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1. 毕业设计题目背景、研究意义

1.1 毕业设计的题目背景

二维码的研究起源于20世纪80年代，常见的码制有PDF417、QRCCODE、Code16K等。二维码的诞生，极大地改善了许多人的生活方式，同时也解决了条形码在诸多方面存在的不足，比如：a.信息密度较低。这个问题是因为条形码只是通过条码的宽窄来进行采样，同时只存留了一个维度的信息，导致条形码信息密度低下，而二维码由于是采集一个平面——两个维度的信息，使得二维码的信息密度大大提升。b.信息冗余度低。这个问题是因为条形码本身由于信息密度低，导致无法产生足够的冗余信息，从而也导致了条形码的纠错能力低，而二维码由于自身有大量的可编码信息位，故可以设计诸多的纠错措施来矫正编码出现的错误，同时还能够在二维码中间占用一定的信息位显示图片。c.保密防伪能力差。这个问题是因为条形码信息密度低所造成的，条形码为了保证足够的有效信息容量，势必会降低保密比特位数量，而二维码由于具有高容量的特点，故能够吸纳众多保密防伪措施来提高安全性【16】。

由于二维码具有高容量、纠错性好、安全性出众等诸多优点，使得其在生产生活的诸多方面均作为信息载体存在着。与此同时，柱形二维码诞生了。 柱形（面）二维码是一种二维码应用分支上的二维码变体。什么是柱形二维码呢？关于柱形二维码还没有明确的定义，这里的柱形二维码指代的是是一种粘贴于柱面上的二维码。能够广泛运用在不同的柱面产品上，解决普通二维码贴在柱面上产生的识别效率低下、甚至不能识别的问题。一般情况下，由于柱面曲率半径较大或者利用普通二维码所具有的信息冗余的特性、裁小二维码能够解决该问题，但是在极端情况下，不能识别的问题仍然存在。倘若需要固定二维码大小，那么就需要从二维码编码形式、二维码几何特征等方面去改造二维码。

1.2 毕业设计的研究意义

随着我国将工业4.0列入国家发展战略，我国工业能力正逐步走入智能化、高效化、精密化。在这种大背景下，越来越多的智能产品需要追溯产品源头信息，这时候二维码就成为了一个不可或缺的信息载体。普通二维码应用十分广泛，而在某些特殊领域——将二维码粘贴于柱面，普通二维码就显得力不从心了，而使用柱面二维码则能够更加拓宽二维码的应用领域，故这就催生了一个新的需求，那就是开发柱面二维码的潜力，更好地为社会服务，为我国信息领域的产业发展以及经济发展带来可观效益。

2. 研究的步骤方法

2.1 毕业设计研究的主要内容

此次毕业设计研究的是普通二维码在柱形物体上识别的曲率空间和设计一种能够解决普通二维码在柱体上识别困难问题的新型柱形二维码这两个方面的内容。

2.2 系统的主要功能

2.2.1 功能说明

1. 输入文本内容，生成普通二维码。在树莓派外接显示屏的交互式界面上输入文本内容，生成普通二维码。
2. 输入柱体曲率半径以及文本内容，生成柱面二维码。输入柱体曲率值，依据算法生成适应柱面的柱面二维码。
3. 扫描柱面，自动判断曲率。依靠树莓派摄像头的采集能力，尝试获取柱面的平均曲率值。

2.2.2 功能结构图

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2.3 系统设计拟采用的方法

本设计采用面向过程的开发方法。在 Windows 10 系统下开发， 使用树莓派设备进行测试。本系统采用的开发工具是 Pycharm 和 Raspberry Pi 4B，采用的语言是 Python。详细开发工具信息如下：

PyCharm 2019.3.1 (Community Edition)Build #PC-193.5662.61, built on December 19, 2019Runtime version: 11.0.5+10-b520.17 amd64VM: OpenJDK 64-Bit Server VM by JetBrains s.r.oWindows 10 10.0GC: ParNew, ConcurrentMarkSweepMemory: 974MCores: 4Registry: Non-Bundled Plugins: izhangzhihao.rainbow.brackets

2.4 毕业设计的进度安排

2.4.1 学习调研及收集资料（第一周至第三周）

• 查阅相关文献，总结相关领域的研究情况。
• 熟悉 OpenCV 以及 Python 编程的相关情况。
• 了解二维码的识别流程。

2.4.2 需求分析（第三周至第四周）

在前期调研以及收集资料的基础上，对设计课题进行需求分析并撰写需求规格说明书。

2.4.3 概要设计（第五周至第六周）

在需求分析的基础上，对系统模块的功能进行划分，明确每个模块的任务。

2.4.4 详细设计（第七周至第八周）

在概要设计的基础上，详细确定各模块的功能、参数需求和程序接口。

2.4.5 程序编码（第九周至第十一周）

根据各模块的功能，进行程序编码。

2.4.6 测试与调试（第十二周）

设计测试用例，进行相关的代码测试。

2.4.7 撰写论文（第十三周至第十四周）

撰写毕业论文。

2.4.8 制作论文答辩PPT（第十五周）

制作论文答辩PPT。

2.4.9 答辩（第十六周）

答辩。

2.5 预期成果

• 程序源代码。
• 论文。
• 答辩PPT。
• 集识别采集生成功能的树莓派设备。

3. 论文拟定提纲

1. 绪论
   1.1 研究的背景
   1.2 研究的意义
2. 系统理论与技术
   2.1 Python
   2.2 OpenCV、matplotlib、pillow、tkinter、vtk
   2.3 SQLite 数据库
   2.4 二维码
   2.5 开发工具
   2.5.1 Pycharm
   2.5.2 Raspberry Pi
   2.6 项目开发环境
   2.6.1 软件环境
   2.6.2 硬件环境
3. List item
   3.1 可行性研究
   3.1.1 经济可行性
   3.1.2 技术可行性
   3.1.3 操作可行性
   3.1.4 社会可行性
   3.1.5 法律可行性
   3.2 需求分析
   3.2.1 系统功能需求
   3.2.2 其他需求分析
   3.2.3 系统功能结构图
   3.2.4 系统用例图
   3.2.5 系统活动图
4. 系统设计
   4.1 系统总体设计目标
   4.2 系统概要设计
   4.3 数据库设计
   4.3.1 二维码历史记录实体
   4.3.2 数据库表设计
5. 系统实现
   5.1 界面设计
   5.1.1 扫面主界面
   5.1.2 扫描历史记录界面
   5.1.3 打印保存二维码界面
   5.2 系统测试
   5.2.1 测试的重要性以及目的
   5.2.2 测试方法
   5.2.3 功能测试
6. 结束语
   参考文献
   致谢

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