基于DSP的PDF417快速解碼終端的設計與實(shí)現
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本文介紹的解碼終端采用專(zhuān)用條碼攝像頭采集條碼圖像，在基于TMS320C6713的DSP平臺上實(shí)現了PDF417條碼的準確、快速讀取。
1 PDF417條碼概述
PDF417是一種堆疊式二維條形碼。組成條碼的每一個(gè)符號字符代表編碼集中的一個(gè)碼字，并且均由4條4空共17個(gè)單位模塊構成。圖1給出了PDF417條碼結構圖[1]。條碼由多層一維條碼從上至下堆疊而成，每一層都可分為靜區、起始符、行指示符、信息碼字、結束符幾個(gè)部分。條碼每層具有相同的起始符與結束符，對應的條空序列分別為81111113和711311121。
條碼采用文本、字節和數字三種數據壓縮模式將原始數據轉換為0～928的碼字。三種壓縮模式分別對不用類(lèi)型的數據具有較高的壓縮率，三者之間用模式轉換與模式鎖存進(jìn)行靈活的轉換。
PDF417采用Reed-Solomon碼對條碼數據進(jìn)行檢錯與糾錯，最高級別含有512個(gè)糾錯碼字，可復原條碼50%的碼字。
2 硬件平臺
系統的硬件架構如圖2所示。系統硬件主要包含圖像處理和圖像采集兩個(gè)模塊。
2.1 圖像處理模塊
系統的圖像處理模塊采用DSP外配SDRAM的方式實(shí)現圖像的快速處理。DSP芯片選取TI公司的高性能32位浮點(diǎn)處理芯片TMS320C6713B；SDRAM芯片為Micron公司的MT48LC32M8A2，其存儲空間為256 MB。C6713芯片的高速浮點(diǎn)處理能力保證了條空寬度確定的速度與準確性。系統工作過(guò)程中，SDRAM的作用為：緩存圖像數據；存放圖像運算的中間變量；作為系統的堆?？臻g和常量及表的存放空間。
2.2 圖像采集模塊
視頻數據采集模塊由條碼采集攝像頭、FPGA和乒乓RAM 3個(gè)部分組成。攝像頭采用Microscan公司的條碼圖像采集專(zhuān)用激光攝像頭QUADRUS MINI Imager。由于TMS320C6713B芯片無(wú)video port接口，不能直接和攝像頭進(jìn)行邏輯連接，因而采用ALTERA公司的EP1C6作為控制核心，將Camera采集的視頻信號流以幀為單位保存到高速SRAM中，并在合適的時(shí)機將SRAM總線(xiàn)切換給DSP以供運算處理。乒乓RAM以FPGA和DSP之間的通信接口RAM而存在，解決了DSP和攝像頭連接的問(wèn)題。另外，該模塊還為攝像頭配備LED補光系統以改善采集圖像的質(zhì)量。
3 軟件設計
解碼終端軟件的設計強調提升條碼識別率、解碼正確率和系統實(shí)時(shí)性3個(gè)指標，主要包含二值化、區域定位、精確定位、條碼分層等模塊。圖3為系統軟件架構。
3.1 不均勻光照條件下的圖像二值化
條碼圖像二值化要考慮不均勻光照的影響以及系統實(shí)時(shí)性解碼的要求。本文改進(jìn)了Bernsen算法[3]，成功地去除了不均勻光照的影響。該算法處理步驟如下：
(1)用大津法取得粗閾值為T(mén)。掃描整個(gè)f(x，y)灰度圖像，如果f(x，y)>T+a，則b(x，y)=255；如果f(x，y)T+a，則b(x，y)=0。其中a為Bernsen算法的處理區間寬度，取值范圍15～30，b(x，y)為二值化后圖像。
(2)對發(fā)生光照不均勻最嚴重的區域，即落在區間T-af(x，y)T+a的點(diǎn)進(jìn)行處理，取w為閾值計算窗口，計算方法如下：
如果T3>a，則取T2為閾值；否則，取T4為閾值，對區間內的點(diǎn)進(jìn)行二值化。
Bernsen算法只用T2作為閾值對區間內點(diǎn)進(jìn)行二值化，忽略了全局閾值的作用，而改進(jìn)的算法采用雙閾值對不均勻光照的區域進(jìn)行二值化處理，減少了偽影現象。該算法是全局閾值算法和局部閾值算法的結合，同時(shí)兼顧了處理效果和時(shí)間復雜度。
3.2 條碼的區域定位
條碼的區域定位計算較為復雜，因此算法的選擇需要兼顧處理速度和處理效果。本文采用了基于連通域的區域定位算法[2]，算法包括條碼方向提取、條碼區域連接和連通域標記3個(gè)步驟。圖4給出了區域定位算法框圖。
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