[發明專利]基于聊天用攝像頭的QR二維條碼識讀方法

無效

• 申請號: 200710099877.0
• 申請日: 2007-05-31
• 公開（公告）號: CN101059834A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 孫明;傅隆生;李天忠;韓書慶
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06K7/00
• 分類號: G06K7/00
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所
• 代理人: 徐林

技術領域

本發明屬于電子條碼自動識別技術，對根據國標GB/T?18284-2000《快速響應矩陣碼》生成的快速響應矩陣碼(或稱QR二維條碼，QR二維條形碼，簡稱QR?Code或QR碼)，基于已普及的聊天用攝像頭進行自動識別。

背景技術

國內外普遍采用的電子條碼技術是一維條碼編碼和自動識別技術，常見的編碼方式有EAN-8、EAN-13、UPC-A及UPC-E等各種標準。然而，其內含信息量相當少，只限于使用數字，在這個信息爆炸的時代已不敷使用。由于信息技術及硬件技術的進步，使我們得以擴展電子條碼的容量，因而產生了二維條碼的標準及技術。常見的二維條碼有PDF417、Data?Matrix、MaxiCode及快速響應矩陣碼(QR?Code)等各種國際標準，除了數字及符號外，包括快速響應矩陣碼在內的一些編碼方式還具有可表示各國語言文字信息和圖像信息、攜帶信息量大、精確描述物品、防偽功能、不依賴計算機數據庫等優點，從而提高了條碼技術的應用水平，拓展了應用領域。

快速響應矩陣碼是具有代表性的二維條碼，國標GB/T?18284-2000中的技術規定，“每個快速響應矩陣碼符號有正方形模塊組成的一個正方形陣列構成”。快速響應矩陣碼符號共有40個規格，分別為版本1、版本2……版本40。版本1的規格為21模塊×21模塊，版本2的規格為25模塊×25模塊，依次類推，每一版本比前一版本每邊增加四個模塊，直到版本40，其規格為177模塊×177模塊。

國內發明公開說明書CN?1665182A公開了一種快速響應矩陣碼的編碼及譯碼方法，它是在編碼時增加了一個加密程序，對應的在譯碼模塊中含有一個解密程序，增強了信息的安全性。其譯碼模塊在條碼圖像二值化時采用的K均值聚類法(K-mean?clustering)，此方法的缺點是群組的初始中心值隨機性太強，可能進入死循環，得不到預期的結果；同時該算法計算量大，消耗時間多。

發明內容

本發明的目的在于提出利用已普及的聊天用攝像頭采集快速響應矩陣碼，以高識別率，快速有效地自動識讀快速響應矩陣碼的方法。

為了實現本發明的目的，技術方案如下：對通過攝像頭采集的彩色圖像進行灰度化處理；根據所提出的基于直方圖特性的自適應閾值化算法，獲取二值圖像；根據位置探測圖形的特殊性質(黑色∶白色∶黑色∶白色∶黑色＝1∶1∶3∶1∶1)初步確定碼圖位置并將其提取出來；利用三個位置探測圖形的特性確定快速響應矩陣碼四個頂點中的其中三個頂點，采用挖空算法得到快速響應矩陣碼的邊緣信息，再利用過已知點的Hough變換確定條碼的第四個頂點，根據不失真的快速響應矩陣碼為正方形的特性利用控制點變換法進行幾何失真校正；為得到條碼圖像的碼字，需要得到行與列交叉處的條碼模塊，可以參照國標GB/T?18284-2000給出的參考譯碼算法；再來偵測是否有校正圖形來決定版本，并利用定位圖形來切割快速響應矩陣碼圖像，再讀出掩模信息解除掩模，最后依序讀出二進制值字符串并譯碼，便可以得到字符串信息。

主要技術特點如下：

(1)二值化

首先獲取灰度化后圖像的直方圖，對其進行中值濾波后分析直方圖的峰值特性。如果得到明顯雙峰的直方圖，取雙峰間的波谷最低值或平坦波谷的中間值作為全局閾值，對條碼圖像進行二值化。對于直方圖是單峰，并且單峰處于低灰度區，則認為條碼處在弱光下，反之條碼處于強光下，使用二次閾值選取的處理方式，取低灰度區或高灰度區的中心值和初始全局閾值的平均值作為閾值。如果直方圖呈現三峰或者多峰狀態，說明條碼處于光照不均勻或背景復雜的情況下，采用局部閾值法進行二值化。

(2)挖空算法

根據快速響應矩陣碼的三個位置探測圖形的特性可以精確的定位條碼的三個頂點。但是第四個頂點處不存在位置探測圖形，而且該頂點處是否存在黑色模塊也是不確定的。為此先將條碼挖空，得到邊緣信息，在排除了條碼內部的點對使用Hough變換的干擾，此時求出的旋轉角度是比較精確的。

挖空算法：因為快速響應矩陣碼是一幅二值圖像，只有0和255兩種灰度。故凡是處于碼圖中間部分的點，其四個方向(上、下、左、右)上都有黑色像素點存在(灰度值為0)，此時可將該點去掉(灰度值變為255)。而邊緣部分不可能四個方向上同時存在黑色像素點，所以通過這個方法可以將快速響應矩陣碼碼圖的邊緣信息提取出來。

(3)過已知點的Hough變換