如定位图形和分隔符。定位图形就是图中连接三个位置探测图形之间的两根“线”，它的作用是决定二维码符号中模块的坐标，而分隔符的作用是将位置探测图形与符号的其余部分分开。也就是说，通过扫描能读取的数据信息在二维码中的位置是由定位图形和分隔符决定的。 还有两个图形肉眼也难以发现，位于左下角位置探测图形上面的是“版本信息”，每个二维码都有一个版本号，我们常说的V1.0、V2.0就是版本；包围在三个位置探测图形周边的则是“格式信息”，这指的是这个二维码采用的编码格式。 二维码为什么是黑白相间的 黑色表示二进制的“1”，白色表示二进制的“0” “我们之所以对二维码进行扫描能读出那么多信息，就是因为这些信息被编入了二维码之中。”黄海平说，“制作二维码输入的信息可以分成三类，文本信息，
·1792·科技创新建筑工程技术与设计2015年8月上 BIM技术与二维码技术相结合的应用尝试 杨建文 周思阳 （中国建筑第二工程局有限公司北京分公司 北京 100073） 【摘要】为了研究在工程管理中如何运用BIM技术和二维码技术提高企业的技术水平、工作效率和综合竞争力，尝试将BIM技术和二维码技术与传统工程管理工作流程相结合，试分析应用方法及对工程管理带来的影响。结果表明，在从企业角度推行下，通过适合的方式将BIM技术与二维码技术与传统的工程管理流程结合，有助于工程管理的提升。 【关键词】 BIM技术 二维码技术 工程管理 1 引 言 随着当代科学技术的创新、发展与成熟，各个企业都在尝试通过运用新思想、新技术来提高企业的技术水平、工作效率和综合竞争力。通过将BIM技术和二维码技术融入到传统的工作流程中去，可以提升传统工作的效率、施工管理效率，同时将传统工作中一些施工的重点和难点转变为更容易掌握和控制的常规性施工内容。本文从三个方面来介绍BIM技术和二维码技术的尝试及应用，即：为什么要做这样的应用尝试；如何做这样的应用尝试；通过这样的应用尝试可以获得怎么的效果。 2 为什么要做这样的应用尝试 2.1 为什么要将BIM技术应用到工程中 2.1.1 弥补设计环节中的不足 以往施工单位拿到设计施工蓝图后，第一步需要做的就是图纸会审，提出疑问，然后由设计单位来答复。施工单位由不同专业的工程师对图纸进行审查，一般分为两组人：土建专业工程师若干人来审查结构专业和建筑专业图纸；机电专业工程师若干人来审查机电专业图纸。而机电专业内部一般又分为两组人：电气专业工程师审查电气专业、弱电专业、消防报警等相关专业图纸；给排水、采暖及通风工程、消防及喷淋等相关专业图纸。这样问题就来了，由于时间限制或沟通手段的限制，各专业工程师无法对思想中构建的施工现场进行结合，所以在发现的问题中，以漏项、不明确、相同项目的解释不相同等解释失误或注释失误原因为主，而施工过程中可能发现的设计中存在的问题。 2.1.2 改进施工单位现场深化设计的方法 在机电专业的图纸中我们往往会看到这样的内容：管道或桥架标高贴梁底敷设；管道或桥架标高为某某标高；管道或桥架标高根据现场情况定；管道或桥架标高应满足净高要求等等内容。而在实际施工过程中，很多情况需要现场解决，尤其是空间问题，比如：机电各专业管道桥架之间的空间冲突、碰撞；机电专业与结构或建筑专业空间位置冲突、碰撞等。为了避免这种冲突，施工单位往往需要找一个施工经验非常丰富的工程师，通过CAD的二维图纸的复制重叠，在思想中构建三维景象，然后进行各专业的综合管线排布。这样的传统方法，不仅对从事工作工程师的专业技能有很高的要求，而且消耗时间较长、工作效率低、存在一定的错误率。 2.1.3 提高对工程建设的理解和沟通效率 在施工过程中我们常常会发现这样的情况，如：工程师之间探讨现场问题的时候，通常会拿着蓝图，几个人去现场查看进行沟通；在工程师对劳务人员进行技术或安全交底的时候，会出现理解偏差的情况，导致施工不准确或施工错误；工程师与业主单位、监理单位沟通施工方案的时候，大家往往拿着二维的施工蓝图，在会议室开会讨论。这种沟通基于不同人思想中构架的三维景象，而这种方式的弊端就是过于消耗精力、消耗时间，然而结果有时候还不尽人意。而且这样的沟通是否能够达到每个人心中的目标，完全取决于沟通者技术能力、施工经验、思维方式、表述与接收表述的能力。 2.1.4 建设单位对后期运维的需求 当工程建设完毕移交至建设单位后，建设单位往往会开始考虑运维或物业的管理相关工作，而通常交接性工作是很繁琐的一件事。再或者再业主使用工程期间的某天，需要对某些设备或者配件进行查询或更新，而重新查找对应蓝图和资料是也很繁琐的，而有时候可能查找不到。 2.2 为什么要将二维码技术应用到工程中 2.2.1 保证管线综合排布的实施 由于利用BIM技术进行管线综合后，各专业之间如何确保准确的相对位置关系就显得尤为重要。正所谓BIM模型结合实体建造，所以会采用综合支吊架预制加工技术来确保各专业之间的空间位置关系。综合支吊架往往是好多种，同时新技术所带来了新流程、新环节，而我们如何快速准确的将其找到并且安装到正确位置，这个就成为新技术应用如何后确保效率提升和施工工期的问题就出现了。 2.2.2 保证施工进度和目标施工成本的落实 由于机电系统较多，涉及的材料较多，尤其是一些预制加工异形构建。提高总包物资管理工作，保证分包及劳务人员的工作效率，确保质量、减少认为错误并确保工期等工作显得尤为重要。 3 BIM技术和二维码技术的尝试应用方法 3.1 BIM技术与二维码技术应用的必要准备 BIM用台式机若干台（建议配置：CPU：Intel Core I7 4770;内存：2*8G=16G，1600MHZ；主板：Z87；显卡：AMD HD7870，256bits，2G；硬盘：1T机械硬盘，7200转和250G固态硬盘；27寸显示器）；带二维码扫描功能的手机若干（常规安卓手机均可，人员自备）；改进的物资管理系统（二维码专用通道） 3.2 利用BIM技术和二维码进行管线综合及施工 尝试将BIM技术和二维码技术融入到传统的工作流程中去，流程共有三部分组成：管线综合技术流程，施工材料领取流程，物资精细化管理流程。 3.2.1 管线综合技术流程 利用绘图软件绘制 各专业BIM模型图(Revit、Archicad、Magicad)→将模型导入Navisworks中进行碰撞检测→解决碰撞点并进行管线综合→绘制综合支吊架和异形连接件，制定相应二维码→设计院审核施工图后，将图纸派发给劳务人员施工，将二维码和预制加工构建大样图发给厂家进行加工 3.2.2 施工材料领取流程 分包人员扫描二维码，进行总包出库工作→劳务人员使用手机扫描二维码，查看材料施工信息→管线综合并行施工 3.2.3 物资精细化管理流程 物资精细化管理流程图 4心得体会 4.1 对工程管理的影响 通过将BIM技术和二维码技术相结合应用到传统的工作流程中去，解决了以往设计方面的不足；减少了设计变更，减少了窝工代工；增加了所有人员的沟通效率、准确率；保证了施工质量和成本；增加了材料利用率，解决了材料，更加绿色环保；提高了工程管理水平；提高了企业综合竞争力。 4.2 有待改善的方面 通过将BIM技术和二维码技术相结合应用到传统的工作流程中去，需要由公司向下逐层推行，否则向下的执行力不够，这样会原有的工程管理和新技术应用这两方面不能统一。然而应用BIM和二维码新技术，最重要的就是要和传统流程融为一体，这样他们才不会孤立存在，避免劳民伤财。 参考文献： 何关培、李刚.那个叫BIM的东西究竟是什么[M].中国建筑工业出版社.2011.
目录 第一章绪论 (2) 1.1 研究背景 (2) 1.2 人脸图像识别的应用前景 (3) 1.3 本文研究的问题 (4) 1.4 识别系统构成 (4) 1.5 论文的内容及组织 (5) 第二章图像处理的Matlab实现 (6) 2.1 Matlab简介 (6) 2.2 数字图像处理及过程 (6) 2.2.1图像处理的基本操作 (6) 2.2.2图像类型的转换 (7) 2.2.3图像增强 (7) 2.2.4边缘检测 (8) 2.3图像处理功能的Matlab实现实例 (8) 2.4 本章小结 (11) 第三章人脸图像识别计算机系统 (11) 3.1 引言 (11) 3.2系统基本机构 (12) 3.3 人脸检测定位算法 (13) 3.4 人脸图像的预处理 (18) 3.4.1 仿真系统中实现的人脸图像预处理方法 (19) 第四章基于直方图的人脸识别实现 (21) 4.1识别理论 (21) 4.2 人脸识别的matlab实现 (21) 4.3 本章小结 (22) 第五章总结 (22) 致谢 (23) 参考文献 (24) 附录 (25)
第一章绪论 本章提出了本文的研究背景及应用前景。首先阐述了人脸图像识别意义；然后介绍了人脸图像识别研究中存在的问题；接着介绍了自动人脸识别系统的一般框架构成；最后简要地介绍了本文的主要工作和章节结构。 1.1 研究背景 自70年代以来.随着人工智能技术的兴起.以及人类视觉研究的进展.人们逐渐对人脸图像的机器识别投入很大的热情，并形成了一个人脸图像识别研究领域，.这一领域除了它的重大理论价值外，也极具实用价值。 在进行人工智能的研究中，人们一直想做的事情就是让机器具有像人类一样的思考能力，以及识别事物、处理事物的能力，因此从解剖学、心理学、行为感知学等各个角度来探求人类的思维机制、以及感知事物、处理事物的机制，并努力将这些机制用于实践，如各种智能机器人的研制。人脸图像的机器识别研究就是在这种背景下兴起的，因为人们发现许多对于人类而言可以轻易做到的事情，而让机器来实现却很难，如人脸图像的识别，语音识别，自然语言理解等。如果能够开发出具有像人类一样的机器识别机制，就能够逐步地了解人类是如何存储信息，并进行处理的，从而最终了解人类的思维机制。 同时，进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样，人脸也具有唯一性，也可用来鉴别一个人的身份。现在己有实用的计算机自动指纹识别系统面世，并在安检等部门得到应用，但还没有通用成熟的人脸自动识别系统出现。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA鉴定等更具方便性，因为它取样方便，可以不接触目标就进行识别，从而开发研究的实际意义更大。并且与指纹图像不同的是，人脸图像受很多因素的干扰:人脸表情的多样性;以及外在的成像过程中的光照，图像尺寸，旋转，姿势变化等。使得同一个人，
2D识读技术以及产品介绍——2D检测技术以及产品介绍 1、符号质量检验概览 DPM方法的范围意味着标识的外观在不同的情况 下可能有很大的差异。除了所选的标识方法，原件有不 同的颜色或形状并可以用不同的材料来制成，表面类型 有光滑的、有沟痕的、有条纹的、有条痕的或粗糙的颗 粒状。任何验证方法必须在所有的情况下提供可靠和一 致的结果。 迄今为止，DPM应用的行业标准和最终用户对于判 定标识质量没有太多的选择。ISO/IEC16022国际规范 规定了如何印刷（或标识）数据矩阵码（代码结构、符 号格式、解码算法等）。虽然16022标准原本包含了一 些质量度量，该作者从未计划用它来进行验证。这项任 务留给了5年后的ISO/IEC 15415。 因为15415的设想目标是高对比度的白色标签上 的黑色标识，它只定义了一种照明方法。验证许多DPM 标识并同时遵循改限制，就好像是让一位摄影师进入一 个暗室，并尝试不用闪光灯拍照。如果照明不合适使检 测仪抓取一个好图像，用于评估标识质量的任何度量都 没有意义。如果从垃圾就入手，你最终得到的仍是垃圾。 15415标准要求在使用前用一张显示有已知的白 度值的白色卡片对验证器进行校准（如NIST认证的校 准卡）。校准涉及调整成像系统设置（例如，相机曝光 或增益），从而使校准卡上的白度值与已知值对应。一 旦校验后，这些设置（包括照明特性）从不变化，不管是何种标识方法、材料或表面特性。另外，该类要求可以产生纸质标签可接受的图像。但是，根据标识的方法以及该元件的反射性，由DPM元件固定设置所产生的图像，在大多数情况下会曝光不足或曝光过度。 代码的验证包括分析该代码的直方图。一个8-bit相机所抓取每个图像的像素，可以为256个灰度值得任何一个。直方图形象地描述了每个可能的灰度值下，图像中的像素数所呈现出的值分布的情况。一个标识清楚的代码直方图应显示两个明显并清楚分离的峰值。没有明显的峰值，区分1和0，并将存储在代码中的信息进行解码变得尤为困难，就像在雨中开车时辨认道路标志。（见图2和图4） 当应用15415标准单一的照明配置以及强制性固定的相机设置时，DPM标识（如一片金属上的一个蚀刻代码）出现的一个常见问题是图像更像是黑底灰字，而不是白底黑字。产生的直方图峰值要不免显得多。 一个标准的评估标准是符号的对比度—最低（“黑色”）和最高（“白色”）的直方图值之间的跨度。使用DPM 标识上的固定设置使“白色”在衡量尺度上大打折扣，产生较低的对比度和不合格分。我们需要一个标准的自动曝光程序来如下描述优化该元件反射的光。 即使是优化的图像，当分析15415中的直方图时，会出现另一个问题。因为它们是由独立过程创建的，实际DPM 代码的直方图一般不显示前景和背景相同尺寸或对称的分布。 那么，你如何区分前景和背景呢？ ISO/IEC15415选择基于直方图最暗值（最小反射率）和其最亮值（最大反射率）之间中点的一种及其简单的方法。当然，该方法只有当两个峰值的分布相同时才会产生正确的阈值，而这种情况从来没有发生过，甚至连纸标签也没有。如果把所有像素包括在符号区域时，种种情况将会加剧。理想情况下，一个良好的代码的图像只包含三种类型的灰度分布：前景、背景和边线。“边线”像素将前景与背景分开。
辽宁工业大学 关于图像识别技术的论述 --图像处理与识别结课论文 学院：电子与信息工程学院 班级：电子102班 学号：100404054 姓名：包媛
关于图像识别技术的论述 随着科学技术的不断发展,计算机应用领域的不断开拓,一种全新的图像处理方法应运而生,这就是数字图像处理技术,即利用计算机设备将图像转变成数字信息来进行保存、处理、传输和重现。数字图像识别技术则是从数字图像处理技术中延伸出来的一个重要的研究方向。目前,数字图像处理与识别的应用范围越来越广。但就目前的水平而言,计算机对外部的感知能力还比较薄弱,还需要投入大量人力、物力从事数字图像处理与识别的理论和应用的研究。图像处理与识别的应用有很多种，如指纹识别，条码识别，人脸识别,车牌识别，残损纸币识别等等在生活，生产中，和警方侦破案件中都有很多很重要的应用。数字图像处理方法的分类以及数字图像处理系统的基本部件,“数字图像处理的基本方法”、“人脸识别”及“残损纸币识别”进行详细叙述。一些数字图像处理的基本方法,包括图像增强与图像检测两部分。人脸识别”当中,可采用SN-tuple神经网络的方法进行识别,同时网络参数的变化对识别率也会有所影响影响。对于“残损纸币识别”,可以选择边缘检测、Fisher判别和神经网络三种方法进行识别。其中,边缘检测需要区分纸币的面值和正反,之后方可识别,但性能较为稳定,识别效果较好;Fisher判别无需区分纸币的面值和正反,但识别率受样本选择的影响,不同样本,识别率有可能相差较大;神经网络方法也可不区分纸币的面值与正反,但识别率较低,若区分面值与正反,则可获得较高的识别率。下面分别对车牌识别，纸币、票据识别和手势识别做陈述。 随着我国国民经济的迅速增长,机动车的规模与流量大幅增加,随之而来的管理问题也日益严重。因此迫切需要采用高科技手段,对这些违法违章车辆牌照进行登记,汽车牌照识别系统的出现成为了交通管制必不可少的有力武器。汽车牌照的识别系统在公共安全,交通管理,及相关军事部门有着重要的应用价值。它是一个基于数字图像处理和字符识别的智能化交通管理系统,该系统先通过图像采集,再对图像进行处理以克服图像干扰,改善识别效果,而后进行二值化,归一化等处理,最后进行识别。车牌识别系统使得车辆管理更趋于数字化,网络化,大大提高了交通管理的有效性与方便性。车牌识别系统作为整个智能交通系统的一部分,其重要性不言而喻。 车牌识别是一项涉及到数字图像处理、计算机视觉、模式识别、人工智能等多门学科的技术,它在交通监视和控制中占有很重要的地位,已成为现代交通工程领域中研究的重点和热点之一。该项技术应用前景广泛,例如用在自动收费系统、不停车缴费、失窃车辆的查寻、停车场车辆管理、特殊部门车辆的出入控制
二维码技术在检验报告中的应用沈昱 徐微 / 上海市质量监督检验技术研究院 0 引言 作为第三方检验检测机构能为社会提供公正、准确、具有法律效力的的检测报告是益国利民的好事，引入二维码技术对检验报告进行有效管理，实现检验报告的真伪识别和检测结果的可追溯管理成为本文的研究重点。 1 二维码技术及其特点 二维码，指利用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息[1]。二维条形码除具有一维条形码的优点外，同时还具有成本低、信息容量大、安全性高、保密防伪功能强、错误修正技术等优点。二维码作为一种信息存储和传递技术，现已被广泛应用于生产制造、商业贸易、医疗卫生、仓储管理等各个领域[2]，大大加快了信息化数据采集和数据处理的速度，提高工作效率的同时更促进了物品管理的现代化和科学化。 2 二维码技术在检验报告中的应用 检验检测机构通常采用在报告中印制水印、暗纹、条码等防伪方式，虽能起到一定防伪作用，但不足以保证其不受纸张质量、水印技术，清晰度等影响[3]。二维码技术应用到检验报告中，实为“一物一码”的身份码信息管理技术。就像人从一出生就被赋予一个唯一的身份证号码，从此通过身份证号码及相关信息的共享实现对人的管理一样，检验检测机构在开展检测业务前，由专人为每份检验报告编订一个唯一的二维条形码用于样品资料建档，详细描述包括样品名称、数量、型号、规格、委托单位、生产单位等所有关于样品的信息记录，以确保之后的检验环节样品信息验证的可靠性。从检测业务开展到检验报告形成，每个流转过程中的重要信息都会逐一更新且以电子形式存放于该二维码中，最终该二维码会以图片的形式印制在书面检验报告的某处。用户可通过手机或采用其他智能端扫描报告上的二维码图片，即可查阅报告内容，无需任何输入即可完成检验报告的查验过程，随时随地通过网络查看到电子检验报告原件，极大地方便了用户对报告的查询使用。 2.1 二维码技术在检验报告中的防伪应用 对检验报告的真伪质疑向来是广大消费者的诉求之一。依据GB/T 17004-1997，二维条码已被归类为多媒体类中的一种信息防伪技术[4]。但这并不是严格意义上的防伪，需要做到真正的“防伪”需结合密码技术、数字水印、生物识别等其他防伪印刷技术。其中二维码防伪加密技术最为常用，是在二维码的基础上运用密码学原理把密码的私钥或公钥体制与二维条码的编码技术相结合，利用二维条码包含信息容量大且可识读性强的特性，以二维条码图形作为防伪载体，通过扫描识别软件和互联网查询方式进行网上验证，得到验证结果。克服了二维条码所载信息在网上或其他物理空间传输时容易被破译和复制的缺点，保证了查询结果的可靠性[5]。 检验检测机构可以充分利用二维码防伪加密技术来真正实现对检验报告的“防伪”。首先，电子版检验报告由专人负责加密形成密文，再通过二维码生成软件形成对应且唯一的二维码图形，该二维码图形作为防伪载体将被印制到检验报告某处。当用户通过手机扫描该二维码图形后，手机会自动将识 国内统一刊号CN31-1424／TB2018/2 总第265期