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高清成像技术让条码图像更清晰

2015-04-30 12:56:20 中国质量新闻网

    中国物品编码中心大连办事处宫玉彬/文

   目前,对条码符号的识读过程是通过条/空对扫描光线不同反射,得到不同的波形宽度,再进行译码,其实质是光电信号的转换。因此,条/空颜色搭配、符号印制质量、扫描环境对条码的准确识读产生一定影响。

   随着数字图像技术的不断成熟,高清成像处理技术在各领域也逐步发展起来,它具有分析精度高、处理内容丰富、可以进行复杂的非线性分析等特点。高清成像处理过程是将条码的图像信号转换成数字信号并利用软件进行分析,与传统方法相比具有更大的灵活性和较低的成本,因此,在条码识读及检测领域具有很大的发展潜力。

   高清条码图像处理的主要研究内容,如图1所示,包括图像采集、变换、增强复原、分割描述等过程。

图1 条码图像处理过程

    图像采集

   条码图像的清晰度对于图像处理至关重要,图像质量过低,会影响后续分析处理。在研究中使用高性能的单反相机进行条码图像采集,实验中抓取的图像,如图2所示。

图2   原始高清图像

    图像变换

   由于高清图像阵列很大,直接在空间域中进行处理,涉及大量计算。因此,往往采用各种图像变换的方法,如灰度化、傅立叶变换、离散余弦变换等间接处理技术,将空间域转换为变换域进行分析,可减少计算量。图3为利用加权平均值法进行灰度处理后的图像,去掉颜色信息,降低存储空间,提高运算效率。

图3   灰度图

    图像增强和复原

   图像增强和复原的目的是为了提高条码图像的质量,比如可去除图像采集中电子噪声影响,提高图像的清晰度。强化图像高频分量,突出条码图像条的部分,使图像中物体轮廓清晰,细节明显;强化低频分量,可减少图像噪声的干扰。为达到分析处理目的,在研究过程中,人为添加了高斯、椒盐噪声,经过中值滤波处理条码图像得到较好的复原,结果如图4、5所示。

 

图4   受噪声污染的图像

图5   中值滤波降噪图像

    图像分割

   图像分割是高清图像处理中的关键,其目的是将条码图像中特征部分提取出来,包括条空边缘、长度、区域等,这是对条码图像进一步识别、分析的基础。虽然目前已经有很多图像分割方法,但还没有一种普遍适用。处理过程中分别利用边缘检测方法和阈值分割方法对降噪后的图像进行处理,结果如图6所示,Roberts算子锐化效果过度,条码特征丢失较严重;最大类间方差法处理后条码图像得到较好分割,但图像质量也有损失,分割算法还需要进一步优化。

图6   Roberts 算子、最大类间方差法处理

    图像描述

    经过条码图像分割,得到若干条空区域和边界,图像描述需要把条空区域及边界等重要特征从背景中分离出来。通过均衡化处理,直方图与之前相比,灰度范围更大,分散得更均匀,灰度图像的亮度明显增强,对比度有所提高,如图7所示。条码呈现较好双峰特征,接下来,可利用条码的几何特性来描述区域特征。

图7   均衡化直方图

   条码图像处理是条码图像识别、检测的基础,图像处理过程繁琐和复杂,涉及到多个阶段、多种算法。因此,要取得一种有效处理方法,必须针对图像的阶段性特征以及大量计算和实验来论证,相信随着研究的深入,能够获得比较合理、有效的处理方法。(《条码与信息系统》2015第二期  http://www.aidchina.com.cn)

   

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