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面向复杂环境的条码识别方法研究

申报人:王云松 申报日期:2024-11-28

基本情况

2025年度大学生创新创业训练计划
面向复杂环境的条码识别方法研究 学生选题
创新训练项目
工学
自动化类
学生自主选题
一年半期
本项目主要围绕面向复杂环境下的条码识别方法进行研究,从图像增强,二值化,条码检测三个方面出发,首先对复杂环境下发生退化的条码图像进行图像增强,然后通过二值化网络去除图像背景,二值化条码信息,再通过条码检测算法识别图像中条码位置,最后对条码进行识别,通过这些方法使得条码识别率得到提升。

溶解热虚拟仿真实验软件开发

大众汽车AF940发动机总成视觉检测设计

创新训练项目

校级

[1]     国家自然科学基金面上项目“流程制造业闭环系统下运行状态精细化监测及故障溯源诊断研究(62473155)”;2025.01-2028.1250万,在研,主持

[2]     国家自然科学基金面上项目“面向制造业生产过程的状态监测、故障溯源诊断及趋势预测方法研究(62073140)”;2021.01-2024.1268万,在研,主持

[3]     上海市青年科技启明星人才项目智能制造过程故障溯源诊断及调控方法研究(21QA1401800)”2021.07-2024.0640万,在研,主持

[4]     横向项目:苏迈特智能科技(江苏)有限公司;基于大数据的设备故障智能在线诊断技术,2024.05-2024.12210,在研,主持

[5]     国家自然科学基金青年科学基金项目“多模态过程质量有关故障的检测及诊断方法研究(61703161)”;2018.01-2020.1224万,在研,主持


1. 图片预处理方法;

2. 条码编码解码算法;

3. 图像识别算法;

4. 条码图像;

5. 系统搭建技术。

市级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
王云松 信息科学与工程学院 自动化 2023 安排项目进展和分工,进行软件编写
范宇飞 信息科学与工程学院 自动化 2023 负责项目程序的编写与优化
余乐谦 信息科学与工程学院 自动化 2023 负责建立与标注数据集
高明康 信息科学与工程学院 自动化 2023 负责资料收集,进行算法设计

指导教师

序号 教师姓名 教师账号 所属学院 是否企业导师 教师类型
宋冰 08771 信息科学与工程学院

立项依据

通过对复杂环境下的二维码进行识别率与识别速度的提升,可以使得在日常生活中的条码识别速度更快,识别率更高,改善人们的使用体验。避免了一些情况下,如光照,对比度,相机聚焦不在理想情况下依然能够正常识别条形码或者二维码。同时在工厂或者车间中能够提高自动检测设备的识别效果与速度,减少误判,漏判等等的情况发生,提高生产效率,降低损耗成本。同时该技术可以应用于其他各个使用计算机视觉检测的行业,赋能于各个行业之中,提高该技术的社会效益。目前条码技术在各个领域都得到了广泛使用,如商品销售、快递物流、仓库管理等。伴随着使用场景的增多,外部环境更加复杂,存在光线、噪声、模糊、污染等干扰,使条码识别困难的问题更加凸显。进一步提升条码识别率对于市场和经济有着巨大前景。

  传统的条码识别首先将待检测图像二值化,再通过边缘检测或是条码上的定位图形确定条码位置,最后进行识别,使用细节清晰,光线正常的图像可以实现更高的条码识别率。但是现实中识别环境复杂,多种情况都会影响条码识别的效果,例如光照不均,噪声过大,摄像设备未对焦等等这些情况都会导致条码图像无法识别。我们将主要围绕面向复杂环境下的条码识别方法进行研究,从图像增强,二值化,条码检测三个方面出发,首先对复杂环境下发生退化的条码图像进行图像增强,然后通过二值化网络去除图像背景,二值化条码信息,再通过条码检测算法识别图像中条码位置,最后对条码进行识别,通过这些方法使得条码识别率得到提升。

条码识别除了基于特定的硬件设备外,最常用的方法是通过摄像头拍摄,再通过软件进行解码,软件的解码过程首先包含一些简单的图像处理,例如降噪、调整对比度,再通过二值化减少背景信息的干扰,最后检测条码在图像中的位置,根据解码规则读取信息。之前条码识别的研究主要针对条码检测,但是随着深度学习的不断发展,对于退化图像的通用处理,古籍文档图像的二值化,这些领域的研究同样也可以应用于条码识别中。识别图像上的条码,首先需要从图像中找到条码图像的位置,将条码图像从原图像中取出,消除背景的影响,然后再对条码进行识别,因此条码检测算法的好坏对于条码识别率的影响非常大。传统的条码检测算法一般通过Sobel算子或者Canny算子来提取图像边缘信息,又或者通过形态学处理寻找图像中的矩形色块,又或者根据条码图像的特征信息进行搜寻。

1.云端中保存各个网络模型,用户可以通过下载更新模型,同时也可以上传图片帮助模型进行优化。

2.电脑设备可以与管理系统的服务器进行通信以访问服务器中的管理系统。

3.制作精美,高效的可视化交互界面,提高用户操作体验感。

4.云端数据库更新后可以推送给用户提醒同步更新。

5.优化原有算法和数据集,提高识别成功率和工作效率。

针对预处理阶段的条码图像增强,我们将建立多样,充分,训练效果优良的数据集。通过对基础数据集进行高斯模糊,泊松噪声,对比度调整,亮度变化等方法模拟生成复杂环境下的条码图像,同时在自建数据集上进行试验。

   在条码二值化阶段,为了提高条码图像的的识别率。我们计划在YOLOv8和Opencv的自带函数库中基于傅里叶变换进行图像矫正,再将目标条形码图像裁剪出来,进行图片的读入,灰度化高斯模糊二值化图像等等图像增强操作。最后经过pyzbar进行条码识别。

 

条码图像的检测阶段,使用YOLOv8网络进行目标识别,对YOLOv8网络做轻量化处理,使用MobileNetV3替换骨干网络,调整网络参数,矫正形变条码,在公共数据集以及自建数据集上进行实验。

最后阶段,在芯片检测管理系统中进行应用,以通用识别库pyzbar为基础建立可视化操作系统,方便快捷的下载与使用。

准备阶段:2024.12-2025.03

查阅相关文献和资料,参考已有的实验案例初步确定实验方案和内容,事先了解实验可能会遇到的难点,提前做好准备并制定解决方案。与指导教师确定实验方案和内容。

准备并制作项目的思维导图或具体的进度安排,后续工作可在此基础上有序进行展开。

试验阶段:2025.04-2025.08 & 2025.11-2025.01

根据设计好的方案以及内容,有序开展软件的构建工作与小组成员不断交流协商改进的同时,依据思维导图有序进行程序的编写和优化。

在此期间不断完善和提升项目成员的编程能力,学习能力,以及发现问题分析问题解决问题反思问题的能力,不断提高自身能力。

在软件主要功能开发完成之后,进一步进行整理分析,逐步完善软件细节,希望可以获得一定成果。

中期评估:2025.09-2025.10

分析测试试验阶段的软件和在实际使用中是否有运行障碍,排除遇到的问题。再填写结题表,撰写研究论文,形成论文初稿并完善至定稿,撰写总结报告。

结项阶段:2026.02-2026.04

接受论文审查、评阅,参加结题答辩以及发表论文。

大众汽车af940视觉检测设计的项目经验积累

我校奉贤校区的物理实验中心、物理实验室和信息楼实验室等提供的一些软件开发程序。指导教师长期在奉贤可以面对面与学生交流并指导。本项目所需要的文献资料等能够在学校图书馆购买的数据库和其拥有的藏书中获得。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 10000.00 用于项目开展的各种经费需要 6850.00 3150.00
1. 业务费 6300.00 用于项目开展所需的各种业务费用 3150.00 3150.00
(1)计算、分析、测试费 500.00 用于ChatGPT,CSDN会员等等网站资源的学习 250.00 250.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 300.00 项目调研所需交通费 150.00 150.00
(4)文献检索费 500.00 用于查询,购买与下载论文和图书所需要的费用 250.00 250.00
(5)论文出版费 5000.00 中文核心期刊版面费,专利申请相关费用 2500.00 2500.00
2. 仪器设备购置费 3700.00 项目所用软件的购置费、打印等的耗材费以及相关实验器材的使用费 3700.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 0.00 0.00
4. 材料费 0.00 0.00 0.00

项目附件

  • 1_大学生创新创业训练计划项目申报书-创新训练类.doc
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