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基于Android的二维码识别软件系统毕业设计

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软件简介

 [摘 要]一维条码在生产和生活的各个方面得到了广泛的应用,极大的提高了生产率,但是一维条码本身的缺点:信息量小、依赖数据库等也日益的现露出来。二维条码本身具有高容量、高密度、纠错能力强、安全强度高等特点,使得二维条码作为信息的载体在信息自动化领域发挥着越来越重要的作用。QR码作为快速响应二维码,以其独特的优势,在汉语国家发展迅速。目前,国内QR码的识别大多是基于PC的,而且对于光照不均、背景较复杂的二维码图像,其识别速度和准确度也有待提高。另外,Android平台上当前流行的二维码识别软件普遍存在着扫描速度慢,需要精确对焦等缺点,而且大都是由国外开发。鉴于此,深入研究QRCode码的准确与快速识别算法及其在Android手机平台上的软件实现具有十分重要的意义。本课题分析研究QRCode二维码编解码原理与图像预处理算法,根据Android嵌入式平台的特点,设计出一种嵌入式设备中的QRCode二维码别软件,具有很强的实用性。本文首先分析研究了QR码结构的基本特征、编解码理论、RS纠错算法和二维码图像预处理算法,然后在当前预处理算法的基础上,基于QR码图像的特点,进行程序的编写。课题利用Android平台,设计出一套QR码的识别系统,系统首先在模拟器中运行,然后下载到手机中进行测试。最后论文给出了测试结果。
[关键词]Android;条码;二维码;识别
目 录
1 Android系统开发背景与意义 1
1.1 Android系统平台的出现 1
1.2 Android系统的发展 1
1.3 Android系统架构的介绍 1
1.4 Android开放系统 3
1.5 Android系统的特点 3
2 二维码识别系统背景介绍 3
2.1 二维码识别系统背景 3
2.1.1 二维码技术产生的背景 3
2.1.2 二维码分类及其特点 4
2.1.3 二维码技术国内外的发展 5
2.2 二维码技术研究的意义和应用 6
2.2.1 二维码技术的应用 6
2.2.2 二维码研究的意义 7
3 需求分析 8
3.1 系统需求分析 8
3.1.1 课题可行性分析 8
3.1.2 课题功能需求分析 9
3.1.3 课题功能需求分析说明 9
3.1.4 系统界面需求 9
3.1.5 系统性能需求 9
3.1.6 运行环境需求 9
3.2 系统需要解决的问题 9
3.3 系统关键技术分析 10
3.4 本章总结 10
4 系统设计 10
4.1 课题需要解决的问题 10
4.1.1 界面布局 10
4.1.2 条形码二维码解码功能 10
4.2 系统总体设计 11
4.2.1 课题功能框架 11
4.2.2 课题总体流程图 12
4.2.3 数据库的概念结构设计 13
4.3 系统详细设计 13
4.3.1 系统模块设计 13
4.3.2 系统界面详细设计 16
4.3.3 数据库详细设计 16
4.4 本章小结 17
5 编码与实现 17
5.1 开发环境搭配 17
5.1.1 软件下载安装 17
5.1.2 配置环境变量 17
5.2 二维码识别系统功能实现 17
5.2.1 二维码识别系统界面设计 17
5.2.2 二维码功能的设计与实现 19
5.2.3 查看扫描历史记录功能实现 21
5.2.4 分享功能实现 22
5.3 本章小结 22
6 系统测试与运行 22
6.1 测试目的 22
6.2 测试环境 23
6.3 测试的流程和测试 23
6.3.1 基于Android模拟器的运行测试 23
6.3.2 基于Android移动设备的运行测试 24
6.4 本章小结 27
结束语 28
参考文献 29
附录 30
致谢 31
条码技术自20世纪70年代初问世以来,发展十分迅速,仅仅20年时间,它已广泛应用于商业流通、仓储、医疗卫生、图书情报、邮政、铁路、交通运输、生产自动化管理等领域。条码技术的应用极大地提高了数据采集和信息处理的速度,改善了人们的工作和生活环境,提高了工作效率,并为管理的科学化和现代化做出了重要贡献。
二维条码技术是在一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的。由于受信息容量的限制,一维条码通常是对物品的标识,而不是对物品的描述。所谓对物品的标识,就是给某物品分配一个代码,代码以条码的形式标识在物品上,用来标识该物品以便自动扫描设备的识读,代码或一维条码本身不表示该产品的描述性信息。
因此,在通用商品条码的应用系统中,对商品信息,如生产日期、价格等的描述必须依赖数据库的支持。在没有预先建立商品数据库或不便联网的地方,一维条码表示汉字和图像信息几乎是不可能的,即使可以表示,也显得十分不便且效率很低。
随着现代高新技术的发展,迫切需要用条码在有限的几何空间内表示更多的信息,以满足千变万化的信息表示的需要[3]。
2.1.2 二维码分类及其特点
二维码可以分为堆叠式/行排式二维条码和矩阵式二维条码。堆叠式/行排式二维条码形态上是由多行短截的一维条码堆叠而成;矩阵式二维条码以矩阵的形式组成,在矩阵相应元素位置上用“点”表示二进制“1”, 用“空”表示二进制“0”,由“点”和“空”的排列组成代码。
(1)堆叠式/行排式二维码
堆叠式/行排式二维条码(又称堆积式二维条码或层排式二维条码),其编码原理是建立在一维条码基础之上,按需要堆积成二行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维条码的一些特点,识读设备与条码印刷与一维条码技术兼容。但由于行数的增加,需要对行进行判定,其译码算法与软件也不完全相同于一维条码。有代表性的行排式二维条码有:Code 16K、Code 49、PDF417等。其中的CODE49,是1987年由 David Allair 博士研制,Intermec 公司推出的第一个二维码。
(2)矩阵式二维码
短阵式二维条码(又称棋盘式二维条码)它是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上,用点(方点、圆点或其他形状)的出现表示二进制“1”,点的不出现表示二进制的“0”,点的排列组合确定了矩阵式二维条码所代表的意义。矩阵式二维条码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维条码有:Code One、Maxi Code、QR Code、Data Matrix等。除了这些常见的二维码之外,还有Vericode条码、CP条码、Codablock F条码、田字码、 Ultracode条码,Aztec条码。
3.1 系统需求分析
3.1.1 课题可行性分析
随着Android的快速发展和不断完善,Android的应用是越发的广泛。所以基于Android平台的手机小程序也是越来越多、越来越受欢迎。
Java是一种跨平台的,面向对象的,分布式的,解释的,健壮的安全的,结构的中立的,可移植的,性能很优异的多线程的,动态的语言。XML(Extensible Markup Language)即可扩展标记语言,它与HTML一样,都是SGML(Standard Generalized Markup Language,标准通用标记语言)。Xml是Internet环境中跨平台的,依赖于内容的技术,是当前处理结构化文档信息的有力工具。扩展标记语言XML是一种简单的数据存储语言,使用一系列简单的标记描述数据,而这些标记可以用方便的方式建立。
随着Android移动设备大部分都带有自动调焦作用,这就对Android二维码系统的应用带来了更广阔的市场。又各国对二维码的发展和研究,也产生了很多稳定和安全的二维码系统,并且Google根据每种条形码二维码的标准开发了开源项目Zxing。根据Zxing核心库的基础,该系统可以根据核心库提供的二维码标准,依据编码解码原理实该项目的条码、二维码识别。这对二维码的开发和研究带来了更多发展前景[7]。
3.1.2 课题功能需求分析
本次的毕业设计主要就是在基于Android平台下设计并开发一个条码二维码识别系统。运用当前Google提供的Android SDK来以及开源项目Zxing核心库编码解码原理为基础,来实现二位码识别系统。
本课题的总体的功能业务可以主要描述为以下几点:
(1) 主界面上显示出主要的功能
(2) 进行一维条行码的识别
(3) 进行二维QR码的识别
(4) 进行二维DM矩阵码识别
(5) 对二维码进行分享
(6) 软件使用帮助
3.1.3 课题功能需求分析说明
根据对本课题的主要需求的分析做如下说明:
(1) 主界面上主要就是显示该系统所能够进行的动作和所能实现的功能,也是用户进行软件操作的主要界面。
(2) 本软件最强大的功能是实现当前主流的条码、QR码和DM矩阵码的识别功能。
(3) 可以分享二维码。
(4) 对扫描历史进行查看。
(5) 对软件使用提供帮助。
3.1.4 系统界面需求
本系统的界面需要布局合理、美观,需要体现系统的友好性。
3.1.5 系统性能需求
本系统需要扫描速度快、安全性高、处理结果速度快,尽可能为用户节省时间。
3.1.6 运行环境需求
系统运行环境:基于Android操作系统移动设备
系统支持版本:Android 1.5及以上版本
开发环境:Eclipse 3.5 ADT16-16.0.1 JDK-7u3-windows-i586
3.2 系统需要解决的问题
开发基于Android二维码识别系统需要解决一下几个问题:
(1)数据库问题
本系统需要用到SQLite轻量级数据库。用SQLite数据库来实现历史记录数据的存放。
(2)布局问题
在Android平台下开发该应用软件,一个非常重要问题的是要解决布局问题。android平台中采用的是xml文件来设置布局。SDK提供了包括图片、文字显示、以及xml文件的设计方法。该系统需要用到FrameLayout布局来调用摄像头。
3.3 系统关键技术分析
(1)SQLite轻量级数据库的使用。
该系统需要使用到Android自身的数据库系统,使用SQLite数据创建存放扫描结果的历史记录表。
(2)移动设备Camera摄像头的调用。
该系统要是使用摄像头才能进行二维码的扫描和处理,通过摄像头来进行二维码图片数据的输入。
3.4 本章总结
通过对Android平台的架构的分析和对毕业设计课题的需求的分析,我们基本可以了解到该课题的主要功能。为下一阶段的设计的研究打下好的基础。
4 系统设计
4.1 课题需要解决的问题
4.1.1 界面布局
一个Android软件的好坏很大程度上并不是功能如何强大,而是友好易操作的界面的好坏。一个友好的界面不仅让用户更容易操作和使用软件,也让用户感觉到很舒服的感觉。Android系统正是考虑到这一点,为开发人员提供了强大的布局实现,并提供了很多布局方式包括:LinearLayout水平布局、FrameLayout框架布局、RelativeLayout相对布局、TableLayout表单布局和TAbWidget切换卡、AbsoluteLayout绝对布局。
本软件需要用调用Camera来实现扫描功能,需要用到框架布局FrameLayout能重叠控件,实现“范围框”的效果。
4.1.2 条形码二维码解码功能
本系统是根据Google研究开源项目Zxing核心库为基础,通过二维码发布的标准,就是为了实现二维码扫描功能,当前最流行条形码,日韩所使用最多的QR码和美国的DM矩阵码。Zxing不仅对最主要的二维码扫描功能做了详细的分析,同时也实现了国际化的操作,针对不同国家,使用不同的语言,由于QRcode二维码的广泛应用且QRcode支持中文,所以在此我们主要使用QRcode二维码识别,语言为简体中文[9]。
此次毕业设计针对google推出的手机系统平台开发的二位码扫描系统,研究ZXing项目中二维码编码技术和解码实现。
整个系统是基于Google有关二维码Zxing项目为核心建立起来的,主要用到Zxing核心代码库core.jar。Zxing项目支持对一维条码、QR二维码、DM矩阵码等大部分普及的条码二维码扫描功能。我主要着力于用户页面的设计,尽量使页面布局均匀,更加人性化,方便用户操作,并对二维码的编码技术有了大概的了解并通过对核心库代码的研究和调用实现二维码识别功能。

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