Halcon —— 多种二维码检测

工业视觉实战：Halcon多类型二维码识别技术详解

在工业自动化场景中，兼容多种二维码类型是提高生产线灵活性的关键。本文将深入解析Halcon实现Data Matrix、QR Code和PDF417三种主流二维码的兼容识别方案，并重点解释核心算子参数。

一、多类型二维码识别流程

二、核心算子详解

1. 模型创建算子：`create_data_code_2d_model`

create_data_code_2d_model ('Data Matrix ECC 200',  // 二维码类型['default_parameters'],  // 参数组名称['maximum_recognition'], // 识别模式DataCodeHandle           // 输出模型句柄
)

参数详解表：

参数	类型	可选值	说明
类型	string	'Data Matrix ECC 200'	工业级Data Matrix标准
		'QR Code'	通用二维码标准
		'PDF417'	堆叠式二维码
参数组	tuple	['default_parameters']	平衡速度与精度
		['high_speed']	高速模式（牺牲精度）
		['high_robustness']	高鲁棒模式（复杂场景）
识别模式	tuple	['maximum_recognition']	最大化识别率
		['high_speed']	高速识别模式
输出句柄	HTuple	-	模型操作标识符

工业应用建议：

金属表面DPM码：'Data Matrix ECC 200' + ['high_robustness']
物流标签：'PDF417' + ['default_parameters']
产品溯源：'QR Code' + ['maximum_recognition']

2. 参数设置算子：`set_data_code_2d_param`

set_data_code_2d_param (DataCodeHandle,   // 模型句柄'polarity',       // 参数名称'light_on_dark'   // 参数值
)

关键参数表：

参数名	类型	可选值	说明	适用场景
polarity	string	'light_on_dark'	浅色条码深色背景	常规印刷
		'dark_on_light'	深色条码浅色背景	激光雕刻
		'any'	自动识别极性	混合场景
contrast_tolerance	string	'low'	低对比度容差	高对比度环境
		'high'	高对比度容差	低质量图像
		'very_high'	极高对比度容差	反光表面
module_size_min	integer	3-10	最小模块尺寸(像素)	微小二维码
perspective_distortion	string	'low'	低畸变容差	平面标识
		'high'	高畸变容差	曲面标识

3. 二维码识别算子：`find_data_code_2d`

find_data_code_2d (Image,               // 输入图像SymbolXLDs,          // 输出轮廓DataCodeHandle,      // 模型句柄[],                  // 通用参数名[],                  // 通用参数值ResultHandles,       // 结果句柄DecodedDataStrings   // 解码结果
)

执行流程解析：

图像金字塔处理（自动）
定位特征点检测
解码数据区域
错误校验与纠错
输出结果

性能影响参数：

* 设置超时（毫秒）防止卡死
set_data_code_2d_param(DataCodeHandle, 'timeout', 200)* 限制最大结果数（提高速度）
find_data_code_2d(..., 'max_num_results', 1, ...)

三、完整代码解析

for Index := 0 to |Selection|-1 by 1read_image (Image, Selection[Index])* 第一级：Data Matrix识别find_data_code_2d (Image, SymbolXLDs, DataCodeHandle, [], [], _, DecodedDataStrings)count_obj (SymbolXLDs, Number)if (Number>0)disp_message('发现D码:'+ DecodedDataStrings)* 第二级：PDF417识别elsefind_data_code_2d (Image, SymbolXLDs1, DataCodeHandle2, [], [], _, DecodedDataStrings1)count_obj (SymbolXLDs1, Number1)if (Number1>0)disp_message('发现PDF码:'+ DecodedDataStrings1)* 第三级：QR Code识别elsefind_data_code_2d (Image, SymbolXLDs2, DataCodeHandle1, [], [], _, DecodedDataStrings2)count_obj (SymbolXLDs2, Number2)if (Number2>0)disp_message('发现QR码:'+ DecodedDataStrings2)elsedisp_message('未发现二维码')endifendifendifstop() * 按F5继续
endfor

四、工业级优化方案

1. 参数优化矩阵

场景	关键参数	推荐值	效果提升
金属表面	'glare_invariance'	'high'	识别率+25%
	'contrast_tolerance'	'very_high'	识别率+15%
高速流水线	'timeout'	100	处理速度+40%
	'module_size_min'	实际值×1.2	速度+30%
曲面物体	'perspective_distortion'	'high'	识别率+35%
	'num_modules_tolerance'	3	识别率+20%

2. 图像预处理技巧

* 对比度增强（低对比度场景）
emphasize(Image, Enhanced, 7, 7, 2.0)* 极性反转（深色背景）
invert_image(Image, Inverted)* ROI区域裁剪（固定位置）
gen_rectangle1(ROI, x1, y1, x2, y2)
reduce_domain(Image, ROI, ProcessedImage)

五、三种二维码特性对比

特性	Data Matrix	QR Code	PDF417
数据容量	最高	高	中等
容错能力	极强	强	中等
方向检测	360°全向	三向定位	双向定位
最小尺寸	0.5×0.5mm	1×1mm	2×5mm
工业应用	电子元件追踪	产品溯源	物流标签
识别速度	35ms	28ms	42ms

六、常见问题解决方案

识别率低

   * 增加对比度容差set_data_code_2d_param(DataCodeHandle, 'contrast_tolerance', 'very_high')* 减小模块尺寸限制set_data_code_2d_param(DataCodeHandle, 'module_size_min', 3)

曲面识别失败

* 启用高级畸变校正
set_data_code_2d_param(DataCodeHandle, 'perspective_distortion', 'high')* 增加模块容差
set_data_code_2d_param(DataCodeHandle, 'num_modules_tolerance', 4)

识别速度慢

 * 设置超时限制set_data_code_2d_param(DataCodeHandle, 'timeout', 100)* 限制结果数量find_data_code_2d(..., 'max_num_results', 1, ...)

七、完整工程建议

* 获取显示窗口
dev_get_window (WindowHandle)* 1. 创建三种二维码模型
* Data Matrix模型（工业D码）
create_data_code_2d_model ('Data Matrix ECC 200', ['default_parameters'], ['maximum_recognition'], DataCodeHandle)* QR Code模型（通用二维码）
create_data_code_2d_model ('QR Code', ['default_parameters'], ['maximum_recognition'], DataCodeHandle1)* PDF417模型（堆叠式条码）
create_data_code_2d_model ('PDF417', ['default_parameters'], ['maximum_recognition'], DataCodeHandle2)* 2. 设置模板参数（可选）
* 示例：设置QR码极性（深底浅码）
* set_data_code_2d_param (DataCodeHandle1, 'polarity', 'dark_on_light')* 3. 加载图像库
* 位置：C:/Users/22209/Desktop/halcon/2025.6.19/二维码/
list_files (ImageLibPath, 'files', Files)* 筛选图像文件（支持png/jpg）
tuple_regexp_select (Files, ['.(png|jpg)','ignore_case'], Selection)* 4. 创建日志文件
open_file(ResultPath + '识别日志.txt', 'append', LogHandle)
fwrite_string(LogHandle, '===== 二维码识别报告 =====\n')
fwrite_string(LogHandle, '开始时间: ' + date() + ' ' + time() + '\n\n')* 5. 循环处理图像
for Index := 0 to |Selection|-1 by 1* 读取图像 - 位置：ImageLibPath + Selection[Index]read_image (Image, Selection[Index])* 显示当前处理图像dev_display (Image)disp_message (WindowHandle, '处理中: ' + Selection[Index], 'window', 12, 12, 'black', 'true')* A. 尝试识别Data Matrix* 位置：ResultPath + 'DataMatrix_结果/'find_data_code_2d (Image, SymbolXLDs, DataCodeHandle, [], [], ResultHandles, DecodedDataStrings)count_obj (SymbolXLDs, Number)if (Number > 0)* 保存成功结果dump_window (WindowHandle, 'png', ResultPath + 'DataMatrix_成功_' + Index$'03d' + '.png')* 显示识别结果disp_message (WindowHandle, '发现D码：'+ DecodedDataStrings, 'window', 40, 12, 'green', 'true')fwrite_string(LogHandle, Selection[Index] + ': DataMatrix - ' + DecodedDataStrings + '\n')* B. 尝试识别PDF417* 位置：ResultPath + 'PDF417_结果/'elsefind_data_code_2d (Image, SymbolXLDs1, DataCodeHandle2, [], [], ResultHandles1, DecodedDataStrings1)count_obj (SymbolXLDs1, Number1)if (Number1 > 0)* 保存成功结果dump_window (WindowHandle, 'png', ResultPath + 'PDF417_成功_' + Index$'03d' + '.png')disp_message (WindowHandle, '发现PDF码：'+ DecodedDataStrings1, 'window', 40, 12, 'blue', 'true')fwrite_string(LogHandle, Selection[Index] + ': PDF417 - ' + DecodedDataStrings1 + '\n')* C. 尝试识别QR Code* 位置：ResultPath + 'QRCode_结果/'elsefind_data_code_2d (Image, SymbolXLDs2, DataCodeHandle1, [], [], ResultHandles2, DecodedDataStrings2)count_obj (SymbolXLDs2, Number2)if (Number2 > 0)* 保存成功结果dump_window (WindowHandle, 'png', ResultPath + 'QRCode_成功_' + Index$'03d' + '.png')disp_message (WindowHandle, '发现QR码：'+ DecodedDataStrings2, 'window', 40, 12, 'orange', 'true')fwrite_string(LogHandle, Selection[Index] + ': QRCode - ' + DecodedDataStrings2 + '\n')* D. 识别失败处理* 位置：ResultPath + '失败案例/'else* 保存失败图像dump_window (WindowHandle, 'png', ResultPath + '失败_' + Index$'03d' + '.png')disp_message (WindowHandle, '未发现二维码', 'window', 40, 12, 'red', 'true')fwrite_string(LogHandle, Selection[Index] + ': 识别失败\n')endifendifendif* 用户交互disp_continue_message (WindowHandle, 'black', 'true')stop ()
endfor* 6. 释放资源
clear_data_code_2d_model (DataCodeHandle2)
clear_data_code_2d_model (DataCodeHandle1)
clear_data_code_2d_model (DataCodeHandle)* 7. 关闭日志
fwrite_string(LogHandle, '\n结束时间: ' + date() + ' ' + time() + '\n')
fwrite_string(LogHandle, '===== 报告结束 =====')
close_file(LogHandle)* 8. 显示完成消息
disp_message (WindowHandle, '处理完成! 结果保存在: ' + ResultPath, 'window', 12, 12, 'green', 'true')

结果实例

错误处理机制

   tryfind_data_code_2d(...)catch (HException e)* 记录错误代码error_code := e.ErrorCode()* 9010: 未找到二维码* 9011: 解码失败endtry

性能监控

* 计算处理时间
start_time := time()
* 识别操作...
proc_time := (time()-start_time)*1000

结果日志

    * 保存识别结果open_file('result.log', 'append', FileHandle)fwrite_string(FileHandle, '图像:'+Selection[Index]+' 结果:'+DecodedDataStrings)close_file(FileHandle)

总结：Halcon的多类型二维码识别系统通过级联识别策略和参数优化，可满足复杂工业场景需求。关键在于：