条形码识别技术.docx
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条形码识别技术
1.条码技术概述
条码技术是在运算机的应用实践中产生和进展起来的一种自动识别技术,条码应用技术确实是应用条码系统进行的信息处置技术。
条码技术的研究始于20世纪中期,是继运算机技术应用和进展应运而生的。
随着70年代微处置器的问世,标志着“信息化社会”的到来,它要求人们对社会上各个领域的信息、数据实施正确、有效、及时的搜集、传递和治理。
因此如何代替人的视觉、人的手工操作、或在复杂的环境中正确、迅速地获取信息并加以识别,成为人们普遍关切和有关人员精心研究的课题。
条码技术具有以下几个方面的优势:
一、靠得住准确。
有资料可查键盘输入平均每300个字符一个错误,而条码输入平均每15000个字符一个错误。
若是加上校验位犯错率是万万分之一。
二、数据输入速度快。
与键盘输入相较较,用条形码扫描读入电脑的速度大约是键盘输入的100倍,而且能够实现“即时数据输入”,一个每分钟打90个字的打字员秒可输入12个字符或字符串,而利用条码,做一样的工作只需秒,速度提高了5倍。
3、经济廉价。
与其它自动化识别技术相较较,推行应用条码技术,所需费用较低。
4、灵活、有效。
条码符号作为一种识别手腕能够单独利用,也能够和有关设备组成识别系统实现自动化识别,还可和其他操纵设备联系起来实现整个系统的自动化治理。
同时,在没有自动识别设备时,也可实现手工键盘输入。
五、自由度大。
识别装置与条码标签相对位置的自由度要比OCR大得多。
条码通常只在一维方向上表达信息,而同一条码上所表示的信息完全相同而且持续,如此即便是标签有部份缺欠,仍能够从正常部份输入正确的信息。
六、设备简单。
条码符号识别设备的结构简单,操作容易,无需专门训练。
7、易于制作,可印刷,称作为“可印刷的运算机语言”。
条码标签易于制作,对印刷技术设备和材料无特殊要求。
正因为条码具有上述迅速,准确,廉价,利用方便,适应性强等优势,克服了其他输入方式的不足,因此他在各个行业中的进展可谓突飞猛进,最初应用于物流治理,最引人注目的是pos系统,它使商店的定货治理,清点,库存治理,库存查询,验货治理,收款等各项工作取得极大地提高。
目前已经应用到运算机自动化的各个领域,包括质量跟踪,仓储治理,物资治理,票证治理,人流物流治理,图书文献检索,医疗卫生,邮电系统,平安检查等领域。
2.一维条码简介
条码由一组规那么排列的条,空及相应的字符组成。
条码的信息靠条和空的不同宽度不同位置来传递的,信息量的大小事由条码的宽度和印刷的精度来决定的,条码越宽,包容的条和空越多,传递的信息量也越大,条码印刷的精度越高单位长度内能够容纳的条空也越多,传递的信息量也越大。
这种用条空组成的数据编码很容易供机械识读,而且很容易已成二进制和十进制的数。
世界上约有225种以上的一维条码,每种一维条码都有自己的一套编码规格,规定每一个字母(可能是文字或数字或文数字)是由几个线条(Bar)及几个空白(Space)组成,和字母的排列。
目前利用频率最高的几种一维条码码制有:
EAN、UPC、三九码、交插二五码和EAN128码。
其中UPC条码要紧用于北美地域。
EAN条码是国际通用符号体系,它们是一种定长、无含义的条码,要紧用于商品标识。
EAN128码是由国际物品编码协会和美国统一代码委员会联合开发、一起采纳的一种特定的条码符号,它是一种持续型、非定长有含义的高密度代码,用以表示生产日期、批号、数量、规格、保质期、收货地等更多的商品信息。
还有一些码制主若是适应于某种特殊场合,如库德巴码用于血库、图书馆、包裹等的跟踪治理;二五码用于包装、运输和国际航空系统为机票进行顺序编号。
还有类似三九码的九三码,它的密度较高,可代替三九码。
以上所说的都是一维条码,确实是常说的传统条码。
本文要紧研究其中的EAN13码。
条码可分为一维条码 (One Dimensional Barcode, 1D) 和二维码(Two Dimensional Code, 2D)两大类,目前在商品上的应用仍以一维条码为主,故一维条码又被称为商品条码,二维码那么是另一种渐受重视的条码,其功能较一维条码强,应用范围加倍普遍。
一维条码符号的结构
通常任何一个完整的条码是由双侧空白区、起始符、数据字符、校验符、终止符组成,以一维条码而言,其排列方式通常如表2-1所示:
图2-1条码符号
一、空白区
位于条码双侧无任何符号及资讯的白色区域,要紧用来提示扫瞄器预备扫瞄。
二、起始符
指条码符号的第一名字码,用来标识一个条码符号的开始,扫瞄器确认此字码存在后开始处置扫瞄脉冲。
3、数据符
位于起始字符后面的字码,用来标识一个条码符号的具体数值,许诺双向扫瞄。
4、校验符
用来判定这次阅读是不是有效的字码,一般是一种算术运算的结果,扫瞄器读入条码进行解码时,先对读入各字码进行运算,如运算结果与检查码相同,那么判定这次阅读有效。
EAN码简述
EAN码的全名为欧洲商品条码(European Article Number),源于公元1977年,由欧洲十二个工业国家所一起进展出来的一种条码。
目前已成为一种国际性的条码系统。
EAN条码系统的治理是由国际商品条码总会(International Article Numbering Association)负责各会员国的国家代表号码之分派与授权,再由各会员国的商品条码专责机构,对其国内的制造商、批发商、零售商等授予厂商朝表号码。
目前已有30多个国家加盟EAN。
EAN码由前缀码、厂商识别码、商品项目代码和校验码组成。
前缀码是国际EAN组织标识各会员组织的代码,我国为690、691和692;厂商朝码是EAN编码组织在EAN分派的前缀码的基础上分派给厂商的代码;商品项目代码由厂商自行编码;校验码为了校验代码的正确性。
在编制商品项目代码时,厂商必需遵守商品编码的大体原那么:
对同一商品项目的商品必需编制相同的商品项目代码;对不同的商品项目必需编制不同的商品项目代码。
保证商品项目与其标识代码一一对应,即一个商品项目只有一个代码,一个代码只标识一个商品项目。
另外,图书和期刊作为特殊的商品也采纳了EAN-13表示ISBN和ISSN。
前缀977被用于期刊号ISSN图书号ISBN用978为前缀,我国被分派利用7开头的ISBN号,因此我国出版社出版的图书上的条码全数为9787开头。
EAN码具有以下特性:
1.只能贮存数字。
2.可双向扫描处置,即条码可由左至右或由右至左扫描。
3.必需有一检查码,以防读取资料的错误情形发生,位于EAN码中的最右边处。
4.具有左护线、中线及右护线,以分隔条码上的不同部份与截取适当的平安空间来处置。
5.条码长度必然,较欠缺弹性,但经由适当的管道,可使其通用于世界各国。
6.依结构的不同,可区分为:
EAN-13码:
由13个数字组成,为EAN的标准编码型式。
EAN- 8码:
由8个数字组成,属EAN的简易编码型式。
EAN-13码符号的特点
(1)条码符号的整体形状为矩形。
由一系列相互平行的条和空组成,周围都留有空白区。
(2)条空别离由1-4个同一宽度的的深或浅颜色的模块组成。
深色模块用“1”表示,浅色模块用“0”表示。
(3)在条码符号中,表示数字的每一个条码字符仅由两个条和两个空组成,共7个模块。
(4)除表示数字的条码字符外,还有一些辅助条码字符,用作表示起始、终止的分界符和平分条码符号的中间分隔符。
(5)条码符号可设计成既可供固定式扫描器全向扫描,又可用手持扫描设备识读的形式。
(6)条码符号的大小可在放大系数的两个极限值所决定的尺寸之间转变,以适应不同印刷工艺的需求及用户对印刷面积的要求。
(7)对一个特定大小的条码符号所规定的尺寸称为名义尺寸,放大系数的范围。
(8)供人识别的字符规定采纳OCR-B字符。
EAN-13的编码规那么
EAN-13的编码是由二进制表示的。
它的数据符、起始符、终止符、中间分隔符编码见表1。
表1EAN-13编码
字符
二进制表示
左侧数据符
右侧数据符
奇性字符(A组)
偶性字符(B组)
偶性字符(C组)
0
0001101
0100111
1110010
1
0011001
0110011
1100110
2
0010011
0011011
1101100
3
0111101
0100001
1000010
4
0100011
0011101
1011100
5
0110001
0111001
1001110
6
0101111
0000101
1010000
7
0111011
0001001
1000100
8
0110111
0001001
1001000
9
0001011
0010111
1110100
起始符
101
中间分隔符
1010
终止符
101
左侧数据符有奇偶性,它的奇偶排列取决于前置符,所谓前置符是国别识别码的第一名
,该位以消影的形式隐含在左侧六位字符的奇偶性排列中,这是国际物品编码标准版的突出特点。
前置符与左侧六位字符的奇偶排列组合方式的对应关系见表2,事实上由表2这种编码规定可看出,
与这种组合方式是一一对应固定不变的。
例如:
中国的国别识别码为“690”,因此它的前置符为“6”,左侧数据符的奇偶排列为“OEEEOO”[3],“E”表示偶字符,“O”表示奇字符。
表2左侧数据符奇偶排列结合方式
前置符
左侧数据符奇、偶排列
前置符
左侧数据符奇、偶排列
0
OOOOOO
5
OEEOOE
1
OOEOEE
6
OEEEOO
2
OOEEOE
7
OEOEOE
3
OOEEEO
8
OEOEEO
4
OEOOEE
9
OEEOEO
EAN-13条形码的校验方式
校验码的要紧作用是避免条形码标志因印刷质量低劣或包装运输中引发标志破损而造成扫描设备误读信息。
作为确保商品条形码识别正确性的必要手腕,条形码用户在标志设计完成后,代码的正确与否直接关系到用户的自身利益。
对代码的验证,校验码的计算是标志商品质量查验的重要内容之一,应该谨慎严格,需确信代码无误后才可用于产品包装上。
下面是EAN-13条形码的校验码验算方式,步骤如下[3]:
(1)以未知校验位为第1位,由右至左将列位数据顺序排队(包括校验码);
(2)由第2位开始,求出偶数位数据之和,然后将和乘以3,得积
;
(3)由第3位开始,求出奇数位数据之和,得
;
(4)将
和
相加得和
;
(5)用
除以10,求得余数,并以10为模,取余数的补码,即得校验位数据值;
(6)比较第1位的数据值与C的大小,假设相等,那么译码正确,不然进行纠错处置。
例如,设EAN-13码中数字码为00578(其中校验码值为8),该条码字符校验进程为:
,
,
=
+
=82,
除以10的余数为2,故
,译码正确。
3EAN-13条形码的生成
条形码的生成方式如下[3]:
(1)由
依照表3产生和
~
匹配的字母码,该字母码有6个字母组成,字母限于A和B。
表3映射表
0
AAAAAA
5
ABBAAB
1
AABABB
6
ABBBAA
2
AABBAB
7
ABABAB
3
AABBBA
8
ABABBA
4
ABAABB
9
ABBABA
(2)将
~
和
产生的字母码按位进行搭配,来产生一个数字--字母匹配对。
并通过查表4生成条形码的第一数据部份。
表4数字--字母映射表
数字-字母匹配对
二进制信息
数字-字母匹配对
二进制信息
0A
0001101
0B
0100111
0C
1110010
1A
0011001
1B
0110011
1C
1100110
2A
0010011
2B
0011011
2C
1101100
3A
0111101
3B
0100001
3C
1000010
4A
0100011
4B
0011101
4C
1011100
5A
0110001
5B
0111001
5C
1001110
6A
0101111
6B
0000101
6C
1010000
7A
0111011
7B
0010001
7C
1000100
8A
0110111
8B
0001001
8C
1001000
9A
0001011
9B
0010111
9C
1110100
(3)将
~
和C进行搭配,并通过查表4生成条形码的第二数据部份。
(4)依照两部份数据绘制条形码:
1对应黑线,0对应白线。
例如,假设一个条形码的数据码为:
00578。
=6,对应的字母码为ABBBAA,
~
和
产生的字母码按位进行搭配结果为9A、0B、1B、0B、3A、8A,查表4得第一部份数据的编码别离为000101一、010011一、011001一、010011一、011110一、0110111;
~
和C进行搭配结果为1C、0C、0C、5C、7C、8C,查表4得第二部份数据的编码别离为1100110、1110010、1110010、1001110、1000100、1001000。
4条形码识别
条码识别的大体原理
EAN-13是一种(7,2)码,即每一个字符的总宽度为7个模块宽,交替由两个条和两个空组成,而每一个条空的宽度不超过4个模块,如图4所示。
图4 EAN-13条码宽度的概念
图4中
表示当前字符中四个相邻条、空的宽度,
是一个字符的宽度,知足:
为整数
;且
。
用
表示当前字符单位模块的宽度,那么
。
令
,
。
由
的值能够取得编码。
例如:
假设
,且条码的排列为条—空—条—空,那么可知当前字符的编码为1000100,是右边偶字符7。
,且条码的排列为空—条—空—条,那么可知当前字符的编码为0001011,是左侧偶字符9。
由于条码印刷和图像搜集设备的限制,在图像搜集时边缘部份还存在着半像素问题,实际扫描后取得的图像会显现必然程度的边缘模糊,尤其当条码密度较大,条空间距较小时边缘模糊更为明显。
边缘显现模糊时,将致使寻觅条空边缘时产生必然误差,当那个误差超过半个模块宽度时,便会显现误码。
若是再考虑到流通进程中磨损、水渍浸泡等因素引发的图像缺点,在这种情形下若是用边缘检测的方式确信条空序列会大大降低条码的识别率。
本文采纳的方式为:
以起始模块的中心为起始中心、一个单位模块宽度为间距来检测条空序列。
条形码扫描方向的判别
为了能够正确地解译条形码,在解译条形码符号所表示的数据之前,需要先进行条形码扫描方向的判别,EAN-13的起始字符和终止字符的编码结构都是“101”,只能通过它进行码制的判别(关于多种条码识别的时候,其它码制的条码起始字符和终止字符都不是“101”),可是不能通过起始字符和终止字符来判别它的扫描方向。
由EAN-13码的编码结构可知,它的右边字符为全偶,而左侧字符的奇偶顺序由前置符决定,没有全偶的,从而能够利用此原理来确信EAN-13码的扫描方向。
若是扫描到的前6个字符为全偶,即为反向扫描,不然为正向扫描。
条形码字符的判别方式
从上述条码识别原理知,它的逻辑值能够通过和单位模块比较判别。
这种方式关于印刷质量专门好、没有缺点的条码很适用,可是关于条码印刷质量存在缺点,那么不能正确地解译。
因此本文提出了一种解决此类问题的较好方式,即相似边距离测量方式。
图5条码字符宽度示图
相似边距离确实是相邻条和空的宽度之和,如图5中的
,概念
的归一化值
和
如下:
表5列出了正向译码时EAN-13条码字符值与归一化值
的对应关系,表6列出了反向译码时EAN-13条码字符值与归一化值
的对应关系,其中“E”表示偶字符,“O”表示奇字符。
表5EAN-13条码字符值与归一化值的对应关系(正向译码)
2
3
4
5
2
O6
EO
O4
E3
3
E9
O2或O8
E1或E7
O5
4
O9
E2或E8
O1或O7
E5
5
E6
O0
E4
O3
表6EAN-13条码字符值与归一化值的对应关系(反向译码)
2
3
4
5
2
E6
O0
E4
O3
3
O9
E2或E8
O1或O7
E5
4
E9
O2或O8
E1或E7
O5
5
O6
E0
O4
E3
表7和表8别离为正向译码和反向译码时EAN-13条码编码与归一化值的对应关系。
表7EAN-13条码编码与归一化值的对应关系(正向译码)
字符
值
左奇字符
编码
左偶字符
编码
右偶字符
编码
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0001101
0011001
0010011
0111101
0100011
0110001
0101111
0111011
0110111
0001011
(5,3)
(4,4)
(3,3)
(5,5)
(2,4)
(3,5)
(2,2)
(4,4)
(3,3)
(4,2)
0100111
0110011
0011011
0100001
0011101
0111001
0000101
0010001
0001001
0010111
(2,3)
(3,4)
(4,3)
(2,5)
(5,4)
(4,5)
(5,2)
(3,4)
(4,3)
(3,2)
1110010
1100110
1101100
1000010
1011100
1001110
1010000
1000100
1001000
1110100
(5,3)
(4,4)
(3,3)
(5,5)
(2,4)
(3,5)
(2,2)
(4,4)
(3,3)
(4,2)
表8EAN-13条码字符值与归一化值的对应关系(反向译码)
字符
值
左奇字符
编码
左偶字符
编码
右偶字符
编码
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1011000
1001100
1100100
1011110
1100010
1000110
1111010
1101110
1110110
1101000
(2,3)
(3,4)
(4,3)
(2,5)
(5,4)
(4,5)
(2,2)
(3,4)
(4,3)
(3,2)
1110010
1100110
1101100
1000010
1001110
1001110
1010000
1000100
1001000
1110100
(5,3)
(4,4)
(3,3)
(5,5)
(2,4)
(3,5)
(2,2)
(4,4)
(3,3)
(4,2)
0100111
0110011
0011011
0100001
0011101
0111001
0000101
0010001
0001001
0010111
(2,3)
(3,4)
(4,3)
(2,5)
(5,4)
(4,5)
(5,2)
(3,4)
(4,3)
(3,2)
由表5~8能够看出,条形码编码和归一化值在多数情形下呈现一一对应的关系,只要确信了归一化值就能够确信字符值,可是有四种情形例外。
以正向译码为例,在表6中,左侧奇字符和右边偶字符1,7归一化值均为44,左侧奇字符和右边偶字符2,8归一化值均为33,左侧偶字符1,7归一化值均为34,左侧偶字符2,8归一化值均为43,这几种情形能够依照字符的条空宽度进一步判别。
表9为1728字符标准条空宽度值,其中字符上有“-”的对应条,不然对应空。
表91728字符标准条空宽度值
字符值
左奇字符编码
条空宽度值
左偶字符编码
条空宽度值
右偶字符编码
条空宽度值
1
0011001
0110011
1100110
2
0010011
0011011
1101100
7
0111011
0010001
1000100
8
0110111
0001001
1001000
依照表9中各字符条空宽度的特点可知:
①关于左侧奇字符、右边偶字符1和7,可通过比较
与
来判别,假设
>
,那么为字符1,反之为7;②关于左侧奇字符、右边偶字符2和8,可通过比较
与
来判别,假设
>
,那么为字符8,反之为2;③关于左侧偶字符1和7,可通过比较
与
来判别,假设
>
,那么为字符7,反之为1;④关于左侧偶字符2和8,可通过比较
与
来判别,假设
>
,那么为字符2,反之为8。
采纳相似边距离归一化的条码识别方式,当条码质量存在缺点使得实际测量值和条码应该具有的理论值有较大误差时,仍能正确解译。
例如关于左侧奇字符“0”进行译码,该字符的四个元素宽度的理论值应该是
,可是由于印刷等缘故的阻碍,事实上测量值是
。
若是只依照元素宽度的测量值进行译码,那么这四个元素的宽度测量值四舍五入取整后别离为3、3、一、1
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