基于机器视觉的商品条码质量检测技术研究

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商品条码是由一组条、空及供人识别字符组成的标记,用作商品的身份标识,一般印制在包装盒或包装袋上,通过扫描条码能够快速获取相应的商品信息,在商品流通中起着非常重要的作用。中国物品编码中心颁布了《商品条码零售商品编码与条码表示》GB 12904—2008标准,对商品条码的使用做出了严格规定;为保证商品条码的印制质量,中国物品编码中心又推出了《商品条码条码符号印制质量的检测》GB 18348—2008标准,规定了商品条码质量检验的13个检测项及判定标准,由国内各级条码检验机构对商品条码进行质量检验和监督管理。目前,国内条码检验机构主要采用专用仪器进行条码质量检测,这类检测仪器大多采用红外激光扫描检测机制,能够检测到部分参数,其余检测项还需通过人工操作完成。现用检测方式,操作环节多,检测速度慢,易受人为因素影响,检测效率低。因此,本文提出一种新型检测方法,将机器视觉技术应用到商品条码质量检测中,通过采集条码图像,进行图像处理、分析计算,可获取全部检测参数,实现一体化、智能化检测。本文选取最常用的EAN-13商品条码为研究对象,主要工作包括以下几个部分:第一,条码图像采集装置的设计。本文根据检测要求和待测样本的实际情况,进行了采集系统总体设计,完成了相机、镜头、照明等设备选型,以及结构设计,制作了条码图像采集装置。通过相机接口设置自动曝光,使用软触发采集模式,获取到待测条码图像或标靶图像。第二,相机标定。本文根据视场大小,设计了棋盘格标定图形,采集了标靶图像,通过特征提取,构建了图像坐标和场景坐标的映射关系,在此基础上,确定了标定参数,并推导出图像畸变模型,为图像畸变矫正和条码尺寸参数的计算提供了依据。第三,条码图像处理。对于采集到的条码样本图像,首先运用相机标定得到的畸变模型进行了畸变矫正,有效降低了镜头误差的影响;然后使用大津法进行图像二值化,使用Sobel算子对图像水平、垂直两个方向进行梯度计算,结合形态学处理和轮廓提取,定位出条码区域;再由霍夫直线检测,可测得条码与水平方向的偏转角度,进而将图像进行旋转校正;最后,通过投影特征,可分割出条码区域和字符区域图像。第四,检测参数分析计算。对条码区域图像进行如下处理:使用相似边距离测量法译码;对条码区域进行水平采样,分析计算,可获取光学参数;通过水平和垂直方向投影计算,可得到条码尺寸参数。对字符区域图像进行如下处理:通过水平和垂直方向投影分析,可计算出字符尺寸参数;对字符区域进行字符分割、归一化,通过模版匹配进行了数字字符识别,将其与译码结果比对,可测得参考译码参数。经过上述分析计算,可获取全部检测项数据。本文从陕西省条码质量监督检验站选取了 100个商品条码样本,分别用本文方法和现用方法进行了检测实验。本文方法可顺利完成检测,并获取到全部检测项数据。本文方法与现用方法相比,在某些检测数据上有微小差异,但检测结论一致且正确,均符合国家标准;本文方法完成一次检测约需15秒,现用方法约需15分钟,检测效率大大提高。实验证明,本文方法操作简便,检测速度快,检测结果准确可靠,有效地提高了商品条码质量检测效率和检测水平。
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