票据号码及条码的OCR/OCV系统

在现代的印刷行业中，为了对产品进行标识，或者出于防伪方面的考虑，普遍使用了字符、条码以及二维码等印刷手段。在当今企业之间的竞争，已经不允许哪怕是0.1%的缺陷存在，需要保证100%的检验合格率（即“零缺陷”）。企业出于对产品质量方面的考虑，需要自动记录产品上的标识。使用OCR技术对产品标识进行自动记录已经成为机器视觉在自动化生产中的一个重要的应用方向。
　　
目前，OCR技术的应用已经非常广泛，而且将来的应用会更加广泛更加深入。许多情况下印刷的号码都是按一定顺序变化的，这种印码工艺下就会不可避免地出现错号的情况，这种错号的产品对于许多应用场合是绝对不允许的，如存折、护照、人民币、增值税票、IC卡、彩票等。所以在印刷过程中对号码的对错及印刷质量的全面检测是非常重要的，这是从源头上杜绝错号、提高号码识别率的关键。
　　
OCV技术主要应用于字符印刷质量的检测，包括字符的清晰度、断线、墨脏、字型畸变、位置变化、交连、污点等方面。

检测系统结构示意图


应用范围
可用于识读设备的制造号、商品的序列号、生产日期、价格等，编码的形式可以是阿拉伯数字、中英文字符、一维条形码、二维条形码。检测系统可以安装在多种印码机上，也可以安装在其他生产线上。

产品特点
检测精度高
采用高分辨率、高速ＣＣＤ摄像机，大大提高了图像采集分辨率，采集精度可达0.1mm ×0.1mm；

检测速度快
可适应印刷机的实际生产速度，可以到底150米/分钟，200字符/秒；
适应性广

安装方便灵活：
可以安装在多种印码机上，安装位置灵活，可根据实际情况进行定制；

检测品种，材质多种多样：
可用于识读设备的制造号、商品的序列号、生产日期、价格等，编码方式可以是阿拉伯数字、中英文字符、一维条形码、二维条形码；检测材质可以是纸质制品，塑料制品甚至是金属制品；

检测方案适用性广：
可灵活适用于小幅面检测和大幅面检测，可根据检测对象的特点，选配不同的相机，不同的检测方案。

OCV质量标准可灵活设置
根据生产工艺的不同以及对产品质量要求的不同，本系统允许对一般错误的检测尺度进行灵活设置。同时还可以将印刷中出现的轻微质量问题作为警告错误提示出来，这样有助于操作人员及时发现问题，以利于提高产品质量、降低废品率。

操作简单，并行化操作
系统具有全中文、图形化的操作界面，最大限度地将检测信息和提示帮助信息显示在屏幕上，便于学习掌握，没有计算机背景知识的人员经短期培训即可胜任系统操作。

应用案例
OCR和OCV技术在人民币印刷检测中的应用
该系统是为我国人民币印刷过程中的在线检测而设计，可以在对高速运动中的产品号码及荧光的印刷质量进行全面检测，不仅可以100%地检测出号码错号、缺号等严重问题，同时还可准确检测出号码和荧光的断线、蹭脏、墨浓、墨浅、嵌墨、花白、位置偏差等质量缺陷，对于提高人民币出厂质量、杜绝错版人民币流入社会起到了重要作用。目前该系统已经在国内各印钞厂全面推广，对用户单位带来了良好的社会效益和经济效益。(示例图)








该系统使用了多台线阵摄像机并行处理，可适用的印刷速度可达到150米/分钟，检测精度为0.1mm。
　　
该系统的最大难点也是最大亮点就是如何保证对错号、缺号及其它严重质量问题做到100%的检出率。另外，如何在多台摄像机及处理系统高速并行计算的情况下，解决系统结构复杂与系统的高可靠性、稳定性这一对常见的矛盾问题，也是系统设计中的一个重点和难点。

OCR和OCV技术在增值税票检测中的应用
增值税票是国家经济生活中的另一种重要票据，每张增值税票都有唯一的代码，并有监制章、微缩文字等防伪信息，针对增值税票的印刷工艺，我们与中国印钞造币总公司合作开发了一套专用的在线检测系统，可以在生产过程中对增值税票的号码、监制章、微缩文字及整个票面的表格文字等进行检测。
　　
该系统可适用最大印刷速度为200米/秒，其中微缩文字的检测精度可达到0.03mm×0.03m
m。在运动目标检测中，目标运动速度和所能达到的检测精度是一对此消彼长的矛盾，可以说在200米/秒的速度下达到0.03mm的检测精度已经是目前工业摄像机及处理设备的性能极限。本系统的难点就是功能复杂，要对不同印刷层、不同类型的目标进行分类检测，尤其要对监制章上0.3mm×0.4mm大小的微缩文字进行检测，还要解决不同印刷层互相遮挡的问题。






OCR和OCV技术在IC卡喷码检测中的应用
IC卡（充值卡、IP卡）上的序列号及密码也是一种很重要的信息，一般采用喷码的工艺。针对这类应用，我们开发了专门IC卡喷码检测系统。该系统只对卡上的指定区域（序列号、密码等）进行检测，主要功能也是识别号码是否发生错号以及号码的印刷质量是否合格。

该系统也是在生产过程中的在线检测，最高速度可达到500张/分钟。每张上面被检测号码的位数可以设置。该系统的难点在于识别对象为喷码，喷码过程容易导致号码变形，号码笔画是由若干点阵构成，容易发生笔画断开的情况，对识别造成了一定的难度。
检测结果分类
A：卡方向颠倒：


B：号码被遮挡：


C：污、斑点：



滚珠上的二维码检测
二维码技术的核心在于其编码及解码标准的制定，目前我国还没有真正意义上的自己的标准，国内的机器视觉系统提供商也都是使用国外的读码系统或模块，我们只是停留在系统集成的水平上，着重于如何根据不同的应用情况设计或选择合适的光源、镜头等，保证能得到清晰的图像。

下面我简单介绍一个我们做过的应用案例，检测目标是在滚珠上激光打标的二维码，在普通情况下人眼很难分辨，用摄像机拍摄图像也会遇到以下难点：　　　　　　　　　　　
１，由于是激光打标，条码与背景的对比度较小
２，滚珠表面非常光亮，图像上会有光斑
３，滚珠表面为球面，用一般镜头拍摄的图像会有变形和聚焦点不一致的现象
　　
针对上述情况，我们设　　计了专用的球状照明光源，并选择了大景深的远心镜头，得到了比较好的图像效果，然后在用软件的方法对图像的球面变形进行校正，得到了较好的识别效果。