二维条码图像处理算法及其VLSI设计研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士学位论文DOCTORALDISSERTATION（电子科技大学图标）论文题目二维条码图像处理算法及其VLSI设计研究学科专业微电子学与固体电子学学号200911030115作者姓名李建华指导教师李平教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文二维条码图像处理算法及其VLSI设计研究（题名和副题名）李建华（作者姓名）指导教师李平教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业微电子学与固体电子学提交论文日期20

2、13/4/9论文答辩日期2013/5/31学位授予单位和日期电子科技大学2013/6/28答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据Researchontwo-dimensionalbarcodeimageprocessingalgorithmanditsVLSIdesignADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MicroelectronicsandSolid-StateElec

3、tronicsAuthor:JianhuaLiAdvisor:Prof.PingLiSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：

4、年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将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、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要二维条码具有便捷、灵活、成本低、信息量大、可靠性高、保密性好等优势，正广泛的应用于证件数据保管，物流数据保存，零售行业，资料保密防伪等诸多领域。目前以图像处理为基础的二维

5、条码识别技术还不完善，需要在两个方面进行改善：1、为了降低光照不均、几何畸变、形变、散焦模糊等外部因素对条码图像识别的影响，需要对二维条码图像处理算法进行优化和改善。2、目前的条码解码设备都是由ARM，DSP或其它通用控制器组成，使用专用的针对二维条码图像处理芯片可以通过减小控制器周边的辅助元件有效避免目前由通用控制器构成的二维条码解码设备体积大，功耗高，价格贵等缺点。本论文以此为背景，对二维条码的图像处理算法及其芯片设计做了下面几个方面的研究。（一）提出了一种光照均衡算法。在二维条码采集过程中，由于光源位置、角度的差异，获得的条码图像

6、一般都具有一定程度的非均衡光照现象，这种非均衡光照现象给二维条码识别带来极大的困难。为了提高二维条码的识别率，必须采用特殊的算法消除这种不均匀光照现象。本论文分别采用四种不同形状的结构元素对二维条码进行WTH（whitetop-hat）变换，然后将四种处理结果进行融合。实验结果显示该算法不但能保护图像细节，也消除了二维条码图像的非均衡光照现象。（二）提出了一种边缘保持的滤波算法。摄像头采集的条码图像主要受离散脉冲、椒盐噪声的影响，为了减小噪声对图像的影响，本论文提出了一种自适应滤波算法，该算法首先判断一个滤波窗口中是否有中值存在，在中值

7、存在的情况下，再对滤波窗口的中心点像素进行噪声检测，如果不是噪声，则将滤波窗口的中值进行输出，否则通过构建包含窗口中心像素的八个不同边缘走向子窗口来对窗口的中心点进行检测，最后选择离散度最小的子窗口中值为最终输出值。如果滤波窗口中没有中值，则直接将图像中心点的像素值进行输出。实验结果显示该算法能在保护图像边缘的同时有效去除二维条码的噪声。（三）提出了一种二维条码图像的定位算法。条码定位是二维条码识别中必须解决的技术难点。本论文提出的算法首先用尺寸逐渐增大的结构元素对原始图像进行腐蚀，然后通过数学形态学重建得到连通度大于某尺寸的子图，通过

8、与前一次获得的子图进行比较，当两次相邻的子图相同时，子图就为粗定位结果图。I万方数据摘要最后，为了消除噪声对条码边缘的影响，对粗定位图像进行开、重建操作，得到精细的提取图像。实验结果显示该算法能够对不同种类