Trong thời đại số hóa và dữ liệu lớn ngày nay, việc phát hiện và giải mã mã vạch đã trở thành một nhiệm vụ quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp và lĩnh vực. Mã vạch là một phương pháp mã hóa thông tin dựa trên các dãy các vạch đen và trắng có độ rộng và khoảng cách khác nhau. Việc phân tích và giải mã mã vạch là quan trọng để thu thập và xử lý thông tin sản phẩm, theo dõi hàng hóa, quản lý kho, và nhiều ứng dụng khác. Đề tài này tập trung vào việc tìm hiểu về phát hiện và giải mã mã vạch và các phương pháp ứng dụng trong lĩnh vực này. Chúng em sẽ nghiên cứu về cấu trúc của mã vạch và các quy tắc mã hóa, cũng như các phương pháp phân tích và giải mã mã vạch hiệu quả. Bên cạnh đó, chúng em sẽ tìm hiểu về các ứng dụng tiềm năng của phát hiện và giải mã mã vạch trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm bán lẻ, vận chuyển và logistics, quản lý sản phẩm, tiếp thị và theo dõi hàng hóa. Chúng tôi cũng sẽ xem xét các thách thức và xu hướng mới trong lĩnh vực này, như mã vạch hai chiều, mã vạch di động và ứng dụng của công nghệ mã vạch trong thực tế mở rộng như Internet of Things (IoT) và truy vết nguồn gốc hàng hóa. Đề tài phát hiện và giải mã mã vạch sẽ giúp chúng tôi hiểu rõ hơn về cách hoạt động và ứng dụng của mã vạch trong thế giới kỹ thuật số hiện đại và mở ra những khả năng mới trong việc tăng cường quản lý thông tin và quy trình kinh doanh. Trong báo cáo đề tài Phát hiện và giải mã mã vạch sử dụng mô hình học sâu, chúng em sẽ sử dụng những kiến thức nền tảng đã đ
TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN PHÁT HIỆN VÀ GIẢI MÃ MÃ VẠCH
Tổng quan về mã vạch
1.1.1 Giới thiệu về mã vạch a) Khái niệm
Mã vạch (Barcode) là công nghệ thông dụng hiện nay, cho phép thu thập và nhận diện dữ liệu thông qua mã số hoặc chữ số của một đối tượng cụ thể.
Mỹ vào ngày 20 tháng 10 năm 1949 để lấy bằng sáng chế Và bằng sáng chế này đã được phát hành ra thị trường vào ngày 7 tháng 10 năm 1952
Mã vạch 1 chiều (1D), hay còn gọi là mã vạch tuyến tính, là một trong những loại mã vạch phổ biến nhất hiện nay Nó bao gồm các vạch đen trắng xen kẽ song song, chứa dữ liệu đã được mã hóa theo chiều ngang Mã vạch 1D có đặc điểm là chỉ thay đổi theo một chiều duy nhất, giúp dễ dàng quét và nhận diện thông tin.
Số lượng mã dữ liệu lưu trữ 8-15 ký tự
Hình dạng Ngang và hình chữ nhật Đọc dữ liệu Theo chiều ngang
Vị trí quét Thẳng đứng
Bảng 1.1 Đặc điểm của mã vạch 1D
Mã vạch 1D được chia thành nhiều loại khác nhau tùy theo dung lượng thông tin, dạng thức thông tin được mã hóa cũng như mục đích sử dụng:
Mã vạch UPC (Universal Product Code) là hệ thống mã vạch phổ biến trong ngành bán lẻ và công nghiệp, với các phiên bản như UPC-A, UPC-B, UPC-C, UPC-D và UPC-E Trong đó, UPC-A là phiên bản được sử dụng rộng rãi nhất, bao gồm 12 chữ số để định danh sản phẩm Các phiên bản còn lại, UPC-B, UPC-C, UPC-D và UPC-E, được thiết kế cho các mục đích đặc thù như bao bì nhỏ gọn hoặc định danh đặc biệt.
Mã vạch EAN (European Article Number) là hệ thống mã vạch phổ biến tại châu Âu và toàn cầu, bao gồm các phiên bản EAN-8, EAN-13 và EAN-14 EAN-8 là mã vạch 8 chữ số dành cho sản phẩm có không gian hạn chế, trong khi EAN-13, với 13 chữ số, là hình thức phổ biến nhất để định danh sản phẩm EAN-14, với 14 chữ số, được sử dụng để định danh tổng hợp, bao gồm thông tin về đơn vị đóng gói.
Mã vạch Code 39 là loại mã vạch có khả năng hiển thị cả chữ cái, chữ số và một số ký hiệu đặc biệt, với tối đa 39 ký tự để biểu thị thông tin sản phẩm Khác với mã vạch UPC và EAN, Code 39 không có chiều dài cố định, cho phép chứa nhiều thông tin hơn.
Mã vạch Code 128 là một loại mã vạch đa dạng và linh hoạt, phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp và quản lý Nó bao gồm các phiên bản như Code 128 Auto, Code 128-A, Code 128-B và Code 128-C Code 128 Auto tự động chuyển đổi giữa các bộ ký tự Code 128-A, Code 128-B và Code 128-C để tối ưu hóa mã hóa dữ liệu Code 128-A mã hóa các ký tự số, chữ hoa, chữ thường, mã điều khiển và các ký tự chuẩn ASCII, trong khi Code 128-B cũng mã hóa các ký tự số, chữ hoa, chữ thường và các ký tự chuẩn ASCII Đặc biệt, Code 128-C có khả năng nén hai ký tự số trong một ký tự mã hóa, giúp tiết kiệm không gian và tăng hiệu quả quản lý.
Khu vực Ký tự Ký tự Ký tự Khu vực trống bắt đầu Dữ liệu kiểm tra kết thúc trống
Mã vạch 2 chiều là một ma trận hình vuông màu trắng đen, cho phép lưu trữ dữ liệu lớn hơn nhiều so với mã vạch 1 chiều Chúng đặc biệt phù hợp cho các sản phẩm nhỏ và có khả năng quét từ khoảng cách xa.
Cell trong QR code là các ô đen trắng chứa đoạn mã nhị phân, với mỗi ô đại diện cho giá trị 0 hoặc 1 Tập hợp các cell này tạo thành thông tin được lưu trữ trong mã QR.
Hoa văn định vị là các ô vuông được bố trí ở bốn góc của QR code, giúp camera xác định phạm vi của mã và đọc thông tin ngay cả trong điều kiện không thuận lợi.
QR code bị biến dạng, nhờ đó ta có thể quét được QR code một cách nhanh chóng ở bất kỳ góc độ nào
• Timing pattern: Các ô vuông đen trắng được đặt xen kẽ nhau nhằm giúp cho việc xác định toạ độ của QR code
Mẫu căn chỉnh: Ở góc dưới bên phải của mã QR, có một hình vuông chứa hình vuông nhỏ bên trong Hoa văn này đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh các sai lệch phát sinh khi camera quét mã bị lệch.
• Thông tin format: Xung quanh hoa văn định vị là phần chứa thông tin format, quyết dịnh mức độ sửa chữa lỗi của QR code Đặc điểm Mã vạch 2D
Số lượng mã dữ liệu lưu trữ 2000+ ký tự
Hình dạng Hình vuông, hình chữ nhật hoặc hình tròn Đọc dữ liệu Theo chiều ngang và chiều dọc
Vị trí quét Bất kỳ
Bảng 1.2 Đặc điểm của mã vạch 2D
1.1.3 Ứng dụng của mã vạch
Mã vạch có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống, bao gồm:
Trước đây, việc phân loại hàng hóa và quản lý kho chủ yếu được thực hiện thủ công, với việc thu thập dữ liệu sản phẩm và thông tin liên quan Tuy nhiên, sự xuất hiện của mã vạch đã giúp doanh nghiệp đơn giản hóa quy trình này Chỉ cần sử dụng máy đọc mã vạch kết nối với hệ thống quản trị kho, doanh nghiệp có thể kiểm tra nhanh chóng và dễ dàng lượng hàng tồn kho.
Để phân biệt hàng thật và hàng giả, mã vạch với chuỗi số định danh cho phép người dùng kiểm tra nguồn gốc sản phẩm một cách hiệu quả Người tiêu dùng có thể dễ dàng quét mã bằng các ứng dụng trên điện thoại để xác minh tính xác thực của hàng hóa.
Các cơ sở y tế hiện nay đang áp dụng công nghệ kiểm soát mã vạch để quản lý thông tin bệnh nhân, hồ sơ bệnh án, khai báo y tế và tiêm ngừa, nhằm giảm thiểu sai sót và nâng cao hiệu quả trong quy trình chăm sóc sức khỏe.
• Chuyển phát nhanh: Đa số các đơn vị giao hàng đề sử dụng mã barcode để check các thông tin như: Tên hàng, người nhận, mã hàng, …
• Hàng không: Các hãng hàng không cũng dùng mã barcode để quản lý hàng hóa ký gửi của khách hàng đảm bảo không bị thất lạc và sai sót
CÁC KỸ THUẬT GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN
Sau khi xác định yêu cầu của bài toán, chúng tôi sẽ trình bày các phương pháp hiện có để giải quyết, đồng thời nêu rõ những ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp.
THỰC NGHIỆM
Chúng tôi đã lựa chọn phương pháp tối ưu từ các phương pháp được đề xuất ở chương 2 để thực hiện thí nghiệm với bài toán Bài viết này sẽ trình bày chi tiết các bước thực hiện và kết quả đạt được khi áp dụng kỹ thuật Đồng thời, chúng tôi sẽ so sánh và đánh giá hiệu quả của kỹ thuật đề xuất với các kỹ thuật phổ biến hiện nay, kèm theo những nhận xét chân thực.
MỘT SỐ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Chúng em tiến hành xây dựng chương trình và hiển thị kết quả dựa trên thực nghiệm
Chúng tôi mong rằng đồ án này sẽ mang đến cái nhìn tổng quan về mô hình học sâu và ứng dụng của nó trong việc phát hiện và giải mã mã vạch Ngoài ra, chúng tôi hy vọng rằng kết quả của chương trình sẽ cung cấp thông tin hữu ích và đáng tin cậy cho những ai quan tâm đến lĩnh vực này.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN PHÁT HIỆN VÀ GIẢI
MÃ MÃ VẠCH 1.1 Tổng quan về mã vạch
1.1.1 Giới thiệu về mã vạch a) Khái niệm
Mã vạch (Barcode) là công nghệ phổ biến hiện nay, cho phép thu thập và nhận dạng dữ liệu thông qua mã số hoặc chữ số của các đối tượng cụ thể.
Mã vạch có kích thước khác nhau với các khoảng trống song song, được sắp xếp theo quy tắc mã hóa để máy quét có thể nhận diện thông tin Ý tưởng về mã vạch được Norman Joseph Woodland và Bernard Silver phát triển vào năm 1948, xuất phát từ mong muốn tự động hóa quy trình kiểm tra của một chủ tịch công ty thực phẩm Ban đầu, họ sử dụng mã Morse để in các vạch dọc, sau đó chuyển sang hình dạng "điểm đen" với các vòng tròn đồng tâm, và đã gửi sáng chế này đến cơ quan quản lý.
Mỹ vào ngày 20 tháng 10 năm 1949 để lấy bằng sáng chế Và bằng sáng chế này đã được phát hành ra thị trường vào ngày 7 tháng 10 năm 1952
Mã vạch 1 chiều (1D), hay còn gọi là mã vạch tuyến tính, là một trong những loại mã vạch phổ biến nhất hiện nay Nó được cấu tạo từ các vạch đen trắng xen kẽ song song, chứa dữ liệu đã được mã hóa và thay đổi theo một chiều duy nhất, thường là chiều ngang hoặc rộng.
Số lượng mã dữ liệu lưu trữ 8-15 ký tự
Hình dạng Ngang và hình chữ nhật Đọc dữ liệu Theo chiều ngang
Vị trí quét Thẳng đứng
Bảng 1.1 Đặc điểm của mã vạch 1D
Mã vạch 1D được chia thành nhiều loại khác nhau tùy theo dung lượng thông tin, dạng thức thông tin được mã hóa cũng như mục đích sử dụng:
Mã vạch UPC (Universal Product Code) là hệ thống mã vạch phổ biến trong ngành bán lẻ và công nghiệp, với các phiên bản như UPC-A, UPC-B, UPC-C, UPC-D và UPC-E Trong đó, UPC-A là phiên bản thông dụng nhất, bao gồm 12 chữ số để định danh sản phẩm Các phiên bản còn lại như UPC-B, UPC-C, UPC-D và UPC-E được thiết kế cho các mục đích đặc thù như bao bì nhỏ gọn hoặc định danh đặc biệt.
Mã vạch EAN (European Article Number) là một hệ thống mã vạch phổ biến tại châu Âu và toàn cầu, bao gồm các phiên bản EAN-8, EAN-13 và EAN-14 EAN-8 là mã vạch 8 chữ số thích hợp cho sản phẩm có không gian hạn chế EAN-13, mã vạch 13 chữ số, là hình thức phổ biến nhất để định danh sản phẩm Cuối cùng, EAN-14 là mã vạch 14 chữ số, dùng để định danh tổng hợp, bao gồm thông tin về đơn vị đóng gói.
Mã vạch Code 39 là loại mã vạch có khả năng hiển thị cả chữ cái, chữ số và một số ký hiệu đặc biệt, với tối đa 39 ký tự, giúp biểu thị thông tin sản phẩm Khác với mã vạch UPC và EAN, Code 39 không có chiều dài cố định, cho phép chứa nhiều thông tin hơn.
Mã vạch Code 128 là một loại mã vạch linh hoạt, phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp và quản lý Nó bao gồm các phiên bản như Code 128 Auto, Code 128-A, Code 128-B và Code 128-C Code 128 Auto tự động chuyển đổi giữa các bộ ký tự để tối ưu hóa mã hóa dữ liệu Code 128-A mã hóa ký tự số, chữ hoa, chữ thường, mã điều khiển và ký tự ASCII chuẩn, trong khi Code 128-B cũng mã hóa các ký tự tương tự nhưng không có mã điều khiển Đặc biệt, Code 128-C có khả năng nén hai ký tự số thành một ký tự mã hóa, giúp tiết kiệm không gian lưu trữ.
Khu vực Ký tự Ký tự Ký tự Khu vực trống bắt đầu Dữ liệu kiểm tra kết thúc trống
Mã vạch 2 chiều được cấu tạo từ một ma trận hình vuông trắng đen, cho phép lưu trữ dữ liệu lớn hơn nhiều so với mã vạch 1 chiều Chúng đặc biệt phù hợp cho các sản phẩm nhỏ và có khả năng quét ở khoảng cách xa.
Cell trong QR code là các ô đen trắng chứa đoạn mã nhị phân, với mỗi ô mang giá trị 0 hoặc 1 Tập hợp các cell này tạo thành thông tin được lưu trữ trong mã QR.
Hoa văn định vị là các ô vuông được bố trí ở bốn góc của QR code, giúp camera xác định phạm vi và đọc thông tin QR code một cách chính xác, ngay cả trong những điều kiện khó khăn.
QR code bị biến dạng, nhờ đó ta có thể quét được QR code một cách nhanh chóng ở bất kỳ góc độ nào
• Timing pattern: Các ô vuông đen trắng được đặt xen kẽ nhau nhằm giúp cho việc xác định toạ độ của QR code
Mẫu căn chỉnh: Ở góc dưới bên phải của mã QR có một hình vuông chứa một hình vuông nhỏ bên trong Hoa văn này đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh các sai lệch do camera bị lệch khi quét mã.
• Thông tin format: Xung quanh hoa văn định vị là phần chứa thông tin format, quyết dịnh mức độ sửa chữa lỗi của QR code Đặc điểm Mã vạch 2D
Số lượng mã dữ liệu lưu trữ 2000+ ký tự
Hình dạng Hình vuông, hình chữ nhật hoặc hình tròn Đọc dữ liệu Theo chiều ngang và chiều dọc
Vị trí quét Bất kỳ
Bảng 1.2 Đặc điểm của mã vạch 2D
1.1.3 Ứng dụng của mã vạch
Mã vạch có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống, bao gồm:
Trước đây, việc phân loại hàng hóa và quản lý kho chủ yếu được thực hiện thủ công, với việc thu thập dữ liệu sản phẩm và thông tin thuộc tính Tuy nhiên, với sự ra đời của mã vạch, doanh nghiệp có thể dễ dàng kiểm tra lượng hàng tồn kho một cách nhanh chóng và hiệu quả chỉ cần sử dụng máy đọc mã vạch kết nối với hệ thống quản trị kho.
Để phân biệt hàng thật và giả, mã vạch với chuỗi số định danh là công cụ hữu ích giúp người dùng kiểm tra nguồn gốc sản phẩm Việc xác minh hàng hóa trở nên đơn giản hơn khi người tiêu dùng có thể dễ dàng quét mã bằng các ứng dụng trên điện thoại.
Ngày nay, nhiều siêu thị và cửa hàng đã áp dụng máy đọc mã vạch để nâng cao tốc độ và độ chính xác trong quá trình thanh toán hàng hóa Điều này không chỉ giúp giao dịch diễn ra nhanh chóng mà còn cho phép doanh nghiệp và người tiêu dùng kiểm soát chất lượng và nguồn gốc sản phẩm một cách hiệu quả hơn.