專利名稱：漢信碼條碼解碼芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
漢信碼條碼解碼芯片
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及條碼識別技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種漢信碼條碼解碼芯片。背景技術(shù)：
條碼技術(shù)是在計算機技術(shù)與信息技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門集編碼、印刷、識別、 數(shù)據(jù)采集和處理于一身的新興技術(shù)。條碼技術(shù)由于其識別快速、準確、可靠以及成本低等優(yōu)點，被廣泛應用于商業(yè)、圖書管理、倉儲、郵電、交通和工業(yè)控制等領(lǐng)域，并且勢必在逐漸興起的“物聯(lián)網(wǎng)”應用中發(fā)揮重大的作用。目前被廣泛使用的條碼包括一維條碼及二維條碼。一維條碼又稱線形條碼是由平行排列的多個“條”和“空”單元組成，條形碼信息靠條和空的不同寬度和位置來表達。一維條碼只是在一個方向(一般是水平方向)表達信息，而在垂直方向則不表達任何信息，因此信息容量及空間利用率較低，并且在條碼污損后即無法識別。二維條碼是由按一定規(guī)律在二維方向上分布的黑白相間的特定幾何圖形組成，其可以在二維方向上表達信息，因此信息容量及空間利用率較低，并具有一定的校驗功能。二維條碼可以分為堆疊式二維條碼和矩陣式二維條碼。堆疊式二維條碼是由多行短截的一維條碼堆疊而成，代表性的堆疊式二維條碼包括PDF417、Code 49、Code 16K等。矩陣式二維條碼是由按預定規(guī)則分布于矩陣中的黑、白模塊組成，代表性的矩陣式二維條碼包括QR 碼、Data Matrix碼、Maxi Code,Aztec Code、漢信碼等。二維條碼除具備一維條碼也具有的優(yōu)點外，同時還具有信息容量大、密度高、具有糾錯功能、可表示各種多媒體信息以及多種文字信息、保密防偽性強、解碼可靠性高的特點?，F(xiàn)有技術(shù)在對二維條碼進行解碼的過程中，通常是利用攝影設(shè)備對條碼進行拍攝，以獲取條碼圖像，然后對條碼圖像進行去燥、灰度提取、二值化、碼字提取、譯碼等處理方法。然而，上述現(xiàn)有技術(shù)在對條碼圖像進行自適應亮度均衡化和二值化處理過程時， 是針對每一個像素點進行自適應亮度均衡化和二值化處理，因此要對每一個像素點的灰度進行調(diào)節(jié)，并與閾值灰度進行比對，數(shù)據(jù)計算量很大，降低了系統(tǒng)的處理速度。而且由于該系統(tǒng)是在不知曉條碼特征信息(即條碼的相關(guān)參數(shù)，包括條碼方向、條碼區(qū)域尺寸和條碼版本、條碼畸變系數(shù)等信息)的情況下進行二值化處理，會造成模塊錯誤，即在二值化過程中，由于噪聲、畸變等因素的影響，出現(xiàn)模塊的深淺狀態(tài)和設(shè)計狀態(tài)發(fā)生倒置的情況，這大大降低條碼的識別能力，增加了條碼識別的誤碼率。尤其在條碼版本較高，所含模塊數(shù)量較多的情況下，或者是條碼圖像分辨率低，曝光質(zhì)量不佳的情況下，這種方法較難對二維條碼進行識別。另外，現(xiàn)有技術(shù)的htec碼識別系統(tǒng)通常是采用處理器調(diào)用程序存儲器中的解碼程序，對條碼圖像進行處理來實現(xiàn)識別解碼。該系統(tǒng)的問題在于一、處理速度慢，該系統(tǒng)需要在微處理器中寫入實現(xiàn)解碼算法的一系列程序，單個處理器只能同時針對一種特定類型的條碼格式進行解碼處理，處理器在一個時鐘周期只能處理一個操作，軟件處理也決定了解碼流程的單流程特性，較難實現(xiàn)對條碼圖像的流水線作業(yè)和并行處理，處理速度較慢； 二、使用成本高，由于解碼算法較為復雜，因此需要使用高端的處理器(如32位處理器)實現(xiàn)以上算法，需要處理器以及硬件加速電路相配合，這樣會造成系統(tǒng)成本高昂；三、系統(tǒng)復雜，集成難度大，功耗高，不易于便攜應用。因此，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的以上不足，亟需提供一種漢信碼條碼解碼芯片及其解碼方法，使得能保證解碼過程快速、順利地進行。

發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的處理速度慢、錯誤發(fā)生機率較大等不足，本實用新型提供一種漢信碼條碼解碼芯片，能保證漢信碼解碼過程快速、順利地進行。本實用新型提供一種漢信碼條碼解碼芯片，包括特征搜索單元、條碼參數(shù)獲取單元、版本/格式參數(shù)獲取單元、校正特征獲取單元、模塊信息處理單元、二值化單元、碼字提取單元以及糾錯譯碼單元。條碼參數(shù)獲取單元連接特征搜索單元。版本/格式參數(shù)獲取單元連接特征搜索單元和條碼參數(shù)獲取單元。校正特征獲取單元連接條碼參數(shù)獲取單元。 模塊信息處理單元連接條碼參數(shù)獲取單元、版本/格式參數(shù)獲取單元以及校正特征獲取單元。二值化單元連接模塊信息處理單元。碼字提取單元連接二值化單元。糾錯譯碼單元連接版本/格式參數(shù)獲取單元和碼字提取單元。本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片采用硬件流水線結(jié)構(gòu)，通過硬件邏輯實現(xiàn)對條碼圖像的識別解碼，由于硬件流水線結(jié)構(gòu)適于對條碼圖像進行流水線作業(yè)和并行處理，因此處理速度很快。相對于現(xiàn)有技術(shù)的處理器解碼技術(shù)而言，本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片采用全硬件結(jié)構(gòu)，無需處理器參與解碼，芯片結(jié)構(gòu)相對于處理器而言結(jié)構(gòu)更為簡化、面積更小、 功耗更低、成本更低、易于集成，容易實現(xiàn)便攜應用。可以方便地與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，為條碼技術(shù)的應用提供了更為廣闊的發(fā)展空間。
圖1是漢信碼的條碼符號圖形示意圖。圖2是漢信碼的條碼符號圖形的功能示意圖。圖3是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的解碼方法的處理流程圖。圖4是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第一實施方式中校正特征獲取單元的第一種校正點獲取結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第一實施方式中模塊信息處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第一實施方式中模塊信息處理單元的轉(zhuǎn)換原理示意圖。圖8是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第二實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第二實施方式中模塊信息處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式有關(guān)本實用新型的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參考以下的詳細說明與附圖，附圖僅提供參考與說明，并非用來對本實用新型加以限制。為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更易于理解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，提供以下條碼術(shù)語的參考與說明，其中部分條碼術(shù)語是根據(jù)中華人民共和國國家標準GB/T 12905-2000而來，并非用于對本實用新型加以限制。條碼符號某種條碼定義的表示信息的條、空組合形式或模塊的組合形式。碼字碼字表示源數(shù)據(jù)向條碼符號轉(zhuǎn)換的中間值。一種符號的碼字數(shù)決定了該條碼符號的所有符號的數(shù)量。數(shù)據(jù)碼字數(shù)據(jù)碼字表示數(shù)據(jù)符號的值。糾錯碼字糾錯碼字表示糾錯符號的值。模塊矩陣式二維條碼中的一個最小獨立單元，代表一位二進制數(shù)據(jù)。功能圖形矩陣式二維條碼符號中用于符號定位與特征識別的特定圖形。功能圖形包括探測圖形、輔助校正圖形、校正圖形等。探測圖形矩陣式二維條碼符號圖形中，用于在條碼圖像中進行符號定位的特殊圖形，也稱位置探測圖形。輔助校正圖形矩陣式二維條碼符號圖形中，用于確定符號中模塊的像素坐標的圖形。校正圖形矩陣式二維條碼符號圖形中，用于確定符號位置的一個固定的參照圖形。在條碼圖像有一定程度畸變或污損的情況下，可以通過校正圖形對條碼圖像中模塊的像素坐標進行校正。編碼區(qū)域矩陣式二維條碼符號圖形中，未被功能圖形占據(jù)，用于對數(shù)據(jù)和糾錯碼字進行編碼，表示數(shù)據(jù)符號和糾錯符號的區(qū)域。版本用于表示矩陣式二維條碼符號規(guī)格的序列，反映了符號尺寸、符號中的模塊數(shù)量和符號中的模塊的排列方式。版本信息矩陣式二維條碼符號圖形中，用于確定矩陣式二維條碼符號版本號的功能圖形。格式用于表示矩陣式二維條碼符號所使用的糾錯等級以及掩模圖形。格式信息矩陣式二維條碼符號圖形中，用于確定矩陣式二維條碼符號所使用的糾錯等級以及掩模圖形信息的功能圖形。掩模圖形在編碼區(qū)域內(nèi)用掩模圖形對位圖進行異或處理，其目的是使符號中深色與淺色模塊的比例均衡，并減少影響條碼圖像處理的圖形出現(xiàn)。二值化條碼圖像用整體閾值或局部閾值對灰度條碼圖像進行處理，從而得到的深淺兩色的條碼圖像。閾值分割兩個檢驗等級的邊界值，其值本身是上面等級的下限值。模塊錯誤在二值化條碼圖像中，深淺狀態(tài)和設(shè)計狀態(tài)發(fā)生倒置的模塊。像素光敏陣列(如CXD或CMOS器件)上的單個光敏單元在條碼圖像上所對應的單位，一個像素通常被視為條碼圖像的最小的完整單位。數(shù)碼條碼圖像的儲存方式一般以像素(Pixel)為單位，每個像素是數(shù)碼條碼圖像里面積最小的單位。圖1是漢信碼的符號圖形示意圖，圖2是漢信碼的符號圖形功能說明圖。為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更易于理解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合圖1、圖2對漢信碼進行簡單說明。如圖1所示，漢信碼由中國物品編碼中心等單位實用新型，屬于矩陣式二維條碼的一種，其在結(jié)構(gòu)形體及元素排列上與代數(shù)矩陣具有相似的特征。漢信碼的符號結(jié)構(gòu)是由特定的符號功能圖形及分布在矩陣元素位置上表示數(shù)據(jù)信息的正方形圖形模塊構(gòu)成。其用深色模塊單元表示二進制的“1”，用淺色模塊單元表示二進制的“0” (當然，作為一種約定， 也可用深色模塊單元表示二進制的“0”，用淺色模塊單元表示二進制的“1”)。數(shù)據(jù)碼字流通過分布在矩陣元素位置上的單元模塊的不同組合來表示。漢信碼包括1到84個版本，漢信碼各個版本符號的模塊數(shù)量(不包括空白區(qū))分別為23X23模塊到189X189模塊，每一版本符號比前一版本符號每邊增加2個模塊。漢信碼有4種糾錯等級，可恢復的碼字比例為:L18%,L215%,L323%,L430%o如圖2所示，漢信碼的符號圖形是由nXn個名義正方形模塊構(gòu)成的正方形陣列， 該正方形陣列由功能圖形區(qū)、功能信息區(qū)和信息編碼區(qū)組成，其中功能圖形區(qū)主要包括位置探測圖形、位置探測圖形分隔區(qū)、校正圖形與輔助校正圖形。漢信碼包括四個位置探測圖形，分別位于符號的左上角、右上角、左下角和右下角，如圖2所示，各個位置探測圖形形狀相同，只是擺放的朝向不同，位于右上角和左下角的位置探測圖形擺放朝向相同，位于右下角和左上角的位置探測圖形擺放朝向相反。位置探測圖形大小為7Χ 7個模塊，整個位置探測圖形可以理解為將3Χ 3個深色模塊，沿著其左邊和上邊外擴1個模塊寬的淺色邊，后續(xù)分別外擴1個模塊寬的深色邊、1個模塊寬的淺色邊、1個模塊寬的深色邊所得。其模塊寬度比為1 :1:1:1: 3和3 1 1 1 1(沿不同方向搜索所得值不同)通過識別4個位置的位置探測圖形，可以明確的確定符號的位置和方向。在每個位置探測圖形和編碼區(qū)之間有寬度為1個模塊的位置探測圖形分隔符。它是由兩個寬度為1個模塊，長度為8個模塊的淺色模塊垂直連接成的“L”形圖形。漢信碼的校正圖形是一組由黑白相鄰邊組成的階梯形的折線，以及排布在碼圖四個邊緣上的2X3(5個淺色，1個深色)個模塊組成的輔助校正圖形。功能信息區(qū)是指4個位置探測圖形與內(nèi)部碼區(qū)之間的一個模塊寬的區(qū)域，每個功能信息區(qū)的模塊大小為17個。功能信息區(qū)所包含的內(nèi)容包括版本信息和格式信息，版本信息表示漢信碼符號的模塊數(shù)量以及排列方式，格式信息表示漢信碼的糾錯等級和掩模圖形信息。其中版本信息、糾錯等級和掩模圖形分別用8位、2位、2位二進制數(shù)來表示，共計 12位。信息編碼區(qū)包括數(shù)據(jù)碼字、糾錯碼字和填充碼字。數(shù)據(jù)碼字表示漢信碼符號記載的數(shù)據(jù)信息。糾錯碼字是對數(shù)據(jù)碼字進行糾錯編碼所形成的糾錯碼字，用于對數(shù)據(jù)碼字進行錯誤糾正。以下對本實用新型的漢信碼解碼方法進行詳細描述，圖3是根據(jù)本實用新型的漢信碼解碼方法的處理流程圖。如圖3所示，在步驟901，在條碼圖像上進行特征搜索，以確定功能圖形的像素坐標，根據(jù)功能圖形的像素坐標和模塊寬度比，計算條碼參數(shù)，條碼參數(shù)包括條碼區(qū)域、條碼方向和/或條碼模塊寬度、模塊坐標等。在本實用新型的一種實施方式中，此步驟可以通過模板匹配檢測功能圖形，主要是位置探測圖形或校正圖形的方式實現(xiàn)，也可以通過行列線檢測條碼的方式實現(xiàn)。在本實用新型的另一種實施方式中，此步驟也可以通過比例檢測的方式實現(xiàn)，該方式包括通過掃描方式檢測條碼圖像中的深淺模塊邊界點，將深淺模塊邊界點之間的間距關(guān)系與位置探測圖形或校正圖形的模塊尺寸比例相比較，根據(jù)比較結(jié)果確定特征圖形在條碼圖像上的像素坐標。另外，本實用新型還提供一種通過行列線檢測實現(xiàn)對漢信碼的識別的實施方式，該方法包括以下步驟首先在條碼圖像的預定區(qū)域內(nèi)，提取符合預定長度的多個黑白邊界線段；然后基于提取到的多個黑白邊界線段構(gòu)建多個直線；再根據(jù)平行線特性對多個直線進行分組并形成行平行線組及列平行線組；最后根據(jù)漢信碼的特性，通過對行平行線組及列平行線組構(gòu)建的網(wǎng)格進行判斷來確認是否存在漢信碼，并獲取行平行線組及列平行線組構(gòu)建的網(wǎng)格的特征圖形的像素坐標，根據(jù)特征圖形的像素坐標獲取條碼參數(shù)。在步驟902，根據(jù)檢測到的功能圖形的像素坐標和條碼參數(shù)，在條碼圖像上提取版本信息和格式信息，對版本信息和格式信息進行解碼以獲取版本/格式參數(shù)，例如包括版本號、糾錯等級和掩模圖形等。在某些情況下，條碼圖像上版本信息和格式信息區(qū)域會被污損而導致無法讀取數(shù)據(jù)時，可以根據(jù)條碼類型對條碼的格式、版本進行預估。其中格式包括掩模圖形及糾錯等級。例如，通過將各個版本、掩模圖形及糾錯等級的可能進行排列組合來對版本和格式預估。例如將漢信碼的1 84個版本和四個糾錯等級以及掩模圖形進行排列組合，根據(jù)預估的格式、版本對條碼圖像進行后續(xù)處理。在步驟903，在條碼圖像上搜索特征圖形，例如包括條碼圖像的轉(zhuǎn)角點、位置探測圖形、校正圖形、輔助校正圖形、動態(tài)特征模板、劃線特征模板等，根據(jù)特征圖形獲取校正特征，例如包括校正點的像素坐標和灰度值。在步驟904，根據(jù)版本參數(shù)確定模塊參數(shù)，根據(jù)校正特征、模塊參數(shù)和條碼參數(shù)計算校正特征所對應的模塊坐標，根據(jù)校正特征的像素坐標和模塊坐標計算校正參數(shù)，該校正參數(shù)反映了條碼圖像的像素點與條碼模塊之間的映射關(guān)系，根據(jù)模塊參數(shù)和校正參數(shù)計算各個模塊所對應的像素點，根據(jù)各個模塊所對應的像素點的坐標和灰度值計算各個模塊所對應的灰度值，構(gòu)造模塊圖。在步驟905，對模塊圖進行二值化處理以提取位圖。在步驟906，根據(jù)步驟902得到的掩模圖形對位圖進行去掩模計算，例如是異或 (XOR)計算，解除掩模并恢復表示數(shù)據(jù)碼字和糾錯碼字的位流。在步驟907，根據(jù)漢信碼的排列規(guī)則進行位流提取并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)碼字和糾錯碼字。在步驟908，根據(jù)步驟902得到的版本號和糾錯等級，重新將數(shù)據(jù)碼字和糾錯碼字按塊排列，進行錯誤檢測和糾錯計算，糾正刪除錯誤和未知錯誤，直到版本號和糾錯等級所規(guī)定的最大糾錯容量，然后重新組配數(shù)據(jù)塊序列，還原表示漢信碼信息的數(shù)據(jù)位流。在步驟909，根據(jù)還原的數(shù)據(jù)位流進行譯碼，以獲得漢信碼信息。以下對本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片進行詳細描述，圖4是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，數(shù)據(jù)存儲器11存儲條碼圖像，漢信碼條碼解碼芯片10對數(shù)據(jù)存儲器11存儲條碼圖像進行識別解碼。漢信碼條碼解碼芯片10包括控制邏輯單元100、特征搜索單元101、條碼參數(shù)獲取單元102、版本/格式參數(shù)獲取單元103、校正特征獲取單元104、模塊信息處理單元105、二值化單元106、碼字提取單元107以及糾錯譯碼單元108?？刂七壿媶卧?00用于控制特征搜索單元101、條碼參數(shù)獲取單元102、版本/格式參數(shù)獲取單元103、校正特征獲取單元104、模塊信息處理單元105、二值化單元106、碼字提取單元107以及糾錯譯碼單元108的工作狀態(tài)和處理流程?？刂七壿媶卧?00采用有限狀態(tài)機(Finite State Machine)形式進行控制。有限狀態(tài)機又稱有限狀態(tài)自動機或簡稱狀態(tài)機，是表示有限個狀態(tài)以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作等行為的狀態(tài)邏輯?？刂七壿媶卧?00可以用可編程邏輯設(shè)備、可編程邏輯控制器、邏輯門和觸發(fā)器來構(gòu)造。優(yōu)選的實施方式中，控制邏輯單元100包括寄存器、確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移的組合邏輯以及確定狀態(tài)控制模塊輸出的組合邏輯。寄存器用于存儲狀態(tài)變量。特征搜索單元101通過在條碼圖像中搜索特征圖形來確定特征圖形在條碼圖像上的像素坐標。特征圖形包括但不限于條碼的功能圖形，例如位置探測圖形、校正圖形、 輔助校正圖形等。優(yōu)選的實施方式中，位置特征搜索單元101采用模板匹配的方式搜索位置探測圖形，其根據(jù)位置探測圖形的模塊寬度比，例如是按照1 1 1 1 3或 3:1:1:1: 1的模塊寬度比生成位置探測圖形檢測模板，將位置探測圖形檢測模板相對條碼圖像進行平移并進行灰度匹配，以確定位置探測圖形檢測模板與條碼圖像的最佳匹配位置，并根據(jù)最佳匹配位置確定條碼圖像中位置探測圖形的中心點和邊緣的像素坐標。 在本實用新型的另一種實施方式中，特征搜索單元101也可以通過比例檢測的方式來確定特征圖形在條碼圖像上的像素坐標，該方式包括通過掃描方式檢測條碼圖像中的深淺模塊邊界點，將深淺模塊邊界點之間的間距關(guān)系與位置探測圖形或校正圖形的模塊尺寸比例相比較，根據(jù)比較結(jié)果確定特征圖形在條碼圖像上的像素坐標。另外，本實用新型還提供一種通過行列線檢測實現(xiàn)對漢信碼的識別的實施方式，在該實施方法中，特征搜索單元101 首先在條碼圖像的預定區(qū)域內(nèi)，提取符合預定長度的多個黑白邊界線段，然后基于提取到的多個黑白邊界線段構(gòu)建多個直線，再根據(jù)平行線特性對多個直線進行分組并形成行平行線組及列平行線組，最后根據(jù)漢信碼的特性，通過對行平行線組及列平行線組構(gòu)建的網(wǎng)格進行判斷來確認是否存在漢信碼，并獲取行平行線組及列平行線組構(gòu)建的網(wǎng)格的特征圖形的像素坐標。條碼參數(shù)獲取單元102根據(jù)特征搜索單元101所檢測的特征圖形的像素坐標來計算條碼參數(shù)，例如條碼方向、條碼區(qū)域等，更進一步的，條碼參數(shù)獲取單元102根據(jù)特征圖形的像素坐標和模塊寬度比還可以進一步條碼區(qū)域的范圍和粗略計算條碼模塊寬度的尺寸，即條碼模塊寬度與像素寬度的比值，根據(jù)條碼區(qū)域的范圍和條碼模塊寬度還可以進一步估算模塊坐標。版本/格式參數(shù)獲取單元103根據(jù)特征搜索單元101所檢測的特征圖形的像素坐標和條碼參數(shù)，在條碼圖像上提取版本信息和格式信息，對版本信息和格式信息進行解碼以獲取版本/格式參數(shù)。由于編碼區(qū)的版本信息、格式信息是臨近位置檢測圖形設(shè)置的，版本/格式參數(shù)獲取單元103根據(jù)位置檢測圖形的像素坐標和條碼方向、條碼模塊寬度，可以搜索獲得版本信息、格式信息區(qū)域，進行二值化計算和糾錯譯碼后即可獲取版本/格式參數(shù)，例如版本號、糾錯等級和掩模圖形等。[0067]在某些情況下，條碼圖像上版本信息和格式信息區(qū)域會被污損而導致無法讀取數(shù)據(jù)。版本/格式參數(shù)獲取單元103可以根據(jù)條碼類型對條碼的格式、版本進行預估。其中格式包括掩模圖形及糾錯等級。例如，通過將各個版本、掩模圖形及糾錯等級的可能進行排列組合來對版本和格式預估。例如將漢信碼的1 84個版本和四個糾錯等級以及掩模圖形進行排列組合，根據(jù)預估的格式、版本對條碼圖像進行后續(xù)處理。校正特征獲取單元104通過在條碼圖像上搜索特征位置，例如包括條碼圖像的轉(zhuǎn)角點、位置探測圖形、校正圖形、輔助校正圖形、動態(tài)模板、劃線模板等，根據(jù)特征位置獲取校正特征，例如包括校正點的像素坐標和/或模塊坐標以及灰度值。校正特征獲取單元包括多種實施方式，并非限定于根據(jù)校正圖形獲取校正特征。圖5是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第一實施方式中校正特征獲取單元的第一種校正點獲取結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖5所示，校正特征獲取單元104包括校正圖形搜索單元1041和校正點獲取單元1042。與特征搜索單元101類似，校正圖形搜索單元 1041根據(jù)校正圖形的模塊寬度比和條碼參數(shù)，例如是按照校正圖形的模塊寬度比生成校正圖形檢測模板，將校正圖形檢測模板相對條碼圖像進行平移并進行灰度匹配。校正點獲取單元1042對匹配結(jié)果進行相似度計算處理，以確定校正圖形檢測模板與條碼圖像的最佳匹配位置，根據(jù)最佳匹配位置確定條碼圖像中校正圖形的轉(zhuǎn)折點和/或轉(zhuǎn)折點的像素坐標以及灰度值。模塊信息處理單元105根據(jù)版本參數(shù)確定模塊參數(shù)，根據(jù)校正特征、模塊參數(shù)和條碼參數(shù)計算校正特征所對應的模塊坐標，根據(jù)校正特征的像素坐標和模塊坐標計算校正參數(shù)，該校正參數(shù)反映了條碼圖像的像素點與條碼模塊之間的映射關(guān)系，根據(jù)模塊參數(shù)和校正參數(shù)計算各個模塊所對應的像素點，根據(jù)各個模塊所對應的像素點的坐標和灰度值計算各個模塊所對應的灰度值，構(gòu)造模塊圖。圖6是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第一實施方式中模塊信息處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。模塊信息處理單元105包括模塊參數(shù)計算單元1051、校正特征模塊坐標計算單元1052、校正參數(shù)計算單元1053、模塊像素點計算單元IOM以及模塊灰度值計算單元1055。模塊參數(shù)計算單元1051根據(jù)版本參數(shù)，例如是版本號，通過查表或函數(shù)計算的方式獲取與版本參數(shù)相對應的模塊行數(shù)、列數(shù)和模塊數(shù)量。校正特征模塊坐標計算單元 1052根據(jù)校正特征獲取單元104提供的校正特征的像素坐標，結(jié)合條碼參數(shù)計算獲得像素坐標在條碼區(qū)域中的相對位置，根據(jù)相對位置結(jié)合模塊參數(shù)計算獲得校正特征的模塊坐標。校正參數(shù)計算單元1053根據(jù)校正特征的像素坐標和模塊坐標計算獲得校正參數(shù)，該校正參數(shù)反映了條碼圖像的像素點與條碼模塊之間的映射關(guān)系。模塊像素點計算單元10 根據(jù)模塊參數(shù)和校正參數(shù)計算各個模塊所對應的像素點。模塊與像素點之間的映射計算可以通過多種方式實現(xiàn)，包括透視變換、二次多項式、三次多項式、三角網(wǎng)格、小波變換或上述計算方式的結(jié)合等。模塊像素點計算單元IOM可以通過模塊坐標計算對應的像素點的坐標，也可以通過像素坐標計算對應的模塊的坐標。本實用新型對上述計算過程及其所采取的計算手段并不加以限定。模塊灰度值計算單元1055根據(jù)各個模塊所對應的像素點的坐標和灰度值計算各個模塊所對應的灰度值，以構(gòu)造模塊圖。模塊的灰度值計算可以通過多種方式實現(xiàn)，包括統(tǒng)計計算、插值計算、均值計算、加權(quán)計算或上述計算方式的結(jié)合等，本實用新型對上述計算過程及其所采取的計算手段并不加以限定。[0072]為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本實用新型的模塊信息處理單元的處理過程，本實用新型舉例一種計算方法對本實用新型的模塊信息處理單元的轉(zhuǎn)換原理進行說明，但是，該計算方法不應理解為對本實用新型的模塊信息處理單元的限制。圖7是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第一實施方式中模塊信息處理單元的轉(zhuǎn)換原理示意圖。模塊81與像素區(qū)域82之間具有映射關(guān)系，變形區(qū)域821對應于模塊81在像素區(qū)域82上的映射范圍。模塊81的中心點W在像素區(qū)域82所對應的映射點為r。由圖9可知，模塊81所對應的像素點包括A-P的16個像素點，圍繞映射點W'的像素點為A、B、C、D 4個像素點。中心變形區(qū)域822對應于模塊81的中心區(qū)域在像素區(qū)域 82上的映射范圍。對于矩陣條碼而言，模塊的中心區(qū)域所反映的模塊值最準確。優(yōu)選的實施方式中，可以通過A、B、C、D 4個像素點的灰度值來計算與映射點W'相對應的模塊中心點W的灰度值。當然，也可以通過像素區(qū)域82所對應的所有像素點來計算模塊81的灰度值。即，模塊81的灰度值可以通過與其對應的若干個像素點的灰度值計算得出。二值化單元106接收模塊信息處理單元105計算獲得的模塊灰度值，根據(jù)閾值對模塊圖進行二值化處理以提取位圖。閾值的獲取方式包括預設(shè)閾值、整體閾值獲取、局部閾值獲取等多種方式。碼字提取單元107根據(jù)版本/格式參數(shù)獲取單元103得到的掩模圖形對位圖進行去掩模計算，例如是異或(XOR)計算，解除掩模并恢復表示數(shù)據(jù)碼字和糾錯碼字的位流，根據(jù)漢信碼的排列規(guī)則進行位流提取并轉(zhuǎn)換為碼字。在某些情況下，條碼在編碼生成時沒有采用掩模圖形進行處理，碼字提取單元107可以根據(jù)位圖直接提取表示數(shù)據(jù)碼字和糾錯碼字的位流并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)碼字和糾錯碼字。糾錯譯碼單元108根據(jù)版本/格式參數(shù)獲取單元103得到的版本號和糾錯等級， 重新將數(shù)據(jù)碼字和糾錯碼字按塊排列，進行錯誤檢測和糾錯計算，糾正刪除錯誤和未知錯誤，直到版本號和糾錯等級所規(guī)定的最大糾錯容量，然后重新組配數(shù)據(jù)塊序列，還原表示漢信碼信息的數(shù)據(jù)位流，根據(jù)還原的數(shù)據(jù)位流進行譯碼，以獲得漢信碼信息。圖8是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第二實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。與本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第一實施方式的不同之處在于，漢信碼條碼解碼芯片 20的結(jié)構(gòu)作了以下改進，其通過特征搜索單元201實現(xiàn)對功能圖形和/或校正特征的搜索， 取消了校正特征獲取單元。與本實用新型的第一實施方式相類似，特征搜索單元201通過在條碼圖像中搜索特征圖形來確定特征圖形在條碼圖像上的像素坐標。特征圖形例如是位置探測圖形。通過調(diào)整模板匹配的模塊寬度比和/或模塊坐標，特征搜索單元101還可以對其他特征圖形進行搜索，例如校正圖形。特征搜索單元201按照校正圖形的模塊寬度比生成校正圖形檢測模板，將校正圖形檢測模板相對條碼圖像進行平移并進行灰度匹配。校正點獲取單元1042 對匹配結(jié)果進行相似度計算處理，以確定校正圖形檢測模板與條碼圖像的最佳匹配位置， 根據(jù)最佳匹配位置確定條碼圖像中校正圖形的中心點和/或邊緣的像素坐標以及灰度值。特征圖形包括但不限于條碼的功能圖形，例如位置探測圖形、校正圖形、輔助校正圖形等。為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解本實用新型，下面對功能圖形之外的特征圖形的表現(xiàn)形式作舉例說明。漢信碼屬于矩陣碼的一種，其條碼符號圖形具有矩陣碼的代數(shù)矩陣特征，條碼符號可以視為是由若干個深淺不同的矩形模塊組成。通過選取條碼圖像區(qū)域中相對于相鄰模塊圖形比較容易區(qū)分的標志性較好的矩形模塊圖形的集合，可以形成動態(tài)特征模板。另外還可以通過搜索條碼圖像上位于同一行或列上的相互間隔的兩個同色模塊(深色模塊或淺色模塊)，形成劃線特征模板。 特征搜索單元201按照動態(tài)特征模板或劃線特征模板的模塊坐標所對應的模塊寬度比生成動態(tài)特征模板或劃線特征模板的檢測模板，將動態(tài)特征模板或劃線特征模板的檢測模板相對條碼圖像進行平移并進行灰度匹配。對匹配結(jié)果進行相似度計算處理，以確定動態(tài)特征模板或劃線特征模板的檢測模板與條碼圖像的最佳匹配位置，根據(jù)最佳匹配位置確定條碼圖像中動態(tài)特征模板或劃線特征模板的中心點和/或邊緣的像素坐標以及灰度值。模塊信息處理單元205直接接收特征搜索單元201所提供的特征圖形的像素坐標作為校正特征進行處理，校正特征例如是條碼圖像中位置探測圖形的中心點和邊緣的像素坐標，校正圖形的中心點和邊緣的像素坐標，輔助校正圖形的像素坐標，或者是動態(tài)特征模板或劃線特征模板的中心點的像素坐標等。圖9是根據(jù)本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第二實施方式中模塊信息處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。與本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片的第一實施方式的不同之處在于，校正特征模塊坐標計算單元2052連接特征搜索單元201，并根據(jù)條碼參數(shù)和模塊參數(shù)計算單元2051提供的模塊參數(shù)計算獲得特征圖形的模塊坐標。校正參數(shù)計算單元2053根據(jù)特征圖形的像素坐標和模塊坐標計算獲得校正參數(shù)，該校正參數(shù)反映了條碼圖像的像素點與條碼模塊之間的映射關(guān)系。模塊像素點計算單元2054根據(jù)模塊參數(shù)和校正參數(shù)計算各個模塊所對應的像素點。模塊與像素點之間的映射計算可以通過多種方式實現(xiàn)，包括透視變換、二次多項式、三次多項式、三角網(wǎng)格、小波變換或上述計算方式的結(jié)合等。模塊灰度值計算單元2055根據(jù)各個模塊所對應的像素點的坐標和灰度值計算各個模塊所對應的灰度值，以構(gòu)造模塊圖。本實用新型的漢信碼解碼方法，通過搜索校正特征，獲取校正特征的像素灰度坐標與模塊坐標，計算條碼圖像的像素坐標與模塊坐標之間的映射關(guān)系，然后根據(jù)該映射關(guān)系計算模塊灰度值，對模塊灰度值進行二值化，進而還原漢信碼所對應的條碼符號圖形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的漢信碼解碼方法是在知曉條碼特征信息，并根據(jù)條碼特征信息對條碼圖像進行校正后進行的二值化處理，因此降低了噪聲、畸變等因素對二值化過程的影響，減少了模塊錯誤的出現(xiàn)，大大增加了條碼的識別能力，提升了條碼識別的解碼成功率。本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片采用硬件流水線結(jié)構(gòu)，通過硬件邏輯實現(xiàn)對條碼圖像的識別解碼，由于硬件流水線結(jié)構(gòu)適于對條碼圖像進行流水線作業(yè)和并行處理，因此處理速度很快。相對于現(xiàn)有技術(shù)的處理器解碼技術(shù)而言，本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片采用全硬件結(jié)構(gòu)，無需處理器參與解碼，芯片結(jié)構(gòu)相對于處理器而言結(jié)構(gòu)更為簡化、面積更小、 功耗更低、成本更低、易于集成，容易實現(xiàn)便攜應用。可以方便地與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，為條碼技術(shù)的應用提供了更為廣闊的發(fā)展空間。
以上參照附圖說明了本實用新型的各種優(yōu)選實施例，但是只要不背離本實用新型的實質(zhì)和范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其進行各種形式上的修改和變更，都屬于本實用新型的 保護范圍。
權(quán)利要求1. 一種漢信碼條碼解碼芯片，其特征在于，包括 特征搜索單元；條碼參數(shù)獲取單元，連接所述特征搜索單元；版本/格式參數(shù)獲取單元，連接所述特征搜索單元和所述條碼參數(shù)獲取單元； 校正特征獲取單元，連接所述條碼參數(shù)獲取單元；模塊信息處理單元，連接所述條碼參數(shù)獲取單元、所述版本/格式參數(shù)獲取單元以及所述校正特征獲取單元；二值化單元，連接所述模塊信息處理單元； 碼字提取單元，連接所述二值化單元；糾錯譯碼單元，連接所述版本/格式參數(shù)獲取單元和所述碼字提取單元。
專利摘要本實用新型提供一種漢信碼條碼解碼芯片。特征搜索單元在條碼圖像中搜索特征圖形來確定特征圖形的像素坐標。條碼參數(shù)獲取單元根據(jù)特征圖形的像素坐標來獲取條碼參數(shù)。版本/格式參數(shù)獲取單元獲取條碼的版本參數(shù)和/或格式參數(shù)。校正特征獲取單元在條碼圖像上搜索特征位置，根據(jù)特征位置獲取校正特征。模塊信息處理單元根據(jù)版本參數(shù)、條碼參數(shù)和校正特征，計算模塊所對應的灰度值。二值化單元，對模塊進行二值化處理。碼字提取單元，根據(jù)二值化處理的模塊提取碼字。糾錯譯碼單元對碼字進行譯碼處理。本實用新型的漢信碼條碼解碼芯片能保證漢信碼解碼過程快速、順利地進行。
文檔編號G06K7/10GK201946009SQ20102021323
公開日2011年8月24日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者劉峰, 孫亞力, 邱有森, 陳再輝 申請人:福建新大陸電腦股份有限公司