基于图像处理的QR码的识别和译码系统

毕业论文（设计）论文（设计）题目：基于图像处理的QR码的识别和译码系统系别：专业：学号：姓名：指导教师：时间：毕业论文（设计）开题报告系别:计算机与信息科学系专业:网络工程学号姓名刘鹏显论文（设计）题目基于图像处理的QR码的识别和译码系统命题来源□√教师命题□学生自主命题□教师课题选题意义：众所周知，一维的条形码经过十几年的发展，其应用从超市、便利店为代表的商品管理开始，已经成为各行业有效的信息输入手段，然而随着信息化的急速发展，一些新的需求显现出来：收纳更多的信息、印刷在更小的空间里。随着网络的高速发展，表面上看，企业间的信息交换和共享—电子数据交换所需的网络基础设施已经建立，但实际上由于互联网协议以及安全等问题，短期内还无法用互联网进行数据交换，因此需要使用二维码进行纸面上电子数据交换的行动。二维码正是为了适应这样的需求而开发的，QR码具有高密度、大容量、纠错能力强等特点，拓宽了应用领域。现在二维码的应用越来越广泛，其应用与手机网络除了可以用来扫描名片，管理个人联络电话能力之外，还可以拿来网络购物、实现手机的自动上网、还可以实现结账时的数据处理，又或者是以QR码代替入场券等等。二维条码的广泛应用必将带来条码识别技术的新要求和新问题。比如需要在图像采集失真，图像背景更复杂，图像变形严重等情况下还能很好的识别并解码二维条码。这对研究二维条码技术的广大科研人员既是挑战也是动力。研究综述:条形码技术是集条码理论、光电技术、计算机技术、通信技术等技术于一体的综合性技术，起源于20世纪40年代。它具有输入速度快、可靠性高、采集信息量大、成本低等特点，近年来发展十分迅速，在国际上广泛应用于商品流通、物流仓储、信息服务等各个领域，极大地提高了生产效率。近几年，另一个广泛得到普及的领域就是手机。自90年代初以来，无线移动技术和市场应用得到飞速发展和成功。从寻呼机到目前3G手机的面市，中国人已经习惯了手中的移动手机不停地变化。移动通信发展的焦点已经由用户数量的增长，转为业务量和新业务的增长;由技术驱动转为业务驱动。在激烈的市场竞争中，越来越成熟的手机用户不仅注重手机硬件的外观，更注重手机所赋予的强大功能。以上两个普及领域催生了一个新的需求:即将二维码和手机结合起来，利用手机作为读取设备，实现条码识别。二维条码是为了解决一维条码无法解决的问题而产生的。它除具备一维条码的优点外，突破了一维条码的限制，具有如下特点:1.信息密度大。二维条码是在水平和垂直两个方向的二维空间上存储信息的符号，通常情况下其密度是一维条码的几十到几百倍.2.编码范围广。不仅可以存储数字、字符，还可以存储多种语言文字、图片(如照片、指纹等)、声音等信息。3.纠错能力强。二维条码引入错误纠正机制。这种纠错机制使得二维条码因污染、破坏引起局部损坏时，照样可以正确得到识读。4.保密性能好。可以用加密算法对图像信息加密后，再用二维条码表示。识别二维条码时，用相应的解密算法，就可以恢复原来的图像，这样便可以防止各种证件、卡片等的伪造。研究的目标和主要内容本课题主要研究二维条码QRCode的识别程序及译码方法，使用WindowsC#来开发QR识别程序，通过Microsoft的.NET平台，能很方便地实现移植。为了便于调试，本文设计了一个QR编码的方法，用于生成QR图像，再把生成的图像用识别器进行识别其中实现QR编译的类为QRCodeEncoder，主要的属性有：QRCodeEncodeMode、QRCodeScale、QRCodeVersion、QRCodeErrorCorrect，编译方法声明为BitmapEncode(String,Encoding)，设置好QRCodeEncoder的属性后，再调用QRCodeEncoder.Encode(需编码的字符串，字符串的字符集)就可以得到字符串对应的QR码，结果是一个Bitmap类，可以保存为图片。QR码的识别处理，封装在QRCodeDecoder类中，该类有一个解码方法声明为Stringdecode(QRCodeImage)，其中QRCodeImage为需要识别的图片，返值为识别后的字符串，要使用QRCodeImage，可以在生成QRCodeImage对象的时候，传一个Bitmap对象。拟采用的研究方法a）查找并阅读相关资料，了解基本的内容,利用需求分析文档，对整个系统有个初步的架构。b）搜寻实验用的文件文档集和研究过程中用到的各种工具软件。c）根据已有的资料并借助面向对象的程序设计思想对系统各模块进行分析、建模、设计。d）使用WindowsC#来开发QR识别程序，通过Microsoft的.NET平台，能很方便地实现移植。研究工作的进度安排2010年11月15号－11月22号与指导老师沟通交流，完成毕业论文选题。2010年11月23号－11月31号搜集资料，查阅文献，完成开题报告。2011年01月10号－2011年02月10日完成文献综述2011年02月21号—03月10号定出QR码的识别和解码系统的需求分析文档2011年03月11号—04月20号整理相关资料并完成概要和详细设计2011年04月21号—05月10号进行编码工作及过程中的必要性测试2011年05月11号—05月16号后期的联机调试和测试20111年05月17号—05月25号总结毕业设计的整个过程，完成毕业设计论文初稿20111年05月26号—05月30号修改毕业论文定稿，打印装订，参加答辩参考文献目录（作者、书名或论文题目、出版社或刊号、出版年月日或出版期号）[1]李弼程，彭天强，彭波.智能图像处理技术[M].北京：电子工业出版社,2004[2]于殿涨.图像检测与处理技术[M].西安：西安电子科技大学出版社,2006[3]杨淑莹.VC+十图像处理程序设计[M].北京：北方交通大学出版社,2003[4]孙家广.计算机图形学[M].北京：清华大学出版社,2002[5]何斌，马天予，王运坚.VisualC++数字图象处理[M].北京：人民邮电出版社,2002[6]中国物品编码中心.条码技术与应用[M].北京：清华大学出版社,2004[7]张成海，郭卫华.QRCode一一种新型的矩阵符号[M].北京：中国标准出版社,2000。[8]中国物品编码中心.QRCode二维码技术与应用[M].北京：中国标准出版社,2002。[9]王新梅.纠错码与差错控制.北京：人民邮电出版社[M],1989.[10]朱诗兵，刘作学，李迎春.信息论与编码理论[M].北京：科学出版社,2005[11]刘宏伟，严妍.快速响应码的识别和解码[M].北京：计算机工程与设计,2005.6[12]梁鹏.手机二维码业务研究.北京：研究与设计,2006[13]王郁.基于图像方式的二维条码译码研究[M].北京：北京工业大学,2001[14]董强.QR码识别技术及在手机中的应用[M].山东：青岛大学,2006[15]沈庭芝，方子文.数字图像处理及模式识别[M].北京:北京理工大学出版社,2005指导教师意见该生选题在基于图像处理的QR码的识别与译码程序，开发环境为Microsoft.NET，充分利用面向对象的方法，结合图像处理技术，该系统可以实现移植，技术上比较新颖，难度适中，也有实用价值，工作量符合要求，同意开题。签名：年月日教研室主任意见同意指导教师意见，同意开题。签名：年月日目录摘要..................................................................1关键词................................................................11引言...............................................................11.1QR码简介....................................................11.2QR码的分类..................................................11.3QR码的特点..................................................11.4QR码的应用..................................................21.5国内外研究现状...............................................21.6本文的相关工作...............................................32QR码的识别算法....................................................32.1QR码的识别流程...............................................32.2图像的灰度化..................................................42.3图像的降噪处理................................................52.4图像的二值化处理..............................................62.5图形的定位....................................................72.6常规扫描方法..................................................82.7扫描线段分类..................................................93QR码译码过程.....................................................113.1RS码在QR码解码中的应用....................................113.2QRCode码译码中几个关键问题.................................124系统算法的实现.....................................................135实验结果与分析.....................................................156总结与展望.........................................................16参考文献目录.........................................................16Abstract..............................................................18Keywords...........................................................18致谢.................................................................181基于图像处理的QR码的识别和译码系统网络工程专业指导教师［摘要］随着信息技术的发展，条码在更多的领域中得到了广泛的应用，大大提高了各行各业的生产工作效率。条码识别是以条码理论、光电技术、计算机技术和通信技术为基础的综合性技术，是信息数据自动输入、识别的重要方法。本文基于WindowsC#来开发QR识别和译码程序，运用图像校正、二值化、边缘检测等各种图像处理方法实现条码的预处理，并进行QR码的解码和Reed-Solomon纠错算法，充分利用面向对象的方法，结合图像处理技术，完成了基于图像处理的QR码快速识别的解码系统。［关键词］二维条码快