專利名稱：Aztec Code條碼解碼芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
Aztec Code條碼解碼芯片
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及條碼識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種htec Code條碼解碼芯片。背景技術(shù)：
條碼技術(shù)是在計(jì)算機(jī)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(shí)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(shí)別快速、準(zhǔn)確、可靠以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于商業(yè)、圖書管理、倉儲(chǔ)、郵電、交通和工業(yè)控制等領(lǐng)域，并且勢(shì)必在逐漸興起的“物聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)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(gè)“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(dá)。一維條碼只是在一個(gè)方向(一般是水平方向)表達(dá)信息，而在垂直方向則不表達(dá)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(shí)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(dá)信息，因此信息容量及空間利用率較低，并具有一定的校驗(yàn)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(yù)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(diǎn)外，同時(shí)還具有信息容量大、密度高、具有糾錯(cuò)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(qiáng)、解碼可靠性高的特點(diǎn)。現(xiàn)有技術(shù)在對(duì)二維條碼進(jìn)行解碼的過程中，通常是利用攝影設(shè)備對(duì)條碼進(jìn)行拍攝，以獲取條碼圖像，然后對(duì)條碼圖像進(jìn)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(duì)條碼圖像進(jìn)行自適應(yīng)亮度均衡化和二值化處理過程時(shí)， 是針對(duì)每一個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行自適應(yīng)亮度均衡化和二值化處理，因此要對(duì)每一個(gè)像素點(diǎn)的灰度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并與閾值灰度進(jìn)行比對(duì)，數(shù)據(jù)計(jì)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(jìn)行二值化處理，會(huì)造成模塊錯(cuò)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(jì)狀態(tài)發(fā)生倒置的情況，這大大降低條碼的識(shí)別能力，增加了條碼識(shí)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(duì)二維條碼進(jìn)行識(shí)別。另外，現(xiàn)有技術(shù)的htec Code識(shí)別系統(tǒng)通常是采用處理器調(diào)用程序存儲(chǔ)器中的解碼程序，對(duì)條碼圖像進(jìn)行處理來實(shí)現(xiàn)識(shí)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(shí)現(xiàn)解碼算法的一系列程序，單個(gè)處理器只能同時(shí)針對(duì)一種特定類型的條碼格式進(jìn)行解碼處理，處理器在一個(gè)時(shí)鐘周期只能處理一個(gè)操作，軟件處理也決定了解碼流程的單流程特性，較難實(shí)現(xiàn)對(duì)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(fù)雜，因此需要使用高端的處理器(如32位處理器)實(shí)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(huì)造成系統(tǒng)成本高昂；三、系統(tǒng)復(fù)雜，集成難度大，功耗高，不易于便攜應(yīng)用。因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的以上不足，亟需提供一種htec Code條碼解碼芯片，使得能保證解碼過程快速、順利地進(jìn)行。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的處理速度慢、錯(cuò)誤發(fā)生機(jī)率較大等不足，本實(shí)用新型提供一種htec Code條碼解碼芯片，能保證htec Code解碼過程快速、順利地進(jìn)行。本實(shí)用新型提供一種htec Code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(cuò)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(cuò)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(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片，通過搜索校正特征，獲取校正特征的像素灰度坐標(biāo)與模塊坐標(biāo)，計(jì)算條碼圖像的像素坐標(biāo)與模塊坐標(biāo)之間的映射關(guān)系，然后根據(jù)該映射關(guān)系計(jì)算模塊灰度值，對(duì)模塊灰度值進(jìn)行二值化，進(jìn)而還原Aztec Code所對(duì)應(yīng)的條碼符號(hào)圖形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的Aztec Code條碼解碼芯片是在知曉條碼特征信息，并根據(jù)條碼特征信息對(duì)條碼圖像進(jìn)行校正后進(jìn)行的二值化處理，因此降低了噪聲、畸變等因素對(duì)二值化過程的影響，減少了模塊錯(cuò)誤的出現(xiàn)，大大增加了條碼的識(shí)別能力，提升了條碼識(shí)別的解碼成功率。本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片采用硬件流水線結(jié)構(gòu)，通過硬件邏輯實(shí)現(xiàn)對(duì)條碼圖像的識(shí)別解碼，由于硬件流水線結(jié)構(gòu)適于對(duì)條碼圖像進(jìn)行流水線作業(yè)和并行處理，因此處理速度很快。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的處理器解碼技術(shù)而言，本實(shí)用新型的htec Code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(duì)于處理器而言結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)化、面積更小、功耗更低、成本更低、易于集成，容易實(shí)現(xiàn)便攜應(yīng)用?？梢苑奖愕嘏c物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合， 為條碼技術(shù)的應(yīng)用提供了更為廣闊的發(fā)展空間。圖1是iVztec Code的條碼符號(hào)圖形示意圖。
圖2是htec Code的條碼符號(hào)圖形的功能示意圖。圖3是緊湊型Aztec Code的條碼符號(hào)圖形的中心區(qū)域的功能示意圖。圖4是完整型htec Code完整型htec Code的條碼符號(hào)圖形的中心區(qū)域的功能示意圖。圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的Aztec Code條碼解碼芯片的解碼方法的處理流程圖。圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖7是根據(jù)本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片的第一實(shí)施方式中校正特征獲取單元的第一種校正點(diǎn)獲取結(jié)構(gòu)的示意圖。圖8是根據(jù)本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片的第一實(shí)施方式中模塊信息處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是根據(jù)本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片的第一實(shí)施方式中模塊信息處理單元的轉(zhuǎn)換原理示意圖。圖10是根據(jù)本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是根據(jù)本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片的第二實(shí)施方式中校正特征獲取單元的第二種校正點(diǎn)獲取結(jié)構(gòu)的示意圖。有關(guān)本實(shí)用新型的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參考以下的詳細(xì)說明與附圖，附圖僅提供參考與說明，并非用來對(duì)本實(shí)用新型加以限制。
具體實(shí)施方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更易于理解本實(shí)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(biāo)準(zhǔn)GB/T 12905-2000而來，并非用于對(duì)本實(shí)用新型加以限制。條碼符號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換的中間值。一種符號(hào)的碼字?jǐn)?shù)決定了該條碼符號(hào)的所有符號(hào)的數(shù)量。數(shù)據(jù)碼字?jǐn)?shù)據(jù)碼字表示數(shù)據(jù)符號(hào)的值。糾錯(cuò)碼字糾錯(cuò)碼字表示糾錯(cuò)符號(hào)的值。模塊矩陣式二維條碼中的一個(gè)最小獨(dú)立單元，代表一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。功能圖形矩陣式二維條碼符號(hào)中用于符號(hào)定位與特征識(shí)別的特定圖形。功能圖形包括探測(cè)圖形、定位圖形、校正圖形等。探測(cè)圖形矩陣式二維條碼符號(hào)圖形中，用于在條碼圖像中進(jìn)行符號(hào)定位的特殊圖形，也稱位置探測(cè)圖形。定位圖形矩陣式二維條碼符號(hào)圖形中，用于確定符號(hào)中模塊的像素坐標(biāo)的圖形。校正圖形矩陣式二維條碼符號(hào)圖形中，用于確定符號(hào)位置的一個(gè)固定的參照?qǐng)D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(duì)條碼圖像中模塊的像素坐標(biāo)進(jìn)行校正。編碼區(qū)域矩陣式二維條碼符號(hào)圖形中，未被功能圖形占據(jù)，用于對(duì)數(shù)據(jù)和糾錯(cuò)碼字進(jìn)行編碼，表示數(shù)據(jù)符號(hào)和糾錯(cuò)符號(hào)的區(qū)域。版本用于表示矩陣式二維條碼符號(hào)規(guī)格的序列，反映了符號(hào)尺寸、符號(hào)中的模塊數(shù)量和符號(hào)中的模塊的排列方式。版本信息矩陣式二維條碼符號(hào)圖形中，用于確定矩陣式二維條碼符號(hào)版本號(hào)的功能圖形。格式用于表示矩陣式二維條碼符號(hào)所使用的糾錯(cuò)等級(jí)以及掩模圖形。格式信息矩陣式二維條碼符號(hào)圖形中，用于確定矩陣式二維條碼符號(hào)所使用的糾錯(cuò)等級(jí)以及掩模圖形信息的功能圖形。[0044]掩模圖形在編碼區(qū)域內(nèi)用掩模圖形對(duì)位圖進(jìn)行異或處理，其目的是使符號(hào)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(duì)灰度條碼圖像進(jìn)行處理，從而得到的深淺兩色的條碼圖像。閾值分割兩個(gè)檢驗(yàn)等級(jí)的邊界值，其值本身是上面等級(jí)的下限值。模塊錯(cuò)誤在二值化條碼圖像中，深淺狀態(tài)和設(shè)計(jì)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(gè)光敏單元在條碼圖像上所對(duì)應(yīng)的單位，一個(gè)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(chǔ)存方式一般以像素(Pixel)為單位，每個(gè)像素是數(shù)碼條碼圖像里面積最小的單位。圖1是htec Code的符號(hào)圖形示意圖，圖2是htec Code的符號(hào)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(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合圖1、圖2對(duì)htec Code進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。如圖1所示，Aztec Code的符號(hào)圖形是建立在正方形網(wǎng)格基礎(chǔ)上，符號(hào)圖形中心是用于定位條碼的正方形牛眼(Bulls-eye)位置探測(cè)圖形。AztecCode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。Aztec Code的符號(hào)結(jié)構(gòu)是由特定的符號(hào)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(jìn)制的“1”，用淺色模塊單元表示二進(jìn)制的“0”(當(dāng)然，作為一種約定，也可用深色模塊單元表示二進(jìn)制的“0”，用淺色模塊單元表示二進(jìn)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。圖2是htec Code的符號(hào)圖形的功能示意圖。如圖2所示，Aztec Code的功能圖形包括位置探測(cè)圖形、指向圖形、校正圖形(坐標(biāo)方格)。編碼區(qū)包括表示符號(hào)信息的模塊信息以及數(shù)據(jù)區(qū)。位置探測(cè)圖形位于Aztec Code的中心，是多層正方形深淺模塊的牛眼圖案。Aztec Code包括尺寸較小的緊湊型iVztec Code和尺寸較大的完整型iVztec Code完整型htec Code兩類。緊湊型htec Code中沒有校正圖形。完整型htec Code完整型 Aztec Code中的校正圖形采用深淺間隔的單模塊寬度的軌道線形式，用于為符號(hào)圖形中模塊的坐標(biāo)定位提供坐標(biāo)參考。下面針對(duì)htec Code的功能圖形進(jìn)行詳細(xì)介紹，以便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解后續(xù) Aztec Code的解碼過程。圖3是緊湊型htec Code的條碼符號(hào)圖形的中心區(qū)域的功能示意圖。圖4是完整型htec Code完整型htec Code的條碼符號(hào)圖形的中心區(qū)域的功能示意圖。如圖3和圖4所示，位置探測(cè)圖形中心為一個(gè)模塊寬度的深色模塊，向外依次環(huán)繞多層正方形的反色模塊，每層為一個(gè)模塊寬度。位置探測(cè)圖形正方形的每個(gè)頂角的模塊被指向圖形覆蓋，指向圖形由深淺不同的4個(gè)正方形模塊構(gòu)成，按順時(shí)針方向，左上角指向圖形為4深，右上角指向圖形的指向圖形為1淺3深，右下角指向圖形為2淺2深，左下角指向圖形為3淺1深。根據(jù)指向圖形的模塊排列，可以確Shtec Code的符號(hào)圖形的方向。指向圖形之間是htec Code的版本和格式信息區(qū)，緊湊型htec Code在位置探測(cè)圖形的四邊共計(jì)28個(gè)模塊用于編碼版本和格式信息，完整型htec Code在位置探測(cè)圖形的四邊共計(jì)40個(gè)模塊用于編碼版本和格式信息。版本和格式信息包括了整個(gè)條碼的模塊層數(shù)、模塊位數(shù)以及糾錯(cuò)等級(jí)。版本和格式信息區(qū)外是編碼區(qū)，編碼區(qū)由多層正方形的編碼區(qū)環(huán)繞構(gòu)成，每層編碼區(qū)為2個(gè)模塊寬度。以下對(duì)本實(shí)用新型的htec Code解碼方法進(jìn)行詳細(xì)描述，圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的iVztec Code解碼方法的處理流程圖。如圖5所示，在步驟901，在條碼圖像上進(jìn)行特征搜索，以確定位置探測(cè)圖形的像素坐標(biāo)，根據(jù)位置探測(cè)圖形的像素坐標(biāo)獲取條碼參數(shù)，條碼參數(shù)包括模塊寬度和條碼方向等。模塊寬度可以通過位置探測(cè)圖形的像素坐標(biāo)計(jì)算獲得，條碼方向可以根據(jù)位置探測(cè)圖形四個(gè)頂角的指向圖形的模塊排列方式確定。在本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式中，此步驟可以通過模板匹配檢測(cè)位置探測(cè)圖形的方式實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式中，位置探測(cè)圖形的搜索也可以通過比例檢測(cè)的方式實(shí)現(xiàn)，該方式包括通過掃描方式檢測(cè)條碼圖像中的深淺模塊邊界點(diǎn)，將深淺模塊邊界點(diǎn)之間的間距關(guān)系與位置探測(cè)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(biāo)。另外，本實(shí)用新型還提供一種通過行列線檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)AztecCode的識(shí)別的實(shí)施方式，該方法包括以下步驟首先在條碼圖像的預(yù)定區(qū)域內(nèi)，提取符合預(yù)定長(zhǎng)度的多個(gè)黑白邊界線段；然后基于提取到的多個(gè)黑白邊界線段構(gòu)建多個(gè)直線；再根據(jù)平行線特性對(duì)多個(gè)直線進(jìn)行分組并形成行平行線組及列平行線組；最后根據(jù)Aztec Code的特性，通過對(duì)行平行線組及列平行線組構(gòu)建的網(wǎng)格進(jìn)行判斷來確認(rèn)是否存在Aztec Code，并根據(jù)行平行線組及列平行線組構(gòu)建的網(wǎng)格來獲取位置探測(cè)圖形的像素坐標(biāo)，根據(jù)位置探測(cè)圖形的像素坐標(biāo)獲取條碼參數(shù)。在步驟902，根據(jù)檢測(cè)到的位置探測(cè)圖形的像素坐標(biāo)和條碼參數(shù)(包括模塊寬度和條碼方向)，在條碼圖像上提取版本信息和格式信息，對(duì)版本信息和格式信息進(jìn)行解碼以獲取版本/格式參數(shù)，例如包括模塊層數(shù)、模塊位數(shù)等信息的版本參數(shù)以及糾錯(cuò)等級(jí)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(huì)被污損而導(dǎo)致無法讀取數(shù)據(jù)時(shí)，可以根據(jù)條碼類型對(duì)條碼的格式、版本進(jìn)行預(yù)估。例如，通過將各個(gè)版本、格式的可能進(jìn)行排列組合來對(duì)版本和格式預(yù)估。根據(jù)預(yù)估的格式、版本對(duì)條碼圖像進(jìn)行后續(xù)處理。在步驟903，在條碼圖像上搜索特征圖形，例如包括位置探測(cè)圖形的轉(zhuǎn)角點(diǎn)、校正圖形、動(dòng)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(diǎn)的像素坐標(biāo)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(jì)算校正特征所對(duì)應(yīng)的模塊坐標(biāo)，根據(jù)校正特征的像素坐標(biāo)和模塊坐標(biāo)計(jì)算校正參數(shù)，該校正參數(shù)反映了條碼圖像的像素點(diǎn)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(jì)算各個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，根據(jù)各個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的坐標(biāo)和灰度值計(jì)算各個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的灰度值，構(gòu)造模塊圖。在步驟905，對(duì)模塊圖進(jìn)行二值化處理以提取位圖。在步驟906，根據(jù)htec Code的排列規(guī)則進(jìn)行位流提取并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)碼字和糾錯(cuò)碼字。在步驟907，根據(jù)步驟902得到的版本號(hào)和糾錯(cuò)等級(jí)，重新將數(shù)據(jù)碼字和糾錯(cuò)碼字按塊排列，進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)和糾錯(cuò)計(jì)算，糾正刪除錯(cuò)誤和未知錯(cuò)誤，直到版本號(hào)和糾錯(cuò)等級(jí)所規(guī)定的最大糾錯(cuò)容量，然后重新組配數(shù)據(jù)塊序列，還原表示Aztec Code信息的數(shù)據(jù)位流。在步驟908，根據(jù)還原的數(shù)據(jù)位流進(jìn)行譯碼，以獲得htec Code信息。以下對(duì)本實(shí)用新型的kztec Code條碼解碼芯片進(jìn)行詳細(xì)描述，圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器11存儲(chǔ)條碼圖像，Aztec Code條碼解碼芯片10對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器11存儲(chǔ)條碼圖像進(jìn)行識(shí)別解碼。Aztec Code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(cuò)譯碼單元 108。控制邏輯單元100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(cuò)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(jī)(Finite State Machine)形式進(jìn)行控制。有限狀態(tài)機(jī)又稱有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)或簡(jiǎn)稱狀態(tài)機(jī)，是表示有限個(gè)狀態(tài)以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動(dòng)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(shí)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(chǔ)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(biāo)。特征圖形包括但不限于條碼的功能圖形，例如位置探測(cè)圖形、校正圖形等。 優(yōu)選的實(shí)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(cè)圖形，其根據(jù)位置探測(cè)圖形的模塊寬度比生成位置探測(cè)圖形檢測(cè)模板，將位置探測(cè)圖形檢測(cè)模板相對(duì)條碼圖像進(jìn)行平移并進(jìn)行灰度匹配，以確定位置探測(cè)圖形檢測(cè)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(cè)圖形的中心點(diǎn)和四角的像素坐標(biāo)。在本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式中，特征搜索單元101也可以通過比例檢測(cè)的方式來確定位置探測(cè)圖形或校正圖形在條碼圖像上的像素坐標(biāo)，該方式包括通過掃描方式檢測(cè)條碼圖像中的深淺模塊邊界點(diǎn)，將深淺模塊邊界點(diǎn)之間的間距關(guān)系與位置探測(cè)圖形或校正圖形的模塊尺寸比例相比較，根據(jù)比較結(jié)果確定位置探測(cè)圖形或校正圖形在條碼圖像上的像素坐標(biāo)。另外，本實(shí)用新型還提供一種通過行列線檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)Aztec Code的識(shí)別的實(shí)施方式， 在該實(shí)施方法中，特征搜索單元101首先在條碼圖像的預(yù)定區(qū)域內(nèi)，提取符合預(yù)定長(zhǎng)度的多個(gè)黑白邊界線段，然后基于提取到的多個(gè)黑白邊界線段構(gòu)建多個(gè)直線，再根據(jù)平行線特性對(duì)多個(gè)直線進(jìn)行分組并形成行平行線組及列平行線組，最后根據(jù)Aztec Code的特性，通過對(duì)行平行線組及列平行線組構(gòu)建的網(wǎng)格進(jìn)行判斷來確認(rèn)是否存在Aztec Code,并根據(jù)行平行線組及列平行線組構(gòu)建的網(wǎng)格來獲取位置探測(cè)圖形的像素坐標(biāo)。條碼參數(shù)獲取單元102根據(jù)特征搜索單元101所檢測(cè)的位置探測(cè)圖形的像素坐標(biāo)來計(jì)算條碼參數(shù)，通過位置探測(cè)圖形的層寬計(jì)算模塊寬度，根據(jù)位置探測(cè)圖形的四角的指向圖形的模塊排列，確定Aztec Code的符號(hào)圖形的條碼方向。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(cè)的位置探測(cè)圖形的像素坐標(biāo)和條碼參數(shù)，在條碼圖像上提取版本信息和格式信息，對(duì)版本信息和格式信息進(jìn)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(cè)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(cè)圖形的像素坐標(biāo)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(jìn)行二值化計(jì)算和糾錯(cuò)譯碼后即可獲取版本/ 格式參數(shù)，例如版本號(hào)、糾錯(cuò)等級(jí)等。[0070]在某些情況下，條碼圖像上版本信息和格式信息區(qū)域會(huì)被污損而導(dǎo)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(duì)條碼的格式、版本進(jìn)行預(yù)估。例如， 通過將各個(gè)版本及糾錯(cuò)等級(jí)的可能進(jìn)行排列組合來對(duì)版本和格式預(yù)估。根據(jù)預(yù)估的格式、 版本對(duì)條碼圖像進(jìn)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，例如包括位置探測(cè)圖形的轉(zhuǎn)角點(diǎn)、校正圖形、指向圖形、動(dòng)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(diǎn)的像素坐標(biāo)和/或模塊坐標(biāo)以及灰度值。校正特征獲取單元包括多種實(shí)施方式，并非限定于根據(jù)校正圖形獲取校正特征。圖7是根據(jù)本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片的第一實(shí)施方式中校正特征獲取單元的第一種校正點(diǎn)獲取結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖7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(diǎn)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)，例如是按照軌道線的模塊寬度比生成校正圖形檢測(cè)模板，將校正圖形檢測(cè)模板相對(duì)條碼圖像進(jìn)行平移并進(jìn)行灰度匹配。校正點(diǎn)獲取單元1042對(duì)匹配結(jié)果進(jìn)行相似度計(jì)算處理，以確定校正圖形檢測(cè)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(diǎn)的像素坐標(biāo)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(jì)算校正特征所對(duì)應(yīng)的模塊坐標(biāo)，根據(jù)校正特征的像素坐標(biāo)和模塊坐標(biāo)計(jì)算校正參數(shù)，該校正參數(shù)反映了條碼圖像的像素點(diǎn)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(jì)算各個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，根據(jù)各個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的坐標(biāo)和灰度值計(jì)算各個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的灰度值，構(gòu)造模塊圖。圖8是根據(jù)本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片的第一實(shí)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(jì)算單元1051、校正特征模塊坐標(biāo)計(jì)算單元1052、校正參數(shù)計(jì)算單元1053、模塊像素點(diǎn)計(jì)算單元IOM以及模塊灰度值計(jì)算單元1055。模塊參數(shù)計(jì)算單元1051根據(jù)版本參數(shù)獲取與版本參數(shù)相對(duì)應(yīng)的模塊層數(shù)、模塊位數(shù)和模塊數(shù)量。校正特征模塊坐標(biāo)計(jì)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(biāo)，結(jié)合條碼參數(shù)和模塊參數(shù)計(jì)算獲得校正特征的模塊坐標(biāo)。校正參數(shù)計(jì)算單元1053根據(jù)校正特征的像素坐標(biāo)和模塊坐標(biāo)計(jì)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(diǎn)與條碼模塊之間的映射關(guān)系。模塊像素點(diǎn)計(jì)算單元IOM根據(jù)模塊參數(shù)和校正參數(shù)計(jì)算各個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)。模塊與像素點(diǎn)之間的映射計(jì)算可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，包括透視變換、二次多項(xiàng)式、三次多項(xiàng)式、三角網(wǎng)格、小波變換或上述計(jì)算方式的結(jié)合等。模塊像素點(diǎn)計(jì)算單元IOM可以通過模塊坐標(biāo)計(jì)算對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的坐標(biāo)，也可以通過像素坐標(biāo)計(jì)算對(duì)應(yīng)的模塊的坐標(biāo)。本實(shí)用新型對(duì)上述計(jì)算過程及其所采取的計(jì)算手段并不加以限定。模塊灰度值計(jì)算單元1055根據(jù)各個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的坐標(biāo)和灰度值計(jì)算各個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的灰度值，以構(gòu)造模塊圖。模塊的灰度值計(jì)算可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，包括統(tǒng)計(jì)計(jì)算、插值計(jì)算、均值計(jì)算、加權(quán)計(jì)算或上述計(jì)算方式的結(jié)合等，本實(shí)用新型對(duì)上述計(jì)算過程及其所采取的計(jì)算手段并不加以限定。為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本實(shí)用新型的模塊信息處理單元的處理過程，本實(shí)用新型舉例一種計(jì)算方法對(duì)本實(shí)用新型的模塊信息處理單元的轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行說明，但是，該計(jì)算方法不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的模塊信息處理單元的限制。[0076]圖9是根據(jù)本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片的第一實(shí)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(duì)應(yīng)于模塊81在像素區(qū)域82上的映射范圍。模塊81的中心點(diǎn)W在像素區(qū)域82所對(duì)應(yīng)的映射點(diǎn)為W'。由圖9可知，模塊81所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)包括A-P的16個(gè)像素點(diǎn)，圍繞映射點(diǎn)W' 的像素點(diǎn)為A、B、C、D 4個(gè)像素點(diǎn)。中心變形區(qū)域822對(duì)應(yīng)于模塊81的中心區(qū)域在像素區(qū)域82上的映射范圍。對(duì)于矩陣條碼而言，模塊的中心區(qū)域所反映的模塊值最準(zhǔn)確。優(yōu)選的實(shí)施方式中，可以通過A、B、C、D 4個(gè)像素點(diǎn)的灰度值來計(jì)算與映射點(diǎn)W'相對(duì)應(yīng)的模塊中心點(diǎn)W的灰度值。當(dāng)然，也可以通過像素區(qū)域82所對(duì)應(yīng)的所有像素點(diǎn)來計(jì)算模塊81的灰度值。即，模塊81的灰度值可以通過與其對(duì)應(yīng)的若干個(gè)像素點(diǎn)的灰度值計(jì)算得出。二值化單元106接收模塊信息處理單元105計(jì)算獲得的模塊灰度值，根據(jù)閾值對(duì)模塊圖進(jìn)行二值化處理以提取位圖。閾值的獲取方式包括預(yù)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)htec Code的排列規(guī)則進(jìn)行位流提取并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)碼字和糾錯(cuò)碼字。糾錯(cuò)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(hào)和糾錯(cuò)等級(jí)， 重新將數(shù)據(jù)碼字和糾錯(cuò)碼字按塊排列，進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)和糾錯(cuò)計(jì)算，糾正刪除錯(cuò)誤和未知錯(cuò)誤，直到版本號(hào)和糾錯(cuò)等級(jí)所規(guī)定的最大糾錯(cuò)容量，然后重新組配數(shù)據(jù)塊序列，還原表示 Aztec Code信息的數(shù)據(jù)位流，根據(jù)還原的數(shù)據(jù)位流進(jìn)行譯碼，以獲得htec Code信息。圖10是根據(jù)本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。與本實(shí)用新型的Aztec Code條碼解碼芯片的第一實(shí)施方式的不同之處在于，Aztec Code條碼解碼芯片20的結(jié)構(gòu)作了以下改進(jìn)，其通過特征搜索單元201實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)用新型的第一實(shí)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(biāo)。特征圖形例如是位置探測(cè)圖形。通過調(diào)整模板匹配的模塊寬度比和/或模塊坐標(biāo)，特征搜索單元101還可以對(duì)其他特征圖形進(jìn)行搜索，例如校正圖形。特征搜索單元201按照軌道線的模塊寬度比生成校正圖形檢測(cè)模板，將校正圖形檢測(cè)模板相對(duì)條碼圖像進(jìn)行平移并進(jìn)行灰度匹配。校正點(diǎn)獲取單元1042對(duì)匹配結(jié)果進(jìn)行相似度計(jì)算處理，以確定校正圖形檢測(cè)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(diǎn)的像素坐標(biāo)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(cè)圖形、校正圖形、指向圖形等。為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解本實(shí)用新型，下面對(duì)功能圖形之外的特征圖形的表現(xiàn)形式作舉例說明。Aztec Code屬于矩陣碼的一種，其條碼符號(hào)圖形具有矩陣碼的代數(shù)矩陣特征，條碼符號(hào)可以視為是由若干個(gè)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(duì)于相鄰模塊圖形比較容易區(qū)分的標(biāo)志性較好的矩形模塊圖形的集合，可以形成動(dòng)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(gè)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(dòng)態(tài)特征模板或劃線特征模板的模塊坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的模塊寬度比生成動(dòng)態(tài)特征模板或劃線特征模板的檢測(cè)模板，將動(dòng)態(tài)特征模板或劃線特征模板的檢測(cè)模板相對(duì)條碼圖像進(jìn)行平移并進(jìn)行灰度匹配。對(duì)匹配結(jié)果進(jìn)行相似度計(jì)算處理，以確定動(dòng)態(tài)特征模板或劃線特征模板的檢測(cè)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(dòng)態(tài)特征模板或劃線特征模板的中心點(diǎn)和/或四角的像素坐標(biāo)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(biāo)作為校正特征進(jìn)行處理，校正特征例如是條碼圖像中位置探測(cè)圖形的中心點(diǎn)和四角的像素坐標(biāo)，校正圖形的中心點(diǎn)的像素坐標(biāo)，指向圖形的像素坐標(biāo)，或者是動(dòng)態(tài)特征模板或劃線特征模板的中心點(diǎn)的像素坐標(biāo)等。圖11是根據(jù)本實(shí)用新型的Aztec Code條碼解碼芯片的第二實(shí)施方式中模塊信息處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。與本實(shí)用新型的Aztec Code條碼解碼芯片的第一實(shí)施方式的不同之處在于，校正特征模塊坐標(biāo)計(jì)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(jì)算單元2051提供的模塊參數(shù)計(jì)算獲得特征圖形的模塊坐標(biāo)。校正參數(shù)計(jì)算單元2053根據(jù)特征圖形的像素坐標(biāo)和模塊坐標(biāo)計(jì)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(diǎn)與條碼模塊之間的映射關(guān)系。模塊像素點(diǎn)計(jì)算單元20M 根據(jù)模塊參數(shù)和校正參數(shù)計(jì)算各個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)。模塊與像素點(diǎn)之間的映射計(jì)算可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，包括透視變換、二次多項(xiàng)式、三次多項(xiàng)式、三角網(wǎng)格、小波變換或上述計(jì)算方式的結(jié)合等。模塊灰度值計(jì)算單元2055根據(jù)各個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的坐標(biāo)和灰度值計(jì)算各個(gè)模塊所對(duì)應(yīng)的灰度值，以構(gòu)造模塊圖。本實(shí)用新型的Aztec Code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(biāo)與模塊坐標(biāo)，計(jì)算條碼圖像的像素坐標(biāo)與模塊坐標(biāo)之間的映射關(guān)系，然后根據(jù)該映射關(guān)系計(jì)算模塊灰度值，對(duì)模塊灰度值進(jìn)行二值化，進(jìn)而還原Aztec Code所對(duì)應(yīng)的條碼符號(hào)圖形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的Aztec Code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(duì)條碼圖像進(jìn)行校正后進(jìn)行的二值化處理，因此降低了噪聲、畸變等因素對(duì)二值化過程的影響，減少了模塊錯(cuò)誤的出現(xiàn)，大大增加了條碼的識(shí)別能力，提升了條碼識(shí)別的解碼成功率。本實(shí)用新型的htec Code條碼解碼芯片采用硬件流水線結(jié)構(gòu)，通過硬件邏輯實(shí)現(xiàn)對(duì)條碼圖像的識(shí)別解碼，由于硬件流水線結(jié)構(gòu)適于對(duì)條碼圖像進(jìn)行流水線作業(yè)和并行處理，因此處理速度很快。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的處理器解碼技術(shù)而言，本實(shí)用新型的htec Code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(duì)于處理器而言結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)化、面積更小、功耗更低、成本更低、易于集成，容易實(shí)現(xiàn)便攜應(yīng)用?？梢苑奖愕嘏c物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合， 為條碼技術(shù)的應(yīng)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(shí)用新型的各種優(yōu)選實(shí)施例，但是只要不背離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)其進(jìn)行各種形式上的修改和變更，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種Aztec Code條碼解碼芯片，其特征在于，所述htec Code條碼解碼芯片包括 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(cuò)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(shí)用新型提供一種Aztec Code條碼解碼芯片。特征搜索單元在條碼圖像中搜索位置探測(cè)圖形來確定位置探測(cè)圖形的像素坐標(biāo)。條碼參數(shù)獲取單元根據(jù)位置探測(cè)圖形的像素坐標(biāo)來獲取模塊寬度，并根據(jù)位置探測(cè)圖形的像素坐標(biāo)來搜索指向圖形，獲取條碼方向。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)、模塊寬度、條碼方向和校正特征，計(jì)算模塊所對(duì)應(yīng)的灰度值。二值化單元，對(duì)模塊進(jìn)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(cuò)譯碼單元對(duì)碼字進(jìn)行譯碼處理。本實(shí)用新型的Aztec Code條碼解碼芯片能保證Aztec Code解碼過程快速、順利地進(jìn)行。
文檔編號(hào)G06K7/10GK201965627SQ20102021263
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者劉榮生, 蔡強(qiáng), 邱有森, 黃建新 申請(qǐng)人:福建新大陸電腦股份有限公司