基于DSP56F826芯片的二維條碼掃描器系統

　　電源控制電路

　　輸入5V的直流電作為整個(gè)系統的電源。由于圖像傳感芯片OV7120使用5V電源，MAX202E用5V電源，外部SRAM用3.3V電源，DSP56F826 Core用2.5V電源，而DSP56F826 的I/O口用3.3V電源，所以電源分三路輸出。

　　照明控制電路

　　采用主動(dòng)光源，用三個(gè)發(fā)光二極管給條碼采集提供照明，便于二維條碼圖象的定標。當開(kāi)始采集圖象數據時(shí)，DSP輸出一控制信號，驅動(dòng)發(fā)光二極管工作。采集結束后，在DSP控制下停止工作。

　　系統部分電路圖示于圖3。

　　圖3 部分硬件電路圖

　　系統軟件設計

　　二維條碼掃描器開(kāi)始工作時(shí)，首先采集二維條碼圖象數據，由于實(shí)際工作中條碼圖象會(huì )出現污損等情況，對碼字的正確譯出造成影響，所以必須對采集到的圖象進(jìn)行降噪、校正等處理。條碼圖象為灰度圖象，對其進(jìn)行二值化才能進(jìn)行碼字識別。在將PDF417碼的所有碼字正確分割后，以查表方式在碼本中查找與碼字相對應的值，將編碼數據譯出。為確認掃描的有效性，必須進(jìn)行前向錯誤校驗。如出錯，則進(jìn)行糾錯。最后，將譯碼的正確數據傳輸到上位計算機或直接進(jìn)行處理顯示。軟件框圖如圖4所示。

　　降噪處理

　　圖象采集芯片OV7120成像速度為30幀/秒，但是在實(shí)際操作過(guò)程中，會(huì )有人手抖動(dòng)、條碼圖象移動(dòng)等情況產(chǎn)生，采集時(shí)間過(guò)長(cháng)，就會(huì )導致每幀圖象之間的差別相當大，進(jìn)而造成很大的識別誤差，所以在每一次掃描時(shí)，我們只取三幀圖象，所用時(shí)間為 ：(1 / 30 ) × 3 = 0.1 s ，可以忽略人手抖動(dòng)等影響。設采集到的三幀圖象為I1 (x , y) 、I2 (x , y) 、I3 (x , y) , 每幀的噪聲方差為σ2，取平均可得到：

　　I (x , y) = I (x , y)的噪聲方差為σ2/3 。

　　可見(jiàn)此方法可以有效降噪。我們不采用常見(jiàn)的中值濾波、Butterworth濾波等方法，是因為一個(gè)碼字占有3、4個(gè)像素點(diǎn)，用中值或Butterworth濾波處理污損的圖象，將對圖象造成結構性的破壞。

　　圖象二值化

　　首先統計出圖象的直方圖，然后用Bayesian最佳分類(lèi)器，確定最佳二值化門(mén)限電平，實(shí)現對圖象的二值化處理。此二值化門(mén)限電平必須是動(dòng)態(tài)調整的，因為每次的光照等外界條件是不同的，每掃描一次條碼，就必須確定一個(gè)新的二值化門(mén)限電平。動(dòng)態(tài)采集到的條碼圖象有300K像素點(diǎn)，但只需要取圖象中間區域進(jìn)行統計直方圖，取中間的64×64個(gè)像素點(diǎn)，平均每統計一個(gè)像素點(diǎn)需要2個(gè)指令周期，可算得統計直方圖總共需要64×64×2=8192個(gè)指令周期。確定二值化門(mén)限電平需要約2000個(gè)指令周期，由此可計算所用時(shí)間約為：(8192+2000)/ 40000000 = 0.00025 s。

　　碼字識別與信號糾錯

　　在碼字分割完成之后，采用模板匹配方式，在固定的碼本中查找與碼字相對應的值，將碼字譯出。這里不需要用到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，因為PDF417碼字模式非常標準，用簡(jiǎn)單的模板匹配即可完成，不需復雜化。對一個(gè)碼字進(jìn)行模板匹配需要8000個(gè)指令周期，平均每個(gè)二維條碼包含500個(gè)碼字，則進(jìn)行模板匹配總共需要時(shí)間為：8000×500 / 40000000 = 0.1 s 。為確保譯碼的有效性，使用R-S錯誤控制碼對碼字進(jìn)行檢錯和糾錯，每個(gè)碼字的檢錯和糾錯需要用100個(gè)指令周期，所以總共需要100×500 / 40000000 = 0.00125 s的時(shí)間來(lái)完成二維條碼數據糾錯。

　　結語(yǔ)

　　所設計的二維條碼掃描器用DSP56F826芯片為系統核心，采用優(yōu)化算法，可以快速高效地對二維條碼進(jìn)行識別處理。