基于機(jī)器視覺的封印產(chǎn)品防偽條碼在線檢測系統(tǒng)

李媛媛

摘 要：當(dāng)前，市場上使用的條碼掃描設(shè)備種類很多。但是，這些設(shè)備基本上只能實現(xiàn)單次的檢測，即每次只識別一條條碼。國外的部分設(shè)備雖然一次可以識別幾個條碼，但仍無法自由的設(shè)定各個條碼的識別順序。因此，研制出一種適用于封印產(chǎn)品防偽條碼的在線檢測系統(tǒng)裝置十分必要。該文主要探討了基于機(jī)器視覺的封印產(chǎn)品防偽條碼在線檢測系統(tǒng)的檢測原理及其檢測過程，以期能夠有效的提高封印產(chǎn)品防偽條碼在線檢測系統(tǒng)的應(yīng)用，進(jìn)而減少偽造產(chǎn)品的使用率。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺 封印產(chǎn)品 防偽條碼 在線檢測

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0014-01

近年來，各種造價現(xiàn)象日益嚴(yán)重。因此，做好封印產(chǎn)品防偽條碼的檢測工作十分重要。當(dāng)前，很多電能的計量裝置上均采用智能化的防偽封印產(chǎn)品，其主要是使用一維碼和二維碼等技術(shù)條碼設(shè)置防偽特征。同時，使得手持終端和封印的管理系統(tǒng)相連接。之前此工序采用的是離線方式，多為人工檢測。不僅效率低下，而且容易出現(xiàn)失誤。檢測系統(tǒng)則可有效的改變這一弊端，能夠提高封印產(chǎn)品條碼檢測能力的同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入的自動化。

1 在線檢測系統(tǒng)的基本檢測原理

在線檢測系統(tǒng)的基本檢測原理主要表現(xiàn)為以下幾個方面。（1）在使用檢測系統(tǒng)的軟件時，根據(jù)所需要的條碼識別順序?qū)λ袟l碼的ROI（感興趣區(qū)域）進(jìn)行設(shè)置，并將之作為數(shù)組簇R[n]保存于硬盤內(nèi)（n表示條碼數(shù)量）[1]。（2）檢測之前應(yīng)該在軟件中設(shè)置好所有待檢產(chǎn)品的具體條碼類型。比如，一維碼、二維碼等各種選擇類型。（3）生產(chǎn)過程中的機(jī)器視覺系統(tǒng)隨時處于等待觸發(fā)的狀態(tài)，當(dāng)光電的檢測裝置開始探測到封印產(chǎn)品已經(jīng)被傳輸在指定位置時，PLC控制器則開始機(jī)構(gòu)定位、夾緊產(chǎn)品及產(chǎn)生機(jī)器視覺系統(tǒng)的外觸發(fā)信號進(jìn)行圖像的采集。軟件系統(tǒng)將調(diào)用所有ROI的信息和條碼圖像，識別函數(shù)依據(jù)ROI的設(shè)置順序完成產(chǎn)品條碼的識別。同時，將在軟件的界面中顯示出具體的識別結(jié)果。（4）在檢測的過程中，會出現(xiàn)個別條碼識別失敗的情況，這主要是光照不均所造成的。針對此種情況，可以通過對ROI進(jìn)行設(shè)置可以將各待識別條碼進(jìn)行科學(xué)的分割，在檢測時自動的調(diào)節(jié)相機(jī)的增益值完成圖像的采集。進(jìn)而調(diào)整不同位置的條碼光照條件，避免因光照不均所引起的個別條碼難以識別的問題。（5）在全部產(chǎn)品的條碼識別成功以后，應(yīng)該對數(shù)據(jù)順序進(jìn)行檢驗，以檢查所有的產(chǎn)品是否均按照要求的順序完成了包裝。條碼的數(shù)據(jù)一般由1～3位的字母及7～9位的數(shù)字組成，要求字母在前面，數(shù)字在后面。進(jìn)行順序檢驗的基本原理為：首先，核對全部條碼的數(shù)據(jù)情況。將數(shù)據(jù)中排在前面的字母進(jìn)行部分的截取，再逐個的比較查看是否相同，如果出現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)則屬不良產(chǎn)品。其次，將數(shù)據(jù)中的數(shù)字進(jìn)行部分截取后，再將數(shù)字的字符串轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制的整數(shù)，比較各整數(shù)間是否按照增量1呈現(xiàn)遞增，如果不是則屬不良產(chǎn)品。再次，對順序排列錯誤或者無法識別的條碼產(chǎn)品均屬不良產(chǎn)品。檢驗出不良產(chǎn)品時，檢測系統(tǒng)會發(fā)出相關(guān)的警報信號，顯示出不良產(chǎn)品的位置，并通過自動化的機(jī)構(gòu)將其推送至不良品的專用儲放區(qū)；對于檢驗合格的產(chǎn)品，則采用UDP的通信協(xié)議將合格產(chǎn)品的條碼數(shù)據(jù)傳輸并錄入至封印管理系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的比對驗證[2]。

2 防偽條碼的具體識別過程

進(jìn)行圖像采集的系統(tǒng)所采集到的可變信息圖像，在受到光源或圖像采集傳輸?shù)雀鞣N因素的影響時，便難以正確的識別可變信息。因此，要先對全部的印刷圖像做好預(yù)處理工作。具體包括圖像的定位、濾波的去噪、二值化處理等。然后對可變信息的條碼進(jìn)行定位分割，最終準(zhǔn)確的對防偽條碼實現(xiàn)識別。

2.1 圖像的定位

在受到采集設(shè)備故障以及外界環(huán)境干擾等因素影響時，采集出的數(shù)字圖像則會出現(xiàn)反轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)或者平移等現(xiàn)象。因此，需要先對采集的圖像進(jìn)行科學(xué)的定位處理。進(jìn)行圖像定位的基本操作步驟如下。（1）采用傅立葉變換將標(biāo)準(zhǔn)的圖像與待定位圖像從空間域轉(zhuǎn)換至頻率域。（2）計算出頻率域中的兩幅圖像的互功率譜。（3）計算出頻率域中的兩幅圖像的相位相關(guān)。（4）獲得相位相關(guān)產(chǎn)生的第一峰值的坐標(biāo)，即得出對應(yīng)的平移參數(shù)。（5）獲取旋轉(zhuǎn)參數(shù)及縮放參數(shù)時，應(yīng)該先將兩幅圖像從空間域轉(zhuǎn)換至對數(shù)極的坐標(biāo)內(nèi)，再進(jìn)行上述第二到第四步驟的重復(fù)操作。由于光照發(fā)生的變化一般是一個漸變過程，主要反映于圖像的低頻成分上，變換至頻率域后其幅值不變，因此，相位相關(guān)方法對不同光照條件下所拍攝的圖像定位尤為適用[3]。

2.2 圖像噪聲的去除

圖像噪聲一般情況下屬于難以預(yù)測出的隨機(jī)性信號，如果不做處理，將對圖像處理的結(jié)果帶來很多負(fù)面影晌。中值濾波的效果主要依賴濾波窗口的尺寸大小，窗口過大時圖像邊緣出現(xiàn)模糊，窗口過小時難以實現(xiàn)有效的去噪效果。為了避免窗口尺寸大小控制不當(dāng)所產(chǎn)生的問題，應(yīng)該逐行的掃描圖像，在處理每一個像素時，需判斷像素是否屬于濾波窗口中鄰域像素的極限值。如果是應(yīng)使用中值濾波進(jìn)行處理，如果不是則不處理。在實際操作中，這種方法可以有效地處理突發(fā)的噪聲點。

2.3 二值化的圖像處理

二值化的圖像處理是按照圖像的灰度程度，將圖像具體分為背景及前景兩個部分。背景與前景的類間方差相差越多，則表示構(gòu)成圖像的背景與前景差別越大。同時，應(yīng)該注意的是部分前景會被誤分為背景或者部分背景被誤分為前景。這兩種情況均會致使兩部分間的差別變小。

2.4 區(qū)域定位的分割

在對可變信息的圖像進(jìn)行處理時，雖然每張圖像可變信息的內(nèi)容不同，但位置相對而言卻是固定的。因此，應(yīng)先確定可變信息的具體位置，才能進(jìn)行后續(xù)可變信息的識別檢測。對可變信息進(jìn)行定位通常是采用相對位置實現(xiàn)，即先在標(biāo)準(zhǔn)的樣張中至少通過人工標(biāo)識出一處存在惟一性的固定性標(biāo)記和可變信息的具體位置。在定位時，系統(tǒng)將先識別出較明顯的固定性標(biāo)記，再通過固定性標(biāo)記的位置與可變信息的相對位置來確認(rèn)其實際位置。

2.5 條碼的識讀

包裝印品的可變信息主要包括一些號碼以及條碼信息，當(dāng)條碼的圖像通過預(yù)處理后，則可對條碼進(jìn)行識讀、譯碼和糾錯。

3 結(jié)語

總之，基于機(jī)器視覺的封印產(chǎn)品防偽條碼在線檢測系統(tǒng)，可以有效的提高封印產(chǎn)品防偽條碼的識別率。該檢測系統(tǒng)十分適用于封印產(chǎn)品行業(yè)進(jìn)行大批量的自動化檢測生產(chǎn)線，改變了之前過多的依賴人工檢測的落后狀況。同時，通過采用可變信息的處理軟件及設(shè)備，可以有效提高印刷企業(yè)在印刷市場的社會競爭力。因此，基于機(jī)器視覺的封印產(chǎn)品防偽條碼在線檢測系統(tǒng)值得在市場上進(jìn)一步應(yīng)用和推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 李博，李仕奇，譚振豪.基于機(jī)器視覺的封印字符編碼與條碼數(shù)據(jù)綁定系統(tǒng)[J]. 制造業(yè)自動化，2013，35（16）：151-153.

[2] 李博，李仕奇，譚振豪.基于機(jī)器視覺的封印產(chǎn)品防偽條碼在線檢測系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動化，2013，35（13）：62-64.

[3] 張冬娟，唐萬有，朱捷航.基于機(jī)器視覺的條碼信息在線檢測系統(tǒng)研究[J].中國印刷與包裝研究，2013，5（6）：56.