条形码识别及数据服务系统研制 1.docx

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条形码识别及数据服务系统研制1

物联网便携式信息识读终端

一、立项依据

（一）项目的目的及意义

物联网通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，使人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，从而提高整个社会的信息化能力。

从构建应用层面来看，物联网应用可分为三层：

端末数据采集、数据进入网络传递、后端数据处理。

端末部分利用识别和传感技术随时随地获取物体信息，传递部分利用各类通信网络将物体互相连通，后端处理部分可以是集中的大型数据服务，也可以是分布式的云计算。

对海量的数据和信息进行分析和处理。

在物联网的端末数据采集展面，最重要的手段是传感和识别。

在经济全球化、信息网络化、生产国际化的当今社会，必须加快以信息化带动工业化、用高技术和先进适用技术改造提升传统产业。

而条码技术在国际范围内为商品提供了一套可靠的代码标识体系，而且为产、供、销等各个环节提供了通用“语言”，提高了原料、在制品、制成品以及相关信息从供应到消费的流动和储存的效率和效益。

条形码技术通过对企业各个环节有数据的采集跟踪，成为快速、准确加强企业供应链管理最有效手段，其应用解决了数据录入数据采集的“瓶颈”问题，为企业面向供应链管理提供了有力的技术支持。

条形码技术具有保密性好、差错率低（一般可达百万分之一以下）、输入速度快、适用性强等特点，可广泛应用于邮政通信、社会服务等众多需要对生产产品进行跟踪管理或统计的领域。

当前所流行的一维条形码最大的问题就是信息只能在一个方向表达,承载的容量太少,造成浪费。

一般也只足以表达文字。

而二维码以矩阵形式来表达，可以在纵横两个方向存储信息，可存储的信息量是一维码的几十倍,并能整合图像、声音、文字等多媒体信息。

二维条码具有高密度编码、信息容量大、容错能力强、译码可靠性高、保密性防伪性好等优点。

条形码技术涉及标签技术、编码技术、识别技术和印刷技术等四个方面的内容。

通常一个条形码应用系统中应该包括：

条形码扫描、条形码信息采集处理及信息反馈回中央数据库等三大模块。

目前，越来越发达完善的二维码技术，为实现商业数据的自动凭票供应和电子数据交换奠定了基础，推动了电子商务的发展。

二维码最大的竞争对手是RFID（射频识别系统），二维码技术与RFID技术相比，最大的优点在于二维码与一维条码技术一样，基本上是无成本的，RFID应用推广的瓶颈并不在于识读设备，而在于芯片的成本，据权威人士预测在芯片成本降低到1美分之前，RFID技术是无法取代条码技术的，因此二维码技术与RFID技术适用在不同的应用场合。

RFID还有一个致命的缺点，它会不时地发出射频信号，从而可以得知用户的所在，不利于用户保有个人的隐私。

二维码的制码技术基本成熟，要实际应用，必须对二维码进行有效的识读，才能恢复用户需要的信息。

二维码识读技术的难度如下：

1，二维码识读技术对图形采集技术要高的要求，目前国内的算法最多只可以处理个象素；

2，对不同介质识读的要求，例如对手机屏幕、韩国邮政所要求的反光纸识读；

3，对处理速度和可靠性的也有很高的要求，对包含了大量信息内容的二维码来说，如果不能正确识读，是无法用手工完成输入的。

近年来，条形码技术发展迅速，在国际上得到了广泛的应用，条形码的识别方式也由激光识别，发展到使用CCD摄像头或CMOS摄像头识别。

虽然光电识别技术成熟，但对条形码质量要求高，需人工定位条形码，且不能识读二维条形码。

若用CCD采集到图像后用数字图像处理技术消除那些降低了图像质量的噪声等因素，则可增加识别结果的可靠性，并且采用图像处理方式识读算法比较灵活可同时识别一维和二维条形码。

国外虽有相关图像式条形码阅读器，但价格昂贵，且均有专利保护。

因此，研究并开发具有自主知识产权的条形码阅读器对国内的条形码推广应用具有重大意义。

目前，国内有上千家的条码或自动识别企业，但基本上都是系统集成商，国内一些知名的IT界的大企业，都曾经有过大量投入，但是最终都没有实现核心技术的自主化。

随着对二维码技术优越性认识的提高和各行业应用需求的不断扩大，国内二维码软件制造商和识读机具制造商也在不断增多。

基于国内二维码技术已基本成熟，它的应用范围将迅速扩大，最终取代一维条码，显出它的独特魅力。

本项目采用高清图像采集模块，针对条码图像摄入过程中可能遇到的种种情况，以矩不变为特征的模式识别理论为依据，结合矩阵分割和其他数字图像处理技术，研究在复杂背景、污损、磨损、强光等环境下的二维码识别算法，开发出不仅能对轻度污染与残缺的条码进行识读，而且能对任意角度有畸变的条码图像进行快速识别的二维码译码系统。

本系统的研制，极大地增强了二维码识读设备在线操作功能，可以大大推动我们在物联网核心领域的核心竞争力。

（二）国内外技术发展现状与趋势

从上个世纪70年代开始，经过40多年的发展，条码技术作为一种关键的信息标识和信息采集技术，在全球范围内得到了迅猛发展。

国际上，随着应用的不断深入，条码技术正处于一个强劲的集成创新发展期，是商业贸易、物流、产品追溯、电子商务等领域的主导信息技术。

十多年来，以条码技术为代表的自动识别技术，在我国国民经济各行业应用的广度和深度不断发展，已经成为信息化建设中的一个重要部分，是建设大市场、搞活大流通，实现国民经济现代化，促进企业参与国际经济大循环，增强竞争力不可缺少的技术工具和手段。

国外现状与趋势

国际上，从上个世纪70年代至今，条码技术及应用都取得了长足的发展：

符号表示已由一维条码发展到二维条码，目前又出现了将一维条码和二维条码结合在一起的复合码；条码介质由纸质发展到特殊介质；条码的应用已从商业领域拓展到物流、金融等经济领域，并向纵深发展，面向企业信息化管理的深层次的集成；条码技术产品逐渐向高、精、尖和集成化方向发展。

目前，国际上条码技术的发展呈如下特点。

（1）条码技术产业迅猛发展

根据美国的专业研究机构VDC（VentureDevelopmentCorp．）的统计，全球条码市场规模一直在持续稳步增长。

到2010年，全球条码技术装备的市场规模达到195亿美元，其中美洲地区年平均增长率将超过6％，欧洲、中东和非洲地区年平均增长率接近7％，亚太地区年平均增长率将达到12％。

国际条码技术产业的前景方兴未艾。

（2）条码技术与其他自动识别技术趋于集成

由于各种自动识别技术都有一定的局限性，多种技术共存既可充分发挥各自的优势，又可以有效互补。

当前，发达国家都积极开展条码技术与射频识别技术等的集成研究，如：

条码符号和射频标签的生成和识读设备一体化的研发。

（3）条码技术标准体系逐渐完善

条码技术作为信息自动化采集的基本手段，随着应用的深人，新的条码技术标准不断出现，标准体系逐渐完善。

国际上，条码技术标准化已经成为一个独立的标准化工作领域。

（4）条码自动识别技术应用向纵深发展

①积极建立基于条码技术应用的全球产品与服务分类编码标准

②积极致力于基于条码技术应用的电子商务用公共信息平台的构建

二维码在国外发达国家广泛应用于银行、物流、国防、海关、税务、公共安全、交通运输、民用商品等领域。

比如日系汽车配件上就经常能看见日本的QR码，美国的DataMatrix码更多地被运用到欧美的电子产品上，而在中国也已经被广泛应用于证件防伪、产品防伪防窜货和电子票务、机场和全军中推广使用。

日本，可以随处看到许多年轻人穿着印有条形码的Q-shirt，在交换名片时也会发现名片的一角有着像图案的条形码。

其实这些看不懂的图案叫做“QRCode”，是一种开放式的二维条形码。

在QRCode中所隐藏的信息，可能是姓名、电话等个人数据，也可能是任一段文字的编码。

如扫描蔬菜上的QRCode，就可以知道蔬菜的产地及食用信息。

韩国，将专为手机发展运用的二维条形码叫做“Magicode”魔扣。

可以手机透过Magicode进行手机图铃的下载。

美国，Scanbuy公司和NeoMedia公司在全美推广条码应用服务，。

该公司专为路况复杂的纽约设计了条码预约租车服务，乘客如果不知道自己的准确位置，可以通过扫描出租车候车站牌上的条码，向出租车调度中心发出约车请求。

英国，OPL3公司针对英国的3G流媒体应用，推出了条码下载流媒体视频服务，用户只需要扫描音像制品上的条码就能够访问在线商店，轻松地预览音像产品的内容或付费下载音像制品到手机上。

英国还计划在2010年推出二维条码登机服务。

国内现状与趋势

我国条码技术的推广和应用自上个世纪八十年代开始。

十多年来，我国条码技术的推广应用坚持以发展为核心，以服务求巩固，以标准促应用，条码技术已从商业零售领域向运输、物流、电子商务和产品追溯等多领域拓展，并带动了条码产业的形成和发展。

条码产业经过几十年的发展，从小到大，从无到有，目前已具雏形。

目前，我国从事条码识别技术的企业和科研院所已超过1000多家，部分企业还开发出了具有自主知识产权的条码识别技术设备，并在利用国外先进技术和产品进行二次开发和集成应用等方面也取得重大突破。

虽然，我国在低端条码设备上获得了一些技术突破和竞争优势，但是，拥有自主知识产权的条码技术和产品非常有限，大部分产品的核心技术还被国外企业所掌握。

我国在条码技术与射频技术等的集成研究方面，尚属空白，一体化的生成和识读设备的研发尚未开始，已经落在发达国家之后。

总之，我国条码技术产业目前还处于初级阶段，产业规模偏小，在国际市场上所占份额偏低，并且也与我国巨大的条码技术应用市场不相匹配。

据有关资料统计分析显示，2004年条码识别技术装备在我国市场的销售额总计约为30亿元人民币，而且每年将以35％左右的速度增长，我国已成为全球条码技术装备市场增长最快的国家。

这对国内的条码产业即是机遇又是挑战。

党的十六大报告明确指出：

以信息化带动工业化，优先发展信息产业，在经济和社会领域广泛应用信息技术。

“十五”纲要中也明确指出：

“要加强条码和代码信息标准化基础工作”。

条码技术推广应用工作是我国信息化建设的重要基础工作之一，在国家“十一五”科技中长期发展规划中，也明确指出，要大力推广条码自动识别技术的应用。

这为我国条码自动识别技术应用提出了更高的要求，也为条码技术产业实现跨越式发展，赶上并超过西方发达国家带来了契机，我国条码技术的发展和应用具有广阔和美好的前景。

在中国，2006年末，北京超女决赛投票，北京的地下铁和布满了中国移动的大幅彩色海报就是中国移动的二维码投票，Fans们只要将二维码识别手机对准喜欢的超女对应的二维码一拍，就为超女完成了投票。

中国移动已经明确表示,二维码将作为其3G主推业务之一。

其目前主要应用有：

电子门票：

用户通过网上购物或手机支付等手段获取二维码,作为入场时的门票使用.买票时无需再排队,进场时掏出手机接受扫描即可。

个人名片：

用户设置个人电话、Email、网站等信息为二维码,别人只需要扫描即可直接拨打用户电话,或进行发Email、访问网站等操作,也可以保存这张名片至手机，简单方便。

产品信息：

各种产品直接用二维码取代一维条形码,可用于产品信息标识,真伪鉴定等方面。

身份鉴权：

和电子门票稍不同的是,可以将固化的条形码作为上班打卡等身份识别之用.用于银行卡身份证等识别卡上,只有相应设备可以读取,也可以防止现在这样的明码被盗等问题。

随着应用的深入，条码技术装备也朝着多功能、远距离、小型化、软件硬件并举、安全可靠、经济适用方向发展，出现了许多新型技术装备。

具体表现为：

条码识读设备向小型化，与常规通用设备的集成化、复合化发展；条码数据采集终端设备向多功能、便携式、集成多种现代通讯技术和网络技术的设备一体化方到更加广泛和深入的应用。

条码生成设备向专用和小批量印制方向发展；条码生成设备向专用和小批量印制方向发展。

例如，基于GPRS、CDMA的条码通讯终端，使条码手段。

（三）项目的产业化前景分析

物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。

预计10年内物联网就