Data Matrix二維碼圖像處理與應用

3 識別結果統計與分析

通過編程，實現了對金屬上的Data Matrix碼進行識別，并統計了總的采集幀數（f）、幀率（f/s）、識別成功的總幀數、識別率等信息。實驗證明在攝像頭焦距以及光源都相當理想的情況下，識別率很高。

Data Matrix識別的成功率與很多因素有關，首先是Data Matrix符號本身，打印在紙上與打印在金屬零件上的點陣式Data Matrix差異很大；其次是檢測時的運動失真，會影響識別成功率；再次是背景圖像的影響，Data Matrix符號與背景色反差越大，背景中干擾圖像越少，識別成功率越高；光源、符號的旋轉等都會對識別造成影響。

3.1 運動檢測的影響

Data Matrix檢測常用在流水線上，這時需要考慮攝像頭與被檢測零件相對運動對識別的影響。在實驗中用固定零件、移動攝像頭的辦法來模擬流水線中的運動檢測，記錄每次檢測時攝像頭的運動速度，以此找出零件上的Data Matrix能夠被識別的最大相對運行速度。

現通過實驗測得20組數據，以6mm×6mm的Data Matrix為考慮對象，結果如表1所示。

上結果，在光照和攝像頭焦理想的情況下，最大識別的相對速度為2.00cm/s，比該速度再快可能會因運動失真導致Data Matrix無法識別。

3.2 干擾圖像的影響

在相同條件下，背景干擾少的圖像識別率較高，尤其當北京具有與Data Matrix類似矩形狀圖形時。在光照較好的條件下，測試金屬零件上的Data Matrix識別率。在有背景干擾的情況和用子緩沖區屏蔽一些背景干擾的情況各測得10組數據，分別如表2所示。

表1 待測Data Matrix與攝像頭的相對運動對識別的影響

可見，用于緩沖區屏蔽一些無用的背景圖像后，識別效果總體上要略好于未屏蔽。

3.3 光源的影響

光源對識別成功率的影響反映在圖像整體的明暗對比度上。對金屬零件上的Data Matrix而言，其更多的是影響符號的清晰程度。光源位置如果選取不得當，由于金屬的反光特性，金屬表面會形成一片亮度特別大的鏡面反射區，給Data Matrix圖像造成強烈的干擾。

一種比較好的辦法是用側光的辦法。由于金屬零件上的Data Matrix碼是氣動打印產生的，打印處會有高低起伏，這些區域的反光是溫反射，不同于其他區域的鏡面反射光，側光助于把點陣與金屬反光的背景分開，將攝像頭避開了金屬的鏡面反光。圖4對比了側光和反射光下的二維碼狀態。

3.4 識別程序的適應性

識別程序的適應性指適應不同尺寸和打印類型Data Matrix的能力。本文中考慮的打印類型有金屬表面氣動打印、金屬表面電動針式打印和標準紙面激光打印三種。實驗結果表明，程序對氣動式打印Data Matrix碼的識別能力普遍好于同樣是金屬材質的電動針式打印Data Matrix碼。不同尺寸的識別率基本相等。打印在紙上的標準Data Matrix由于圖形標準、顏色穩定、分辨率高等因素無需作太多的圖像增強和膨脹就能夠被計算機識別，識別率非常高。