Implementace rekonstrukčních metod pro čtení čárového kódu

Simple item page
but.committeeprof. Ing. Lubomír Brančík, CSc. (předseda) prof. Ing. Roman Maršálek, Ph.D. (místopředseda) Ing. Jan Puskely, Ph.D. (člen) doc. Ing. Lucie Hudcová, Ph.D. (člen) prof. Ing. Dušan Kocur, CSc. (člen) prof. Ing. Čestmír Vlček, CSc. (člen)cs
but.defenceStudent prezentuje výsledky a postupy řešení své diplomové práce. Následně odpovídá na dotazy vedoucího a oponenta práce a na dotazy členů zkušební komise.cs
but.jazykčeština (Czech)
but.programElektrotechnika, elektronika, komunikační a řídicí technikacs
but.resultpráce byla úspěšně obhájenacs
dc.contributor.advisorMikulka, Jancs
dc.contributor.authorKadlčík, Liborcs
dc.contributor.refereeBartušek, Karelcs
dc.date.created2013cs
dc.description.abstractInformace 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.cs
dc.description.abstractBar code stores information in the form of series of bars and gaps with various widths, and therefore can be considered as an example of bilevel (square) signal. Magnetic bar codes are created by applying slightly ferromagnetic material to a substrate. Sensing is done by reading oscillator, whose frequency is modulated by presence of the mentioned ferromagnetic material. Signal from the oscillator is then subjected to frequency demodulation. Due to temperature drift of the reading oscillator, the demodulated signal is accompanied by DC drift. Method for removal of the drift is introduced. Also, drift-insensitive detection of presence of a bar code is described. Reading bar codes is complicated by convolutional distortion, which is result of spatially dispersed sensitivity of the sensor. Effect of the convolutional distortion is analogous to low-pass filtering, causing edges to be smoothed and overlapped, and making their detection difficult. Characteristics of convolutional distortion can be summarized into point-spread function (PSF). In case of magnetic bar codes, the shape of the PSF can be known in advance, but not its width of DC transfer. Methods for estimation of these parameters are discussed. The signal needs to be reconstructed (into original bilevel form) before decoding can take place. Variational methods provide effective way. Their core idea is to reformulate reconstruction as an optimization problem of functional minimization. The functional can be extended by other functionals (regularizations) in order to considerably improve results of reconstruction. Principle of variational methods will be shown, including examples of use of various regularizations. All algorithm and methods (including frequency demodulation of signal from reading oscillator) are digital. They are implemented as a program for a microcontroller from the PIC32 family, which offers high computing power, so that even blind deconvolution (when the real PSF also needs to be found) can be finished in a few seconds. The microcontroller is part of magnetic bar code reader, whose hardware allows the read information to be transferred to personal computer via the PS/2 interface or USB (by emulating key presses on virtual keyboard), or shown on display.en
dc.description.markAcs
dc.identifier.citationKADLČÍK, L. Implementace rekonstrukčních metod pro čtení čárového kódu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2013.cs
dc.identifier.other65686cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/25863
dc.language.isocscs
dc.publisherVysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologiícs
dc.rightsStandardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezenícs
dc.subjectPIC32cs
dc.subjectUSBcs
dc.subjectPS/2cs
dc.subjectčárový kódcs
dc.subjectdekonvolucecs
dc.subjectdvoujámová funkcecs
dc.subjectdvouúrovňový signálcs
dc.subjecthledání inflexního boducs
dc.subjectkonvoluční zkreslenícs
dc.subjectmetoda derivacícs
dc.subjectmetoda nevydařené lineární aproximacecs
dc.subjectodhad PSFcs
dc.subjectrekonstrukce signálucs
dc.subjectregularizacecs
dc.subjectstejnosměrný driftcs
dc.subjecttotální variacecs
dc.subjectvariační metodycs
dc.subjectPIC32en
dc.subjectUSBen
dc.subjectPS/2en
dc.subjectbar codeen
dc.subjectbilevel signalen
dc.subjectconvolutional distortionen
dc.subjectDC driften
dc.subjectdeconvolutionen
dc.subjectdouble-well functionen
dc.subjectdetection of inflection pointen
dc.subjectmethod of derivativesen
dc.subjectmethod of failed linear approximationen
dc.subjectPSF estimationen
dc.subjectregularizationen
dc.subjectsignal reconstructionen
dc.subjecttotal variationen
dc.subjectvariational methodsen
dc.titleImplementace rekonstrukčních metod pro čtení čárového kóducs
dc.title.alternativeImplementation of restoring method for reading bar codeen
dc.typeTextcs
dc.type.drivermasterThesisen
dc.type.evskpdiplomová prácecs
dcterms.dateAccepted2013-06-11cs
dcterms.modified2013-06-14-10:16:27cs
eprints.affiliatedInstitution.facultyFakulta elektrotechniky a komunikačních technologiícs
sync.item.dbid65686en
sync.item.dbtypeZPen
sync.item.insts2025.03.26 13:07:35en
sync.item.modts2025.01.15 15:09:15en
thesis.disciplineElektronika a sdělovací technikacs
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. Ústav radioelektronikycs
thesis.levelInženýrskýcs
thesis.nameIng.cs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 3 of 3
Thumbnail Image
Name:
final-thesis.pdf
Size:
2.58 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
final-thesis.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
appendix-1.zip
Size:
2.32 MB
Format:
zip
Description:
appendix-1.zip
Download
Thumbnail Image
Name:
review_65686.html
Size:
3.23 KB
Format:
Hypertext Markup Language
Description:
file review_65686.html
Download
Collections
2013