淺談二維碼技術(shù)在警用裝備管理信息化中的應(yīng)用

摘 要：裝備管理科學(xué)化建設(shè)是一項系統(tǒng)工程，把信息技術(shù)和手段引入裝備管理領(lǐng)域是其中關(guān)鍵的內(nèi)容，本文研究的是利用二維碼PDF417編碼技術(shù)將警用裝備信息數(shù)字化，利于計算機(jī)管理軟件快速讀取，實現(xiàn)高效信息化管理。

關(guān)鍵詞：二維碼；PDF417；裝備管理；應(yīng)用

中圖分類號：TP399-C1

裝備管理科學(xué)化建設(shè)是一項系統(tǒng)工程，把信息技術(shù)和手段引入裝備管理領(lǐng)域是其中關(guān)鍵的內(nèi)容，計算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的今天，為適用新形勢下社會治安的管控，公安警用裝備更新速度必須與時俱進(jìn)，要提高整個隊伍的快速反應(yīng)能力，警用裝備網(wǎng)絡(luò)信息化管理需要快速有序的調(diào)出調(diào)入各種警用裝備，實現(xiàn)計算機(jī)化操作。傳統(tǒng)經(jīng)驗型管理模式及一維條碼技術(shù)已經(jīng)不能滿足要求，本文研究的是利用二維碼PDF417編碼技術(shù)將警用裝備信息數(shù)字化，利于計算機(jī)管理軟件快速讀取，實現(xiàn)高效信息化管理。

1 二維碼技術(shù)介紹

條碼技術(shù)是在20世紀(jì)20—30年代隨著各個領(lǐng)域?qū)ψ詣幼R別的需求而萌生的，是一門集編碼、印刷、識別、數(shù)據(jù)采集和處理于一身的新興技術(shù)。目前被廣泛應(yīng)用在防偽證件、物流、電子票務(wù)等場合[1]。根據(jù)二維條碼的編碼原理、結(jié)構(gòu)形狀差異，可分為堆疊式和矩陣式兩大類型。典型的堆疊式二維條碼有PDF417，Code16K，Code 49等[2]。應(yīng)用廣泛的PDF417碼每個條形碼符號字符由4個條和4個空構(gòu)成，條形碼的最窄條或空稱為一個模塊，每個條或空包含1～6個模塊，總模塊數(shù)是17，故又稱為417碼或PDF417碼（如圖1）。

圖1 PDF417碼一個字碼圖

2 裝備PDF417碼的生成

要實現(xiàn)警務(wù)裝備信息化管理，需要對每一件裝備進(jìn)行PDF417編碼，生成唯一的條碼。PDF417碼具有成本低、譯碼可靠性高、編碼范圍廣、信息容量大、安全性高、抗損性強(qiáng)、制作方便、條碼符號的外形可變等特點，因此采用PDF417編碼方式進(jìn)行信息化管理完全滿足目前及今后警務(wù)裝備管理發(fā)展需求。PDF417條形碼的碼字集包括929個碼字，取值范圍為0～928。字符集由3個簇構(gòu)成，每個簇包括以不同的條、空形式表示的所有929個碼字，序號對應(yīng)為0～928。對于某一行來說，其簇號=[（行號- 1）mod 3]×3。這樣，便得到了條碼圖各行的條空寬度值的序列，據(jù)此可以生成黑（條）、白（空）兩色的PDF417條碼圖。

3 PDF417碼譯碼模塊設(shè)計

裝備編碼生成后，計算機(jī)通常采用圖像處理方式或激光掃描方式快速識別編碼信息。計算機(jī)高速的處理能力可以高效處理二維條形碼的數(shù)字圖像，相比普通的機(jī)械方式掃描更有速度優(yōu)勢。激光掃描器價格相對昂貴，而采用攝像頭或手機(jī)照相方式采集條碼可有效節(jié)約系統(tǒng)開支，并且可以靈活、機(jī)動作業(yè)。因此裝備譯碼采用數(shù)字圖像處理的方法。基于圖像方式的PDF417碼的處理識別過程為：先期圖像預(yù)處理，再進(jìn)行圖像識別，最后進(jìn)行譯碼處理還原條碼信息。

3.1 圖像預(yù)處理

圖像的預(yù)處理在整個譯碼模塊中起著至關(guān)重要的作用，直接影響譯碼的性能指標(biāo)，是整個譯碼的核心?；舅悸肥鞘紫纫獙Σ杉牟噬珗D像M（x，y），使用標(biāo)準(zhǔn)的灰度化公式進(jìn)行灰度化，然后對灰度圖像進(jìn)行濾波得到M’（x，y），用閾值T對灰度圖像進(jìn)行二值化，得二值化圖像N（x，y），接著掃描二值圖像中位置探測圖形，求出條碼的旋轉(zhuǎn)角度和條碼的四個頂點坐標(biāo)，然后把條碼圖像M’（x，y）旋轉(zhuǎn)到水平位置，并且把條碼從圖像M’（x，y）分割出來得到P（x，y）。Hough變換就是把在圖像空間中的直線檢測問題轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間里對應(yīng)點的檢測問題，通過在參數(shù)空間里進(jìn)行簡單的累加統(tǒng)計完成檢測任務(wù)。圖像預(yù)處理模塊的流程圖如圖2所示。

圖2 圖像預(yù)處理模塊的流程圖

3.2 圖像識別

PDF417碼識別模塊主要是根據(jù)編碼黑白模塊均勻的特點，求出二值化圖像的閾值，對輸入的灰度圖像進(jìn)行二值化處理，實踐證明可抑制光照不均勻的影響。用投影算法以及邊緣檢測方法計算出水平邊界和垂直邊界峰點的集合。利用峰點對單元模塊進(jìn)行劃分，計算機(jī)出每個單元模塊對應(yīng)的圖像，得到識別后的符號矩陣。

3.3 譯碼處理

各種不可預(yù)見的原因都會導(dǎo)致PDF417碼圖像出現(xiàn)殘缺、污損，在數(shù)據(jù)傳輸中也可能發(fā)生錯誤，所以必須取措施克服這些因素的影響。RS碼是一類具有很強(qiáng)糾錯能力的多進(jìn)制BCH碼，特別適合糾正突發(fā)錯誤和隨機(jī)錯誤，雖然PDF417碼本身就具有糾錯能力，但為了準(zhǔn)確識別，通常采用RS糾錯碼進(jìn)行糾錯譯碼。RS碼的譯碼方法可以分為時域譯碼和頻率譯碼兩大類[3]。時域譯碼是在時間域上直接利用碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行譯碼，頻域譯碼則是利用數(shù)字信號處理的基本方法在頻域內(nèi)譯碼。

4 系統(tǒng)構(gòu)成

二維碼應(yīng)用系統(tǒng)主要設(shè)備為編碼和譯碼設(shè)備，目前警務(wù)裝備管理系統(tǒng)只需增加設(shè)備應(yīng)用接口。警務(wù)裝備配發(fā)前，先經(jīng)過PDF417碼編碼，生成唯一信息條碼，各個應(yīng)用管理系統(tǒng)通過譯碼設(shè)備進(jìn)行設(shè)備信息讀取。

5 結(jié)束語

運用PDF417碼技術(shù)對公安裝備進(jìn)行信息化處理，是將公安裝備管理從傳統(tǒng)管理模式轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)化信息化管理模式的途徑之一，實現(xiàn)高效信息化管理，提高整個隊伍的快速反應(yīng)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]矯云起，張成海.二維條碼技術(shù)[M].北京：中國物價出版社，1996.

[2]中國物品編碼中心.條碼技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[3]侯正信，胡浩.RS碼的時域編碼/頻域譯碼技術(shù)[J].電視技術(shù)，2002（01）.

作者簡介：林鴻濱（1979-），男，福建泉州人，碩士研究生，研究方向：軟件工程。

作者單位：同濟(jì)大學(xué)，上海 201804