霍國(guó)義

（河南水利與環(huán)境職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450011）

1 引言

由于條形碼的廉價(jià)性以及便利性使得該技術(shù)在倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)流程中得到了廣泛的應(yīng)用。將條形碼粘貼在物品規(guī)定的位置，在物品入庫(kù)、出庫(kù)的過(guò)程中通過(guò)對(duì)條形碼的掃描即可以記錄相關(guān)信息，免去人工記錄的麻煩。條形碼上的特征根據(jù)其紋理特征表現(xiàn)形式不同而各異。采用條形碼對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行記錄主要依靠對(duì)條形碼中的紋理信息進(jìn)行處理。而隨著圖像處理相關(guān)技術(shù)的日益成熟，基于條形碼的技術(shù)應(yīng)用也日益廣泛。傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)主要是通過(guò)相應(yīng)的掃描設(shè)備對(duì)條形碼進(jìn)行掃描，并將條形碼的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，然后通過(guò)將條形碼圖像與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中圖像的對(duì)比來(lái)對(duì)條形碼進(jìn)行識(shí)別。但是如果由于人為的或者非人為的原因造成條形碼損壞，就無(wú)法對(duì)物品進(jìn)行有效識(shí)別，因?yàn)闅埲钡臈l形碼必然會(huì)造成比對(duì)失敗進(jìn)而使識(shí)別失敗，給倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)帶來(lái)很多麻煩。為了使得殘缺的條形碼能夠準(zhǔn)確被識(shí)別，本文提出了一種殘缺條形碼修補(bǔ)技術(shù)，即利用曲線演化技術(shù)來(lái)對(duì)掃描軟件進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，在掃描的過(guò)程中首先判斷條形碼是否有殘缺，如果能夠正常識(shí)別則進(jìn)入下一個(gè)流程，如果不能正常識(shí)別，那么就利用曲線演化對(duì)殘缺的條形碼進(jìn)行像素修補(bǔ)，進(jìn)而提高殘缺的條形碼的識(shí)別率。

2 曲線演化下的條形碼像素修補(bǔ)

2.1 條形碼曲線演化過(guò)程

要對(duì)條形碼進(jìn)行有效識(shí)別，就需要定量掌握條形碼中的紋理曲線的函數(shù)式以及曲線與曲線的關(guān)系。首先根據(jù)條形碼圖像的強(qiáng)度信息，得到條形碼圖像中水平線的函數(shù)表現(xiàn)形式，然后得到在水平軸方向上的方程表達(dá)式，最后獲取條形碼圖像中曲線的方程。本文主要的研究?jī)?nèi)容是已知?dú)埲睏l形碼上的曲線，然后根據(jù)曲線的演化對(duì)殘缺的條形碼進(jìn)行修補(bǔ)，所以僅對(duì)如何獲取殘缺條形碼的曲線作簡(jiǎn)要的說(shuō)明。

（1）殘缺條形碼曲線的獲取。殘缺條形碼上的曲線一般來(lái)說(shuō)都是直線（當(dāng)然也有的條形碼上是存在曲線的，這里就不做討論了），可以將其直線的方程利用斜率的表達(dá)式表達(dá)出來(lái)。假設(shè)認(rèn)為條形碼上存在一點(diǎn)，那么過(guò)這一點(diǎn)的直線具有無(wú)數(shù)條，但是對(duì)于條形碼上的直線來(lái)講只存在一條，并且這條曲線上的像素值明顯與其他區(qū)域的像素值不同，通過(guò)遍歷整幅圖像就可以得到滿足直線條件的一些點(diǎn)，過(guò)這些點(diǎn)都存在一簇直線，每條直線都對(duì)應(yīng)著一個(gè)參數(shù)在y 軸上的截距和直線的斜率，最后對(duì)這些點(diǎn)的斜率和截距進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果出現(xiàn)某個(gè)斜率和截距值出現(xiàn)一個(gè)峰值，那么就可以在條形碼上確定該直線。如果條形碼上的曲線不是直線也可以利用上述方法來(lái)獲取曲線的方程。

（2）條形碼曲線的演化。通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來(lái)獲取條形碼的曲線方程后，接下來(lái)就要研究該曲線演化的規(guī)律以及如何利用該曲線對(duì)殘缺的條形碼進(jìn)行修補(bǔ)。曲線的演化有著一套較為成熟的理論，假設(shè)曲線C 為條形碼上所提取的曲線，曲線演化的含義為曲線C 隨著時(shí)間t 變化，直到滿足約定的條件為止。描述曲線最為重要的兩個(gè)參數(shù)是曲線的單位法向量以及曲率，曲線的單位法向量用來(lái)描述曲線的方向，而曲率則表示曲線彎曲的程度，那么曲線的演化也就是根據(jù)曲線的單位法向量和曲線的斜率來(lái)研究曲線隨著時(shí)間的變化。

2.2 隱式物流條形碼曲線演化過(guò)程

通過(guò)上述推算獲得曲線演化的方程式隱式，本文將條形碼圖像中的曲線作為水平線來(lái)獲取演化方程。根據(jù)上文所描述的條形碼上曲線的獲取以及演化方式，現(xiàn)假設(shè)通過(guò)曲線獲取算法所得到的條形碼的曲線為：

在上述公式中C(s,t)為曲線，s,t 為曲線的參數(shù)，其中橫坐標(biāo)x 和縱坐標(biāo)y 都可以利用參量s,t 來(lái)表示。一般將曲線的運(yùn)動(dòng)方程寫(xiě)成：

2.3 物流條形碼損毀區(qū)域像素修補(bǔ)

在建立曲線方程以及曲線演化方程后，再對(duì)條形碼曲線演化方程進(jìn)行轉(zhuǎn)化。本文采取的曲線演化方式為常值演化和曲率演化相結(jié)合的方式，對(duì)于條形碼上的直線來(lái)講由于其斜率為定值，所以演化的速度和方向是一定的，通過(guò)直線的常值演化就能夠?qū)ο袼剡M(jìn)行較好的修補(bǔ)，但是對(duì)于直線下面的數(shù)字來(lái)講，最好的演化方式是曲線演化。

利用曲線演化的方式進(jìn)行像素修補(bǔ)的過(guò)程為：通過(guò)式（1）和式（2）得到曲線的運(yùn)動(dòng)方程，現(xiàn)假設(shè)在時(shí)刻t 曲線上最后一點(diǎn)的位置為C（x,y,t），利用曲線演化求取下一時(shí)刻曲線上最后一個(gè)點(diǎn)的位置C（x,y,t+△t），那么曲線的演化就可以順利進(jìn)行下去，直到整幅圖像被修整完畢。利用曲率演化，在t+△t 時(shí)刻曲線上最后一個(gè)點(diǎn)相對(duì)于t 時(shí)刻的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的距離和方向可由下式得到：

3 應(yīng)用分析

假設(shè)有一批物資要入庫(kù)，每個(gè)要入庫(kù)的物資上都貼了條形碼，在搬運(yùn)的過(guò)程中發(fā)生了條形碼的殘缺。在這種情況下，依靠條形碼的掃描軟件中的殘缺條形碼自動(dòng)修補(bǔ)算法對(duì)條形碼進(jìn)行修補(bǔ)并識(shí)別，最后記錄貨物的相關(guān)信（息。本文選取了一個(gè)完整的條形碼與一個(gè)殘缺的條形碼作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，然后將像素修補(bǔ)的算法與傳統(tǒng)的條形碼識(shí)別的算法進(jìn)行了識(shí)別準(zhǔn)確率的對(duì)比，得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)表1 可知，對(duì)于完整的條形碼，二者都能夠進(jìn)行精確的識(shí)別，但是對(duì)于殘缺條形碼，未修補(bǔ)之前識(shí)別失敗了，而修補(bǔ)之后則能夠準(zhǔn)確識(shí)別，證明本文算法大大提高了殘缺條形碼識(shí)別的準(zhǔn)確率。

4 結(jié)語(yǔ)

條形碼技術(shù)由于其廉價(jià)性、便利性被大量的應(yīng)用在倉(cāng)儲(chǔ)物流環(huán)節(jié)中。但是條形碼極易發(fā)生損壞，殘缺的條形碼的識(shí)別就成了倉(cāng)儲(chǔ)物流面臨的一個(gè)難題。本文建立了條形碼中曲線演化的方程，通過(guò)迭代來(lái)對(duì)殘缺部分的圖像進(jìn)行插值修補(bǔ)。實(shí)驗(yàn)表明該技術(shù)能夠提高殘缺條形碼的識(shí)別率。

[1]賈勤,李志全,劉雪飛.基于小波變換的數(shù)字全息再現(xiàn)像質(zhì)量提高方法[J].燕山大學(xué)學(xué)報(bào),2012,(5).

[2]熊立志,陳立潮,潘理虎,等.基于多尺度輪廓結(jié)構(gòu)元素的多形狀邊緣檢測(cè)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2012,(9).

[3]王海波.基于顏色和邊緣特征的圖像檢索技術(shù)研究[D].烏魯木齊：新疆大學(xué),2011.

[4]陳虎,周朝輝,王守尊.基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的圖像去噪方法研究[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào),2004，(2).

[5]黃傳波,金忠.基于半監(jiān)督線性近鄰傳遞的相關(guān)反饋方法[J].信息與控制,2011,(3).

[6]黃傳波,金忠.基于半監(jiān)督線性近鄰傳遞的相關(guān)反饋方法[J].信息與控制,2011,(3).