ỨNG DỤNG kỹ THUẬT xử lý ẢNH TRONG NHẬN DIỆN BARCODE

ỨNG DỤNG kỹ THUẬT xử lý ẢNH TRONG NHẬN DIỆN BARCODE ........... ỨNG DỤNG kỹ THUẬT xử lý ẢNH TRONG NHẬN DIỆN BARCODE ........... ỨNG DỤNG kỹ THUẬT xử lý ẢNH TRONG NHẬN DIỆN BARCODE ........... ỨNG DỤNG kỹ THUẬT xử lý ẢNH TRONG NHẬN DIỆN BARCODE ........... ỨNG DỤNG kỹ THUẬT xử lý ẢNH TRONG NHẬN DIỆN BARCODE ...........

ỨNG DỤNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH TRONG NHẬN DIỆN BARCODE MỤC LỤ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ V DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .VI DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VII CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 YÊU CẦU ĐỀ TÀI .1 1.2 PHẠM VI ĐỀ TÀI 1.3 ỨNG DỤNG CHƯƠNG LÝ THUYẾT VỀ BARCODE 2.1 KHÁI NIỆM VỀ BARCODE (MÃ VẠCH) .2 2.2 Ý NGHĨA CỦA BARCODE (MÃ VẠCH) 2.3 PHÂN LOẠI 2.3.1 Mã vạch 1D .3 2.3.2 Mã vạch 2D .8 CHƯƠNG LÝ THUYẾT VỀ XỬ LÝ ẢNH TRONG NHẬN DIỆN BARCODE 3.1 ĐƯA ẢNH CẦN XỬ LÝ .9 3.2 CHUYỂN SANG ẢNH NHỊ PHÂN 10 3.3 MÃ HÓA THÀNH DÃY SỐ TRÊN BARCODE .11 3.4 XUẤT THÔNG TIN BARCODE 12 CHƯƠNG MÔ PHỎNG .13 4.1 YÊU CẦU MÔ PHỎNG 13 4.2 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT .13 4.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .14 CHƯƠNG KẾT LUẬN 15 5.1 ĐÃ THỰC HIỆN 15 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .15 5.3 HẠN CHẾ 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 PHỤ LỤC… 17 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 2-1: MÃ VẠCH 1D TRÊN CÁC BAO BÌ SẢN PHẨM [1] HÌNH 2-2: MÃ VẠCH UPC [2] HÌNH 2-3: MÃ EAN-13 [3] HÌNH 2-4: HÌNH DẠNG CỦA MỘT MÃ QR [4] HÌNH 3-1: TÊN FILE ẢNH HIỂN THỊ TRONG MATLAB HÌNH 3-2: GIÁ TRỊ CÁC ĐIỂM ẢNH KHI CHƯA CHUYỂN SANG ẢNH NHỊ PHÂN HÌNH 3-3: GIÁ TRỊ CÁC ĐIỂM ẢNH KHI CHUYỂN SANG ẢNH NHỊ PHÂN 10 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG 2-1: BẢNG QUY TẮC CHẴN LẺ BẢNG 2-2: BẢNG MÃ HÓA CHẴN LẼ CỦA CÁC CON SỐ .6 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1D 1-Dimension 2D 2-Dimension UPC Universal Product Code EAN The European Article Numbering system QR Quick Response Trang 1/16 CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Xử lý ảnh kỹ thuật ứng dụng rộng rãi việc phân tích, nhận diện loại hình ảnh khác nhau, nhận diện barcode (mã vạch) ứng dụng kỹ thuật Đề tài cung cấp kiến thức tổng quan barcode (mã vạch), hiểu phương pháp xử lý ảnh barcode sản phẩm 1.1 Yêu cầu đề tài Tìm hiểu kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Xây dựng hệ thống nhận diện MATLAB Phải nhận diện barcode dùng ứng dụng tính tiền siêu thị 1.2 Phạm vi đề tài Do barcode có nhiều loại, loại lại có nhiều tiêu chuẩn khác nên đề tài nhận diện hết loại mã vạch Phạm vi đề tài giới hạn cho việc nhận diện barcode EAN-13 loại barcode phổ biến theo yêu cầu đề tài barcode dùng ứng dụng tính tiền siêu thị 1.3 Ứng dụng Đề tài có tính thực tế cao, ứng dụng rộng rãi đời sống, số ứng dụng kể đến như:  Tính tiền cửa hàng, siêu thị  Ứng dụng việc quản lý đồ dùng, thiết bị công ty, văn phòng, trường học,…  Ứng dụng việc lưu trữ thông tin cá nhân thẻ nhân viên, thẻ sinh viên,… CHƯƠNG LÝ THUYẾT VỀ BARCODE 1.4 Khái niệm barcode (mã vạch) Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 2/16 Barcode (mã vạch) hình ảnh chứa nhiều dãy vạch với độ lớn nhỏ khác xen kẽ khoảng trống song song, chúng xếp theo nguyên tắc mã hóa định để máy quét, máy đọc mã vạch biết thơng tin lưu trữ Barcode (mã vạch) thường tìm thấy sản phẩm, hàng hóa hay đồ dùng, thiết bị,… 1.5 Ý nghĩa barcode (mã vạch) Để lưu thông thị trường siêu thị hay trung tâm thương mại loại hàng hóa cần phải có mã vạch, xem “chứng minh thư” hàng hóa lưu trữ tất thơng tin liên quan đến sản phẩm như: quốc gia sản xuất hàng hóa, mã doanh nghiệp thơng tin hàng hóa Mỗi barcode (mã vạch) thường có hai phần: phần mã vạch máy quét phần dãy số để người nhận diện 1.6 Phân loại Barcode (mã vạch) chia làm nhiều chuẩn khác tùy theo dung lượng thơng tin, cách mã hóa thơng tin mục đích sử dụng, nhìn chung chia làm hai loại:  Mã vạch 1D  Mã vạch 2D 1.1.1 Mã vạch 1D Là loại mã vạch chứa vạch song song với độ dày khác xen kẽ với khoảng trống xếp với nguyên tắc mã hóa định, thường thấy bao bì, vỏ hộp sản phẩm Mã vạch 1D có nhiều tiêu chuẩn khác nhau, thông dụng thị trường ta thường thấy dạng như: UPC, EAN, Code 39, Interleaved 2of 5, Codabar, Code 128 Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 3/16 Ngoài chuẩn mã người ta có phiên khác để phục vụ cho mục đích sử dụng khác Ví dụ chuẩn UPC có phiên khác UPC-A, UPC-E, chuẩn EAN có phiên EAN-8, EAN-13, Code 128 gồm Code 128 Auto, Code 128-A, Code 128-B, Code 128-C Các loại mã tốt cơng nhận UPC EAN Hình 2-1: Mã vạch 1D bao bì sản phẩm [1] - Một số loại mã 1D thông dụng  Mã UPC Được ngành công nghiệp thực phẩm ứng dụng vào năm 1973, sử dụng phổ biến Bắc Mỹ (Hoa Kỳ Canada) Mã UPC bao gồm 12 chữ số, mã UPC-E biến thể nhỏ mã hóa chữ số Một mã vạch UPC bao gồm phần: - Số hệ thống từ đến Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 4/16 - Mã nhà sản xuất gồm chữ số - Mã sản phẩm gồm chữ số - Số kiểm tra Hình 2-2: Mã vạch UPC [2]  Mã EAN Mã EAN bước phát triển UPC, loại mã ghi nhãn hàng hóa tiêu dùng tồn giới cho siêu thị cửa hàng Mã EAN bao gồm 13 chữ số, số mã quốc gia sản phẩm cấp Tổ chức EAN quốc tế (EAN International Organization) EAN gọi EAN-13 để phân biệt với phiên EAN-8 sau gồm ký số Ở Việt Nam, hầu hết hàng hóa thị trường áp dụng chuẩn EAN-13 Cấu trúc mã EAN-13 bao gồm: - Các vạch bảo vệ trái có giá trị 010 - số kể từ số thứ đến số thứ - Các vạch bảo vệ trung tâm giá trị 01010 - số kể từ số thứ đến số thứ 12 - Số kiểm tra (số thứ 13) - Vạch bảo vệ phải có giá trị 010 Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 5/16 Việc mã hóa số từ vị trí thứ đến vị trí thứ phụ thuộc vào giá trị số theo quy tắc chẵn -lẻ Bảng 2-1: Bảng quy tắc chẵn lẻ Số Lẻ Lẻ Lẻ Lẻ Lẻ Lẻ Lẻ Lẻ Lẻ Lẻ Lẻ Lẻ Lẻ Lẻ Chẵn Chẵn Chẵn Chẵn Chẵn Chẵn Lẻ Chẵn Chẵn Chẵn Lẻ Chẵn Chẵn Lẻ Lẻ Chẵn Lẻ Lẻ Chẵn Chẵn Lẻ Lẻ Chẵn Chẵn Chẵn Lẻ Lẻ Chẵn Lẻ Chẵn Chẵn Lẻ Lẻ Lẻ Chẵn Chẵn Bảng 2-2: Bảng mã hóa chẵn lẽ số Giá trị số Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Lẻ 0001101 0011001 0010011 0111101 0100011 0110001 0101111 0111011 0110111 0001011 Chẵn 0100111 0110011 0011011 0100001 0011101 0111001 0000101 0010001 0001001 0010111 Lẻ Chẵn Chẵn Lẻ Chẵn Chẵn Lẻ Chẵn Lẻ Lẻ Trang 6/16 Các số từ vị trí đến vị trí thứ 13 mã hóa theo chuỗi đảo ngược mã hóa lẻ số có giá trị tương ứng Ví dụ số có mã hóa lẻ "0001101" mã hóa vị trí từ đến 13 "1110010" Một mã EAN-13 bao gồm: - Ba chữ số đầu mã số quốc gia (vùng lãnh thổ) - Bốn chữ số mã số doanh nghiệp - Năm chữ số mã số hàng hóa - Số cuối số kiểm tra Hình 2-3: Mã EAN-13 [3] Theo hình 2-3, dãy số chia sau: - 893: mã quốc gia Việt Nam - 460200107: số chia làm hai phần: o Mã nhà sản xuất có 4, số tùy theo cấp o Phần lại mã sản phẩm - 8: số kiểm tra tính xác mã Cách kiểm tra tính hợp lệ mã EAN-13 dựa vào dãy số in mã: - Lấy tổng chữ số hàng chẵn nhân cộng với tổng chữ số hàng lẻ, trừ số cuối - Sau lấy kết cộng với số cưới (số thứ 13) - Nếu kết có phần mã vạch hợp lệ - Nếu khác mã khơng hợp lệ, nghi ngờ hàng giả khơng có xuất xứ rõ ràng Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 7/16 Ví dụ với hình 2-3: - Tổng số hàng chẵn nhân 3: A = (9 + + + + + 7) x = 63 - Tổng số hàng lẽ (trừ số 13): B = + + + + + + 19 - Kết tính = A + B + số thứ 13 = 63 +19 + = 90 - Số 90 có đuôi số nên mã hợp lệ 1.1.2 Mã vạch 2D Là loại mã vạch hai chiều, mã 1D mã hóa thơng tin mã vạch 2D mã hóa lượng thông tin lớn so với mã 1D từ ký tự đặc biệt, liên kết đến website thơng qua thiết bị điện thoại di động The Quick Response (QR Code) mã vạch 2D loại mã điển hình mã vạch 2D, Nhật Bản sáng chế vào năm 1994 Ngồi việc mã hóa lượng thơng tin lơn loại mã vạch 2D in với kích thước nhỏ, mã vạch 1D bị giới hạn kích thước liệu mã hóa theo chiều ngang, mã vạch 1D gây khó khăn cho máy quét in sản phẩm có dạng cong Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 8/16 Hình 2-4: Hình dạng mã QR [4] CHƯƠNG LÝ THUYẾT VỀ XỬ LÝ ẢNH TRONG NHẬN DIỆN BARCODE Trong thực tế, để đọc thông tin mã hóa mã vạch cần có loại máy quét mã vạch chuyên dụng, kỹ thuật xử lý ảnh cần trải qua trình xử lý mã hóa theo quy tắc mã vạch Quá trình xử lý ảnh theo sow đồ khối: Đưa ảnh cần Chuyển sang ảnh nhị xử lý phân Xuất thơng tin Mã hóa Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh barcode nhận diện barcode thành dãy số Trang 9/16 1.7 Đưa ảnh cần xử lý Đây bước trình xử lý ảnh, đưa ảnh đầu vào cách nhập tên file ảnh barcode muốn nhận diện Khi muốn nhận diện barcode khác cần đổi tên file ảnh khác Hình 3-1: Tên file ảnh hiển thị Matlab Trên hình 3-1, ảnh cần xử lý có tên file 4.png 1.8 Chuyển sang ảnh nhị phân Do ảnh đầu vào thực chất ảnh trắng đen có giá trị điểm ảnh 255 Nhưng để mã hóa thành dãy số barcode cần chuyển sang ảnh nhị phân có giá trị điểm ảnh để phù hợp với quy tắc mã hóa chữ số barcode, giá trị tương ứng với vùng ảnh màu trắng giá trị tương ứng với vùng ảnh màu đen Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 10/16 Hình 3-2: Giá trị điểm ảnh chưa chuyển sang ảnh nhị phân Theo hình 3-2, điểm ảnh đọc có giá trị 255 ảnh đầu vào chưa biến đổi sang ảnh nhị phân, giá trị 255 tương ứng với vùng ảnh màu trắng giá trị tương ứng với vùng ảnh màu đen Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 11/16 Hình 3-3: Giá trị điểm ảnh chuyển sang ảnh nhị phân Sau thực việc biến đổi sang ảnh nhị phân ta thu chuỗi bao gồm giá trị 1.9 Mã hóa thành dãy số barcode Một số mã EAN-13 có bit, dựa vào nguyên tắc bảng mã hóa chẵn lẻ trình bày chương 2, ta có số tương ứng Dựa vào cấu trúc mã EAN-13, bit số thứ bắt đầu sau mã bảo vệ trái có giá trị 101, bit mã hóa thành số thứ 2, tiếp tục số thứ 7 bit số thứ bắt đầu sau vạch bảo vệ trung tâm có giá trị bit 01010, tiếp tục số thứ 13 101 0001011 0100001…… 01010 Số thứ Số thứ Vạch bảo vệ trái Số thứ Vạch bảo vệ trung tâm Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode 1100100 ……… 1110110 101 Số thứ 13 Vạch bảo vệ phải Trang 12/16 1.10 Xuất thông tin barcode Sau mã hóa thu dãy có 13 số, ta tạo thơng tin cho barcode như: xuất xứ, tên doanh nghiệp, tên sản phẩm, giá bán sản phẩm Ví dụ: Dãy số 0 1 4 Tên sản phẩm bánh quy Giá bán 20000 VNĐ Sau thực trình xuất thơng tin barcode coi trình xử lý ảnh để nhận diện barcode hoàn tất Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 13/16 CHƯƠNG MƠ PHỎNG 1.11 u cầu mơ Nhận diện xử lý barcode (mã vạch) dùng ứng dụng tính tiền siêu thị Hiển thị thơng tin bar code (mã vạch) xử lý như: tên hàng hóa sản phẩm, giá bán 1.12 Lưu đồ giải thuật Bắt đầu Nhập file ảnh muốn xử lý Nhấn Run để chạy chương trình Trùng với thư viện So sánh dãy số đọc S Đ Hiển thị thông tin barcode Kết thúc Đầu tiên nhập tên file ảnh cần nhận diện, sau chạy chương trình Sau xuất dãy có 13 số tương ứng với dãy số in barcode chương Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Kết thúc Hiển thị thông tin barrcode Trang 14/16 trình lấy kết để đem so sánh với thư viện barcode có thơng tin, dãy số thu trùng với dãy thư viện hiển thị thông tin barcode Ngược lại, dãy số thu khơng trùng với dãy có thư viện có nghĩa mã chưa tạo thơng tin ta chọn mã khác 1.13 Kết mơ Hình 4-1: Kết mơ Sau chạy chương trình ta thu kết hình 4-1: Barcode có dãy số 0 1 4 Tên sản phẩm: nước suối Giá bán: 3400 CHƯƠNG KẾT LUẬN 1.14 Đã thực Đề tài cung cấp kiến thức barcode (mã vạch) như: cấu trúc mã vạch, nguyên tắc để tạo nên mã vạch ý nghĩa mã vạch Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 15/16 Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh việc nhận diện mã vạch như: chuyển đổi ảnh nhị phân, mã hóa thành dãy số mã vạch dựa vào giá trị điểm ảnh 1, hiển thị thông tin mã vạch xử lý 1.15 Hướng phát triển Kết hợp với thiết bị đầu quét, điện thoại hay webcam máy tính để đưa liệu ảnh xử trực tiếp Phát triển đề tài để đọc loại mã vạch 2D chuẩn lại mã 1D 1.16 Hạn chế Phạm vị đề tài thực hạn chế xử lý mã vạch thông dụng EAN-13 nên muốn đọc loại mã khác cần phải xây dựng thêm chương trình Chưa xử lý ảnh phức tạp ảnh có độ phân giải thấp TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1]http://tihe.org.vn/tin-tuc/chi-tiet/162-Y-nghia-cua-dau-ma-vach-tren-bao-bi-sanpham [2]https://vi.wikipedia.org/wiki/EAN-13 [3]http://barcodevtn.com/giai-phap/cac-loai-ma-vach-cach-chon-ma-vach-dung-voinhu-cau-dung.html Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 16/16 [4]http://www.anthinh.com/tin-tuc/chi-tiet/nhung-dieu-can-biet-ve-ma-vach-66/ [5]http://vimach.net/threads/matlab-trong-xu-ly-anh-tao-nguong-trong-xu-lyanh.414/ Tiếng Anh: [1]http://www.ijettcs.org/Volume2Issue4/IJETTCS-2013-08-19-097.pdf [2]https://www.mathworks.com/company/newsletters/articles/how-matlabrepresents-pixel-colors.html Đề tài sử dụng hình ảnh từ trang Web: [1]http://marketingbox.vn/upload/image/Thuong-hieu/12%20MA%20VACH/05ma-vach-hang-hoa.jpg [2]http://www.taltech.com/assets/img/barcodes/barcode-upca-300dpi.png [3]http://media.bizwebmedia.net/sites/68078/data/Upload/2014/8/ma_vach_viet_na m.jpg [4]https://www.thongtincongnghe.com/sites/default/files/images/2011/8/13/qrcode.p ng Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode ... tin barcode coi trình xử lý ảnh để nhận diện barcode hoàn tất Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 13/16 CHƯƠNG MÔ PHỎNG 1.11 Yêu cầu mô Nhận diện xử lý barcode (mã vạch) dùng ứng. .. thuật xử lý ảnh barcode nhận diện barcode thành dãy số Trang 9/16 1.7 Đưa ảnh cần xử lý Đây bước trình xử lý ảnh, đưa ảnh đầu vào cách nhập tên file ảnh barcode muốn nhận diện Khi muốn nhận diện. .. vạch Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh nhận diện barcode Trang 15/16 Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh việc nhận diện mã vạch như: chuyển đổi ảnh nhị phân, mã hóa thành dãy số mã vạch dựa vào giá trị điểm ảnh