商品条码印刷质量的快速检测算法设计与实现

李 果

(安徽新闻出版职业技术学院，合肥 230601 )

参 考 文 献



商品条码印刷质量的快速检测算法设计与实现

李 果

(安徽新闻出版职业技术学院，合肥 230601 )

现代经济活动中，商品条码用于标记商品身份及流通信息，如果条码发生错误，后果不堪设想，因此，在印刷环节进行条码质量检测显得尤为重要.针对商品条码常见印刷质量问题，提出一种高效式样检测算法，通过机器识别代替人工识别，改变传统条码检测中人工扫描条码检测方式，并为高速在线检测奠定基础.

商品条码检测；二值化；纹理特征；综合算法

现代商品经济中，商品在识别、流通、结算等环节都离不开商品条码，而条码信息传递的精度和速度取决于条码印刷的质量，但在实际印刷过程中，由于受到印刷材料、速度、人工等方面的制约，难免出现漏印、错印等问题.本研究是基于数字图像识别及处理技术，提出一种基于一维通用商品条码的检测算法，并在实验环节中实现，该算法也为后续在线检测研究提供了先决条件.

1 通用商品条码检测算法

1.1 流程设计

首先，通过图像采集设备采集商品包装印刷成品，并对提出的图像进行预处理；其次，通过模板匹配，对商品条码进行图像分割，并提取条码特征；最后，将提取的条码特征与预存标准商品参数进行比对，从而得到商品条码印刷质量的分析及评价，获得评价数据和结果判断[1]，具体流程如图1所示.

图1 条码检测算法流程

1.2 基于边缘特征的二值化设计

目前商品通用条码仍然以一维条码为主，主要数据特征以条码、条空的宽度为衡量标准.由于商品包装的材质不同，印刷过程中黑白条块之间极易造成模糊，这在图像采集后主要表现成灰度不稳定特征，因此，在对图像二值化设计的时候，就必须为条码边缘选择特殊阈值，建立基于边缘特征的图像二值化算法[2].

本文使用的基于边缘特征的二值化算法，首先依托微分算子测算出条码图像边缘，然后对边缘像素进行自动阈值二值化筛选，对非边缘部分使用固定阈值二值化，具体算法如下：去噪后的输入图像以f表示，二值化后的图像以g表示.

(1)确定f的边缘，并提取边缘特征，采集边缘图像，将其设为e；

(2)对e使用固定阈值方法处理，得到二值化图像，将其设为b；

(3)使用整体阈值法确定f的整体阈值，将其设为Th0；

(4)确定f中对每个像素点的阈值；

(5)通过得到的阈值，输出所需的二值化图像g.

在(1)中，使用Sobel算子完成边缘提出；在(2)中，采用全局阈值法确定图像的边缘像素位置；在(3)中，采用局部阈值计算方法完成(2)中二值化阈值的自动筛选；最后通过(4)、(5)的阈值计算，得到输入图像f的二值化输出图像g.

1.3 特征参数算法设计

商品条码印刷不存在色差问题，主要是印刷缺陷问题，主要包括：断裂、边缘模糊、穿孔、墨点、脱墨、重影等形式.传统的检查方法主要是通过多次扫描同一条码，来完成对商品条码质量的评价，这样的过程不仅效率低下，也会产生漏检、错检问题.而本研究提出的基于图像特征参数分析和提取的检测算法，可以一次性检测商品条码图像，大大提高了检测的精度和效率.本文通过相关度、矩形度和纹理特征三个特征指标分析研究，以表达各种条码印刷缺陷.

1.3.1 相关度

相关度又称皮(尔生)氏积矩相关系数，是用来说明两个现象之间相关关系密切程度的统计分析指标[3]：

(1)

图2 污点印刷缺陷

1.3.2 矩形度

在本算法中，作为检测特征的核心参数为矩形度和面积值两个，由于商品条码都由矩形组成，因此非常适用该算法来完成检测.在图像获取之后，通过二值化处理，条码不同像素区分出来，并可以通过像素总数总和来确定其面积，并算出矩形值.

理论上，条码都应为矩形状态，矩形值也应该都为1，但在实际的印刷过程中，由于灰尘、折裂等问题，可能导致印刷边缘不规则.目标形状的复杂度越接近矩形，值就越大，反之则表明该条形码边缘印刷不清，或者边缘印刷有缺陷[4]，算法实现可以通过获取待检测条码图像，与标准条码图像对比，算出R值，把不合格的条码检测出来.

1.3.3 纹理

如定义图像{f(xi，yj)；i，j=0，1，2，......，N-1}的自相关函数为：

(2)

2 算法实验分析

商品条码印刷检测试验主要包括矩形特征检测和纹理特征检测两个部分，在检测之前需要对获取的条码图像分割，并进行相应的二值化处理.

2.1 矩形度检测

如图3所示，图3a为获取的待检测商品条码，并已完成二值化处理.图3b为预设的标准条，根据上文矩形度算法对其进行计算，得出表1结果.从表1中可以看出，图3b的矩形度明显高于图3a，这说明图3a的条码边缘呈现不规则状态，如边缘不清、锯齿状等，可以判定为印刷质量瑕疵.

图3 商品条码(矩形检测)

表1 矩形度分析表

条码a条码b像素数243562227104矩形度212453522121561

2.2 纹理检测

如图4所示，条码a为待检测条码，条码b为预设标准条码，从检测结果表2可以看出，对连续数值进行纹理算法计算，得到的检测图像曲线下降平缓，且下降趋势低于标准图像，因此可以判断，待检测图像纹理粗糙，可判断该条码印刷有瑕疵.

图4 商品条码(纹理检测)

表2 纹理相关值分析

水平距离点1234条码a0.9710.9620.9480.937条码b0.9690.9530.9370.924

3 总 结

本课题针对商品条码特点，通过综合算法设计及对实验数据的分析，找到了一种快速检测商品条码印刷质量的方法，且实验效果较好；此种算法，该算法的实现，也为今后二维条码快速检测奠定了良好基础；此外，根据不同印刷机的印刷工艺及速度，可以建立起有效的在线检测系统，对提高印刷质量，特别是商品包装识别标记的印刷质量，提供了解决思路，有重大现实意义.

参 考 文 献

[1] 鲁继文，张二虎．基于图像处理的印品质量在线检测[J]. PRINTING FIELD，2005(2):227-229.

[2] 孔金生，王晓颜．一种基于边缘特征二值化的抠像算法[J]. 微计算机信息，2008，24(3)：56-57.

[3] 章毓晋．图像处理和分析[M]. 北京：清华大学出版社，1999：100-121.

[4] 边肇祺，张学工．模式识别[M]．北京：清华大学出版社，2000：126-128.

[5] 张纯义．商品条码外观质量检测[J]．轻工标准与质量，2001(6)：66-67.

Design and Implementation of a Fast Detection Algorithm for Print Quality of Commercial Bar Code

LI Guo

(Anhui Vocational College of Press and Publishing,Hefei 230601, China)

In the contemporary economic activities,commercial bar code is used to mark merchandise identity and circulation of information. A wrong bar code may resuct in a disaster.Therefore, the printing quality testing is necessary and effective.According to the common quality problems of commodity bar code printing,this paper presents an efficient pattern detection algorithm recognized by the machine to replace artificial recognition,change the traditional barcode scanning detection mode of artificial detection and lay the foundation for high-speed online inspection.

commodity bar code detection; two values; texture feature; synthesis algorithm

2015-03-28

2012年度安徽省教育厅人文社会科学硏究项目(sk2012B243).

李 果(1979-)，男，硕士，讲师，研究方向：计算机视觉及辅助设计.

TG139

A

1671-119X(2015)03-0039-03