MỞ ĐẦU 1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài Trong tiến trình hội nhập kinh tế Quốc tế hiện nay ngoài những vấn đề về năng suất, chất lượng của hàng hoá thì vấn đề tiêu thụ sản phẩm đặc biệt quan trọng. Những năm gần đây một số doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận nơi tôi sinh sống đã chuyển hướng sản xuất kinh doanh sang một số ngành nghề mới, xây dựng hạ tầng, mua sắm thiết bị để đầu tư vào các lĩnh vực như: Chế biến rượu nho, sản xuất bao bì để xuất khẩu, chế biến đồ gỗ, hàng thủ công mỹ nghệ… tuy nhiên một số vấn đề như bao bì, nhãn hiệu, mã số mã vạch của hàng hoá chưa được quan tâm đúng mức nên việc quản lý và tiêu thụ sản phẩm còn gặp nhiều khó khăn. Để tạo thuận lợi và nâng cao năng suất, hiệu quả trong bán hàng và quản lý kho người ta thường in trên hàng hoá một loại mã hiệu đặc biệt gọi là mã số mã vạch (MSMV) của hàng hoá.
Mã số, mã vạch của hàng hoá bao gồm hai phần: mã số của hàng hoá và mã vạch là phần thể hiện mã số bằng vạch để cho máy đọc. Công nghệ mã số mã vạch là một trong những công nghệ nhận dạng tự động các đối tượng là vật phẩm, dịch vụ, tổ chức v., dựa trên việc ấn định một mã (số hoặc chữ - số) cho đối tượng cần phân định, sau đó thể hiện mã đó dưới dạng các vạch để thiết bị đọc (máy quét) có thể đọc được và nhận biết được đối tượng đó. Công nghệ MSMV đã được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực của đời sống kinh tế, xã hội như sản xuất, kinh doanh, dịch vụ và các hoạt động quản lý, đặc biệt trong thương mại, hàng không, bưu điện, y tế và vận chuyển, giao nhận hàng hoá v. Quy mô ứng dụng được thực hiện ở các cấp độ khác nhau như cơ sở, ngành, quốc gia, khu vực và trên phạm vi toàn cầu.
Mã số của hàng hoá là một dãy con số dùng để phân định hàng hoá, áp dụng trong quá trình luân chuyển hàng hoá từ người sản xuất, qua bán buôn, lưu kho, phân phối, bán lẻ tới người tiêu dùng. Nếu thẻ căn cước giúp ta phân biệt người này Trang 11 HVTH: Trần Việt Quốc Nhận dạng mã vạch dùng xử lý ảnh GVHD: Ts. Đỗ Hồng Tuấn với người khác thì mã số hàng hoá là “thẻ căn cước” của hàng hoá, giúp ta phân biệt được nhanh chóng và chính xác các loại hàng hoá khác nhau. Ngày nay ta có thể dễ dàng tìm thấy mã vạch trên các bao bì sản phẩm trong cuộc sống hàng ngày.
Sự xuất hiện của mã vạch trở nên phổ biến và quen thuộc với người tiêu dùng chứng tỏ các công nghệ hỗ trợ qui trình đọc mã vạch cũng phải phát triển đủ mạnh để có thể đáp ứng được yêu cầu sử dụng. Mã vạch có thể được đọc bởi các máy quét quang học cũng có thể được quét từ hình ảnh bằng các phần mềm xử lý chuyên biệt. Hiện nay máy quét quang học (Barcode Scanner) được ứng dụng rộng rãi bởi sự phức hợp của nó với mọi trường làm việc cũng như loại sản phẩm sử dụng mó vạch. Tuy nhiên phương pháp sử dụng máy quét mã vạch cũng có những ưu nhược điểm riêng.
Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là tính tiện dụng, nhận dạng nhanh với độ chính xác cao. Nhược điểm của nó là đòi hỏi về trang thiết bị cùng các phụ kiện đi kèm thường không gọn nhẹ và không mang tính khả chuyển ở khoảng cách lớn cũng như yêu cầu về chất lượng mã vạch phải tương đối tốt. Một câu hỏi đặt ra là trong những trường hợp người dùng không có sẵn các thiết bị quét mã vạch trong tay, họ chỉ có thể chụp ảnh của mã vạch mà muốn biết tất cả các thông tin liên quan đến sản phẩm có mã vạch đó thì phải đáp ứng yêu cầu này như thế nào? Và liệu phương pháp nào có khả năng nhận ra mã vạch khi mã vạch đó được chụp thành ảnh? Mở rộng hơn nữa là làm cách nào để trong một lần xử lý có thể nhận diện ra nhiều mã vạch để rút ngắn thời gian làm việc, nâng cao năng suất lao động và hiệu quả công việc? Câu trả lời đó là dùng phầm mềm xử lý ảnh để nhận dạng mã vạch. Ý nghĩa của đề tài Các loại máy quét, máy đọc barcode là cả 1 ngành công nghệ được chế tạo cho nhiều mục đích, nhiều ứng dụng khác nhau nhằm phục vụ cho con người tốt hơn trong các vấn đề về quản lý nói chung.
Tuy nhiên việc dùng xử lý ảnh để nhận diện sẽ rất linh hoạt, hiệu quả, tốn ít chi phí đầu tư cho mỗi ứng dụng hơn. Do đó Trang 12 HVTH: Trần Việt Quốc Nhận dạng mã vạch dùng xử lý ảnh GVHD: Ts. Đỗ Hồng Tuấn nếu đề tài này được thực hiện thành công sẽ là một công cụ rất tốt và mạnh để trợ giúp cho con người hoàn thành công việc quản lý của mình, đem lại lợi ích kinh tế, đồng thời giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả làm việc rất nhiều. Mục tiêu của đề tài Nhận dạng được mã vạch ở trong một hình ảnh chụp được từ camera, hình ảnh scan…cụ thể nào đó.
Mục tiêu đặt ra của đề tài sẽ phải: nhận diện ra được mã vạch 1D thông dụng, đọc được giá trị mã vạch và xác định được vị trí mã vạch trong hình ảnh đầu vào đơn giản chỉ có một mã vạch. Sau đó phát triển thêm một bước là bài toán có nhiều mã vạch 1D khác chủng loại, nằm nghiêng, nằm đứng bất kỳ trong hình ảnh. Công việc đặt ra là phải xác định và nhận diện được các chủng loại mã vạch đó. Sau cùng là mở rộng bài toán phức tạp hơn nữa là hình ảnh mã vạch lẫn với hình ảnh các chíp trong board mạch trên một dây chuyền sản xuất (nền của hình ảnh phức tạp).
Bài toán sẽ phải phân biệt hình ảnh chíp với hình ảnh mã vạch và tiến hành tách, nhận diện rồi cho ra kết quả giá mã vạch tương ứng. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 1. Đối tượng nghiên cứu Mã vạch gồm nhiều chủng lọai khác nhau. Tùy theo dung lượng thông tin, dạng thức thông tin được mã hóa cũng như mục đích sử dụng mà người ta chia ra làm rất nhiều lọai, trong đó các dạng thông dụng trên thị trường mà ta thấy gồm UPC, EAN, Code 39, Interleaved 2 of 5, Codabar và Code 128.
Ngoài ra, trong 1 số loại mã vạch người ta còn phát triển làm nhiều Version khác nhau, có mục đích sử dụng khác nhau, thí dụ UPC có các version là UPC-A, UPC-B, UPC-C, UPC-D và UPC- E; EAN có các version EAN-8, EAN-13, EAN-14, Code 128 gồm Code 128 Auto, Code 128-A, Code 128-B, Code 128-C. Người dùng mã vạch ngày càng quan tâm đến mã vạch 2 chiều (2D Barcode) vì nhận ra những đặc tính độc đáo của nó không có mặt trong các ký hiệu tuyến tính truyền thống. Ký hiệu 2 chiều nhằm vào hai ứng dụng chính: Trang 13 HVTH: Trần Việt Quốc Nhận dạng mã vạch dùng xử lý ảnh GVHD: Ts. Đỗ Hồng Tuấn - Sử dụng trên các món hàng nhỏ: Nếu in mã vạch tuyến tính, tức là các lọai mã vạch 1D thông dụng, trên các món hàng nhỏ thì thường gặp trở ngại về kích thước của mã vạch vẫn còn quá lớn so với các món hàng cực nhỏ.
Với sự phát triển của mã vạch 2 chiều người ta có thể in mã vạch nhỏ đến mức có thể đặt ngay trên món hàng có kích thước rất nhỏ. Nội dung thông tin: Công nghệ 2 chiều cho phép mã hóa 1 lượng lớn thông tin trong một diện tích nhỏ hẹp. Cả lượng thông tin lưu trong cùng một ký hiệu mã vạch 2D có thể coi như là 1 file dữ liệu nhỏ gọn (trong ngành gọi là PDF - Portable Data File). Do đó khi sử dụng lọai mã 2D, có thể không cần đến CSDL bên trong máy vi tính.
- Quét tầm xa: Khi sử dụng các ký hiệu 2D, máy in không đòi hỏi in ở độ phân giải cao mà có thể in ở độ phân giải thấp vì trong ký hiệu 2D, các mảng điểm (pixel) hoặc các vạch (bar) rất lớn. Điều này dẫn đến việc cho phép quét mã vạch 2D ở 1 khỏang cách xa lên đến 50 feet (khoảng 15m). Các ký hiệu barcode 2D có thể được chia làm 2 loại: Loại mã xếp chồng (Stacked Codes): như Code 16K, Code 49, PDF-417 và loại mã ma trận (Matrix Codes): như Data Matrix, Maxicode,Softstrip, Vericode, …. Đối tượng nghiên cứu của đề tài tập trung đi sâu vào tìm hiểu và nhận dạng một số loại mã vạch 1D thông dụng và phổ biến trên thị trường hiện nay như: UPC, EAN 8, EAN 13, Code 25, Code 39, Code 128.
Phạm vi của đề tài Trong đề tài này mục tiêu của tôi là xây dựng một phần mềm nhận dạng mã vạch dựa trên xử lý hình ảnh. Bao gồm một máy ảnh để chụp hình ảnh mã vạch của sản phẩm và một máy vi tính để đọc thông tin về sản phẩm đó thông qua hình ảnh mã vạch đã chụp được đó. Nhiệm vụ của phần mềm là để giải mã các thông tin mã vạch từ các hình ảnh mã vạch như là loại mã vạch, giá trị mã vạch cũng như xác định vị trí các mã vạch trong hình ảnh chụp được. Sơ đồ khối nhận dạng mã vạch từ hình ảnh được thể hiện trong hình 1.
Trong sơ đồ nhiều khối nhưng chỉ có hai phần quan trọng nhất: một là định vị mã vạch và hai là giải mã các thông tin chứa đựng trong mã vạch. Trang 14 HVTH: Trần Việt Quốc Nhận dạng mã vạch dùng xử lý ảnh GVHD: Ts. Đỗ Hồng Tuấn Hình 1. Sơ đồ khối của phương pháp nhận dạng mã vạch Định vị mã vạch là thật ra là một bài toán phân vùng ảnh.
Do đó các thuật toán như biến đổi Hough (HT), biến đổi Hough nhanh (FHT) và Basis Spline (B-Spline) đã được dùng để xác định một số đường thẳng và đường cong phù hợp và xấp xỉ biến đổi Hough nhanh đã được phát triển với để giảm thiểu các tính toán thời gian của HT / FHT. Độ phân giải hình ảnh có vai trò quan trọng trong việc giải mã mã vạch. Trong đề tài này tôi đã dùng một kỹ thuật siêu phân giải để tăng độ phân giải hình ảnh. Để giải mã mã vạch tôi đã dùng cách ước tính điểm giữa của mỗi vạch đường thẳng.
Nội dung các chương - Chương 2: trình bày sơ lược về xử lý hình ảnh trong việc nhận dạng mã vạch.
