모바일 응용을 위한 2차원 바코드 인식 시스템

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recognition System of 2D Bar Code for Mobile Application

Guk-Hyeon Choi

Department of Mobile Engineering Graduate School of Industry
Kumoh National Institute of Technology


Abstract

A bar code is used in many industrial fields as a central element of innovative automatic identification data capturing technology that improves accuracy, reliability, and rapidness of data collection. As the application of bar code system is widen, an 1D(linear) bar code is not enough to achieve independent information transmission because of data capacity limitation.
The 2D bar code is devised to overcome such problems of the 1D bar code. The 2D bar code can be used as a portable data file because it can have relatively large data capacity and provide error detection and damage restoration. Recently, an AD (analog-digital) code, which has the largest storage capacity has been developed, thus expanding the bar code's application range. The AD code, which has the largest storage capacity contained in a code up to now, is still being developed.
This paper presents the AD code which exhibits more excellent performance than international standard 2D bar code and an effective embedded system that uses Intel PXA320 ARM processor. The PXA320 processor is the third generation of application processors based on the Intel XScale technology. It has scalable performance to 806 MHz, plus additional industry-leading processing features, that enables outstanding computing performance for cellular phone and PDAs.
The bar code recognition system can translate and convert captured image by CMOS image sensor to voice. This system can solve a problem of information gap for visually impaired because it transmits data stored in AD code into voice. Moreover, it can be used as a portable multimedia device that deals with various contents.

국문 초록 (Abstract)

모바일 응용을 위한 2차원 바코드 인식 시스템

최 국 현

금오공과대학교 산업대학원 모바일공학과


요 약

바코드는 데이터 수집의 정확성과 신뢰성 신속성을 비약적으로 향상 시킨 혁신적인 자동 인식(Automatic Identification Data Capture) 기술의 핵심적 요소로서 많은 산업 분야에서 사용되고 있다. 바코드 시스템의 적용이 점차 확대 되고 있으며 종래 사용되어 왔던 선형(Linear, ID) 바코드는 데이터 저장 용량의 한계성으로 인해 독립적인 정보 전달 기능을 수행하는데 어려움이 많기 때문에 사용이 제한되고 있다.
이러한 1차원 바코드의 문제점을 개선하기 위하여 등장하게 된 2차원 바코드는 하나의 심볼에 대용량의 데이터를 포함시킬 수 있는 점과 좁은 영역에 많은 데이터를 고밀도로 표현할 수 있다는 점, 그리고 심볼이 오염되거나 훼손되어 데이터가 손상 되더라도 이 오류를 검출하여 복원하는 능력이 탁월하기 때문에 휴대용 데이터 파일(Portable Data File)로 사용이 가능하다. 전 세계적으로 수많은 2차원 바코드가 존재하고 있지만 현재 사용 되고 있는 2차원 바코드 중에서 최대의 용량을 저장할 수 있는 2차원 바코드인 Analog-Digital (AD) 코드가 최근 국내에서 개발되었다.
본 논문에서는 국제 표준 2차원 바코드보다 우수한 성능을 가지는 AD 코드와 Intel PXA320 ARM 프로세서를 활용한 효과적인 임베디드 시스템에 대하여 소개한다. PXA320 프로세서는 Intel XScale 기반의 3세대 프로세서이다. 최대 806MHz의 CPU 클럭을 가지며 핸드폰, PDA와 같은 임베디드 시스템을 위한 뛰어난 계산속도와 비디오 처리가 가능한 산업계 선두의 프로세서이다. 본 논문에서 구현하고자 하는 CMOS 이미지 센서로 입력 받은 이미지를 실시간 음성으로 변환해주는 2차원 바코드 시스템에 가장 적합한 프로세서로써, PXA320을 이용하여 임베디드 시스템을 구현하였다.
이 시스템은 AD Code에 저장된 정보를 실시간 음성으로 들려주기 때문에 글을 읽을 수 없는 시각장애인이나 문맹인들의 정보 격차를 해소해줄 뿐만 아니라 다양한 컨텐츠를 활용한 휴대용 멀티미디어 기기로써 사용될 수 있을 것으로 본다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 자동인식 기술과 바코드 3
• 2.1 바코드 3
• 2.2 2차원 바코드 5
• 2.2.1 2차원 바코드의 특징 5
• 2.2.2 2차원 바코드의 종류 6
• 2.2.3 국제 표준 2차원 바코드 7
• 2.3 AD Code 11
• 2.3.1 AD Code의 특징 11
• 2.3.2 AD Code의 구성 13
• Ⅲ. 2차원 바코드 임베디드 시스템 구현 16
• 3.1 2차원 바코드 임베디드 시스템의 개요 16
• 3.2 개발 환경 17
• 3.2.1 ARM Processor 17
• 3.2.2, Windows CE 19
• 3.3 시스템 구현 및 주요 알고리즘 21
• 3.3.1 시스템 부팅 22
• 3.3.2 AD Code 이미지 획득 28
• 3.3.3 AD Code 보간법 29
• 3.3.3 AD Code 생성 및 디코딩 과정 35
• Ⅳ. 실험 및 결과 39
• Ⅴ. 결론 43
• 참고문헌 45
• 부 록 46
• 표 목 차
• 표 1. 자동인식 기술의 비교 3
• 표 2. AD Code와 국제표준 2차원 바코드의 비교 12
• 표 3. 소프트웨어 최적화 방법 38
• 표 4. 2차원 바코드 임베디드 시스템 하드웨어 구성 39
• 표 5. 2차원 바코드 임베디드 시스템 개발환경 40
• 표 6. 2차원 구현된 시스템의 성능 비교 42
• 그 림 목 차
• 그림 1. 바코드 심볼의 최소단위 4
• 그림 2. 2차원 바코드의 종류 7
• 그림 3. PDF417 심볼 8
• 그림 4. Data Matrix 심볼 9
• 그림 5. MaxiCode 심볼 10
• 그림 6. QR Code 심볼 11
• 그림 7. AD Code 12
• 그림 8. 2차원 바코드 임베디드 시스템의 개요 16
• 그림 9. PXA320 Block Diagram 18
• 그림 10. Windows CE의 역사 19
• 그림 11. 시스템 Block Diagram 21
• 그림 12. System Overview & Data Flow 22
• 그림 13. 시스템 부팅 순서 23
• 그림 14. 부트로더 실행 과정 24
• 그림 15. 부트로더 부팅 화면 25
• 그림 16. eboot.nb0와 nk.bin 생성과정 26
• 그림 17. NK. bin 내부 구조 26
• 그림 18. AD Code 영상 입력부 28
• 그림 19. Camera - Main System 인터페이스 29
• 그림 20. AD Code 보간법의 보간 과정 30
• 그림 21. AD Code 보간법의 마크스 형태의 4가지 패턴 31
• 그림 22. Green pixel 가중치에 따른 보간법 성공률 34
• 그림 23. AD Code 생성 과정 35
• 그림 24. AD Code 바코드 인식 과정 36
• 그림 25. AD Code 바코드 디코딩 과정 37
• 그림 26. AD Code 캡처화면 40
• 그림 27. 디코딩된 AD Code data 41
• 그림 28. PCM 음성 신호 41