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2D 바코드 원리 응용 - 산업용 스캐너 및 ARM 프로세서 융합 시스템

코딩 기록 vicddory 2021. 7. 26. 05:00

2D 바코드 원리 응용 - 산업용 스캐너 및 ARM 프로세서 융합 시스템

 

2D 바코드

- 기존의 1차원 바코드에서 데이터 저장 용량의 한계성 문제 대두

- 선적용 컨테이너의 경우 구매 주문 번호, 수취자, 수량 등은 DB에 저장되지 않음

  : 대상물의 이동과 함께 데이터가 수반될 필요성 제기

 - 많은 데이터를 수용하기 위해 2차원 바코드가 발전

 

바코드 심볼의 최소단위

 

2D 바코드의 특징

대용량 데이터 
- 심볼당 최소 수십 문 자에서 수천 문자까지의 데이터를 포함할 수 있고 여러 심볼들을 연결해 하나의 메시지처럼 읽히도록 할 수 있는 기능을 보유

고밀도의 데이터 표현
- 귀금속, 보석같이 좁은 영역에 많은 데이터 표현이 가능

데이터 오류 검출 및 복원
- 다양한 단계의 오류 검출 및 복원 기능 제공
- 정보 수집의 정확성 증가

데이터 암호화 기능
- 비밀과 보안을 요구하는 경우 유용

 

2D 바코드의 종류

적측형, 매트릭스형


적층형(Stacked Type)
- 1차원 바코드를 세로축(Y방향)으로 누적한 형태

매트릭스형(Matrix)
- 검고 흰 요소들을 모자이크식으로 배열
- 적층형 보다 데이터의 밀도가 높음

 

국제 표준 2D 바코드

국제 표준

 

국제 표준
- Data Matrix : 360도 어느 방향에서도 판독 가능, 소형 부품에서 주로 사용
- Maxi Code : 256개의 모든 ASCII 문자 표현이 가능
- PDF-417 : 유일한 적층형. 가변적 심볼 길이와 깊이를 가지며 가장 많이 사용됨
- QR Code : 신속한 판단이 가능하며 물류 관리나 공장 자동화 부문에서 적합하도록 고안됨

대형 바코드 활용 예 (일본)

 

2D 바코드 활용 예
- 일본의 도쿄 긴자 거리에 위치한 대형 쇼핑몰
- 휴대폰으로 촬영할 경우
  : 모바일 웹사이트로 이동
  : 각종 쿠폰, 게임, 상품 정도 얻음

 

AD Code

AD Code

 

AD Code 특징
- 원천기술은 국내 보유
- 2D 바코드 중에서 최대 저 장 용량 보유
- 최소 600dpi에서 최대 1,200dpi까지 고밀도 데이터 표현이 가능
- 심볼 사이즈의 가변적 조절이 가능

 

논문 분석

논문 분석, 시스템 개요


2D 바코드 임베디드 시스템의 개요
- 텍스트나 사운드가 인코딩된 AD 코드가 출판물에 인쇄
- 임베디드 시스템에서 이미지 캡처 후 정보를 음성으로 출력

임베디드 시스템


시스템 부팅

부트로더
- CPU를 사용 가능한 환경으로 초기화
- 부팅과정 통제를 위해 Flash 메모리에서 RAM으로 프로그램을 다운로드하기 위한 범위와 대상을 결정
- 논문에서 채택한 Window CE 이미지 다운로드 

Binary File
- Win CE는 NK.bin, NK.nb0 두 개의 파일을 생성되고 NK.bn0이 메모리에 적재됨
- 부트로더에서 NK.bin을 이용해 NK.nb0을 변경

 

[2차원 바코드] CMOS 이미지 센서

광학 신호를 전기적인 신호로 변경
Bayer Pattern
- pixel마다 RGB 중 하나의 색상을 일정한 규칙에 의하여 입력받음
- 사람이 가장 민감하게 반응하는 Green 픽셀값을 더 많이 입력받음
  : Red나 Blue의 pixel 수보다 2배의 Green Pixel 수를 가짐
  : 655,360개의 Green pixel과 327,680개의 Red와 Blue pixel을 가짐

 

바코드 디코딩

CMOS 이미지 센서는 Bayer pattern 이미지 획득
- 동시에 RGB 패턴의 이미지 파일도 생성되어 NAND 플래쉬에 저장
- 이때, Normalizing, Sharpening 이미지 프로세싱을 통하여 바코드 이미지의 Quality를 향상함

2D 바코드 이미지 유효성 검증
- 바코드의 검색 패턴을 찾음
  : 유효할 경우 색상 보정 과정 후 오리지널 데이터 복원
  : 유효하지 않을 경우 바코드를 다시 캡처

실행속도 개선 방법
- 한 번 이상 실행되는 Loop는 do-while로 처리
- 지역 변수의 수를 12개로 제한
- 나눗셈보다 곱셈을 이용
  : Pixel 보간법 성공률과 실행 시간 단축

 

논문 수행 결과
음성 신호 확인


2차원 바코드 시스템 향후 발전사항

스마트폰과의 접목

지하철 스크린 도어에서의 음성 도움말 시스템
증강현실과 접목한 음성 시스템
바코드 형태의 전자북
각종 전단지의 바코드 대체
정보 보호를 해야 하는 웹 서비스에서의 바코드 제공

 

[관련 논문]

요약 - 2D 바코드를 활용한 ARM 프로세서 기반 임베디드 시스템 구현 (대구대학원 김시우)
2D 바코드 응용, ARM 프로세서와 융합 시스템 (임베디드 시스템 사례)

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