一種用于qr碼識別的精確網(wǎng)格采樣方法
【專利摘要】一種用于QR碼識別的精確網(wǎng)格采樣方法，通過獲取QR碼每個(gè)深淺模塊中心位置在圖像中對應(yīng)坐標(biāo)的像素值來識別QR碼，用左上角尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A、右上角尋像圖形的左下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)B、左下角尋像圖形的右上邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)C以及右下角校正圖形中心點(diǎn)D的坐標(biāo)，建立起網(wǎng)格采樣的大框架。然后利用水平垂直定位線模塊深淺交替的規(guī)律準(zhǔn)確的精確定位出采樣網(wǎng)格的上邊線左邊線的采樣點(diǎn)。最后利用透視變形校正原理計(jì)算右邊線下邊線的采樣點(diǎn)，從而獲得整個(gè)圖形的采樣網(wǎng)格。對于QR碼有多個(gè)校正圖形的采樣可分區(qū)域采用本方法布置網(wǎng)格。本發(fā)明的有益效果：定位精準(zhǔn)、適用廣、計(jì)算簡單、完全適用于嵌入式系統(tǒng)。
【專利說明】—種用于QR碼識別的精確網(wǎng)格采樣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于QR碼識別的精確網(wǎng)格采樣方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二維碼(二維條碼)是用某種特定的幾何圖形按一定的規(guī)律在平面(二維方向)分布的黑白相間的圖形用來記錄數(shù)據(jù)符號信息的，在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“O” “I”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)識讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。
[0003]QR碼(快速響應(yīng)矩陣碼)是屬于矩陣式二維碼，由正方形模塊組成的一個(gè)正方形陣列構(gòu)成，根據(jù)深淺模塊在正方形陣列中的不同分布進(jìn)行編碼。其中功能區(qū)域(包括尋像圖形、分割符、定位圖形和校正圖形)用于定位和特征識別不進(jìn)行編碼。QR碼具有超高速全方位識讀、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、編碼范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。
[0004]模塊(i，j):表示QR碼正方形陣列(符號矩陣)中每個(gè)正方形模塊位置，i表示模塊在二維符號矩陣所在行數(shù)(從上向下計(jì)算)，j表示列數(shù)(從左向右計(jì)算)。因此在符號矩陣中左上角模塊為(0，O)。
[0005]圖像畸變是成像過程所產(chǎn)生的圖像像元的幾何位置相對于參照系統(tǒng)發(fā)生的擠壓、伸展、偏移和扭曲等變形，使圖像幾何位置、尺寸、形狀、方位等發(fā)生改變。一般分為兩類:系統(tǒng)畸變和隨機(jī)畸變。系統(tǒng)畸變是設(shè)備系統(tǒng)成像過程中產(chǎn)生的電子圖像畸變，有枕形失真、桶形失真等，現(xiàn)在一般的拍攝設(shè)備都能進(jìn)行自我校正。隨機(jī)畸變是在實(shí)際運(yùn)用中，由于拍攝設(shè)備的角度位置變化而導(dǎo)致所獲取的圖像產(chǎn)生縮放、旋轉(zhuǎn)、透視等畸變。
[0006]QR碼是建立在數(shù)字圖像處理技術(shù)、組合編碼原理等基礎(chǔ)上的一種新型圖形符號自動(dòng)識別處理碼制。QR碼共有40種版本。從21x21個(gè)模塊(版本1)，到177x177個(gè)模塊(版本40)，每一版本符號比前一版本每邊增加4個(gè)模塊，符號容量也越來越大。結(jié)構(gòu)如下圖1所示，簡要介紹如下:
I)位置探測圖形(尋像圖形):用于對QR碼的定位，為三個(gè)黑白間隔的矩形塊，分別位于QR碼圖像的三個(gè)角上，每個(gè)位置探測圖形符號的模塊序列由深-淺-深-淺-深次序構(gòu)成，相對寬度比例是1:1:3:1:1。
[0007]2)分隔符:全部由淺色、寬度為I的模塊組成，位于探測圖形和編碼區(qū)域之間。
[0008]3)校正圖形:根據(jù)版本的不同，矯正圖形的個(gè)數(shù)也不同。校正圖形類似于位置探測圖形，也是黑白相間的矩形塊，但相對寬度比例是1:1:1:1:1。
[0009]4)定位圖形:定義了 QR碼圖像上的網(wǎng)格，由深淺模塊1:1比例交替構(gòu)成。有水平和垂直兩條，分別為一個(gè)模塊寬的一行一列。
5)編碼區(qū)域:包括版本信息、格式信息、數(shù)據(jù)碼字，糾錯(cuò)碼字的符號字符。這些符號字符由輸入的數(shù)據(jù)位流按編碼規(guī)則轉(zhuǎn)換成深淺模塊填入編碼區(qū)域。
[0010]QR碼的識別過程是首先將QR碼圖像進(jìn)行預(yù)處理，對畸形的圖像經(jīng)過矯正，選取合適的閥值進(jìn)行二值化。然后通過QR碼圖像的功能圖形獲得采樣網(wǎng)格，獲得每個(gè)模塊在圖像中的對應(yīng)位置。對網(wǎng)格的每一交點(diǎn)上的圖像像素進(jìn)行取樣，二進(jìn)制‘I’表示深色的像素，二進(jìn)制‘0’表示淺色的像素。構(gòu)成一個(gè)二維數(shù)組表示的信息流，根據(jù)QR碼的編碼區(qū)排列規(guī)則從二維信息流中提取出各符號字符。先對格式信息進(jìn)行譯碼、確定糾錯(cuò)級別和掩模圖形，消除掩模，恢復(fù)數(shù)據(jù)碼字和糾錯(cuò)碼字，用糾錯(cuò)碼字進(jìn)行錯(cuò)誤糾正，將正確的數(shù)據(jù)碼字按不同的數(shù)據(jù)模式進(jìn)行譯碼，最終恢復(fù)原始信息，QR碼識別成功。由此可見對QR碼深淺模塊進(jìn)行采樣的網(wǎng)格準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到編碼區(qū)符號字符的正確性，是關(guān)系QR識別性能的關(guān)鍵因素。
[0011]對采集到的QR圖像進(jìn)行灰度化，二值化，邊緣檢測，圖像矯正等預(yù)處理得到QR碼二值化圖，定位出QR碼圖像的三個(gè)尋像圖形，根據(jù)尋像圖形判斷圖像方位。QR碼共有40個(gè)版本，版本I無校正圖形，現(xiàn)對版本I現(xiàn)有的采樣方法進(jìn)行介紹:版本I共21*21個(gè)模塊，采樣每個(gè)深淺模塊像素值得到一個(gè)21*21維數(shù)據(jù)數(shù)組。先找到左上角尋像圖形的中心點(diǎn)A，右上角尋像圖形的中心點(diǎn)B，左下角尋像圖形的中心點(diǎn)C。得到水平直線AB，垂直直線AC。A、B點(diǎn)之間的間距IabI除以14得到水平模塊平均寬度X，同理將I Ac I/14得到垂直模塊平均寬度Y。AB直線之上形成3條與AB平行，間距為垂直模塊寬度Y的直線。AB線之下形成19條與AB平行，間距為Y的直線。同理，在AC直線之左形成3條與AC平行，間距為水平模塊寬度X的直線，AC之右有19條與AC平行，間距為X的直線。這21條與AB平行的直線和21條與AC平行的直線線形成了 QR碼采樣網(wǎng)格如圖2所示，提取它們的相交點(diǎn)(采樣點(diǎn))像素，黑為1，白為O,組成二維數(shù)組信息流。
[0012]現(xiàn)對帶有校正圖形的QR碼網(wǎng)格采樣方法具體步驟介紹如下(以版本7為例):從尋像圖形的中心坐標(biāo)開始，搜索校正圖形P1、P2，得到校正圖形的中心坐標(biāo)。同樣由P1、p2校正圖形得到校正圖形P3。由P2、P3之間的距離IP2P3I, PpP3之間的距離IP1P3分別除以校正圖形P2、P3中心的模塊位置間距，獲得位于符號左上角區(qū)域下邊線的模塊間距CPx和右邊線間距CPy值。同樣，左上部位置探測圖形A的中心坐標(biāo)與校正圖BP1的中心坐標(biāo)之間的水平距離Iap1L與校正圖形P2的中心坐標(biāo)水平距離|ap2|。Iap1除以校正圖形P1與尋像圖像a中心模塊的列坐標(biāo)差得左上角區(qū)域中上邊線的模塊節(jié)距cpx,。Iap2I除以校正圖形P2與尋像圖像A中心模塊的行坐標(biāo)差獲得左上角區(qū)域左邊線的節(jié)距CPy,。以CPx,、CPy,，CPx、CPy、為節(jié)距等分左上角區(qū)上邊線、左邊線、下邊線、右邊線，確立采樣網(wǎng)格。在同樣的方式下由校正圖形PU P3、P4和尋像圖形B、確定QR碼圖像右上區(qū)采樣網(wǎng)格；由校正圖形P2、P3、P5和尋像圖形C確定QR碼左下區(qū)采樣網(wǎng)格；由校正圖形P3、P4、P5和P6確定QR碼右下區(qū)采樣網(wǎng)格。圖3給出了 QR碼圖像版本7的采樣點(diǎn)(采樣網(wǎng)格交點(diǎn))。
[0013]其它帶校正圖形的采樣方法以此類推。
[0014]現(xiàn)有的采樣方法是以求得尋像圖形之間、校正圖形之間、尋像圖形與校正圖形之間的水平和垂直節(jié)距來確定采樣網(wǎng)格的，當(dāng)圖像發(fā)生幾何變形后，各模塊寬度并不是均等的，導(dǎo)致各模塊中心位置在圖像中對應(yīng)的位置節(jié)距不相等。當(dāng)圖像發(fā)生畸變，尤其是透視變形，而模塊數(shù)較多且寬度較窄時(shí)，允許的采樣誤差變小，導(dǎo)致QR碼采樣點(diǎn)提取的深淺像素值錯(cuò)誤變多，超出糾錯(cuò)范圍，QR碼將無法識別。所以現(xiàn)有的網(wǎng)格采樣方法精確度不夠，對前期圖像矯正十分依賴。而前期圖像矯正參數(shù)往往并不十分準(zhǔn)確，特別在處理能力相對來說比較有限的嵌入式系統(tǒng)，運(yùn)算精度不夠的情況下存在缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明提供了一種定位精準(zhǔn)、適用廣、計(jì)算簡單、完全適用于嵌入式系統(tǒng)的用于QR碼識別的精確網(wǎng)格采樣方法。
[0016]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種用于QR碼識別的精確網(wǎng)格采樣方法，通過獲取QR碼每個(gè)深淺模塊中心位置在圖像中對應(yīng)坐標(biāo)的像素值來識別QR碼，其具體步驟如下:
O首先獲得經(jīng)過預(yù)處理的QR碼二值化圖，根據(jù)尋像圖形特征找到三個(gè)尋像圖形的中心點(diǎn)，即左上角尋像圖形、右上角尋像圖形和左下角尋像圖形的中心點(diǎn)，再由各尋像圖形的中心點(diǎn)坐標(biāo)上下左右水平垂直掃描尋像圖形，獲得各尋像圖形的黑白模塊相接的邊界點(diǎn)坐標(biāo)，通過各邊界點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算得出左上角尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A、右上角尋像圖形的左下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)B、左下角尋像圖形的右上邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)C的坐標(biāo)；
2)根據(jù)左上角尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A、右上角尋像圖形的左下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)B、左下角尋像圖形的右上邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)C的坐標(biāo)得到直線AB的斜率kl、截距bl，直線AC的斜率k2、截距b2，再求出與直線AB平行經(jīng)過C點(diǎn)的直線和經(jīng)過B點(diǎn)與直線AC平行的直線之間的交點(diǎn)D’ ；
3)根據(jù)校正圖形的特征在圖像右下區(qū)域搜索定位出右下角校正圖形的中心點(diǎn)D，得到直線⑶的斜率k3、截距b3 ，直線BD的斜率k4、截距b4，若右下角校正圖形的中心點(diǎn)D與平行四邊形AB⑶’的D’不重合，可知平行四邊形AB⑶’形狀發(fā)生變化，變形成了四邊形AB⑶，圖像發(fā)生了透視變形；
4)直線AB上的線段點(diǎn)坐標(biāo)是對應(yīng)于水平定位線各模塊，從A點(diǎn)開始，依照AB直線的傾斜方向遍歷圖像，找到模塊黑白邊界點(diǎn)坐標(biāo)，水平定位線是1:1深淺模塊交替排列的，所以各邊界點(diǎn)坐標(biāo)之間的中點(diǎn)即為模塊中心點(diǎn)坐標(biāo)，從而獲得圖像上邊線的采樣點(diǎn)，同理遍歷直線AC方向的像素獲得垂直定位線中心模塊在圖像中的坐標(biāo)，從而獲得圖像左邊線的采樣點(diǎn)；
5)若圖像發(fā)生了變形，圖像下邊線的采樣點(diǎn)的需要計(jì)算校正后推算而出，先得出經(jīng)過圖像上邊線的各采樣點(diǎn)與直線AC平行的直線與直線CD’的交點(diǎn)，即CD’上的采樣點(diǎn)，再根據(jù)透視校正原理將⑶’上的采樣點(diǎn)映射到直線⑶上計(jì)算得出圖像下邊線的采樣點(diǎn)，同理得到分布在直線BD上的圖像右邊線的采樣點(diǎn)；若圖像未發(fā)生透視變形，D’與D重合，不用進(jìn)行透視校正計(jì)算，⑶’上采樣點(diǎn)即為圖像下邊線上的采樣點(diǎn)，同理BD’上的采樣點(diǎn)即為圖像右邊線上的采樣點(diǎn)；
6)把直線AB上的第一個(gè)采樣點(diǎn)與直線CD上的第一個(gè)采樣點(diǎn)相連，獲得第I列模塊垂直方向的采樣線，依次進(jìn)行，得到各模塊垂直方向上的每條垂直采樣線，同理依次連接直線AC上采樣點(diǎn)和直線BD上的采樣點(diǎn)，獲得各模塊水平方向的每條水平采樣線，從而構(gòu)造出整個(gè)圖像的精確采樣網(wǎng)格。
[0017]進(jìn)一步，步驟I)中的各尋像圖形的邊角點(diǎn)的中心坐標(biāo)的計(jì)算過程如下:以左上尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A為例，Χ0-Χ6為左上角尋像圖形中心點(diǎn)P兩側(cè)水平方向的邊界坐標(biāo)，Υ0-Υ6為P上下兩側(cè)垂直方向的邊界坐標(biāo)，得到a點(diǎn)坐標(biāo)(X4+ (X5-X4) /2，Y4+(Y5-Y4)/2);然后從a點(diǎn)開始向下向右水平垂直遍歷圖像獲得最近的四個(gè)黑白模塊相接邊界點(diǎn)乂5’、乂6’、￥5’、￥6’，從而得到左上尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)々的坐標(biāo)為(X5’ +(X6’ _X5’)/2，Y5’ + (Y6’ _Y4’)/2)，按同樣的方法獲得右上尋像圖形的左下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)B的坐標(biāo),左下尋像圖形的右上邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)C的坐標(biāo)。
[0018]進(jìn)一步，對步驟5)中的直線⑶’上的采樣點(diǎn)進(jìn)行修正，其修正過程如下:先確定經(jīng)過圖像上邊線的各采樣點(diǎn)的直線斜率k，直線斜率k在直線AC的斜率k2和直線BD的斜率k4之間，取直線AB上的一采樣點(diǎn)h，根據(jù)公式
Ah/AB= (k-k2) / (k4-k2)，計(jì)算得出經(jīng)過采樣點(diǎn)h的直線斜率k，再得出直線斜率為k經(jīng)過采樣點(diǎn)h的直線與直線CD’的交點(diǎn)d’，即得到直線CD’上的采樣點(diǎn)d’，按同樣的過程得出直線CD’上的所有采樣點(diǎn)。
[0019]進(jìn)一步，步驟5)中的透視校正過程如下:⑶D’為一三角形，C為不變點(diǎn)，在⑶’變形到CD過程中，D’橫坐標(biāo)增加了 W寬的長度，縱坐標(biāo)縮減了 L寬的長度，最終與D點(diǎn)重合，隨著D’橫坐標(biāo)增大，則d’點(diǎn)橫坐標(biāo)也被拉伸，縱坐標(biāo)隨D’縱坐標(biāo)減小被壓縮，設(shè)C點(diǎn)坐標(biāo)為(xQ，yQ)，D點(diǎn)坐標(biāo)為(x2，y2)，D’坐標(biāo)為(x3，y3)，直線CD，上的采樣點(diǎn)d，坐標(biāo)為(x’，y’)，直線⑶上對應(yīng)的采樣點(diǎn)d坐標(biāo)為(X，y)，可以根據(jù)下述公式
(χ3-χ0)/(χ2_χ3) = (χ，-χΟ)/(χ-χ，)；
(y3-y0)/(y3_y2) = (y’ -yO)/(y’ -y);計(jì)算得出直線CD上對應(yīng)的采樣點(diǎn)d的坐標(biāo)(x,y )，按同樣的過程得出直線CD上的所有采樣點(diǎn)。
[0020]本發(fā)明充分利用了 QR碼功能圖像的特點(diǎn)，用左上角尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A、右上角尋像圖形的左下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)B、左下角尋像圖形的右上邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)C以及右下角校正圖形中心點(diǎn)D的坐標(biāo)，建立起網(wǎng)格采樣的大框架。然后利用水平垂直定位線模塊深淺交替的規(guī)律準(zhǔn)確的精確定位出采樣網(wǎng)格的上邊線左邊線的采樣點(diǎn)。最后利用透視變形校正原理計(jì)算右邊線下邊線的采樣點(diǎn)，從而獲得整個(gè)圖形的采樣網(wǎng)格。對于QR碼有多個(gè)校正圖形的采樣可分區(qū)域采用本方法布置網(wǎng)格。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
1、通過搜索尋像圖形邊角點(diǎn)，矯正圖形和定位線的模塊中心點(diǎn)，定位精準(zhǔn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法利用平均間距布置網(wǎng)格所引起的誤差。
[0022]2、充分考慮了傾斜以及發(fā)生形變的圖像情況，適用廣。
[0023]3、不存在復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，計(jì)算簡單，完全適用于資源有限的嵌入式系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是QR碼的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是QR碼版本I的采樣網(wǎng)格示意圖。
[0026]圖3是QR碼版本7的采樣點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明的左上角尋像圖形的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明的采樣網(wǎng)格控制線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖6是本發(fā)明的圖像下邊線的采樣點(diǎn)的透視校正示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合具體實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但并不將本發(fā)明局限于這些【具體實(shí)施方式】。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明涵蓋了權(quán)利要求書范圍內(nèi)所可能包括的所有備選方案、改進(jìn)方案和等效方案。
[0031]參照圖5，本實(shí)施例以版本6為例，一種用于QR碼識別的精確網(wǎng)格采樣方法，通過獲取QR碼每個(gè)深淺模塊中心位置在圖像中對應(yīng)坐標(biāo)的像素值來識別QR碼，其具體步驟如下:
O首先獲得經(jīng)過預(yù)處理的QR碼二值化圖，根據(jù)尋像圖形特征找到三個(gè)尋像圖形的中心點(diǎn)，即左上角尋像圖形、右上角尋像圖形和左下角尋像圖形的中心點(diǎn)，再由各尋像圖形的中心點(diǎn)坐標(biāo)上下左右水平垂直掃描尋像圖形，獲得各尋像圖形的黑白模塊相接的邊界點(diǎn)坐標(biāo)，通過各邊界點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算得出左上角尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A、右上角尋像圖形的左下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)B、左下角尋像圖形的右上邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)C的坐標(biāo)；
2)根據(jù)左上角尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A、右上角尋像圖形的左下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)B、左下角尋像圖形的右上邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)C的坐標(biāo)得到直線AB的斜率kl、截距bl，直線AC的斜率k2、截距b2，再求出與直線AB平行經(jīng)過C點(diǎn)的直線和經(jīng)過B點(diǎn)與直線AC平行的直線之間的交點(diǎn)D’ ；
3)根據(jù)校正圖形的特征在圖像右下區(qū)域搜索定位出右下角校正圖形的中心點(diǎn)D，得到直線⑶的斜率k3、截距b3，直線BD的斜率k4、截距b4，若右下角校正圖形的中心點(diǎn)D與平行四邊形AB⑶’的D’不重合，可知平行四邊形AB⑶’形狀發(fā)生變化，變形成了四邊形AB⑶，圖像發(fā)生了透視變形；
4)直線AB上的線段點(diǎn)坐標(biāo)是對應(yīng)于水平定位線各模塊，從A點(diǎn)開始，依照AB直線的傾斜方向遍歷圖像，找到模塊黑白邊界點(diǎn)坐標(biāo)，水平定位線是1:1深淺模塊交替排列的，所以各邊界點(diǎn)坐標(biāo)之間的中點(diǎn)即為模塊中心點(diǎn)坐標(biāo)，從而獲得圖像上邊線的采樣點(diǎn)，同理遍歷直線AC方向的像素獲得垂直定位線中心模塊在圖像中的坐標(biāo)，從而獲得圖像左邊線的采樣點(diǎn)；
5)若圖像發(fā)生了變形，圖像下邊線的采樣點(diǎn)的需要計(jì)算校正后推算而出，先得出經(jīng)過圖像上邊線的各采樣點(diǎn)與直線AC平行的直線與直線CD’的交點(diǎn)，即CD’上的采樣點(diǎn)，再根據(jù)透視校正原理將⑶’上的采樣點(diǎn)映射到直線⑶上計(jì)算得出圖像下邊線的采樣點(diǎn)，同理得到分布在直線BD上的圖像右邊線的采樣點(diǎn)；若圖像未發(fā)生透視變形，D’與D重合，不用進(jìn)行透視校正計(jì)算，⑶’上采樣點(diǎn)即為圖像下邊線上的采樣點(diǎn)，同理BD’上的采樣點(diǎn)即為圖像右邊線上的采樣點(diǎn)；
6)把直線AB上的第一個(gè)采樣點(diǎn)與直線CD上的第一個(gè)采樣點(diǎn)相連，獲得第I列模塊垂直方向的采樣線，依次進(jìn)行，得到各模塊垂直方向上的每條垂直采樣線，同理依次連接直線AC上采樣點(diǎn)和直線BD上的采樣點(diǎn)，獲得各模塊水平方向的每條水平采樣線，從而構(gòu)造出整個(gè)圖像的精確采樣網(wǎng)格。
[0032]步驟I)中的各尋像圖形的邊角點(diǎn)的中心坐標(biāo)的計(jì)算過程如下:以左上尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A為例，參見圖4，Χ0-Χ6為左上角尋像圖形中心點(diǎn)P兩側(cè)水平方向的邊界坐標(biāo)，Υ0-Υ6為P上下兩側(cè)垂直方向的邊界坐標(biāo)，得到a點(diǎn)坐標(biāo)(X4+ (X5-X4)/2，Y4+(Υ5-Υ4)/2);然后從a點(diǎn)開始向下向右水平垂直遍歷圖像獲得最近的四個(gè)黑白模塊相接邊界點(diǎn)乂5’、乂6’、￥5’、￥6’，從而得到左上尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)々的坐標(biāo)為(X5’ +(X6’ _X5’)/2，Y5’ + (Y6’ _Y4’)/2)，按同樣的方法獲得右上尋像圖形的左下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)B的坐標(biāo),左下尋像圖形的右上邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)C的坐標(biāo)。[0033]對步驟5)中的直線⑶’上的采樣點(diǎn)進(jìn)行修正，其修正過程如下:先確定經(jīng)過圖像上邊線的各采樣點(diǎn)的直線斜率k，直線斜率k在直線AC的斜率k2和直線BD的斜率k4之間，取直線AB上的一采樣點(diǎn)h，參見圖5，根據(jù)公式
Ah/AB= (k-k2) / (k4-k2)，計(jì)算得出經(jīng)過采樣點(diǎn)h的直線斜率k，再得出直線斜率為k經(jīng)過采樣點(diǎn)h的直線與直線CD’的交點(diǎn)d’，即得到直線CD’上的采樣點(diǎn)d’，按同樣的過程得出直線CD’上的所有采樣點(diǎn)。
[0034]步驟5)中的透視校正過程如下ADD’為一三角形，C為不變點(diǎn)，在⑶’變形到⑶過程中，D’橫坐標(biāo)增加了 W寬的長度，縱坐標(biāo)縮減了 L寬的長度，最終與D點(diǎn)重合，隨著D’橫坐標(biāo)增大，則d’點(diǎn)橫坐標(biāo)也被拉伸，縱坐標(biāo)隨D’縱坐標(biāo)減小被壓縮，參見圖6，設(shè)C點(diǎn)坐標(biāo)為(x0，y0)，D點(diǎn)坐標(biāo)為(x2，y2)，D，坐標(biāo)為(x3，y3)，直線CD，上的采樣點(diǎn)d，坐標(biāo)為(x’，I，)，直線⑶上對應(yīng)的采樣點(diǎn)d坐標(biāo)為(X，y)，可以根據(jù)下述公式
(χ3-χ0)/(χ2_χ3) = (χ，-χΟ)/(χ-χ，)；
(y3-y0)/(y3_y2) = (y’ -yO)/(y’ -y);計(jì)算得出直線CD上對應(yīng)的采樣點(diǎn)d的坐標(biāo)(x,y )，按同樣的過程得出直線CD上的所有采樣點(diǎn)。
[0035]本發(fā)明充分利用了 QR碼功能圖像的特點(diǎn)，用左上角尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A、右上角尋像圖形的左下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)B、左下角尋像圖形的右上邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)C以及右下角校正圖形中心點(diǎn)D的坐標(biāo)，建立起網(wǎng)格采樣的大框架。然后利用水平垂直定位線模塊深淺交替的規(guī)律準(zhǔn)確的精確定位出采樣網(wǎng)格的上邊線左邊線的采樣點(diǎn)。最后利用透視變形校正原理計(jì)算右邊線下邊線的采樣點(diǎn)，從而獲得整個(gè)圖形的采樣網(wǎng)格。對于QR碼有多個(gè)校正圖形的采樣可分區(qū)域采用本方法布置網(wǎng)格。
【權(quán)利要求】
1.一種用于QR碼識別的精確網(wǎng)格采樣方法，通過獲取QR碼每個(gè)深淺模塊中心位置在圖像中對應(yīng)坐標(biāo)的像素值來識別QR碼，其具體步驟如下: O首先獲得經(jīng)過預(yù)處理的QR碼二值化圖，根據(jù)尋像圖形特征找到三個(gè)尋像圖形的中心點(diǎn)，即左上角尋像圖形、右上角尋像圖形和左下角尋像圖形的中心點(diǎn)，再由各尋像圖形的中心點(diǎn)坐標(biāo)上下左右水平垂直掃描尋像圖形，獲得各尋像圖形的黑白模塊相接的邊界點(diǎn)坐標(biāo)，通過各邊界點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算得出左上角尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A、右上角尋像圖形的左下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)B、左下角尋像圖形的右上邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)C的坐標(biāo)； 2)根據(jù)左上角尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A、右上角尋像圖形的左下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)B、左下角尋像圖形的右上邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)C的坐標(biāo)得到直線AB的斜率kl、截距bl，直線AC的斜率k2、截距b2，再求出與直線AB平行經(jīng)過C點(diǎn)的直線和經(jīng)過B點(diǎn)與直線AC平行的直線之間的交點(diǎn)D’ ； 3)根據(jù)校正圖形的特征在圖像右下區(qū)域搜索定位出右下角校正圖形的中心點(diǎn)D，得到直線⑶的斜率k3、截距b3，直線BD的斜率k4、截距b4，若右下角校正圖形的中心點(diǎn)D與平行四邊形AB⑶’的D’不重合，可知平行四邊形AB⑶’形狀發(fā)生變化，變形成了四邊形AB⑶，圖像發(fā)生了透視變形； 4)直線AB上的線段點(diǎn)坐標(biāo)是對應(yīng)于水平定位線各模塊，從A點(diǎn)開始，依照AB直線的傾斜方向遍歷圖像，找到模塊黑白邊界點(diǎn)坐標(biāo)，水平定位線是1:1深淺模塊交替排列的，所以各邊界點(diǎn)坐標(biāo)之間的中點(diǎn)即為模塊中心點(diǎn)坐標(biāo)，從而獲得圖像上邊線的采樣點(diǎn)，同理遍歷直線AC方向的像素獲得垂直定位線中心模塊在圖像中的坐標(biāo)，從而獲得圖像左邊線的采樣點(diǎn)； 5)若圖像發(fā)生了變形，圖像 下邊線的采樣點(diǎn)的需要計(jì)算校正后推算而出，先得出經(jīng)過圖像上邊線的各采樣點(diǎn)與直線AC平行的直線與直線CD’的交點(diǎn)，即CD’上的采樣點(diǎn)，再根據(jù)透視校正原理將⑶’上的采樣點(diǎn)映射到直線⑶上計(jì)算得出圖像下邊線的采樣點(diǎn)，同理得到分布在直線BD上的圖像右邊線的采樣點(diǎn)；若圖像未發(fā)生透視變形，D’與D重合，不用進(jìn)行透視校正計(jì)算，⑶’上采樣點(diǎn)即為圖像下邊線上的采樣點(diǎn)，同理BD’上的采樣點(diǎn)即為圖像右邊線上的采樣點(diǎn)； 6)把直線AB上的第一個(gè)采樣點(diǎn)與直線CD上的第一個(gè)采樣點(diǎn)相連，獲得第I列模塊垂直方向的采樣線，依次進(jìn)行，得到各模塊垂直方向上的每條垂直采樣線，同理依次連接直線AC上采樣點(diǎn)和直線BD上的采樣點(diǎn)，獲得各模塊水平方向的每條水平采樣線，從而構(gòu)造出整個(gè)圖像的精確采樣網(wǎng)格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于QR碼識別的精確網(wǎng)格采樣方法，其特征在于:步驟O中的各尋像圖形的邊角點(diǎn)的中心坐標(biāo)的計(jì)算過程如下:以左上尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A為例，Χ0-Χ6為左上角尋像圖形中心點(diǎn)P兩側(cè)水平方向的邊界坐標(biāo)，Υ0-Υ6為P上下兩側(cè)垂直方向的邊界坐標(biāo)，得到a點(diǎn)坐標(biāo)(Χ4+ (X5-X4)/2，Y4+ (Y5-Y4)/2);然后從a點(diǎn)開始向下向右水平垂直遍歷圖像獲得最近的四個(gè)黑白模塊相接邊界點(diǎn)X5’、X6’、Y5’、Υ6’，從而得到左上尋像圖形的右下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)A的坐標(biāo)為(Χ5’ + (Χ6’ -Χ5’)/2，Υ5’ +(Υ6’ -Υ4’)/2)，按同樣的方法獲得右上尋像圖形的左下邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)B的坐標(biāo)，左下尋像圖形的右上邊角點(diǎn)的中心點(diǎn)C的坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于QR碼識別的精確網(wǎng)格采樣方法，其特征在于:對步驟5)中的直線⑶’上的采樣點(diǎn)進(jìn)行修正，其修正過程如下:先確定經(jīng)過圖像上邊線的各采樣點(diǎn)的直線斜率k，直線斜率k在直線AC的斜率k2和直線BD的斜率k4之間，取直線AB上的一采樣點(diǎn)h，根據(jù)公式 Ah/AB= (k-k2) / (k4-k2)，計(jì)算得出經(jīng)過采樣點(diǎn)h的直線斜率k，再得出直線斜率為k經(jīng)過采樣點(diǎn)h的直線與直線CD’的交點(diǎn)d’，即得到直線CD’上的采樣點(diǎn)d’，按同樣的過程得出直線CD’上的所有采樣點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于QR碼識別的精確網(wǎng)格采樣方法，其特征在于:步驟5)中的透視校正過程如下ADD’為一三角形，C為不變點(diǎn)，在⑶’變形到⑶過程中，D’橫坐標(biāo)增加了 W寬的長度，縱坐標(biāo)縮減了 L寬的長度，最終與D點(diǎn)重合，隨著D’橫坐標(biāo)增大，則d’點(diǎn)橫坐標(biāo)也被拉伸,縱坐標(biāo)隨D’縱坐標(biāo)減小被壓縮,設(shè)C點(diǎn)坐標(biāo)為(Xtl, y0), D點(diǎn)坐標(biāo)為U2，J2), D，坐標(biāo)為(x3，y3)，直線CD，上的采樣點(diǎn)d’坐標(biāo)為U’，y，)，直線CD上對應(yīng)的采樣點(diǎn)d坐標(biāo)為(X，y)，可以根據(jù)下述公式(χ3-χ0) / (χ2_χ3) = (χ，-χΟ) / (χ-χ，)； (y3-y0) / (y3_y2) = (y’ -yO)/ (y’ -y);計(jì)算得出直線CD上對應(yīng)的采樣點(diǎn)d的坐標(biāo)(x,y )，按同樣的過程得出直線CD上的所有采樣點(diǎn)。
【文檔編號】G06K7/10GK104008359SQ201410155999
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】官慧仙, 楊波, 賀曉明 申請人:杭州晟元芯片技術(shù)有限公司