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基于Android平台二维码识别的研究与实现.pdf
封面
声明
摘要
英文摘要
目录
第一章 绪论
1．1 选题背景
1．2 条码的发展
1．3 二维条码概述
1．4 Android平台简介
1．5 课题研究目的及意义
1．6 研究内容
1．7 论文章节安排
第二章 Android系统
2．1 Android系统的特点
2．2 Android系统架构
2．3 Android平台开发环境搭建
2．4 本章总结
第三章 二维条码分类及码制标准
3．1 二维条码分类
3．2 QR Code二维条码
3．3 本章小结
第四章 QR码编码设计
4．1 QR码编码流程
4．2 QR码编码模式
4．3 QR码纠错
4．4 本章小结
第五章 QR码识别
5．1 QR码识别流程
5．2 QR码符号图像预处理
5．3 RS纠错码算法及QR码符号字符译码
5．4 本章小结
第六章 快递物流信息管理系统客户端软件设计
6．1 功能需求
6．2 客户端功能实现
6．3 结论
6．4 本章总结
第七章 总结与展望
7．1 论文总结
7．2 展望
致谢
参考文献
隶。初女·粤
硕士学位论文
基于Andro i d平台二维码识别
的研究与实现
0IIIIfllllIIIIIfllllIIIIIHIIIIIIIIIIIIIIIIIII
OPTI M IZATION AN D～Y绅9钏畛
TH E
PLEM ENTATION 0F TWO DI M ENSl0NAL
BAR C0 D E R ECOG N lTl 0 N 0 N
AN DROl DPLATFORM
A Thesis Submitted to
SOutheastUniVersity
For the Academ ic Degree of Master of
Engineering
BY
SuoChuanqi
Su pervised by
DengJianming
and
WuHanqian
and
LeiDazheng
College of Software Engineering
SOutheastUniVerSity
Novemberl8，2011
东南大学学位论文独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过
的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我
一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生签名：耋超壶
日期：竺!竺垒三圜!!堕
东南大学学位论文使用授权声明
东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印
件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质
论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括
以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电
子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。
研究生签名：壹盘鱼导师签名：
摘要
摘要
随着中国物联网行业的高速发展，物联网技术在产品质量安全、物流保障等
惠民生方面得到了广泛的应用。二维码作为物联网的关键环节已发展较为成熟，
但在二维码识别方面，考虑到智能手机或平板电脑的光学特性及运算性能，在复
杂条件下对QR二维码图像识别效果并不理想，为此，本文基于Android平台对
二维码编码及译码展开研究。
主要工作包括：
1．在QR码出现破损的情况下，不能通过图像处理的方式来解决，只有通过
纠错码来解决这类问题。本文对QR码编码模式及RS纠错码的编译码算法进行了
深入的研究，完成了QR码编码模块的设计及实现。
2．在Android客户端应用中，利用手机摄像头采集QR码符号图像，在光线
环境不确定及拍摄角度等因素影响下，QR码识别主要的问题是对图像进行预处
理，关键点在于二值化和边缘检测。本文分析比较几种阈值选取及计算算法，提
出了一种快速自适应阈值算法，降低了算法的复杂度，提高了运行速度。在边缘
检测方面，提出了一种新的边缘检测算法，该算法将定位旋转和双线性插值算法
有效结合。
3．结合当前流行的Android平台，讨论了系统功能模块在客户端及服务器端
实现方式。本文采用两种方式，一是独立开发Android客户端应用程序，QR码
编码及解码功能在客户端上实现；二是采用jOuery Mobile与Android应用开发
相结合的方式，开发移动Web应用程序，将QR码的编码及识别功能放在服务器
端完成。
最后，在二维码识别模块基础上，通过其它功能模块如查询真伪、定位模块、
访问服务器模块等，实现了其商业化应用。
关键字：二维码；QR码；Android；图像处理
Abstract
With the rapid development of the networking industry，the internet of things
teclm0109y haS been widely used in sides of product quality and safety，logistlcs
s疵gu；矾．As the key things，two-dimensional code have a more mature deVelopmem，
but in recognition，taking into account the optical properties of the performance of the
smart phone or table PC，under the condition of the complex two·dimensional QR
code image recognition result is not satisfactory．This article will have a study on
two．dilnensional coding and decoding based on the Android platform·
The main tasks are：
1．It muSt be solved only through the error-correcting codes when the QR code
appears damaged．This article gives a in-depth study on encoding，and completes a
QR code encoding module design and implementation·
2．CoIlsid缸ng the hght environment，this article uses the global threshold to
solVe the problem of uneven light．In edge detection，proposes a new location’baSed
bar code rotation and bilinear interpolation algorithm．
3．With the current popular Android platform，this
article discusses the
implementation of system function modules． QR code encoding and decodlng
劬ctionS can implemented on the client or the server．On the server side，combined
诵m i Query Mobile and Android applications，mobile web applications Can be
implemented。
Finallv．based on the module of two—dimensional code recognition，the system
achieve the co衄ercial application
authenticity，
positioning module，accessing to the server module and the commodity Pnce ratlo
module，etc．
by other functions
such as
Keywords：Two．dimensional bar code，QR code，Android，Image processing
1I
目录
目录
摘要………………………………………………………………………………………………………………………………I
Abstract．…．…．．．………．．．．．．．．…．．………………．……．．．．．……．…．．．．．．．．．．．．．．．．…………………………………………．．II
第一章绪论…………………………………………………………………………………．．1
1．1选题背景……………………………………………………………………………1
1．2条码的发展…………………………………………………………………………1
1．3二维条码概述………………………………………………………………………2
1．4 Android平台简介…………………………………………………………………一4
1．5课题研究目的及意义………………………………………………………………4
1．6研究内容……………………………………………………………………………5
1．7论文章节安排………………………………………………………………………5
第二章Android系统………………………………………………………………………．．7
2．1 Android系统的特点………………………………………………………………．．7
2．2 Android系统架构…………………………………………………………………．．8
2．3 Android平台开发环境搭建………………………………………………………i1
2．4本章总结…………………………………………………………………………．12
第三章二维条码分类及码制标准………………………………………………………．．13
3．1二维条码分类……………………………………………………………………．．13
3．2 QR Code二维条码…………………………………………………………………14
3．3本章小结……………………………………………………………………………17
第四章QR码编码设计……………………………………………………………………18
4．1 QR码编码流程……………………………………………………………………18
4．2 QR码编码模式……………………………………………………………………19
4．3 QR码纠错…………………………………………………………………………21
4．4本章小结…………………………………………………………………………．．22
第五章QR码识别…………………………………………………………………………23
5．1 QR码识别流程……………………………………………………………………23
5．2 QR码符号图像预处理……………………………………………………………23
5．3 RS纠错码算法及QR码符号字符译码……………………………………………30
5．4本章小结…………………………………………………………………………．．35
第六章快递物流信息管理系统客户端软件设计………………………………………．．36
6．1功能需求…………………………………………………………………………．36
6．2客户端功能实现…………………………………………………………………．36
6．3结论…………………………………………………………………………………………………………．．60
6．4本章总结……………………………………………………………………………60
第七章总结与展望………………………………………………………………………．．61
7．1论文总结…………………………………………………………………………．．61
7．2展望…………………………………………………………………………………………………………．61
致谢………………………………………………………………………………………………………………………．63
参考文献……………………………………………………………………………………64
III
第一章绪论
第一章绪论
1．1选题背景
近年来，我国电子商务迅速发展，而被称为“电子商务的脚”的快递行业也
得到了同步发展。数据显示，中国的快递行业每年正以50％的速度增长，2011
年中国快递业市场规模有望突破800亿元。然而，快递服务人员的服务意识和态
度较差，一直是快递公司头痛的一个问题，这一问题的本质是管理问题。虽然不
少快递公司己给员工配上了POS机、GPS定位和PAD等IT装备，但依然解决不
了“软服务”问题。快递不仅是劳动密集行业，同时也是资金、技术和管理的密
集型行业。随着信息技术的发展，快递需要尽可能地快速响应客户，客户才能随
时跟踪查询快件的状态，而除了不可抗力因素之外，通过管理和系统的优化是可
以缩短配送周期的。快递业作为服务行业，客户体验很重要。快递公司要让客户
满意的最为关键的两点是：及时快速送达和全程跟踪。以京东商城为例，在2011
年2月，该商城就推出“包裹可视化跟踪系统(GIS)”，配送人员配备PDA设备，
用户可在地图上实时跟踪所购商品在道路上移动等投递情况，这是物联网在电子
商务物流体系的首次应用。这种可视化物流，一方面可以消除用户线上线下的心
理差距，另一方面用户还可以实时感知到自己的订单，从而提升了用户体验。这
些做法，都为该商城进一步优化物流效率，提升“最后一公里"的用户体验加分
不少。
未来随着3G网络的推广，以及带摄像功能的智能手机的普及，在快递单上
印上二维条码，客户通过打电话或上网，就可以对自己的快递进行实时的查询，
进而改善用户体验。本课题就是在此基础上，将二维码技术应用到快递行业，开
发的系统能够做到自动分析统计快件来自哪里及寄往哪里，各个公司和站点间都
可以实现动态管理。由于终端人员持有我们自己开发的手持终端设备，因此业务
中揽件和派送都会在公司系统内第一时间显示。
1．2条码的发展
条码技术是在计算机应用和实践中产生并发展起来的一种自动识别技术，广
泛应用于物流、仓储、图书管理、商业等领域。条码技术集编码、制作、检测、
识别、数据采集与处理以及传输于一体。条码技术作为管理自动化和信息管理系
统的技术基础，实现了快速并准确地获取及传输信息数据，解决了数据信息采集
的“瓶颈”，有效地连接了各行各业的信息管理系统，为实现信息数据同步提供
了必要的解决方案，为物流管理及电子商务提供了必要的技术支持。国际上，随
东南大学硕士学位论文
着条码技术应用宽度和广度的不断深入，该技术正面临一个创新、发展及集成的
新阶段，作为主导信息技术将全面应用于物流管理、商业贸易及电子商务等领域。
一维条码的出现引起了信息传递的一场革命，因为它实现了物品与人之间简
单的信息传递。但传统的一维条码由于信息密度较低，信息容量较小，没有纠错
能力，必须依赖数据库，无法表示汉字信息等限制，存在着很大的局限性，它所
传递的信息是简单而有限的。二维条码正是为了解决传统条码无法解决的问题而
诞生的。二维条码具有密度高、信息量大、可靠性高、可存储文字信息及图像、
成本低廉、安全性强等优点。2011年3月，物联网、电子商务都已列入国家的
“十二五”发展规划，国家对两大新兴产业的扶持显而易见。作为物联网和电子
商务的关键应用技术，二维码的应用也将因此进入爆发期。二维码作为新一轮信
息技术革命的应用者，在不久的将来，必将促进人民生活巨大变化。
1．3二维条码概述
二维码是在水平和垂直方向的二维空间存储信息的符号图像，使用深色和浅
色模块按照一定的排列规则组成符号图形，该符号图形存储了原始信息数据。在
编码上利用“1”、“0”这一计算机领域比特流的概念，使用黑色或白色图形模块
来描述文字数值信息。具有以下特点：
1)编码密度高，比一维条码具有更大的信息容量：可容纳500多个汉字。
2)具有较广的编码范围：对文字、图片甚至指纹等信息都可以编码。
3)容错能力强，具有不同等级的纠错功能：在污损50％的情况下仍可恢复
信息。
4)译码可靠性高：它的误码率小于千万分之一。
5)安全性强：防伪性、保密性好。
6)成本低廉：可大批量制作。
7)识别速度较快：可以使用摄像头进行识读。
1．3．1 二维条码识别技术国内外研究状况
国外对二维条码技术的研究开始于20世纪80年代末，已研制出多种码制，全
球现有的一、二维条码多达250种以上，其中常见的有QRCode、PDF417、Code One、
Maxi Code、Data Matrix等20余种。二维条码技术标准在全球范围内得到了应
用和推广，美国讯宝科技公司和日本电装公司都是二维条码技术的佼佼者。
二维条码检测是识读条码的重要部分。在现有的大多数二维条码图像检测
中，图像不仅仅包含二维码信息，还包含一些无关的图形符号，因此，图像识别
前需要检测定位条码。现今，有一大部分专家和学者对如何定位检N--维码展开
了一系列的深入研究。二维条码的纹理是其较为明显的特征，Jain等人采用
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