|
|
Implementace rekonstrukčních metod pro čtení čárového kódu
Kadlčík, Libor ; Bartušek, Karel (oponent) ; Mikulka, Jan (vedoucí práce)
Informace je v čárovém kódu uložena jako posloupnost různě širokých proužků a mezer, a tak lze čárový kód považovat za dvouúrovňový (obdélníkový) signál. V případě tzv. magnetických čárových kódů jsou proužky tvořeny nanesením malého množství feromagnetického materiálu na podklad. Snímání probíhá snímací oscilátorem, jehož kmitočet je ovlivňován přítomností feromagnetického materiálu. Signál ze snímacího oscilátoru je poté (zde číslicově) kmitočtově demodulován. Z důvodu teplotního driftu kmitočtu oscilátoru je demodulovaný signál doprovázen stejnosměrným driftem. Práce proto neopomíjí metodu pro odstranění driftu. Nechybí ani metoda detekující přítomnost čárového kódu, jež je na drift necitlivá. Snímání čárového kódu je výrazně ztěžováno konvolučním zkreslením, které vzniká jako důsledek citlivosti snímače rozprostírající se do okolí. Konvoluční zkreslení se projevuje jako průchod signálu dolní propustí a s tím spojeným zaoblením a prolínáním hran signálu, jež se stávají obtížně detekovatelnými. Konvoluční zkreslení lze charakterizovat pomocí prostorové impulzní odezvy (PSF). Při snímání magnetických čárových kódů je tvar PSF předem znám, ale její stejnosměrný přenos a šířka jsou neznámé (při rychlém pohybu snímacího oscilátoru je signál zúžen a s ním i PSF). Proto jsou představeny vyvinuté metody pro odhad těchto parametrů. Před dekódováním čárového kódu je nezbytné rekonstrukcí ze signálu odstranit konvoluční zkreslení. Účinným prostředkem jsou variační metody, jejichž podstatou je formulace rekonstrukční úlohy jako optimalizační problém minimalizace funkcionálu. Předností variačních metod je možnost funkcionál doplňovat o další dílčí funkcionály (regularizace) a~tím výrazně napomoci úspěšné rekonstrukci signálu. Princip variačních metod je popsán, včetně ukázek vlivu jednotlivých regularizací. Všechny algoritmy a metody (včetně demodulace signálu ze snímacího oscilátoru) jsou implementovány číslicově jako program pro mikrokontrolér z rodiny PIC32, který nabízí dostatečně vysoký výpočetní výkon, a tak i slepá dekonvoluce (při níž je třeba navíc najít skutečnou PSF) je provedena během několika sekund. Mikrokontrolér je součástí čtečky magnetického čárového kódu, jejíž hardware umožňuje přečtená data přenášet do osobního počítače prostřednictvím rozhraní PS/2 nebo USB (pomocí simulace stisků na pomyslné klávesnici) nebo zobrazit na displeji.
|
|
|
Implementace rekonstrukčních metod pro čtení čárového kódu
Kadlčík, Libor ; Bartušek, Karel (oponent) ; Mikulka, Jan (vedoucí práce)
Informace je v čárovém kódu uložena jako posloupnost různě širokých proužků a mezer, a tak lze čárový kód považovat za dvouúrovňový (obdélníkový) signál. V případě tzv. magnetických čárových kódů jsou proužky tvořeny nanesením malého množství feromagnetického materiálu na podklad. Snímání probíhá snímací oscilátorem, jehož kmitočet je ovlivňován přítomností feromagnetického materiálu. Signál ze snímacího oscilátoru je poté (zde číslicově) kmitočtově demodulován. Z důvodu teplotního driftu kmitočtu oscilátoru je demodulovaný signál doprovázen stejnosměrným driftem. Práce proto neopomíjí metodu pro odstranění driftu. Nechybí ani metoda detekující přítomnost čárového kódu, jež je na drift necitlivá. Snímání čárového kódu je výrazně ztěžováno konvolučním zkreslením, které vzniká jako důsledek citlivosti snímače rozprostírající se do okolí. Konvoluční zkreslení se projevuje jako průchod signálu dolní propustí a s tím spojeným zaoblením a prolínáním hran signálu, jež se stávají obtížně detekovatelnými. Konvoluční zkreslení lze charakterizovat pomocí prostorové impulzní odezvy (PSF). Při snímání magnetických čárových kódů je tvar PSF předem znám, ale její stejnosměrný přenos a šířka jsou neznámé (při rychlém pohybu snímacího oscilátoru je signál zúžen a s ním i PSF). Proto jsou představeny vyvinuté metody pro odhad těchto parametrů. Před dekódováním čárového kódu je nezbytné rekonstrukcí ze signálu odstranit konvoluční zkreslení. Účinným prostředkem jsou variační metody, jejichž podstatou je formulace rekonstrukční úlohy jako optimalizační problém minimalizace funkcionálu. Předností variačních metod je možnost funkcionál doplňovat o další dílčí funkcionály (regularizace) a~tím výrazně napomoci úspěšné rekonstrukci signálu. Princip variačních metod je popsán, včetně ukázek vlivu jednotlivých regularizací. Všechny algoritmy a metody (včetně demodulace signálu ze snímacího oscilátoru) jsou implementovány číslicově jako program pro mikrokontrolér z rodiny PIC32, který nabízí dostatečně vysoký výpočetní výkon, a tak i slepá dekonvoluce (při níž je třeba navíc najít skutečnou PSF) je provedena během několika sekund. Mikrokontrolér je součástí čtečky magnetického čárového kódu, jejíž hardware umožňuje přečtená data přenášet do osobního počítače prostřednictvím rozhraní PS/2 nebo USB (pomocí simulace stisků na pomyslné klávesnici) nebo zobrazit na displeji.
|
host ::
RSS.