專利名稱：一種基于Hough變換的條碼層分界線方向確定方法
一種基于Hough變換的條碼層分界線方向確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種條碼層分界線方向確定方法，特別涉及一種基于Hough變換的條 碼層分界線方向確定方法。
背景技術(shù)：
條碼技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門容編碼、印刷、識(shí)別、 數(shù)據(jù)采集和處理于一身的新興技術(shù)。條碼技術(shù)由于其識(shí)別快速、準(zhǔn)確、可靠以及成本低等優(yōu) 點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于商業(yè)、圖書管理、倉(cāng)儲(chǔ)、郵電、交通和工業(yè)控制等領(lǐng)域，并且勢(shì)必在逐漸興 起的“物聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用中發(fā)揮重大的作用。目前被廣泛使用的條碼包括一維條碼及二維條碼。一維條碼又稱線形條碼是由平 行排列的多個(gè)“條”和“空”單元組成，條形碼信息靠條和空的不同寬度和位置來表達(dá)。一 維條碼只是在一個(gè)方向(一般是水平方向)表達(dá)信息，而在垂直方向則不表達(dá)任何信息，因 此信息容量及空間利用率較低，并且在條碼損壞后即無法識(shí)別。二維條碼是由按一定規(guī)律在二維方向上分布的黑白相間的特定幾何圖形組成，其 可以在二維方向上表達(dá)信息，因此信息容量及空間利用率較低，并具有一定的校驗(yàn)功能。二 維條碼可以分為堆疊式二維條碼和矩陣式二維條碼。堆疊式二維條碼是由多行短截的一 維條碼堆疊而成，代表性的堆疊式二維條碼包括PDF417、Code 49、Code 16K等。矩陣式 二維條碼是由按預(yù)定規(guī)則分布于矩陣中的黑、白模塊組成，代表性的矩陣式二維條碼包括 Codeone、Aztec、Date Matrix、QR 石馬等。條碼圖像往往存在一定的傾斜角度，并且在解碼過程中需要通過條碼層分界線的 方向來確定上述傾斜角度并對(duì)其進(jìn)行校正。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中條碼層分界線的方向一般 僅是由一個(gè)條碼層分界線來決定的，存在一定誤差。因此，需要一種能夠準(zhǔn)確確定條碼圖像 傾斜角度的方法。

發(fā)明內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于Hough變換的條碼層分界線方向 確定方法，由此可準(zhǔn)確地確定條碼層分界線的方向。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于Hough變換的條碼 層分界線方向確定方法，包括a.確定掃描區(qū)域與坐標(biāo)原點(diǎn)；b.根據(jù)掃描區(qū)域與坐標(biāo)原點(diǎn) 確定條碼層分界線的方位角取值范圍以及原點(diǎn)距離取值范圍，并在方位角取值范圍內(nèi)選擇 多個(gè)角度離散值，在原點(diǎn)距離取值范圍內(nèi)選擇多個(gè)距離離散值；c.獲取掃描區(qū)域內(nèi)的至少 兩個(gè)條碼層分界線上的多個(gè)層分界點(diǎn)的直角坐標(biāo)，分別將多個(gè)層分界點(diǎn)的直角坐標(biāo)以及各 角度離散值代入公式P = xcos θ +ysin θ，以針對(duì)每一層分界點(diǎn)確定各角度離散值所對(duì)應(yīng) 的距離離散值，其中x、y為直角坐標(biāo)，θ為角度離散值，P為各角度離散值所對(duì)應(yīng)的距離 離散值；d.利用二維累加器矩陣對(duì)角度離散值及其所對(duì)應(yīng)的距離離散值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使得二 維累加器矩陣中的各矩陣元素的累加值表示角度離散值和距離離散值的對(duì)應(yīng)組合的出現(xiàn)次數(shù)；e.確認(rèn)每一距離離散值所對(duì)應(yīng)的多個(gè)矩陣元素中累加值最大的矩陣元素，并從累加 值最大的矩陣元素中選擇預(yù)定數(shù)量的矩陣元素作為初選矩陣元素，f.將每一初選矩陣元素 的累加值與其他初選矩陣元素的累加值進(jìn)行加權(quán)求和，其中加權(quán)求和的權(quán)重值由每一初選 矩陣元素與其他矩陣元素所對(duì)應(yīng)的角度離散值的差值決定；g.選擇加權(quán)求和值最大的初 選矩陣元素所對(duì)應(yīng)的角度離散值作為條碼層分界線的方向參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟f中，每一初選矩陣元素與其他矩陣元素的角 度離散值差值的絕對(duì)值越大，加權(quán)求和的權(quán)重值越小。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，步驟a包括al.利用多條掃描線搜索條碼邊界，以確 定條碼列邊界及參考列寬；a2.根據(jù)條碼列邊界以及參考列寬確定掃描區(qū)域以及坐標(biāo)原
點(diǎn)ο根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟al中，確定位于各掃描線上的多個(gè)黑白邊界 點(diǎn)，利用黑白邊界點(diǎn)的間距確定條碼邊界及參考列寬，并利用多個(gè)掃描線上的靠近條碼內(nèi) 部的黑白邊界點(diǎn)確定條碼列邊界。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟a2中，在條碼列邊界上選擇距離為H的第一點(diǎn) 及第二點(diǎn)，在經(jīng)過第一點(diǎn)及第二點(diǎn)且垂直于條碼列邊界的垂直直線上分別選擇距離第一點(diǎn) 及第二點(diǎn)為參考列寬的第三點(diǎn)及第四點(diǎn)，并將以第一點(diǎn)、第二點(diǎn)、第三點(diǎn)及第四點(diǎn)為頂點(diǎn)確 定的矩形區(qū)域作為掃描區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟a2中，在第一點(diǎn)與第三點(diǎn)或者第二點(diǎn)與第四點(diǎn) 所定義的區(qū)域邊界的外側(cè)設(shè)置坐標(biāo)原點(diǎn)，坐標(biāo)原點(diǎn)距離區(qū)域邊界為L(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟b中，確定條碼列邊界的垂直方向相對(duì)坐標(biāo)原 點(diǎn)的方位角θ ’，并確定方位角取值范圍為(θ ’-Δ θ 1，θ ’+Δ θ 1)，并確定原點(diǎn)距離取值 范圍為(H，H+L)。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在所述步驟b中，多個(gè)角度離散值以固定角度步長(zhǎng)依 次遞增，多個(gè)距離離散值以固定距離步長(zhǎng)依次遞增。通過上述方法，通過對(duì)多個(gè)條碼層分界線上的分界點(diǎn)進(jìn)行Hough變換來確定條碼 層分界線的方向，可提高條碼層分界線方向確定的準(zhǔn)確性。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的條碼層分界線方向確定方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的掃描區(qū)域及坐標(biāo)原點(diǎn)確定方法的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的二維累加器矩陣的示意圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明提供了一種基于Hough變換的條碼層分界線方向確定方法，該方法通過對(duì) 多個(gè)條碼層分界線上的分界點(diǎn)進(jìn)行Hough變換來提高條碼層分界線方向確定的準(zhǔn)確性。如圖1所示，在本發(fā)明的條碼層分界線方向確定方法中，首先在條碼圖像上確定 掃描區(qū)域與坐標(biāo)原點(diǎn)。具體來說，如圖2所示，利用多條掃描線在條碼圖像中搜索條碼邊界。例如，以 PDF417條碼為例，沿每一掃描線對(duì)條碼圖像進(jìn)行掃描，在掃描到一個(gè)黑白邊界點(diǎn)后，以該黑白邊界點(diǎn)為基準(zhǔn)向前繼續(xù)掃描8個(gè)黑白邊界點(diǎn)，并確定各黑白邊界點(diǎn)之間的間距(例如， 模塊數(shù))，并利用對(duì)應(yīng)的邊界判斷規(guī)則判斷各黑白邊界點(diǎn)之間的間距是否符合相應(yīng)的邊界 規(guī)則。在本實(shí)施例中，在未確定出條碼邊界類型之前，優(yōu)選利用81111113邊界判斷規(guī)則、 31111118邊界判斷規(guī)則、71111113邊界判斷規(guī)則以及31111117邊界判斷規(guī)則一條掃描線 上的各黑白邊界點(diǎn)之間的間距進(jìn)行并行判斷，由此提高判斷速度。在確定出條碼邊界之后， 可根據(jù)每一掃描線上的兩側(cè)黑白邊界點(diǎn)的間距確定參考列寬W。隨后，利用多條掃描線上的靠近條碼內(nèi)部的黑白邊界點(diǎn)確定條碼列邊界ab。在優(yōu) 選實(shí)施例中，可利用傳統(tǒng)Hough變化方法計(jì)算經(jīng)過多個(gè)黑白邊界點(diǎn)的最佳直線方程，由此 確定條碼列邊界ab。在確定條碼列邊界ab后，在條碼列邊界ab上選擇距離為H的第一點(diǎn)A及第二點(diǎn) B，并在經(jīng)過第一點(diǎn)A及第二點(diǎn)B且垂直于條碼列邊界ab的垂直直線上分別選擇距離第一 點(diǎn)A及第二點(diǎn)B為W(參考列寬)的第三點(diǎn)C及第四點(diǎn)D。隨后，以第一點(diǎn)A、第二點(diǎn)B、第三 點(diǎn)C及第四點(diǎn)D為頂點(diǎn)確定一個(gè)寬為W且高為L(zhǎng)的矩形區(qū)域，并以此矩形區(qū)域作為掃描區(qū) 域。在確定了掃描區(qū)域后，在掃描區(qū)域的外側(cè)設(shè)置坐標(biāo)原點(diǎn)0。具體來說，在優(yōu)選實(shí)施 例中，可以在第一點(diǎn)A與第三點(diǎn)C或者第二點(diǎn)B與第四點(diǎn)D所定義的區(qū)域邊界的外側(cè)設(shè)置 坐標(biāo)原點(diǎn)0，坐標(biāo)原點(diǎn)0距離區(qū)域邊界為L(zhǎng)，并且在優(yōu)選實(shí)施例中，L小于等于50個(gè)像素。在確定掃描區(qū)域與坐標(biāo)原點(diǎn)0后，根據(jù)掃描區(qū)域與坐標(biāo)原點(diǎn)0確定條碼層分界線 的方位角取值范圍以及原點(diǎn)距離取值范圍，并在方位角取值范圍內(nèi)選擇多個(gè)角度離散值， 在原點(diǎn)距離取值范圍內(nèi)選擇多個(gè)距離離散值。具體來說，原點(diǎn)距離取值范圍取為(H，H+L)。 此外，確定條碼列邊界ab的垂直方向相對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)0的方位角θ ’，將方位角取值范圍取 為(Θ，-δ θ 1，θ，+Δ θ 1)。在優(yōu)選實(shí)施例中，Δ Θ1<30°。角度離散值優(yōu)選以固定角 度步長(zhǎng)(例如，1弧度)依次遞增，距離離散值優(yōu)選以固定距離步長(zhǎng)(例如，1像素)依次遞增ο隨后，獲取掃描區(qū)域內(nèi)的至少兩個(gè)條碼層分界線上的多個(gè)層分界點(diǎn)的直角坐標(biāo)， 分別將多個(gè)層分界點(diǎn)的直角坐標(biāo)以及各角度離散值代入公式P = xcos θ +ysin θ，以針對(duì) 每一層分界點(diǎn)確定各角度離散值所對(duì)應(yīng)的距離離散值，其中x、y為直角坐標(biāo)，θ為角度離 散值，P為各角度離散值所對(duì)應(yīng)的距離離散值。接著，利用二維累加器矩陣對(duì)角度離散值及其所對(duì)應(yīng)的距離離散值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。具 體來說，產(chǎn)生一二維累加器矩陣Α，并將各矩陣元素A[i，j]置0。根據(jù)通過上述計(jì)算得出的 各角度離散值與對(duì)應(yīng)距離離散值對(duì)二維累加器矩陣A中的對(duì)應(yīng)矩陣元素A [i，j]進(jìn)行累加。 也就是，根據(jù)各角度離散值和計(jì)算得出的距離離散值將對(duì)應(yīng)的矩陣元素A[i，j]進(jìn)行加1， 使得二維累加器矩陣中的各矩陣元素A[i，j]的累加值表示角度離散值和距離離散值的對(duì) 應(yīng)組合的出現(xiàn)次數(shù)。在對(duì)全部邊界點(diǎn)進(jìn)行上述操作后，可如圖3所示的累加值矩陣。隨后，確認(rèn)每一距離離散值所對(duì)應(yīng)的多個(gè)矩陣元素中累加值最大的矩陣元素，并 從累加值最大的矩陣元素中選擇預(yù)定數(shù)量的矩陣元素作為初選矩陣元素。例如，在本實(shí)施 例中，如圖3所示，首先分別確認(rèn)距離離散值PO至P6所對(duì)應(yīng)的矩陣元素列中選擇累加值 最大的矩陣元素，并從中選擇6個(gè)累加值最大的矩陣元素A[2，5] = 17，A[4，6] = 17，A[3， 4] = 16, A
= 16，A[4，3] = 14，A[6，2] = 14，作為初選矩陣元素。
在確定初選矩陣元素后，將每一初選矩陣元素的累加值與其他初選矩陣元素的累 加值進(jìn)行加權(quán)求和，其中加權(quán)求和的權(quán)重值由每一初選矩陣元素與其他矩陣元素所對(duì)應(yīng)的 角度離散值的差值決定。具體來說，每一初選矩陣元素與其他矩陣元素的角度離散值差值 的絕對(duì)值越大，加權(quán)求和的權(quán)重值越小。在本實(shí)施例中，通過如下方式確定每一初選矩陣元素的加權(quán)求和值S [2 , 5] = 17 X 100/( I 2-2 I+1)+17 X 100/( I 2-4 I+1)+16 X 100/ (I 2-3|+1)+16X100/(I 2-0+1)+14X100/(|2-4|+1)+14X100/(|2-6|+1) = 4345S [4 , 6] = 17 X 100/( I 4-4 I+1)+17 X 100/( I 4-2 I+1)+16 X 100/ (I 4-3|+1)+16X100/(I 4-0+1)+14X100/(|4-4|+1)+14X100/(|4-6|+1) = 5252S [3 , 4] = 16X100/(|3-3|+1)+17X100/(|3-2|+1)+17X100/ (|3-4|+1)+16X100/(|3-0 I+1)+14X100/(|3—4|+1)+14X100/(|3—6|+1) = 4750S
= 16 X 100/( I 0-0 I+1)+17 X 100/( I 0-2 I+1)+17 X 100/ (I 0-41+1)+16X100/(I 0-3+1)+14X100/(|0-4|+1)+14X100/(|0-6|+1) = 3386S [4 , 3] = 14 X 100/( I 4-4 I+1)+17 X 100/( I 4-2 I+1)+17 X 100/ (I 4-4|+1)+16X100/(I 4-3+1)+16X100/(I 4-0|+1)+14X100/(|4-6|+1) = 5252S [6 , 2] = 14 X 100/( I 6-6 I+1)+17 X 100/( I 6-2 I+1)+17 X 100/ (I 6-4 I+1)+16X100/ (I 6-3|+1)+16X100/(|6-4|+1)+14X100/(|6-4|+1) = 3400在本實(shí)施例中，為了方便計(jì)算，角度離散值差值直接由該矩陣元素的對(duì)應(yīng)于角度 離散值的下標(biāo)的差值所代替，并以下標(biāo)差值的絕對(duì)值加N的倒數(shù)乘以M作為權(quán)重值(在本 實(shí)施例中，N= 1，M= 100)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以設(shè)計(jì)出其他的加權(quán)求和的權(quán)重 值，只要該權(quán)重值隨著每一初選矩陣元素與其他矩陣元素的角度離散值差值的絕對(duì)值增大 而變小。在對(duì)上述初選矩陣元素的累加值進(jìn)行上述加權(quán)求和后，選擇加權(quán)求和值最大的初 選矩陣元素所對(duì)應(yīng)的角度離散值作為條碼層分界線的方向參數(shù)。例如，在本實(shí)施例中，選擇 加權(quán)求和值為5252的初選矩陣元素A[4，6]和A[4，3]所對(duì)應(yīng)的角度離散值θ 4作為本發(fā) 明中的條碼層分界線的方向參數(shù)。通過上述方法，通過對(duì)多個(gè)條碼層分界線上的分界點(diǎn)進(jìn)行Hough變換來確定條碼 層分界線的方向，可提高條碼層分界線方向確定的準(zhǔn)確性。在上述實(shí)施例中，僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本 專利申請(qǐng)后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
一種基于Hough變換的條碼層分界線方向確定方法，其特征在于，所述條碼層分界線方向確定方法包括a.確定掃描區(qū)域與坐標(biāo)原點(diǎn)；b.根據(jù)所述掃描區(qū)域與所述坐標(biāo)原點(diǎn)確定條碼層分界線的方位角取值范圍以及原點(diǎn)距離取值范圍，并在所述方位角取值范圍內(nèi)選擇多個(gè)角度離散值，在所述原點(diǎn)距離取值范圍內(nèi)選擇多個(gè)距離離散值；c.獲取所述掃描區(qū)域內(nèi)的至少兩個(gè)條碼層分界線上的多個(gè)層分界點(diǎn)的直角坐標(biāo)，分別將所述多個(gè)層分界點(diǎn)的直角坐標(biāo)以及各所述角度離散值代入公式ρ＝xcosθ+ysinθ，以針對(duì)每一層分界點(diǎn)確定各所述角度離散值所對(duì)應(yīng)的距離離散值，其中x、y為所述直角坐標(biāo)，θ為所述角度離散值，ρ為各所述角度離散值所對(duì)應(yīng)的距離離散值；d.利用二維累加器矩陣對(duì)所述角度離散值及其所對(duì)應(yīng)的距離離散值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使得所述二維累加器矩陣中的各矩陣元素的累加值表示所述角度離散值和所述距離離散值的對(duì)應(yīng)組合的出現(xiàn)次數(shù)；e.確認(rèn)每一所述距離離散值所對(duì)應(yīng)的多個(gè)矩陣元素中累加值最大的矩陣元素，并從所述累加值最大的矩陣元素中選擇預(yù)定數(shù)量的矩陣元素作為初選矩陣元素；f.將每一所述初選矩陣元素的累加值與其他初選矩陣元素的累加值進(jìn)行加權(quán)求和，其中加權(quán)求和的權(quán)重值由所述每一初選矩陣元素與所述其他矩陣元素所對(duì)應(yīng)的角度離散值的差值決定；g.選擇加權(quán)求和值最大的初選矩陣元素所對(duì)應(yīng)的角度離散值作為所述條碼層分界線的方向參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的條碼層分界線方向確定方法，其特征在于，在所述步驟f中， 所述每一初選矩陣元素與所述其他矩陣元素的角度離散值差值的絕對(duì)值越大，所述加權(quán)求 和的權(quán)重值越小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的條碼層分界線方向確定方法，其特征在于，所述步驟a包括al.利用多條掃描線搜索條碼邊界，以確定條碼列邊界及參考列寬；a2.根據(jù)所述條碼列邊界以及所述參考列寬確定所述掃描區(qū)域以及所述坐標(biāo)原點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的條碼層分界線方向確定方法，其特征在于，在所述步驟al中， 確定位于各所述掃描線上的多個(gè)黑白邊界點(diǎn)，利用所述黑白邊界點(diǎn)的間距確定所述條碼邊 界及所述參考列寬，并利用所述多個(gè)掃描線上的靠近條碼內(nèi)部的黑白邊界點(diǎn)確定所述條碼 列邊界。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的條碼層分界線方向確定方法，其特征在于，在所述步驟a2中， 在所述條碼列邊界上選擇距離為H的第一點(diǎn)及第二點(diǎn)，在經(jīng)過所述第一點(diǎn)及所述第二點(diǎn)且 垂直于所述條碼列邊界的垂直直線上分別選擇距離所述第一點(diǎn)及所述第二點(diǎn)為所述參考 列寬的第三點(diǎn)及第四點(diǎn)，并將以所述第一點(diǎn)、所述第二點(diǎn)、所述第三點(diǎn)及所述第四點(diǎn)為頂點(diǎn) 確定的矩形區(qū)域作為所述掃描區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的條碼層分界線方向確定方法，其特征在于，在所述步驟a2中， 在所述第一點(diǎn)與所述第三點(diǎn)或者所述第二點(diǎn)與所述第四點(diǎn)所定義的區(qū)域邊界的外側(cè)設(shè)置 所述坐標(biāo)原點(diǎn)，所述坐標(biāo)原點(diǎn)距離所述區(qū)域邊界為L(zhǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的條碼層分界線方向確定方法，其特征在于，在所述步驟b中，確定所述條碼列邊界的垂直方向相對(duì)所述坐標(biāo)原點(diǎn)的方位角θ ’，并確定所述方位角取值 范圍為(Θ，-Δ θ L θ，+Δ θ 1)，并確定所述原點(diǎn)距離取值范圍為(H，H+L)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的條碼層分界線方向確定方法，其特征在于，在所述步驟b中， 所述多個(gè)角度離散值以固定角度步長(zhǎng)依次遞增，所述多個(gè)距離離散值以固定距離步長(zhǎng)依次 遞增。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于Hough變換的條碼層分界線方向確定方法，該方法從二維累加器矩陣中確認(rèn)每一距離離散值所對(duì)應(yīng)的多個(gè)矩陣元素中累加值最大的矩陣元素，選擇預(yù)定數(shù)量的累加值最大的矩陣元素作為初選矩陣元素，并對(duì)初選矩陣元素進(jìn)行加權(quán)求和來確定條碼層分界線的方向參數(shù)。通過上述方法，通過對(duì)多個(gè)條碼層分界線上的分界點(diǎn)進(jìn)行Hough變換來確定條碼層分界線的方向，可提高條碼層分界線方向確定的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G06K7/10GK101882214SQ201010189239
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者王賢福, 蔡強(qiáng), 陳文傳, 陳海涵 申請(qǐng)人:福建新大陸電腦股份有限公司