基于Android的二维码识别系统设计与实现
毕业论文关键词 Android 二文码 扫描 识别
Title Design and Implement of Recognition System of Two-dimensional Bar Code for Android
Abstract With the widespread popularity of smart phones, two-dimensional bar code has become ubiquitous. Just scan the corresponding two-dimensional bar code, mobile phone users can quickly obtain and input the information, as a result, two-dimensional bar code technology is booming in the 21st century. Currently, the Android system is the largest market share of mobile phone platform. The combination of Android system and two-dimensional bar code technology result in various forms of two-dimensional bar code services to memory, reading and communication in the phone. What’s more, these services provide great convenience for people’s learning and living, etc. Therefore, the demand of two-dimensional bar code scanning and recognition become more and more urgent. This paper designed and implemented a two-dimensional code scanning and recognition system for Android. Firstly, it is a brief analysis of the bar code technology and the Android system. Then, the paper introduces the encoding and decoding process, and study how to recognize a two-dimensional bar code. In this paper, the work includes: 1) To study the development on Android platform; 2) To study and analyze the scanning and recognition of QR Code; 3) To design and implement a two-dimensional bar code recognition and generation system for Android. Keywords Android Two-dimensional code Scanning Recognition
目次
1绪论1
1.1背景介绍.1
1.2二文条码及其研究.1
1.3本课题任务.4
1.4论文组织结构.4
2相关技术及开发平台介绍5
2.1Android平台5
2.2QRCode码制特征及其识别算法7
3系统分析和设计.13
3.1系统总体设计13
3.2系统功能模块设计14
3.3系统界面设计15
4系统功能实现.16
4.1交互界面模块16
4.2摄像头控制模块17
4.3图像处理模块18
4.4解码与编码模块18
5系统测试.20
5.1交互界面测试20
5.2二文码识别测试21
5.3二文码生成测试21
6论文不足及展望.23
结论.24
致谢.25
参考文献26
1 绪论 1.1 背景介绍 随着社会信息化程度的发展变化，条码技术也变得随处可见。条码技术的应用方式也向着小型化、多功能和经济实用等方面发展，如条码技术在仓储物流方面的应用，为物流过程提供了极大的便利，进一步提高了物流服务的效率。而此时，智能手机已经风靡全国，这两个领域共同催生出了一个新的需求，即将智能手机作为条码识别系统终端，这样一来，智能手机就成为了集数据采集、传输处理和交互显示等功能为一体的移动数据采集终端，从而实现了手机价值的最大化。内置条码识别系统的智能手机将成为一种趋势，在使用时，用户只需要打开条码识别系统，将待识别条码图片放置在扫描区域内，就可以轻松获得条码所要表达的信息。 然而，由于一文条码只能存储 13位数字，而且寻求进一步的信息需要检索相应建立起来的数据库，否则这些数字信息毫无意义。而二文条码不仅存储量大，保密性强，而且成本低廉。除此之外，二文条码出了可以表示文字信息外，还可以表示图像等其他类型的信息。与此同时，Android 系统是目前流行程度最高的智能手机平台，它和二文码技术结合在一起使得二文码信息能够以各种业务的形式，在手机中存储、阅读和传播[5]。 1.2 二文条码及其研究 1.2.1 二文条码及其特点 二文码就是按照一定的规律，在平面上纵横两个方向都有分布的黑白相间的图形，一般是用于记录数据符号信息的[4]。在二文条码里面，白色的部分代表二进制“0”，黑色的部分代表二进制“1” 。因为二文条码在两个方向（水平和垂直）都能进行信息的存储，所以它能在很小的区域内表示较大的信息量。目前比较常见的二文条码有 QR Code、 PDF417 码、CODE16K、Data Matrix码、Maxi Code码等，它主要分为堆叠式和矩阵式这两类[9]： （1） 堆叠式二文条码 堆叠式二文码就是对一文码的高度进行调节，堆叠形成的二文条码。因为这样堆叠出来的二文条码不仅用到了一文条码的颜色间距信息，还用到了高度信息，因此能存储更庞大信息量。 （2） 矩阵式条码 矩阵式条码是以矩阵的形式出现，并且以相应位置黑色色块出现与否对应于计算机中的二进制“0”和“1”的条码。矩阵式条码主要是汉信码、QR Code 和 Data Matrix 这几种，如下图1.2所示。 和一文条码的性质相比较，二文条码有以下 4个特性。 （1）存储容量大 一文条码只能在水平方向存储信息，因此只能存几十个字节；而二文条码能在纵横两个方向上存储信息，因此它的存储容量多达几千字节。所以在表示相同数据的情况下，二文条码所占空间远小于一文条码。 （2）具有纠错功能 二文条码还拥有纠错机制，当二文条码存在局部污损，以致于不能从条码中获取存储的数据时，就可以用这个功能来得到原始数据。二文条码拥有的纠错能力相当强，最多可以纠正 50%的错误信息。 但一文条码并不具备纠错功能，只是存在校验字符，但这只能够防止读错。 （3）可表示多种数据信息 大多数一文条码只能表示数字、英文字母和一些特殊的符号。Code128 已经是一文条码中存储容量最大的了，但它最多也只能表示128个ASCII 码字符。 由于二文码可以在两个方向上存储数据，因此它容纳数据的能力得到了极大的提高。而且由于它使用字节流来表示，与此同时图像的数据和各国文字信息在计算机内部也是用字节码实现的，因此我们可以实现使用二文条码存储并读取这些字节码信息。 （4）引入加密机制 在存储信息的时候，会使用加密算法对待存储数据进行加密，二文码表示出来的是已经进行加密过的数据。在解码阶段，将使用解密算法得出待取数据。 1.2.2 研究现状 国外早在二十世纪八十年代就已经开始对二文码技术进行了一定的研究。在二文条码的符号表示技术方面，现已研制出 PDF417、QR Code、Code16K等多种码制，这些种类的二文条码的条码密度都比一文条码的高出许多[10]。而在二文条码设备的研制与生产等方面，各种二文条码应用系统已广泛应用于国外生产的识读设备和符号生成设备。二文条码是一种全新的技术，从诞生的那天起就受到了许多国家的密切关注[3]。 虽然在1993年国内也开始了对二文码技术的研究，但是由于当时技术成本高、使用终端少等制约，普及效果一般。随着我国经济能力及信息技术的飞速发展，国人对二文条码技术的需求也与日俱增。中国物品编码中心在研究了国外相关技术资料后，制定了 GB/T 17172-1997《四一七条码》和 GB/T 18284-2000《快速响应矩阵码》[10]。此后智能手机等二文码使用终端快速普及以及新浪、腾讯等互联网巨头深入介入后，二文码才迎来了真正的爆发期。据报道，在 2013 年 3 月，仅在中国地区的手机二文码的发码量就已经达到了 2574 万次，扫描量更是高达908万次[4]。 随着移动互联网技术的不断发展，二文码技术的应用也不再受到时空和设备的制约，并且已被广泛地应用到移动支付、网站跳转以及通讯交友等方面。 1.2.3 二文条码技术发展趋势 近年来，随着信息化程度的增加以及二文码技术的飞速发展，二文条码技术和其他相关技术相互融合的趋势越发明显。例如，随着RFID技术的推广，二文条码技术和射频识别技术集成使用成为了新的焦点[9]。二文条码的成本低廉、方便制作;而射频技术安全性好、识读快捷，这两种自动识别技术的相互融合巧妙地进行了优势互补，并得以产业化发展，具有广阔的生产、生活应用前景。除此之外，采用智能手机作为条码扫描的终端已经是大势所趋。据估计，这个领域在 2010年就已经吸引了四大电信运营商及数百家企业的注意力。这些企业都分别从事并研究与手机二文条码技术相关的业务， 相应新的应用模式和商业模式都层出不穷，二文条码在手机领域的应用已经成为了二文条码技术成长得最快的领域[9]。二文码与其他技术的日益交互发展，使二文条码技术得以向着更深远更广泛的领域发展。 1.3 本课题任务 在熟练掌握Java语言编程的前提下，理解Android 系统框架与Android系统开发方法，对二文条码原理与识别技术进行一定的研究与分析， 并且独立设计并实现简单的基于Android的二文条码识别系统。 通过熟悉Android编程以及二文条码识别技术，完成以下任务： （1）对二文条码的相关技术有一定的了解。 （2）对QR码的特征及其识别方法做出研究。 （3）实现二文条码识别功能。 1.4 论文组织结构 本文第一章是绪论，介绍了本课题的研究背景及意义，阐述了二文条码及其研究现状，并且简单分析了二文条码技术的发展趋势。 第二章主要介绍了相关技术及开发平台，主要是对本文主要研究对象 QR Code 条码技术以及 Android智能手机操作系统做了一定的阐述。 第三章是对 Android 平台二文条码识别系统的设计进行的分析与研究。主要针对系统的架构以及功能模块进行的，为后面的实现部分提供了理论基础。 第四章讲述了二文条码识别系统功能的具体实现方案。 第五章是是系统测试部分，通过交互界面、二文码的生成和识别这三个方面进行了测试，确认了本系统实现的效果。 第优尔章是本论文的不足之处，以及今后若有机会，可以改进的部分。 最后是总结致谢部分。
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