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        淺談二維碼技術(shù)在警用裝備管理信息化中的應(yīng)用

        2014-01-01 00:00:00林鴻濱

        摘 要:裝備管理科學(xué)化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,把信息技術(shù)和手段引入裝備管理領(lǐng)域是其中關(guān)鍵的內(nèi)容,本文研究的是利用二維碼PDF417編碼技術(shù)將警用裝備信息數(shù)字化,利于計(jì)算機(jī)管理軟件快速讀取,實(shí)現(xiàn)高效信息化管理。

        關(guān)鍵詞:二維碼;PDF417;裝備管理;應(yīng)用

        中圖分類號(hào):TP399-C1

        裝備管理科學(xué)化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,把信息技術(shù)和手段引入裝備管理領(lǐng)域是其中關(guān)鍵的內(nèi)容,計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的今天,為適用新形勢(shì)下社會(huì)治安的管控,公安警用裝備更新速度必須與時(shí)俱進(jìn),要提高整個(gè)隊(duì)伍的快速反應(yīng)能力,警用裝備網(wǎng)絡(luò)信息化管理需要快速有序的調(diào)出調(diào)入各種警用裝備,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)化操作。傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)型管理模式及一維條碼技術(shù)已經(jīng)不能滿足要求,本文研究的是利用二維碼PDF417編碼技術(shù)將警用裝備信息數(shù)字化,利于計(jì)算機(jī)管理軟件快速讀取,實(shí)現(xiàn)高效信息化管理。

        1 二維碼技術(shù)介紹

        條碼技術(shù)是在20世紀(jì)20—30年代隨著各個(gè)領(lǐng)域?qū)ψ詣?dòng)識(shí)別的需求而萌生的,是一門集編碼、印刷、識(shí)別、數(shù)據(jù)采集和處理于一身的新興技術(shù)。目前被廣泛應(yīng)用在防偽證件、物流、電子票務(wù)等場(chǎng)合[1]。根據(jù)二維條碼的編碼原理、結(jié)構(gòu)形狀差異,可分為堆疊式和矩陣式兩大類型。典型的堆疊式二維條碼有PDF417,Code16K,Code 49等[2]。應(yīng)用廣泛的PDF417碼每個(gè)條形碼符號(hào)字符由4個(gè)條和4個(gè)空構(gòu)成,條形碼的最窄條或空稱為一個(gè)模塊,每個(gè)條或空包含1~6個(gè)模塊,總模塊數(shù)是17,故又稱為417碼或PDF417碼(如圖1)。

        圖1 PDF417碼一個(gè)字碼圖

        2 裝備PDF417碼的生成

        要實(shí)現(xiàn)警務(wù)裝備信息化管理,需要對(duì)每一件裝備進(jìn)行PDF417編碼,生成唯一的條碼。PDF417碼具有成本低、譯碼可靠性高、編碼范圍廣、信息容量大、安全性高、抗損性強(qiáng)、制作方便、條碼符號(hào)的外形可變等特點(diǎn),因此采用PDF417編碼方式進(jìn)行信息化管理完全滿足目前及今后警務(wù)裝備管理發(fā)展需求。PDF417條形碼的碼字集包括929個(gè)碼字,取值范圍為0~928。字符集由3個(gè)簇構(gòu)成,每個(gè)簇包括以不同的條、空形式表示的所有929個(gè)碼字,序號(hào)對(duì)應(yīng)為0~928。對(duì)于某一行來說,其簇號(hào)=[(行號(hào)- 1)mod 3]×3。這樣,便得到了條碼圖各行的條空寬度值的序列,據(jù)此可以生成黑(條)、白(空)兩色的PDF417條碼圖。

        3 PDF417碼譯碼模塊設(shè)計(jì)

        裝備編碼生成后,計(jì)算機(jī)通常采用圖像處理方式或激光掃描方式快速識(shí)別編碼信息。計(jì)算機(jī)高速的處理能力可以高效處理二維條形碼的數(shù)字圖像,相比普通的機(jī)械方式掃描更有速度優(yōu)勢(shì)。激光掃描器價(jià)格相對(duì)昂貴,而采用攝像頭或手機(jī)照相方式采集條碼可有效節(jié)約系統(tǒng)開支,并且可以靈活、機(jī)動(dòng)作業(yè)。因此裝備譯碼采用數(shù)字圖像處理的方法?;趫D像方式的PDF417碼的處理識(shí)別過程為:先期圖像預(yù)處理,再進(jìn)行圖像識(shí)別,最后進(jìn)行譯碼處理還原條碼信息。

        3.1 圖像預(yù)處理

        圖像的預(yù)處理在整個(gè)譯碼模塊中起著至關(guān)重要的作用,直接影響譯碼的性能指標(biāo),是整個(gè)譯碼的核心?;舅悸肥鞘紫纫獙?duì)采集的彩色圖像M(x,y),使用標(biāo)準(zhǔn)的灰度化公式進(jìn)行灰度化,然后對(duì)灰度圖像進(jìn)行濾波得到M’(x,y),用閾值T對(duì)灰度圖像進(jìn)行二值化,得二值化圖像N(x,y),接著掃描二值圖像中位置探測(cè)圖形,求出條碼的旋轉(zhuǎn)角度和條碼的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo),然后把條碼圖像M’(x,y)旋轉(zhuǎn)到水平位置,并且把條碼從圖像M’(x,y)分割出來得到P(x,y)。Hough變換就是把在圖像空間中的直線檢測(cè)問題轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間里對(duì)應(yīng)點(diǎn)的檢測(cè)問題,通過在參數(shù)空間里進(jìn)行簡(jiǎn)單的累加統(tǒng)計(jì)完成檢測(cè)任務(wù)。圖像預(yù)處理模塊的流程圖如圖2所示。

        圖2 圖像預(yù)處理模塊的流程圖

        3.2 圖像識(shí)別

        PDF417碼識(shí)別模塊主要是根據(jù)編碼黑白模塊均勻的特點(diǎn),求出二值化圖像的閾值,對(duì)輸入的灰度圖像進(jìn)行二值化處理,實(shí)踐證明可抑制光照不均勻的影響。用投影算法以及邊緣檢測(cè)方法計(jì)算出水平邊界和垂直邊界峰點(diǎn)的集合。利用峰點(diǎn)對(duì)單元模塊進(jìn)行劃分,計(jì)算機(jī)出每個(gè)單元模塊對(duì)應(yīng)的圖像,得到識(shí)別后的符號(hào)矩陣。

        3.3 譯碼處理

        各種不可預(yù)見的原因都會(huì)導(dǎo)致PDF417碼圖像出現(xiàn)殘缺、污損,在數(shù)據(jù)傳輸中也可能發(fā)生錯(cuò)誤,所以必須取措施克服這些因素的影響。RS碼是一類具有很強(qiáng)糾錯(cuò)能力的多進(jìn)制BCH碼,特別適合糾正突發(fā)錯(cuò)誤和隨機(jī)錯(cuò)誤,雖然PDF417碼本身就具有糾錯(cuò)能力,但為了準(zhǔn)確識(shí)別,通常采用RS糾錯(cuò)碼進(jìn)行糾錯(cuò)譯碼。RS碼的譯碼方法可以分為時(shí)域譯碼和頻率譯碼兩大類[3]。時(shí)域譯碼是在時(shí)間域上直接利用碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行譯碼,頻域譯碼則是利用數(shù)字信號(hào)處理的基本方法在頻域內(nèi)譯碼。

        4 系統(tǒng)構(gòu)成

        二維碼應(yīng)用系統(tǒng)主要設(shè)備為編碼和譯碼設(shè)備,目前警務(wù)裝備管理系統(tǒng)只需增加設(shè)備應(yīng)用接口。警務(wù)裝備配發(fā)前,先經(jīng)過PDF417碼編碼,生成唯一信息條碼,各個(gè)應(yīng)用管理系統(tǒng)通過譯碼設(shè)備進(jìn)行設(shè)備信息讀取。

        5 結(jié)束語

        運(yùn)用PDF417碼技術(shù)對(duì)公安裝備進(jìn)行信息化處理,是將公安裝備管理從傳統(tǒng)管理模式轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)化信息化管理模式的途徑之一,實(shí)現(xiàn)高效信息化管理,提高整個(gè)隊(duì)伍的快速反應(yīng)能力。

        參考文獻(xiàn):

        [1]矯云起,張成海.二維條碼技術(shù)[M].北京:中國(guó)物價(jià)出版社,1996.

        [2]中國(guó)物品編碼中心.條碼技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003.

        [3]侯正信,胡浩.RS碼的時(shí)域編碼/頻域譯碼技術(shù)[J].電視技術(shù),2002(01).

        作者簡(jiǎn)介:林鴻濱(1979-),男,福建泉州人,碩士研究生,研究方向:軟件工程。

        作者單位:同濟(jì)大學(xué),上海 201804

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