基于虚拟仪器技术的QR code扫码系统设计开题报告

 2023-10-13 08:52:00

1. 研究目的与意义

二维码又称二维条码,常见的二维码为QR Code,是近年来一种非常流行的编码方式。相较于线性一维码来说,二维码能存储更多的数据类型的信息,可靠性高、存储可扩性强、成本低廉、保密性和纠错能力较好。它的横纵两个方向都存有字母、汉字、照片、指纹等各种信息,是由一系列黑白点按照一定的规律构成的几何图形。每一个QR码字符对应版本1~40,每个版本对应的尺寸为2121~177177。其中,版本1的尺寸为21模块21模块,版本2的规格为25模块25模块,每一个版本比前一个版本每边增加4个模块,依次类推,直到最高版本40为177177模块。最高版本40可容纳多达1 850个大写字母或1 108个字节或2 710个数字或500多个汉字,容量是普通条码的几十倍。QR码的纠错能力分为4个级别。其中L级约可纠错7%的数据码字,M级可纠错15%的数据字节,Q级纠错能力约为25%,H级约30%的字码可被修正。QR码呈正方形,且在左上角、右下角及右上角分别有一个重叠的同心正方形作为位置探测图形。QR 二维码从外观来看是由黑白小方块组合成正方矩阵,它包括功能图像和编码区两个主要区域,编码区包含格式信息、版本信息、数据和纠错码字,功能区域不包含数据编码,空白区位于符号的最外层。QR code技术与普通的字串形式的表述方式有极大的不同。 比如字符的录入,很多产品序号、档案、证件牌等等都是数字或数字加字母加字符的表述方式。普通录入需要人工操作,录入速度慢、出错率高、劳动强度大;应用QR code技术通过解码设备可以很好的解决这些问题,一个人可以完成几个人的工作。录入速度和出错率降低。与其他技术相比还有易于制作、成本低、使用灵活等特点,是目前最经济、实用的一种自动识别技术。 QR code是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的、黑白相间的、记录数据符号信息的图形;在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念,使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息,通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理:它具有条码技术的一些共性:每种码制有其特定的字符集;每个字符占有一定的宽度;具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化点。 QR code可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称等许多信息,因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用,如商品条码、药品监管码等可以很好的实现物品信息的监控。在食品、药品等屡现问题的现状下更好更快的完成质量追溯。

2. 研究内容和预期目标

QR二维码在实际应用中,扫描和识别是必不可少的步骤。二维码的识别主要使用视觉模块完成,较于二维码生成的程序框图来说,相对简单。二维码识别的程序框图运用while循环语句,达到实时图像处理的目的。输入个人信息后,点击运行按钮。当程序运行时,开始识别二维码,二维码用红色框标注并显示识别信息,指示灯亮起,按下停止键,程序停止运行。个人信息、识别信息以及识别的时间保存到指定路径。当未识别到二维码时,识别信息的文本为空,而个人信息以及时间正常显示。实验预期是使系统能够正常启动和运行,能够实现二维码的识别与检测功能。在虚拟仪器开发平台下,充分利用labview软件编程周期短成本低、图形编程特点,针对实际应用需要,采用labview编写程序,查阅文献,学习labview相关知识,QR code扫描技术相关原理,系统程序框图设计,对实验结果进行分析,得出结论。

3. 研究的方法与步骤

二维码识别除了需要基于LabVIEW开发环境,还需要安装视觉采集模块VAS和视觉开发模块VDM,另外需要图像采集设备,本设计主要运用笔记本自带的摄像头来完成图像采集。VAS包括NI-IMAQ和NI-IMAQdx,可以利用这两个函数模块从不同的相机获取图像,VDM主要用于图像处理和机器视觉。运用LabVIEW能够快速识别二维码,成本低,成功率高,能够为人们的生活提供便利的优点。识别二维码主要对二维码进行译码还原出所携带的信息。主要包含图像采集、图像预处理、图像定位、图像识别4个功能。首先打开摄像头,完成初始化,选择相应串口连接,配置驱动文件,驱动摄像头完成图像采集,创建缓存区将采集到的图像暂时保存。为了达到实时的目的,需要添加while循环。新图像在循环中持续覆盖旧的图像,然后进行灰度处理并进行图像显示,提取有效信息,将二维码部分用红框标出,最后清除错误,释放缓存区。同时可以填写个人信息,将个人信息,识别到的文本信息以及当前时间保存到指定的Excel表中。

4. 参考文献

[1]李江全, 刘恩博, 胡蓉等编著. LabVIEW虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实战 [M].人民邮电出版社,2010.

[2]中国物品编码中心, 中国自动识别技术协会编著. 条码技术基础 [M].武汉大学出版社,

[3]刘志海, 万丽荣, 宋作玲编著. 条码技术及程序设计案例 [M].化学工业出版社,

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5. 计划与进度安排

(1)2024-2-01~2024-3-08 查阅文献资料,进行文献综述,撰写开题报告,翻译英文文献。

(2)2024-3-09~2024-3-22 查阅相关资料,分析QR code 图像特征,选择合适的方法进行图像提取。

(3)2024-3-23~2024-4-05 进行QR code 图像采集系统设计,开展程序设计。

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