CN104867023A - 一种基于dm二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯系统及追溯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯系统及追溯方法，以食品级DM二维码谷物溯源颗粒作为谷物产地信息标识载体，开发基于ARM嵌入式谷物追溯各环节信息的自动采集和传输，作为快速、低成本的谷物全程追溯系统，为确保谷物质量与安全生产提供一种有效手段。追溯系统包括环境信息采集节点、无线传感器网络，带有无线通信模块、GPS定位模块、DM二维码图像采集模块的移动终端以及上位机谷物信息追溯平台。上位机谷物信息追溯平台将对接收到的谷物图像中多个DM二维码区域进行识别与解码，获取谷物生产标示信息，并将其与谷物环境信息、位置信息一同进行存储，同时在网上发布。用户可以通过手机客户端查询相关谷物信息。

Description

一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯系统及追溯方法

技术领域

本发明涉及谷物安全溯源技术、无线网络通信技术、传感器技术及DM二维码技术，具体是一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯系统及追溯方法。

背景技术

近年来食品安全问题屡见不鲜，食品安全已经成为全球性的问题，人们对食物短缺的担忧已被对食品的安全恐惧代替，世界各国对食品安全问题的给予高度重视。农产品质量追溯系统利用农产品信息溯源技术对全过程信息追踪，在供应链的各个环节，对农产品的产地、生产环境等信息进行跟踪与追溯，一旦发生农产品质量安全事件，可以快速的追踪到农产品的源头，及时召回不合格的农产品，减少损失。

但是在谷物生产追溯中，由于谷物由单位小个体组成，粮食生产中溯源过程不同于其他农产品可以通过唯一的身份标识信息准确追溯到源头，谷物生产需要按照不同的等级或不同的用途将来自多个产地的谷物进行混合配送和分销，因此很难确定一批谷物精确产地信息。同时，现有的谷物追溯系统很难实现追溯谷物生产各环节全程信息的透明度。

发明内容

本发明针对背景技术中存在的问题，提出了一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯系统，所述DM二维码谷物溯源颗粒记载了谷物基本标识信息，包括种类、等级、产地、生产时间、生产批号，所述追溯系统包括：

无线传感器网络，包括环境信息采集节点、路由节点和移动终端；

其中移动终端，带有无线通信模块、GPS定位模块、DM二维码图像采集模块；

上位机谷物信息追溯平台；

所述环境信息采集节点通过多种传感器采集谷物当前的环境信息，通过路由节点将采集到的环境信息发送到移动终端；所述GPS定位模块获取当前的位置信息，所述DM二维码图像采集模块获取多个DM二维码谷物溯源颗粒与谷物混合物图像信息；所述移动终端将当前的位置信息、混合物图像信息及环境信息发送到上位机谷物信息追溯平台并在上位机谷物信息追溯平台进行分类存储；所述上位机谷物信息追溯平台将对接收到的混合物图像信息中多个DM二维码区域进行识别与解码，获取谷物基本标示信息，并进行存储、调用、展示。

所述多种传感器包括温湿度传感器、CO₂传感器、SO₂传感器。

所述DM二维码图像采集模块包括CCD镜头、CCD相机、视频编码转换模块，所述CCD镜头与CCD相机通过C型接口连接，所述CCD相机通过BNC接头与视频编码转换模块连接，所述视频编码转换模块将采集图像传输给移动终端。

具体的：

当前的环境信息依据状态不同分为谷物生产环境信息、谷物存储环境信息、谷物运输环境信息、谷物销售环境信息；

当前的位置信息依据状态不同分为谷物存储位置信息、及谷物运输位置信息、谷物销售位置信息。

所述上位机谷物信息追溯平台包括：

谷物生产信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物生产环境信息；

谷物仓储信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物存储环境信息、及谷物存储位置信息；

谷物运输信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物运输环境信息、及谷物运输位置信息；

谷物销售信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物销售环境信息、及谷物销售位置信息；

谷物DM二维码识别子系统，该子系统对移动终端上传的混合物图像信息中多个DM二维码区域进行识别与解码，获取谷物基本标示信息，并进行存储；

谷物信息维护管理子系统，包括用户账户管理、用户权限管理、数据备份与恢复、数据实时展示。

本发明还公开了一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯方法，上位机谷物信息追溯平台对采集得到的混合物图像信息进行图像处理，从复杂的背景中同时识别多个溯源颗粒表面的DM二维码，对其进行解码，获得谷物的包括种类、等级、产地、生产时间、生产批号的基本标识信息；环境信息采集节点采集当前的环境信息；移动终端获取当前的位置信息；上位机谷物信息追溯平台将谷物基本标识信息、环境信息、位置信息进行分类存储、调用、展示。

具体的：

所述当前的环境信息依据状态不同分为谷物生产环境信息、谷物存储环境信息、谷物运输环境信息、谷物销售环境信息；

所述当前的位置信息依据状态不同分为谷物存储位置信息、及谷物运输位置信息、谷物销售位置信息；

所述上位机谷物信息追溯平台将上述信息分类存储，具体是所述上位机谷物信息追溯平台包括：

谷物生产信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物生产环境信息；

谷物仓储信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物存储环境信息、及谷物存储位置信息；

谷物运输信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物运输环境信息、及谷物运输位置信息；

谷物销售信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物销售环境信息、及谷物销售位置信息；

谷物DM二维码识别子系统，该子系统对移动终端上传的混合物图像信息中多个DM二维码区域进行识别与解码，获取谷物基本标示信息，并进行存储；

谷物信息维护管理子系统，包括用户账户管理、用户权限管理、数据备份与恢复、数据实时展示。

所述图像处理的具体过程是：

1)图像预处理，包括对图像进行灰度化处理；

2)DM二维码定位与提取，包括：

2.1)对比度特征区分：将图像进行网格化处理，依次对每一个网格图像进行对比度特征的提取，针对单个网格图像，将各个像素的灰度值G进行升序排列，选择灰度值中位数，依此将像素点分为灰度值高与低两个部分，像素点个数分别记为N1，N2，计算两部分像素点的灰度值平均数：

灰度值较高的部分：

灰度值较低的部分：

对两部分的灰度平均值取差值：C＝A-B

再对两部分灰度平均值的差值C选取阈值T_τ，所述T_τ的值根据网格图像大小进行调整；若C＞T_τ成立，则认为该网格图像区域是DM二维码候选区域；最后将相邻的DM二维码候选区域进行连通合并；

2.2)边缘信息检测：采用Sobel边缘算法对图像进行边缘检测，对各个DM二维码候选区域提取边缘长度L：

$L=\underset{G=255}{\mathrm{\Σ}}l(i,j)$

上式中，G为当前像素点(i,j)的灰度值，当G＝255时，令l(i,j)＝1；

分别计算DM二维码候选区域面积S，基于此，计算各个DM二维码候选区域边缘信息强度I：

$I=\frac{L}{S}$

对边缘信息强度值I选取阈值T_i，若I＞T_i成立，则认为此图像区域是DM二维码候选区域；

2.3)L型特征直线检测：利用Hough变换直线检测的方法提取DM二维码候选区域中的所有直线段信息，判断直线段之间是否有交点；如果有交点进一步判断直线段间夹角，若夹角在70-90度之间认为两条直线段为相互垂直的直线段，为属于DM二维码的L型线段，定位DM二维码的位置；否则该区域判断为非条码区域；

2.4)DM二维码区域倾斜角度纠正：在上一步利用Hough变换进行直线检测并筛选直线段，获得L型边界直线段之后，判断L型边的倾斜角度α，利用图像旋转公式将DM二维码图像转至水平位置，图像旋转操作如下：

$\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\α}\\ -\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_0\\ y_0\end{array}\right]$

其中，x1和y2为旋转后的像素坐标，x0和y0为旋转前的像素坐标；

3)DM二维码解码。

所述图像预处理包括：

1.1)灰度化；

1.2)低通滤波。

所述DM二维码解码包括：

3.1)DM二维码图像栅格化；

3.2)图像数据矩阵转换；

3.3)获取码字流；

3.4)DM二维码解码。

本发明的有益效果：

本专利以食品级材料压制的溯源颗粒作为谷物产地信息标识的载体，在其表面喷印DM(Data Matrix)二维码，在追溯生产中与谷物混合来实现粮食生产中的实物流和信息流的连接，以精确追溯多产地谷物信息；研究基于ARM嵌入式谷物追溯各环节信息(GPS、温度、湿度、二氧化碳、二氧化硫等)的自动采集传输，并最终建立谷物信息追溯平台，以快速、低成本、精确实现谷物全程追溯，为确保谷物质量与安全生产提供一种有效手段，保证粮食食品安全全程可追溯及推进农产品溯源技术进步。具体的：

(1)利用身份标识技术，通过二维谷物溯源颗粒将信息流与实物流进行联接，能够实现快速、精确、有效的识别产品信息和保证追溯系统的鲁棒性。利用带有唯一性、精确性、耐用性的谷物信息的低成本、精确的追溯标识载体，在供应链各环节中将其与谷物混合，可以低成本地满足在如今谷物生产中，需要按照不同的等级或不同的用途将来自多个产地的谷物进行混合配送和分销的情况下，精确地追溯谷物源产地信息的需求。

(2)移动终端采用3G拨号上网，克服了部分流通环节中因地处偏僻而无法实时上传谷物信息的缺点，并且3G网络比GPRS网络在速度上有了很大的提高，因此，在传输数据时效率更高、优越性更明显；同时还简化了移动终端与上位机谷物信息追溯平台之间的通信过程。

(3)采用无线传感器网络避免了传统布线带来的成本和稳定性上的不足，高度的鲁棒性能够保证本系统长期稳定工作。此外，无线传感器网络具有高度的实时性，方便实时采集谷物从生产到销售的各环节中的环境信息数据，保证系统的工作效率。

(4)移动终端利用DM二维码采集模块直接对谷物与DM二维码谷物溯源颗粒混合物采集图像，并将图像上传至谷物信息追溯平台。经过后续的图像处理，上位机可以提取出多个溯源颗粒表面的DM二维码图像，并且对其进行解码获得谷物相关产地信息。这种图像采集处理方式无需在采集图像之前对谷物与DM二维码谷物溯源颗粒进行分离，从而节约了筛选分离谷物与溯源颗粒的劳动时间，提高工作效率。

(5)谷物信息追溯平台提供了数据网络发布功能，采用B/S架构将数据以网页的形式对外发布，用户通过联网的PC机或者手机终端上的APP应用软件可以方便快捷、准确地查询自己所需要的谷物信息。

附图说明

图1为系统示意图

图2为整体框架图

图3为传感器节点结构图

图4为传感器节点工作流程图

图5为移动终端结构图

图6为DM二维码谷物溯源颗粒图像采集模块

图7为GPS模块工作流程图

图8为DM二维码谷物溯源颗粒图像采集模块工作流程图

图9为3G模块工作流程图

图10为上位机软件系统组成示意图

图11为谷物生产信息管理子系统组成示意图

图12为谷物仓储信息管理子系统组成示意图

图13为谷物运输信息管理子系统组成示意图

图14为谷物销售信息管理子系统组成示意图

图15为谷物溯源颗粒DM二维码图像处理过程图

图16为谷物信息维护管理子系统组成示意图

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

结合图1和图2，无线传感器节点定时采集谷物环境信息(温度、湿度、二氧化碳、二氧化硫等信息)并且通过无线传感网络上传至移动终端。移动终端微控制器按照预定的数据传输协议对数据进行解析，获得谷物所处的环境信息，同时，移动终端采集谷物中DM二维码谷物溯源颗粒图像信息；通过GPS定位模块获得所在地的经纬度位置信息，随后利用3G移动网络将信息发送到远程服务器。上位机谷物信息追溯平台对接收到的数据进行处理，对于谷物环境信息、位置信息，依据预定的数据协议解析；对于谷物图像信息则通过图像预处理、DM二维码定位、DM二维码解码等方法识别提取并解析DM二维码谷物溯源颗粒表面的DM二维编码获得谷物种类、产地、生产批次等基本信息，最后根据谷物所处的不同流通环节将数据存储于不同的谷物信息数据库之中，并在网络上进行发布。通过该谷物追溯系统，能够实现快速、有效的查询谷物产品生产信息及流通过程中的有关信息。

图2中，各个单元型号功能说明如下表所示：

系统功能说明：

(1)谷物环境信息采集

终端传感器节点周期性启动传感器1、2、3对谷物所处环境信息进行采集，包括温湿度，二氧化碳、二氧化硫气体浓度等环境信息，并将采集的信息按预定数据帧格式打包，经无线通信模块4进行上传。无线通信模块4启动后，会自行加入无线传感网，获取网络地址，并且与移动终端上无线通讯模块5建立连接，发送谷物环境数据至移动终端，数据发送完毕后终端节点进入休眠模式，等待下一次唤醒继续采集环境数据。

(2)移动终端采集、转发数据

移动终端无线通信模块5通过设置中断的方式对传感器节点上传的环境信息进行接收，随后转送数据给微控制器7进行解析并暂存。DM二维码图像采集模块6对谷物与DM二维码谷物溯源颗粒混合物进行图像采集，采集完成后发送给微控制器7处理。对于GPS模块8，当其接收到获取位置的命令后，便与GPS系统进行通信，采集当前移动终端所处经纬度、时间等信息，并且通过串口返回数据，微控制器7接收到缓冲区数据后会按照预定的数据协议对数据帧进行解析，并将取得的经纬度信息进行储存。移动终端获得相关谷物信息数据后，一方面会将数据通过LCD人机界面进行显示，另一方面使用3G模块9与上位机谷物信息追溯平台取得连接，将多种谷物数据通过3G移动网络发送至上位机谷物信息追溯平台进行储存。

(3)上位机谷物信息追溯平台

上位机谷物信息追溯平台负责接收移动终端上传的数据，并对数据做后续处理。服务器运行时实时保持网络监听的状态，随时准备处理来自移动终端的连接请求。当服务器接收到来自移动终端的连接请求后，会与移动终端建立网络连接，接收谷物综合信息数据。对于谷物与DM二维码谷物溯源颗粒的图像信息，经过对其图像预处理、DM二维码目标区域分割提取、DM二维码信息解码的过程，溯源平台可以获得谷物种类、产地、生产时间、等级等信息，随后将谷物信息分类存储于对应数据库之中并且在软件平台界面上实时展示，操作人员可以随时查看谷物在各个流通环节中的环境信息，位置信息等。谷物信息追溯平台软件提供了列表与历史曲线两种信息查看模式，对于后续需要深入研究的数据，还提供了下载及打印的功能。同时谷物信息追溯平台对数据进行实时的网络发布，采用B/S架构将数据以网页的形式对外展示，用户可以在Internet中的任何一台PC机或者手机客户端软件上查看相关的谷物信息。

结合图3，无线传感器网络节点是无线传感器网络的基本组成单元，优选的实施例中，无线传感器网络包括传感器节点、无线通信模块、电源管理模块。

结合图4，为了降低谷物环境无线采集节点功耗，终端节点采用休眠机制，周期性启动传感器对周边环境温湿度，气体浓度信息进行采集，随后对环境数据按照预定数据协议进行打包，经过一定的路由发送给移动终端。当环境数据发送成功后，节点会转为休眠状态，等待下一次唤醒。在休眠状态下，节点采用备用电源供电，最大限度的节省能耗，以使得节点能工作的更长时间。

结合图5，优选的实施例中，移动终端包括ARM微控制器、无线通信模块、3G模块、GPS定位模块、DM二维码图像采集模块和电源模块，无线通信模块和微控制器之间通过SPI接口相连，3G模块、GPS模块与微控制器之间均通过UART接口相连。结合图6，DM二维码图像采集模块作为实现采集印制在谷物溯源颗粒上DM二维码的关键模块，由CCD可变焦光学镜头、CCD工业相机、视频编码转换模块组成。

结合图7-图9，移动终端作为无线传感器网络和远程服务器之间的中转部分，主要任务有以下几个：(1)作为无线传感器网络的协调器，管理无线节点，汇聚环境信息数据；(2)采集DM二维码谷物溯源颗粒上的谷物产地信息与谷物所处的位置信息；(3)作为无线传感器网络和3G移动网络数据传输的中转。对于无线通信模块，主要负责接收来自无线传感器网络环境节点采集的温湿度、气体浓度信息，随后传送数据至微控制器处理。GPS模块负责获取谷物位置信息，包括当前时间，经纬度信息。位置信息采集完成后，GPS模块会将数据打包成数据帧，通过串口传送给微控制器处理，GPS模块工作流程图如图7所示。此外，移动终端通过DM二维码采集模块采集谷物与DM二维码谷物溯源颗粒混合物图像信息，DM二维码谷物溯源颗粒图像采集模块工作流程图如图8所示。结合图9，在获取全部的谷物信息之后，移动终端会将谷物信息数据在LCD人机交互界面上显示，同时将数据传送给3G模块，通过3G移动网络发送到上位机谷物信息追溯平台进行后续处理。

结合图10，上位机谷物信息追溯平台主要由谷物生产、仓储、运输、销售信息管理子系统、谷物DM二维码识别子系统、信息维护管理子系统等组成。上位机谷物信息追溯平台主要负责接收存储移动终端上传的谷物信息数据并对其中的谷物与DM二维码谷物溯源颗粒混合物图像进行图像处理，定位识别溯源颗粒表面DM二维码图像并且进行DM二维码解码，获取谷物产地信息，包括谷物种类，等级，产地位置等方面信息。通过人性化的界面展示谷物种类、产地、批号、等级、生产环境、所处位置等信息，监控人员可以按谷物种类，产地，时间等信息类别对数据进行筛选查看，并可以对需要的数据下载以及打印。

上位机谷物信息追溯平台主要依靠数据库中实时保存的谷物信息，采用B/S架构以网页的形式向用户展示谷物产地的基本信息和谷物在各个流通环节中的详细数据。同时，用户可以通过登录手机客户端，扫描DM二维码谷物溯源颗粒的DM二维码信息查询信息数据库中相关的谷物信息。

图11给出了谷物生产信息管理子系统组成示意图，主要包括了谷物生产环境信息、谷物溯源颗粒二维标识信息与谷物生产相关标准法规信息。

图12给出了谷物仓储信息管理子系统组成示意图，主要包括了谷物仓储信息、谷物溯源颗粒二维标示信息与谷物仓储相关标准法规信息。其中，仓储信息中包含了仓储环境信息、位置信息与谷物出入库时间的信息。

图13给出了谷物运输信息管理子系统组成示意图，主要包括了谷物运输信息、谷物溯源颗粒DM二维码信息与谷物运输相关标准法规信息，其中，谷物运输信息包含了运输环节中谷物的环境信息、位置信息与运输批次时间等信息。.

图14给出了谷物销售信息管理子系统组成示意图，主要包括了谷物销售信息、谷物溯源颗粒DM二维码信息与谷物销售相关标准法规信息，并且提供了查询谷物生产、存储、运输等历史信息的功能。其中，谷物销售信息包含了销售环节中谷物存放地的环境信息、位置信息与销售商名称等信息。

结合图15给出的谷物溯源颗粒DM二维码图像处理过程图，DM二维码定位识别部分是决定最终能否解析获得DM二维码数据的关键，主要包括了对比度区分、边缘检测、L型特征直线检测、DM二维码区域倾斜角度纠正等几个步骤，处理流程如下：

1)图像预处理，包括对图像进行灰度化处理；

2)DM二维码定位与提取，包括：

2.1)对比度特征区分：由于DM二维码是由大量间隔的黑白方块所组成，方块之间灰度值对比度强，所以基于此特征可以将DM二维码与背景中灰度对比不明显的图像区域进行区分。优选的实施例中，将图像进行网格化处理，依次对每一个网格图像进行对比度特征的提取，针对单个网格图像，将各个像素的灰度值G进行升序排列，选择灰度值中位数，依此将像素点分为灰度值高与低两个部分，像素点个数分别记为N1，N2，计算两部分像素点的灰度值平均数：

灰度值较高的部分：

灰度值较低的部分：

对两部分的灰度平均值取差值：C＝A-B

再对两部分灰度平均值的差值C选取阈值T_τ，所述T_τ的值根据网格图像大小进行调整；若C＞T_τ成立，则认为该网格图像区域是DM二维码候选区域；最后将相邻的DM二维码候选区域进行连通合并；

2.2)边缘信息检测：图像中边缘信息反映了图像中存在的灰度不连续、变化的位置，通常处于目标与背景、目标与目标之间。由于DM二维码是由黑白方格组成的，黑白区域之间边缘清晰，因此具有很强的边缘强度。通过对谷物图像进行边缘检测，提取图像边缘强度信息，基于此特征值的大小可以对DM二维码候选区域进行进一步的筛选。优选的实施例中，采用Sobel边缘算法对图像进行边缘检测，对各个DM二维码候选区域提取边缘长度L：

$L=\underset{G=255}{\mathrm{\Σ}}l(i,j)$

上式中，G为当前像素点(i,j)的灰度值，当G＝255时，令l(i,j)＝1；

分别计算DM二维码候选区域面积S，基于此，计算各个DM二维码候选区域边缘信息强度I：

$I=\frac{L}{S}$

对边缘信息强度值I选取阈值T_i，若I＞T_i成立，则认为此图像区域是DM二维码候选区域；

2.3)L型特征直线检测：由于DM二维码条码边界具有典型的L型实线特征，因此如果实现了对L型边界的检测定位，就可以实现对DM二维码的准确定位，确定尺寸及倾斜角度。优选的实施例中，利用Hough变换直线检测的方法提取DM二维码候选区域中的所有直线段信息，判断直线段之间是否有交点；如果有交点进一步判断直线段间夹角，若夹角在70-90度之间认为两条直线段为相互垂直的直线段，为属于DM二维码的L型线段，定位DM二维码的位置；否则该区域判断为非条码区域；

2.4)DM二维码区域倾斜角度纠正：在上一步利用Hough变换进行直线检测并筛选直线段，获得L型边界直线段之后，判断L型边的倾斜角度α，利用图像旋转公式将DM二维码图像转至水平位置，图像旋转操作如下：

$\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\α}\\ -\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_0\\ y_0\end{array}\right]$

其中，x1和y2为旋转后的像素坐标，x0和y0为旋转前的像素坐标；

3)DM二维码解码。

在优选的实施例中，图像预处理包括：1.1)灰度化；1.2)低通滤波。

在优选的实施例中，DM二维码解码包括：3.1)DM二维码图像栅格化；3.2)图像数据矩阵转换；3.3)获取码字流；3.4)DM二维码解码。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯系统，其特征在于所述DM二维码谷物溯源颗粒记载了谷物基本标识信息，包括种类、等级、产地、生产时间、生产批号，所述追溯系统包括：

无线传感器网络，包括环境信息采集节点、路由节点和移动终端；

其中移动终端，带有无线通信模块、GPS定位模块、DM二维码图像采集模块；

上位机谷物信息追溯平台；

所述环境信息采集节点通过多种传感器采集谷物当前的环境信息，通过路由节点将采集到的环境信息发送到移动终端；所述GPS定位模块获取当前的位置信息，所述DM二维码图像采集模块获取多个DM二维码谷物溯源颗粒与谷物混合物图像信息；所述移动终端将当前的位置信息、混合物图像信息及环境信息发送到上位机谷物信息追溯平台并在上位机谷物信息追溯平台进行分类存储；所述上位机谷物信息追溯平台将对接收到的混合物图像信息中多个DM二维码区域进行识别与解码，获取谷物基本标示信息，并进行存储、调用、展示。

2.根据权利要求1所述的一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯系统，其特征在于所述多种传感器包括温湿度传感器、CO₂传感器、SO₂传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯系统，其特征在于所述DM二维码图像采集模块包括CCD镜头、CCD相机、视频编码转换模块，所述CCD镜头与CCD相机通过C型接口连接，所述CCD相机通过BNC接头与视频编码转换模块连接，所述视频编码转换模块将采集图像传输给移动终端。

4.根据权利要求1所述的一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯系统，其特征在于其中：

当前的环境信息依据状态不同分为谷物生产环境信息、谷物存储环境信息、谷物运输环境信息、谷物销售环境信息；

当前的位置信息依据状态不同分为谷物存储位置信息、及谷物运输位置信息、谷物销售位置信息。

5.根据权利要求4所述的一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯系统，其特征在于所述上位机谷物信息追溯平台包括：

谷物生产信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物生产环境信息；

谷物仓储信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物存储环境信息、及谷物存储位置信息；

谷物运输信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物运输环境信息、及谷物运输位置信息；

谷物销售信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物销售环境信息、及谷物销售位置信息；

谷物DM二维码识别子系统，该子系统对移动终端上传的混合物图像信息中多个DM二维码区域进行识别与解码，获取谷物基本标示信息，并进行存储；

谷物信息维护管理子系统，包括用户账户管理、用户权限管理、数据备份与恢复、数据实时展示。

6.一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯方法，其特征在于上位机谷物信息追溯平台对采集得到的混合物图像信息进行图像处理，从复杂的背景中同时识别多个溯源颗粒表面的DM二维码，对其进行解码，获得谷物的包括种类、等级、产地、生产时间、生产批号的基本标识信息；环境信息采集节点采集当前的环境信息；移动终端获取当前的位置信息；上位机谷物信息追溯平台将谷物基本标识信息、环境信息、位置信息进行分类存储、调用、展示。

7.根据权利要求6所述的一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯方法，其特征在于，

所述当前的环境信息依据状态不同分为谷物生产环境信息、谷物存储环境信息、谷物运输环境信息、谷物销售环境信息；

所述当前的位置信息依据状态不同分为谷物存储位置信息、及谷物运输位置信息、谷物销售位置信息；

所述上位机谷物信息追溯平台将上述信息分类存储，具体是所述上位机谷物信息追溯平台包括：

谷物生产信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物生产环境信息；

谷物仓储信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物存储环境信息、及谷物存储位置信息；

谷物运输信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物运输环境信息、及谷物运输位置信息；

谷物销售信息管理子系统，该子系统存储谷物基本标识信息、及谷物销售环境信息、及谷物销售位置信息；

谷物DM二维码识别子系统，该子系统对移动终端上传的混合物图像信息中多个DM二维码区域进行识别与解码，获取谷物基本标示信息，并进行存储；

谷物信息维护管理子系统，包括用户账户管理、用户权限管理、数据备份与恢复、数据实时展示。

8.根据权利要求6所述的一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯方法，其特征在于所述图像处理的具体过程是：

1)图像预处理，包括对图像进行灰度化处理；

2)DM二维码定位与提取，包括：

2.1)对比度特征区分：将图像进行网格化处理，依次对每一个网格图像进行对比度特征的提取，针对单个网格图像，将各个像素的灰度值G进行升序排列，选择灰度值中位数，依此将像素点分为灰度值高与低两个部分，像素点个数分别记为N1，N2，计算两部分像素点的灰度值平均数：

灰度值较高的部分： $A=\frac{\left(\underset{i=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\Σ}}}{G}_i\right)}{N_1}$

灰度值较低的部分： $B=\frac{\left(\underset{i=1}{\overset{N_2}{\mathrm{\Σ}}}{G}_i\right)}{N_2}$

对两部分的灰度平均值取差值：C＝A-B

再对两部分灰度平均值的差值C选取阈值T_τ，所述T_τ的值根据网格图像大小进行调整；若C＞T_τ成立，则认为该网格图像区域是DM二维码候选区域；最后将相邻的DM二维码候选区域进行连通合并；

2.2)边缘信息检测：采用Sobel边缘算法对图像进行边缘检测，对各个DM二维码候选区域提取边缘长度L：

$L=\underset{G=255}{\mathrm{\Σ}}l(i,j)$

上式中，G为当前像素点(i,j)的灰度值，当G＝255时，令l(i,j)＝1；

分别计算DM二维码候选区域面积S，基于此，计算各个DM二维码候选区域边缘信息强度I：

$I=\frac{L}{S}$

对边缘信息强度值I选取阈值T_i，若I＞T_i成立，则认为此图像区域是DM二维码候选区域；

2.3)L型特征直线检测：利用Hough变换直线检测的方法提取DM二维码候选区域中的所有直线段信息，判断直线段之间是否有交点；如果有交点进一步判断直线段间夹角，若夹角在70-90度之间认为两条直线段为相互垂直的直线段，为属于DM二维码的L型线段，定位DM二维码的位置；否则该区域判断为非条码区域；

2.4)DM二维码区域倾斜角度纠正：在上一步利用Hough变换进行直线检测并筛选直线段，获得L型边界直线段之后，判断L型边的倾斜角度α，利用图像旋转公式将DM二维码图像转至水平位置，图像旋转操作如下：

$\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\α}\\ -\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_0\\ y_0\end{array}\right]$

其中，x1和y2为旋转后的像素坐标，x0和y0为旋转前的像素坐标；

3)DM二维码解码。

9.根据权利要求8所述的一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯方法，其特征在于所述图像预处理包括：

1.1)灰度化；

1.2)低通滤波。

10.根据权利要求8所述的一种基于DM二维码谷物溯源颗粒的精确信息采集追溯方法，其特征在于所述DM二维码解码包括：

3.1)DM二维码图像栅格化；

3.2)图像数据矩阵转换；

3.3)获取码字流；

3.4)DM二维码解码。