基于STM32单片机的二维码识别系统实现
基于STM32单片机的二维码识别系统实现
摘 要
二维码识别系统是集数据采集，识别，以及显示信息于一体的数据系统。已经成为我们日常生产，生活中不可缺少的一部分。被广泛应用于金融支付、电子商务和团购消费领域，广告宣传、防伪溯源领域，以及工业生产领域。有着十分重要的应用意义。
二维码识别过程包含图像数据收集、图像矫正与处理 、信息显示。图像数据处理主要是通过硬件部分的摄像头对图像数据进行采集。经过图像的预处理得到清晰完整的二维码图像再进行识别，对图像的处理进行了算法的优化。同时对系统的硬件进行了改进相比于原有的识别系统增加了存储模块，提高了存储空间识别效率。
文章在每个部分结尾都对该部分进行了分析和总结，分析设计的不足和优点。在系统完成相关的设计后进行了功能性测试，得到识别系统的识别功能情况。经过测试后，系统满足了设计的目的和基本的要求。最后对课题进行了评价与总结分析，对后续的工作提出了关于自己的看法和展望。
关键词：图像处理 ,二维码识别，二维码解码算法,
1绪论
二维码属于条码的一种，而条码分为两种分别是一维码和二维码，一维码是将不同宽度的多个黑条和空白，按照国际规定的编码规则进行排列，通过数据信息表达图形的标识符。随着科学技术和经济的发展传统的一维码的缺陷和不足也逐渐显现处理，一维码本身容量小仅能存储物体的信息编号，只有通过编号链接后台数据库的方式才能明确条码所表示的信息，离开数据库就不能表达信息。除此之外一维码只能识别字母或数字，不能有效识别汉字和图像等有关信息，识别能力非常有限。二维码就是为了解决这些不足而发展起来的新技术，二维码是多个几何图形按照规律在平面上分布的黑白相间的图形进行数据信息以及符号的记录，相比于一维码优势更加明显因此具有更加广阔的发展空间。二维码有以下的优点：
（1）高密度编码
由于二维码可以实现高密度编码所以拥有较高的信息密度，由于信息密度高，因此可以把
需要的信息全部存储在一个二维码中，不需要事先建立数据库，通过二维码识别设备进行识别就可以显示信息，达到了快速识别使得效率提高。
  （2）包含纠错功能
  虽然二维码信息密度高但同时污损也是不可避免的，识别时二维码可能并不完整，此时需要进行纠错。不管什么原因引起二维码的损坏。通过纠错机制也能识别读出正确的信息所以纠错机制保证了二维码在识别信息的安全和可靠。
  （3）信息加密简便
二维码具有信息加密功能，可以采用其独有的算法加密信息最终生成加密后的二维码。识别时再利用其特定的解密算法将信息表示出来，这样一来就可以对重要的信息防伪识别，还可以对其唯一性标志进行有效的证明。
（4）结构化特征
二维码的结构有层叠式和矩阵式两大类型。二维码其特有的结构也使其具有更加强大的功
能。从存储容量，是否识别汉字，识别速度等方面对目前的主流二维码进行比较可以看出，QR二维码具备存储容量大，可以识别汉字，速度响应快等优点。
表1圣诞节英语作文.1二维码指标对比
FRID
PDF147
QR
GM
存储容量
1326
1106
2953
1106
抗污染能力
较强
一般
强
宸字取名的寓意
较强
识别速度
超慢
慢
快
较快
纠错速度
非离散等级
9
4
5
安全性
学前班班主任工作计划强
强
强
强
识别效率
18.4%
46.2%
69.2%
50%
能否加密
否
是
是
北方冬季取暖
是
能否表示中文
潇潇雨歇抬望眼
否
否
是
是
                 
1.1研究背景与意义
研究背景
上世纪80年代日本，美国以及欧洲国家企业和相关机构开始进行对于二维码技术的研究。1989年美国国际资料公司发明了Data Matrix，1991年留美华人王寅敬发明了PDF417码，1992年美国的UPS快递公司发展了UPS码。1994年日本发明了QR，2009年微软公司发明了一种新的彩二维码增加了彩度。随着各种各样的二维码的出现，相关应用也随之出现，一开始主要用于商品管理信息。随着经济与科技信息的快速发展尤其是通信行业的发展，手机与二维码的结合，极大的二维码的应用价值，手机作为一个传播与使用二维码的完美载体，极大的促进了行业的融合。使得二维码在通信，移动支付，生活服务中广泛得到应用。而且随着市场，产业链，商业模式的不断成熟，二维码将为媒体以及其他传统行业带来更多的机会，走进更多人的生活覆盖人也会越来越广。二维码的应用与发展在我国的发展速度是惊人的，虽然我国研发与发展二维码技术起步相对较晚但是在应用和创新方面取得了不菲的成绩。在生活中随处可见的二维码应用，手机上众多的APP软件都有二维码的声影，在生活和生产中无处不在对我们的生活产生了重大影响，了解二维码的相关技术具有重大的研究意义。
课题的研究意义
单片机已被成熟应用于许多工业控制和家电的设计领域中，利用单片机最小系统板，结合外部拓展模块，设计并实现对最小系统板与外部模块间的通信控制成为研究课题的难点与重点。本次的毕业设计课题主要从提高二维码识别速率进行研究，对比已有的传统的二维码识别系统发现传统识别系统识别速度较慢，对识别效率有较大影响为了改善这一情况。通过增加硬件资源的方法来提高识别二维码的速率，具体做法是在传统的硬件模块设备中增加SD卡模块增加外部存储空间，用于存储GBK字库和存储识别出的二维码信息，这样就可以减少文件系统检测字库的时间和系统内存的占有率，从而识别速度。同时借助于串口调试助对该系统进行了性能测试，经过测试系统识别速度上具有高性能和可靠性实现了设计目标，同时二维码的多种应用途径也使得本次研究课题更有意义：
（1）二维码可以将图片，文字，数字等字符信息通过图像的形式存储。基于这一特点可以用二维码来做电子凭证如电子优惠券，电子电影票，电子登机牌，电子兑换券，电子签到等，做到无纸化绿环保，同时也大大减少了所需要的时间。
（2）通过二维码进行身份识别标识，例如用来进行工作签到，考勤等。可以将个人，产品
以及公司的信息存储在二维码中。需要了解信息时通过二维码码设备解码，查看相关的信息即可。其中最便捷的还是智能手机上的二维码的开发和推广，用户可以直接通过手机摄像头，获取二维码图像通过手机二维码解码软件进行解码直接读取信息。同时可以加入相关的网址或者电话信息，可以直接在手机上访问网址，也可以将相关的电话信息直接存储到手机上。
（3）可以应用在物流运输行业上进行产品追踪，如物流行业运用二维码进行物流行程跟踪，也可以将带有产品信息的二维码印刷到外包装上进行查流溯源。
（4）二维码防伪。主要是利用二维码的可加密性，利用这个特点可以对重要的信息进行加密保护。
（5）二维码信息容量大丰富，可以利用图像点阵存储大量数据。
实际上二维码的解读是信息交换的一种，通过条码打印软件将图片文字等信息编码成二维码，再利用条码识读设备将二维码图解码成文字，字符等信息是一个编码解码的过程。现在二维码的应用遍及各个领域，行业，手机二维码软件的应用及智能手机的普及，使二维码的使用更加广泛。
1.2 国内外研究现状
国外研究现状
  国外发展二维码识别技术较为成熟，对于二维码技术的研究较早始于上世纪80年代末，发明了多种二维码以及制定了相关标准和规范。QR Code，Data Matrix，PDF147等是国外比较常见的二维码。在应用方面国外应用二维码的国家主要是韩国和日本主要应用于获取产品的额外信息，超市导购，票务预订，交易支付等服务。但是在欧美国家应用并不广泛主要与生活习惯以及担心二维的安全性而得不到广泛的应用，目前在物流方面应用较多。但随着手机移动端相关二维码ＡＰＰ的发展普及以及在安全性和解码技术的提高应用性将会得到普及。
国内研究现状
  国民党中统我国在拥有自己的二维技术标准和规范后，由于二维码本身的特点信息量大，便捷性，较大的经济效益使其得到了广泛的应用。成为手机端终端互动营销与精准营销的重要媒介之一，逐渐体现出了增值作用。在国内的通信行业，文化娱乐，旅游，金融，餐饮消费等方
面极大的促进了这些行业的发展同时方便了我们的的日常生活。尤其是在以下几个方面表现作用：首先使电子商务接入网站的速度加快，对于用户的信息获取和准确度都得到了提高；为现在的电商提供了一个成本较低，便捷的平台。例如现在的微商只需一部手机就可以完成所有的交易操作；除此之外改变了人们的消费习惯，提供了企业的效益；改变了传统电子商务的格局，现在更加注重线上，以及跨媒体融合的转化，将运营商，消费者以及线上电商的距离拉近了。手机二维码使得线上线下联系更加紧密实现了电子商务中的无纸化，是企业整合信息的方式之一。是二维码的深入发展，在其他行业的应用程度会继续延伸。在技术研究方面随着应用不断发展，安全性得到了极大的改善，不用担心信息泄露使用户可以放心使用。
国内二维码发展历程
上世纪90年代初，随着国外二维码技术的成熟和发展以及相关的应用。我国科学家也充分意识到二维码技术的重要性，将会在经济与科技的发展中发挥不可替代的作用于潜力。我国由于对二维码技术研究起步晚，在初期遇到了一些困难和瓶颈。但是我国依然积极发展二维码的研究，国内有关技术部门对常用的PDF417，QR Code，Data Marix，等二维码
在其技术基础和已有的标准规范上进行翻译和跟踪研究，设计出了属于自己的二维码标准。并且研究发展出来了具有自主知识产权的二维码，如：汉信码，网格矩阵码，网格紧密码等以及相关的自主知识产权二维码标准。实通过我国独立自主的科学研究，获得了独立自主规范的二维码技术标准，拥有了国产的二维码技术。使得二维码的应用有了技术支持，同时打破了国外对于其技术的垄断降低了国内使用二维码技术的成本。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。