浅谈二维昆明条码与视觉定位

（1）二维昆明条码在巡检机器人系统的定位、导航与指令传递中用到了二维条码作为信息载体，要求所设计的二维条码易于识别、定位方便、有一定的信息容量、易于工程实现。二维昆明条码是近年来新兴的信息传输载体。它与一维条码相比，有信息密度高、信息量大的特点。

本文设计的二维条码图包括码图标识符和存储数据两部分，标识符可保证对二维条码图的快速识别和定位。根据结构的不同，二维条码可分堆叠式和矩阵式。堆叠式是将一维条码高度缩小，然后多层叠起来；矩阵式利用直线阵列方格代表1或0。后者简单实用且具有较强的抗干扰能力。为了适应稳定高效的巡检任务，设计了简易二维条码图，中黑白数据区为标准正方形小块，长度为N＝8×（n＋1），n为方格长度。数据区中前面是数据位，最右一列和最下一排分别为奇偶校验位，用黑色代表0，白色代表1，采用从上到下，从左至右的数据排列方式。应用中，可以采用直接存取与间接索引两种数据获取方式。直接存取是直接利用该图存储道路信息，存储量较小，不易更新，但便于实时获得道路信息。间接索引是根据所提取的二进制码作为索引号，通过检索表得到道路信息。该方式可以存储大量信息，方便上位机实时更新道路信息，但存在通信延时，需要实时的网络连接，不便于实时导航。本文中，路标信息量不太大，内容较固定，结合实时性的要求，采用了直接数据存取方式。上述设计，可以读取的二进制码的位数为X＝（N－1）×（N－1）；可读取的ASCII码符的数量为Y＝［（N－1）×（N－1）］/8。

（2）巡检机器人的定位与导航巡检机器人在长距离行走过程中的上下抖动和摇摆，将导致里程计的累积误差，由此造成了长时间工作中的定位/定向偏差。在巡检机器人工作路径的特定地点预先设置相应的二维条码，应用视觉定位与条码识别技术，即可实现巡检机器人的定位与导航。巡检机器人在巡线（或巡道路边缘）行走的过程中同时进行条码标识符的检测。条码的摆放和引导线平行，当检测到标识符时，即启动机器人的视觉定位程序，该程序结合里程计数据和存储在电子地图与二维条码中的先验知识，就可将大范围的绝对定位转化为机器人与二维条码间的相对定位，消除机器人的定位误差。并可依据二维条码数据得到任务信息，实现导航或任务给定，比如这个路段需要进行定点热成像仪监测或左偏30°，盲走3m等。

（3）实现流程通过图像采集卡采集图像，经过摄像头标定算法校正后得到待处理的图像。在检测出条码标识符后，执行视觉定位任务，然后根据相关信息触发其他任务或实时调整航向。

中国的商品条码都是69通用商品条形码一般由前缀部分、制造厂商代码、商品代码和校验码组成。商品条形码中的前缀码是用来标识国家或地区的代码，赋码权在国际物品编码协会，如00-09代表美国、加拿大。45－49代表日本。690-692代表中国大陆，471代表我国台湾地区，489代表香港特区。制造厂商代码的赋权在各个国家或地区的物品编码组织，我国由国家物品编码中心赋予制造厂商代码。商品代码是用来标识商品的代码，赋码权由产品生产企业自己行使，生产企业按照规定条件自己决定在自己的何种商品上使用哪些阿拉伯数字为商品条形码。商品条形码最后用1位校验码来校验商品条形码中左起第l－12数字代码的正确性。以条码693698380013为例:此条形码分为4个部分，从左到右分别为：

1-3位：共3位，对应该条码的693，是中国的国家代码之一。（690--695都是中国的代码，由国际上分配）；

4-8位：共5位，对应该条码的69838，代表着生产厂商代码，由厂商申请，国家分配；

9-12位：共4位，对应该条码的0001，代表着厂内商品代码，由厂商自行确定；

第13位：共1位，对应该条码的3，是校验码，依据一定的算法，由前面12位数字计算而得到。

近几年来，国内各大商场，连锁店等商业企业认识到了商业POS系统给商业企业管理带来的巨大效益，纷纷建设商业POS网络系统。对于网络系统的设计安装原理，各专业刊物均有详细介绍，这里主要谈谈作为商业POS系统前端数据采集部分的商业条形码扫描器如何选择。商业条形码扫描器常用的主要有：Mindeo扫描器，激光手持式扫描器和全角度激光扫描器三种。　　

一、CCD扫描器是利用光电藕合（CCD）原理，对条形码印刷图案进行成像，然后再译码。它的优势是：无转轴，马达，使用寿命长；价格便宜。选择CCD扫描器时，最重要的是两个参数：景深由于CCD的成像原理类似于照相机，如果要加大景深，则相应的要加大透镜，从而使CCD体积过大，不便操作。优秀的CCD应无须紧贴条形码即可识读，而且体积适中，操作舒适。分辨率如果要提高CCD分辨率，必须增加成像处光敏元件的单位元素。低价CCD一般是5口像素（pixel），识读EAN，UPC等商业码已经足够，对于别的码制识读就会困难一些。中档CCD以1024pixel为多，有些甚至达到2048pixe1，能分辨最窄单位元素为0.1mm的条形码。　　

二、激光手持式扫描器是利用激光二极管作为光源的单线式扫描器，它主要有转镜式和颤镜式两种。转镜式的代表品牌是SP400，它是采用高速马达带动一个棱镜组旋转，使二极管发出的单点激光变成一线。颤镜式的制作成本低于转镜式，但这种原理的激光枪不易提高扫描速度，一般为33次／秒。个别型号，如POTICON可以达到100次／秒，其代表品牌为Symbol和OPTICON。商业企业在选择激光扫描器时，最重要的是注意扫描速度和分辨率，而景深并不是关键因素。因为当景深加大时，分辨率会大大降低。优秀的手持激光扫描器应当是高扫描速度，固定景深范围内很高的分辨率。　　

三、全角度扫描器是通过光学系统使激光二极管发出的激光折射或多条扫描线的条形码扫描器，主要目的是减轻收款人员录入条形码数据时对准条形码的劳动，选择时应着重注意其扫描线花斑分布:在一个方向上有多条平行线；在某一点上有多条扫描线通过；在一定的空间范围内各点的解读机率趋于一致。符合以上三点的全角度扫描器必是商家首选。

【条码扫描器】又称为条码阅读器、条码扫描枪、条形码扫描器、条形码扫描仪、条形码扫描枪及条形码阅读器，只是习惯叫法不同。它是用于读取条码所包含信息的阅读设备，利用{光学}原理，把条形码的内容解码后通过数据线或者无线的方式传输到电脑或者别的设备。条码扫描器的结构通常为以下几部分：光源、接收装置、光电转换部件、译码电路、计算机接口。条码扫描器等种类很多，常见的有以下几类：一、手持式条码扫描器。二、小滚筒式条码扫描器。三、平台式条码扫描器。其它的还有大幅面扫描用的大幅面条码扫描器、笔式条码扫描器、条码扫描器、底片条码扫描器【注意不是平板条码扫描器加透扫，效果要好的多，价格当然也贵】，实物条码扫描器【不是有实物扫描能力的平板条码扫描器，有点类似于数码相机】，还有主要用于印刷排版领域的滚筒式条码扫描器等很多。