二维码检测标准.doc

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1、2D识读技术以及产品介绍2D检测技术以及产品介绍1、符号质量检验概览DPM方法的范围意味着标识的外观在不同的情况下可能有很大的差异。除了所选的标识方法，原件有不同的颜色或形状并可以用不同的材料来制成，表面类型有光滑的、有沟痕的、有条纹的、有条痕的或粗糙的颗粒状。任何验证方法必须在所有的情况下提供可靠和一致的结果。迄今为止，DPM应用的行业标准和最终用户对于判定标识质量没有太多的选择。ISO/IEC16022国际规范规定了如何印刷（或标识）数据矩阵码（代码结构、符号格式、解码算法等）。虽然16022标准原本包含了一些质量度量，该作者从未计划用它来进行验证。这项任务留给了5年后的ISO/IEC 1

2、5415。因为15415的设想目标是高对比度的白色标签上的黑色标识，它只定义了一种照明方法。验证许多DPM标识并同时遵循改限制，就好像是让一位摄影师进入一个暗室，并尝试不用闪光灯拍照。如果照明不合适使检测仪抓取一个好图像，用于评估标识质量的任何度量都没有意义。如果从垃圾就入手，你最终得到的仍是垃圾。15415标准要求在使用前用一张显示有已知的白度值的白色卡片对验证器进行校准（如NIST认证的校准卡）。校准涉及调整成像系统设置（例如，相机曝光或增益），从而使校准卡上的白度值与已知值对应。一旦校验后，这些设置（包括照明特性）从不变化，不管是何种标识方法、材料或表面特性。另外，该类要求可以产生纸质标

3、签可接受的图像。但是，根据标识的方法以及该元件的反射性，由DPM元件固定设置所产生的图像，在大多数情况下会曝光不足或曝光过度。代码的验证包括分析该代码的直方图。一个8-bit相机所抓取每个图像的像素，可以为256个灰度值得任何一个。直方图形象地描述了每个可能的灰度值下，图像中的像素数所呈现出的值分布的情况。一个标识清楚的代码直方图应显示两个明显并清楚分离的峰值。没有明显的峰值，区分1和0，并将存储在代码中的信息进行解码变得尤为困难，就像在雨中开车时辨认道路标志。（见图2和图4）当应用15415标准单一的照明配置以及强制性固定的相机设置时，DPM标识（如一片金属上的一个蚀刻代码）出现的一个常见问

4、题是图像更像是黑底灰字，而不是白底黑字。产生的直方图峰值要不免显得多。 一个标准的评估标准是符号的对比度最低（“黑色”）和最高（“白色”）的直方图值之间的跨度。使用DPM标识上的固定设置使“白色”在衡量尺度上大打折扣，产生较低的对比度和不合格分。我们需要一个标准的自动曝光程序来如下描述优化该元件反射的光。即使是优化的图像，当分析15415中的直方图时，会出现另一个问题。因为它们是由独立过程创建的，实际DPM代码的直方图一般不显示前景和背景相同尺寸或对称的分布。那么，你如何区分前景和背景呢？ ISO/IEC15415选择基于直方图最暗值（最小反射率）和其最亮值（最大反射率）之间中点的一种及其简单

5、的方法。当然，该方法只有当两个峰值的分布相同时才会产生正确的阈值，而这种情况从来没有发生过，甚至连纸标签也没有。如果把所有像素包括在符号区域时，种种情况将会加剧。理想情况下，一个良好的代码的图像只包含三种类型的灰度分布：前景、背景和边线。“边线”像素将前景与背景分开。该区域中的灰度值迅速变化。当移动跨域该区越时，灰度值从前景的暗值转变为背景的亮值。边线的像素形成料两个峰值之间的直方图区域，是峰值显得不那么明显，从而可能平衡了从代码提取的任何信息。只是用来自前景和背景模块中心的信息可产生网格中心图像。与该类图像对应的直方图网格中心直方图，完全不包含边线像素。额外的图像处理步骤包括应用地通过滤器，

6、称为合成孔径，孔径尺寸为正常的单个点阵尺寸的一个特定部分。在计算网格中心直方图前使用合成孔径，可通过消除热点和（如切削符号等）背景噪声，有助于使网格中心像素更能代表实际模块。一种确定正确阈值的简单但精巧的算法检查，来自于网格中心直方图的每个灰度值，计算向其左侧和右侧的变化。这两种变化的总和达到最低值得点，代表前景和背景峰值的最佳分隔点。15415的另一个问题是它根据应用建立一个固定的合成孔径，该孔径取决于该应用所遇到的最小模块大小。合成孔径的创建是为了连接点码的点，这样它们在二值化厚看上去仍是相连的。虽然这种方法不是达到标准的最好办法，但它还有其他优点，例如减少了热点。不过，合成孔径不应保持不

7、变，而应为每个要验证的标识采用一个合适的值。新标准选择了两个值，因为形成较大数量的背景噪声的标识和表面，例如，铸件表面的点码更合适较大的孔径，较小的孔径更符合表示清楚的代码的要求。确定最佳孔径比较困难。根据经验分析，我们需阿择了两个值：额定点阵尺寸的50%和80%。额定点阵尺寸虽不同的标识变化，因此，合成孔径是动态的，而不是与15415标准中一样是固定的。执照上用两种孔径尺寸金星了整个验证程序并选择产生更好效果的一个。应用了合成的孔径后，通过分析网格中心直方图使用迭代程序来获得最佳图像。成像系统迭代调节，这样较亮像素的均值会接近根据经验判定的值200加上或减去10%（在一个8-bit相机上）。

8、这种方法的优点是它对任何标识方法、材料或表面特性都有效。相机设置可能对不同的标识并不同，但是它只需几微秒就可以调节到该相机的正确动态范围。一旦取得了最佳图像，度量必须确定该标识的质量。有些标识可能需要一些极端的光能来使该程序成功。最小反射率的度量的创建正是为了用于这一方面。与如BIST校准卡等标准化白目标所需的光能相比，该度量根据调节亮像素均值到200所需要的光能进行分级。2、标准验证度量AIM 质量检测方针(AIM Direct Part Mark Quality Guideline SECOND PUBLIC REVIEW DRAFT, Revision J, 7 April 2006)中

9、主要涉及标准： ISO/IEC 16022 - Symbology specification - Data Matrix ISO/IEC 18004 - Symbology specification - QR CodeAIM ITS 97-002 - Symbology specification - Aztec Code ISO/IEC 15415 - Symbol quality - Two-dimensional symbols SAE AS 9132 - Data Matrix (2D) coding quality requirements for parts marking 汽

10、车制造行业标记质量检测基于AIM 和 AIAG标准 标准描述AIAG B-4部件标识和跟踪应用标准AIAG B-8运输标签AIAG B-10贸易伙伴标签指导方针AIAG B-11轮胎和车轮标识AIAG B-13二维符号白皮书AIAG B-14AIAG二维贸易码应用指导方针AIAG B-17二维DPM标识指导方针电子行业标准标准描述EIA 706成分标记标准EIA 802产品标记标准SEMI半导体市场的可追溯标准SEMI T7-0303规范用一个二维矩阵码标识双面晶片SEMI T2-0298E用Data Matrix 标识晶片SEMI T8-0698E用Data Matrix 标识玻璃平板显示器

11、SEMI T9-0200E用Data Matrix 标识金属焊接框架条SEMI T10-0701Data Matrix 码质量评估测试方法航空航天标准标准描述AS9132 (IAQG)Data Matrix 码部件标识质量要求ATA Spec 2000 Chapter 9自动化识别与数据捕获 (AIDC) NASA-STD-6002申请 Data Matrix 标识符用于宇航部件NASA-HDBK-6003航空部件应用Data Matrix DPM标识符方法或工艺Data matrix 条码工业应用标准用于部件跟踪：Industry StandardsISO/IEC 16022 Data Ma

12、trix 条码国际标准 AIAG 美国汽车工业行动集团 US DoD 美国国防部 ATA/IAQG 国际航空航天质量集团（IAQG） NASA (美国)国家航空和宇宙航行局 EIA 电子工业联合会 HIBICC医疗卫生 EHIBICC 3、MIL STD 130M 标识质量要求我们现在有了最佳的图像、格式正确、代表每个点阵的灰度值的直方图以及一个最佳的全局阈值。我们终于可以开始分析表示的不同方面了。ISO/IEC15415在正确的方向上迈出了一大步。它包含了许多好的度量。但是，环境条件的不灵活性减少了其应用。这些度量的计算方法也显示出其局限性，将对DPM标识和纸标签产生障碍。Data Matr

13、ix条码在自动ID号识别应用中要求高质量的生成。条码质量校验的目的是确认标识的可靠性及标记的一致性，校验是基于严格的AS9132 和 ISO/IEC 15415标准， AIM DPM质量方针的纲要。A、AS9132AS9132标准指定使用Data Matrix条码用于直接零部件标识的同样性质和技术要求。直接零部件标识可以通过多种方式生成并达到目的。包括喷墨、点码、激光蚀刻、电化学腐蚀等。n没有定义执行方法n对于激光蚀刻的公差要求太严n不进行标识的外观验证评定 如：译码，静区，纠错等级，等等备注: AS9132 和 AS9132A 基本上.可交替遵循使用，“AS9132” 是规范的名字,后缀 “

14、A” 指示当前出版的规范版本。B、ISO/IEC 15415The ISO/IEC 15415标准为了提供一个整体的符号等级指定测量，评估的方法论，和2D条码的特征等级， n不完全适用于DPM部件标识 n缺少定义获取图像的方法n不支持点码n要求扫描5次给出扫描等级n光源不适用于 DPMC、AIM DPMAIM DPM质量方针评定一些直接零部件标识的质量参数，包括（cell contrast）单元对比度、 （fixed pattern damage）固定图像损伤, （axial and grid non-uniformity）轴向和栅格不均匀性，（ cell modulation）单元调制度，（

15、unused error correction capacity）未使用纠错，和最小反射率。直接零部件标识可以通过多种方法，包括喷墨、点码、激光蚀刻、电化学腐蚀等。AIM DPM 是MIL-STD-130N（MIL-STD-130N is a standard for implementing ID automation processes to track United States Department of Defense property.） 首推的符号质量及可靠性指导方针。与 ISO 15415的不同 设定图像的对比度的方式 建立二进制图像的方式 新的方发，选择孔径的尺寸 将符号分离

16、的图像与处理的方法 将调制度重新命名为单元调制度，不同的方法. A将符号对比度重新命名为单元对比度，不同的方法 固定图像损伤，不同的方法 新的参数，最小反射率.D、ISO/IEC 15426-2 Verifier Certification检测仪鉴定ISO/IEC 15426-2是一个检测仪一致性的标准，ISO/IEC 15415 规范在绪论中所引用的。对于ISO/IEC 15426-2 的一致性要求作为一个真正的检测仪是需要（合格）证明的。为何检测仪重新校准是重要的？任何度量设备，均要求定期的维护和校准，以确保设备在整个操作时期的可靠性和精确度.为何检测仪需要经常得重新较准或重新鉴定？推荐每

17、年进行校准和鉴定一次。重要的: 即使是检测仪放置未使用，仍然需要每年将设备送回工厂校准。ISO/IEC 15415、AS9132 、AIM DPM Verification查证检测对于反射率校准，使用反射率校准卡校准，有的需要指定最小、最大反射率匹配范围。E、ISO/IEC 15415 Single Capture Verification ResultsISO/IEC 15415 检测的一些相关内容： 译码算法、符号对比度、固定图形损伤、轴向和栅格不均匀性、调制度、未使用纠错容量、打印增长、符号类型、符号尺寸、单元尺寸、每个单元的像素。除了最后的四个参数外，全部使用数字或字母表示等级。F、AS9132 Verification ResultsAS9132检测的一些相关内容：标记方式、元素形状、静区、对比度、单元饱和度、单元尺寸、点的椭圆度、点的形状、点中心偏移、点间距、失真角度、符号类型、矩阵尺寸、单元像素。符号的评估结果只有合格或不合格。G、AIM DPM Verification ResultsAIM DPM检测的一些内容：可译码性、最终等级、译码算法、单元对比度、固定图形损伤、轴向和栅格不均匀性、单元调制度、未使用纠错容量、最小反射率、打印增长、符号类型、符号尺寸、单元尺寸、每个单元的像素。除了最后的五个参数外，全部使用数字或字母表示等级。