一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法及系統(tǒng)，方法包括：對(duì)從終端獲取的含有二維碼的彩色圖像進(jìn)行灰度化和二值化處理，得到二值圖像；對(duì)二值圖像進(jìn)行取反和連通區(qū)域劃分，然后標(biāo)記劃分出的連通區(qū)域；根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，然后根據(jù)QR碼尋像圖形的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域；在包含尋像圖形的最小區(qū)域中，采用改進(jìn)的KMP算法尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別。本發(fā)明通過二值化處理以及根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正的方法，提高了識(shí)別率；同時(shí)采用了改進(jìn)的KMP算法，圖形檢測(cè)速度高，實(shí)時(shí)性好。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于條碼識(shí)別領(lǐng)域。
【專利說明】
一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及條碼識(shí)別領(lǐng)域，尤其是一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]二維條碼識(shí)別技術(shù)屬于圖形標(biāo)識(shí)技術(shù)，其在物流、票據(jù)、移動(dòng)支付等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。二維碼與一維碼不同，它在橫向和縱向兩個(gè)方向存儲(chǔ)信息，信息存儲(chǔ)量大，存儲(chǔ)種類多，存儲(chǔ)密度高，安全性好，并且不需要聯(lián)機(jī)，即可獲取其內(nèi)容。因此，現(xiàn)在圖形標(biāo)識(shí)技術(shù)主要使用二維碼。QR Code，英文全稱為Quick Response Code (即快速相應(yīng)矩陣碼)，是目前最具有代表性的二維條碼之一，是由日本Denso公司于1994年9月研制的，除具有一維條碼及其它二維條碼的優(yōu)點(diǎn)外，還具有超高速識(shí)讀、全方位識(shí)讀和能夠同時(shí)表示中國(guó)漢字和日本漢字的特點(diǎn)。
[0003]從終端獲取到的二維碼圖片一般會(huì)出現(xiàn)光照不均、存在額外的背景以及存在傾斜等情況，如果仍按照傳統(tǒng)的識(shí)別過程來處理這些圖片，那么其識(shí)別率將大受影響。此外，對(duì)于二維碼來說，二維碼圖形檢測(cè)是解碼過程中一個(gè)重要步驟。由于技術(shù)的發(fā)展，從終端獲取到的圖片質(zhì)量越來越高，因此，二維碼圖形檢測(cè)的重點(diǎn)是滿足其實(shí)時(shí)性要求，即提高其檢測(cè)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于:提供一種識(shí)別率高和實(shí)時(shí)性好的，基于連通域的二維條碼識(shí)別方法。
[0005]本發(fā)明的目的在于:提供一種識(shí)別率高和實(shí)時(shí)性好的，基于連通域的二維條碼識(shí)別系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法，包括以下步驟:
51、對(duì)從終端獲取的含有二維碼的彩色圖像進(jìn)行灰度化和二值化處理，得到二值圖像；
52、對(duì)二值圖像進(jìn)行取反和連通區(qū)域劃分，然后標(biāo)記劃分出的連通區(qū)域；
53、根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，然后根據(jù)QR碼尋像圖形的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域；
54、在包含尋像圖形的最小區(qū)域中，采用改進(jìn)的KMP算法尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別。
[0007]進(jìn)一步，所述步驟SI包括:
511、從終端獲取含有二維碼的彩色圖像；
512、對(duì)含有二維碼的彩色圖像進(jìn)行灰度化，得到灰度圖像；
513、采用大津法對(duì)灰度圖像進(jìn)行二值化處理，得到二值圖像。
[0008]進(jìn)一步，所述步驟S2具體為:
對(duì)二值圖像進(jìn)行取反操作，然后對(duì)取反操作后的圖像進(jìn)行連通區(qū)域劃分，并標(biāo)記劃分出的連通區(qū)域。
[0009]進(jìn)一步，所述步驟S3包括:
531、根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，并記錄QR碼尋像圖形的坐標(biāo)；
532、根據(jù)記錄的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域。
[00?0]進(jìn)一步，所述步驟S31具體為:
根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度，以行為檢測(cè)對(duì)象，對(duì)二值圖像進(jìn)行檢測(cè)，判斷當(dāng)前檢測(cè)行是否符合QR碼尋像圖形的包含關(guān)系且符合包含關(guān)系時(shí)QR碼尋像圖形的白色區(qū)域長(zhǎng)度是否相等，若是，則記錄當(dāng)前檢測(cè)行起始位置點(diǎn)行和列的坐標(biāo)，然后根據(jù)設(shè)定的檢測(cè)間隔選取下一檢測(cè)行作為當(dāng)前檢測(cè)行重新進(jìn)行判斷，直至所有行檢測(cè)完畢;反之，則直接根據(jù)檢測(cè)間隔選取下一檢測(cè)行作為當(dāng)前檢測(cè)行重新進(jìn)行判斷。
進(jìn)一步，所述步驟S4包括:
541、確定包含尋像圖形的最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣及第一數(shù)組，所述最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣只保留連通域檢測(cè)為QR碼尋像圖形的元素值而將其它元素值置0，所述第一數(shù)組由最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣加上在標(biāo)識(shí)矩陣最右邊所增加的一列O值元素得到；
542、將第一數(shù)組的每一行連接在一起組成一個(gè)行向量，然后對(duì)該行向量進(jìn)行游程編碼，并將游程編碼的信息存儲(chǔ)在第二數(shù)組中，所述第二數(shù)組為結(jié)構(gòu)體數(shù)組且用于記錄游程長(zhǎng)度和數(shù)組元素的實(shí)際數(shù)值；
543、根據(jù)第二數(shù)組采用改進(jìn)的KMP算法中尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)；
544、根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別。
[0011]進(jìn)一步，所述步驟S43包括:
5431、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素X是否大于設(shè)定閾值N，若是，則結(jié)束尋找過程，反之，則執(zhí)行步驟S432，其中，元素X為第二數(shù)組f (X)中的任一元素；
5432、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素X是否滿足f(x+2).len/f (X).len=3，若是，則執(zhí)行步驟S433，反之，則執(zhí)行步驟S435，其中，f(x+2).len為第二數(shù)組f(x)中元素x+2游程編碼的游程長(zhǎng)度，f (X).1en為第二數(shù)組f (X)中元素X游程編碼的游程長(zhǎng)度，元素x+2由元素X向后移動(dòng)2步得到；
5433、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素X是否滿足f(X).len/f (x+4).1en=I，若是，則執(zhí)行步驟S434，反之，則執(zhí)行步驟S436，其中，f(x+4).len第二數(shù)組f(x)中元素x+4游程編碼的游程長(zhǎng)度，元素x+4由元素X向后移動(dòng)4步得到；
5434、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素X是否滿足f(X).val/f (x+4).val=l，若是，則標(biāo)記當(dāng)前尋標(biāo)元素X的位置并以元素X向后移動(dòng)6步得到的元素x+6作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431，反之，則直接以元素X向后移動(dòng)6步得到的元素x+6作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431，其中，f(x)
?val為第二數(shù)組f (X)中元素X的實(shí)際數(shù)值，f(x+4).val為第二數(shù)組f (x)中元素x+4的實(shí)際數(shù)值；
5435、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素是否滿足f(x+2).len/f (X).1en大于I，若是，貝Ij以元素x向后移動(dòng)4步得到的元素x+4作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431，反之，則以元素X向后移動(dòng)2步得到的元素x+2作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431;
5436、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素是否滿足f(X).len/f (x+4).1en大于I，若是，貝Ij以元素x向后移動(dòng)4步得到的元素x+4作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431，反之，則以元素X向后移動(dòng)6步得到的元素x+6作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431。
[0012]本發(fā)明所采取的另一技術(shù)方案是:
一種基于連通域的二維條碼識(shí)別系統(tǒng)，包括:
預(yù)處理模塊，用于對(duì)從終端獲取的含有二維碼的彩色圖像進(jìn)行灰度化和二值化處理，得到二值圖像；
連通區(qū)域劃分模塊，用于對(duì)二值圖像進(jìn)行取反和連通區(qū)域劃分，然后標(biāo)記劃分出的連通區(qū)域；
最小區(qū)域確定模塊，用于根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，然后根據(jù)QR碼尋像圖形的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域；
中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊，用于在包含尋像圖形的最小區(qū)域中，采用改進(jìn)的KMP算法尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別；所述預(yù)處理模塊的輸出端依次通過連通區(qū)域劃分模塊、最小區(qū)域確定模塊進(jìn)而和中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊的輸入端連接。
[0013]進(jìn)一步，所述最小區(qū)域確定模塊包括:
尋找和記錄單元，用于根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，并記錄QR碼尋像圖形的坐標(biāo)；
確定單元，用于根據(jù)記錄的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域；
所述連通區(qū)域劃分模塊的輸出端依次通過尋找和記錄單元以及確定單元進(jìn)而和中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊的輸入端連接。
[0014]進(jìn)一步，所述中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊包括:
矩陣獲取單元，用于確定包含尋像圖形的最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣及第一數(shù)組，所述最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣只保留連通域檢測(cè)為QR碼尋像圖形的元素值而將其它元素值置0，所述第一數(shù)組由最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣加上在標(biāo)識(shí)矩陣最右邊所增加的一列O值元素得到；
游程編碼單元，用于將第一數(shù)組的每一行連接在一起組成一個(gè)行向量，然后對(duì)該行向量進(jìn)行游程編碼，并將游程編碼的信息存儲(chǔ)在第二數(shù)組中，所述第二數(shù)組為結(jié)構(gòu)體數(shù)組且用于記錄游程長(zhǎng)度和數(shù)組元素的實(shí)際數(shù)值；
中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找單元，用于根據(jù)第二數(shù)組采用改進(jìn)的KMP算法中尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)；
校正識(shí)別單元，用于根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別；
所述最小區(qū)域確定模塊的輸出端依次通過矩陣獲取單元、游程編碼單元和中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找單元進(jìn)而與校正識(shí)別單元的輸入端連接。
[0015]本發(fā)明的方法的有益效果是:先對(duì)終端獲取的彩色圖像進(jìn)行二值化和連通區(qū)域劃分，再根據(jù)連通區(qū)域?qū)ふ襋R碼尋像圖形以及確定包含尋像圖形的最小區(qū)域，最后采用改進(jìn)的KMP算法從確定的最小區(qū)域中尋找出尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，采用了基于連通域的二維條碼識(shí)別方法，通過二值化處理以及根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正的方法，能顯著降低光照不均、額外的背景以及傾斜等因素的影響，提高了二維條碼的識(shí)別率;同時(shí)采用改進(jìn)的KMP算法來尋找尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，極大提高了圖形檢測(cè)的檢測(cè)速度，滿足了實(shí)時(shí)性的高要求。
[0016]本發(fā)明的系統(tǒng)的有益效果是:先通過預(yù)處理模塊和連通區(qū)域劃分模塊對(duì)終端獲取的彩色圖像進(jìn)行二值化和連通區(qū)域劃分，再在最小區(qū)域確定模塊中根據(jù)連通區(qū)域?qū)ふ襋R碼尋像圖形以及確定包含尋像圖形的最小區(qū)域，最后在中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊中采用改進(jìn)的KMP算法從確定的最小區(qū)域中尋找出尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，采用了基于連通域的二維條碼識(shí)別方法，通過二值化處理以及根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正的方法，能顯著降低光照不均、額外的背景以及傾斜等因素的影響，提高了二維條碼的識(shí)別率;同時(shí)采用改進(jìn)的KMP算法來尋找尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，極大提高了圖形檢測(cè)的檢測(cè)速度，滿足了實(shí)時(shí)性的高要求。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法的整體流程圖；
圖2為本發(fā)明一種基于連通域的二維條碼識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖3為本發(fā)明采用改進(jìn)的KMP算法中尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參照?qǐng)D1，一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法，包括以下步驟:
51、對(duì)從終端獲取的含有二維碼的彩色圖像進(jìn)行灰度化和二值化處理，得到二值圖像；
52、對(duì)二值圖像進(jìn)行取反和連通區(qū)域劃分，然后標(biāo)記劃分出的連通區(qū)域；
53、根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，然后根據(jù)QR碼尋像圖形的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域；
54、在包含尋像圖形的最小區(qū)域中，采用改進(jìn)的KMP算法尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別。
[0019]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟SI包括:
511、從終端獲取含有二維碼的彩色圖像；
512、對(duì)含有二維碼的彩色圖像進(jìn)行灰度化，得到灰度圖像；
513、采用大津法對(duì)灰度圖像進(jìn)行二值化處理，得到二值圖像。
[0020]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟S2具體為:
對(duì)二值圖像進(jìn)行取反操作，然后對(duì)取反操作后的圖像進(jìn)行連通區(qū)域劃分，并標(biāo)記劃分出的連通區(qū)域。
[0021 ]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟S3包括:
531、根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，并記錄QR碼尋像圖形的坐標(biāo)；
532、根據(jù)記錄的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域。
[0022]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟S31具體為:
根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度，以行為檢測(cè)對(duì)象，對(duì)二值圖像進(jìn)行檢測(cè)，判斷當(dāng)前檢測(cè)行是否符合QR碼尋像圖形的包含關(guān)系且符合包含關(guān)系時(shí)QR碼尋像圖形的白色區(qū)域長(zhǎng)度是否相等，若是，則記錄當(dāng)前檢測(cè)行起始位置點(diǎn)行和列的坐標(biāo)，然后根據(jù)設(shè)定的檢測(cè)間隔選取下一檢測(cè)行作為當(dāng)前檢測(cè)行重新進(jìn)行判斷，直至所有行檢測(cè)完畢;反之，則直接根據(jù)檢測(cè)間隔選取下一檢測(cè)行作為當(dāng)前檢測(cè)行重新進(jìn)行判斷。
[0023]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟S4包括:
S41、確定包含尋像圖形的最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣及第一數(shù)組，所述最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣只保留連通域檢測(cè)為QR碼尋像圖形的元素值而將其它元素值置O，所述第一數(shù)組由最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣加上在標(biāo)識(shí)矩陣最右邊所增加的一列O值元素得到；
542、將第一數(shù)組的每一行連接在一起組成一個(gè)行向量，然后對(duì)該行向量進(jìn)行游程編碼，并將游程編碼的信息存儲(chǔ)在第二數(shù)組中，所述第二數(shù)組為結(jié)構(gòu)體數(shù)組且用于記錄游程長(zhǎng)度和數(shù)組元素的實(shí)際數(shù)值；
543、根據(jù)第二數(shù)組采用改進(jìn)的KMP算法中尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)；
544、根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別。
[0024]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟S43包括:
5431、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素X是否大于設(shè)定閾值N，若是，則結(jié)束尋找過程，反之，則執(zhí)行步驟S432，其中，元素X為第二數(shù)組f (X)中的任一元素；
5432、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素X是否滿足f(x+2).len/f (X).len=3，若是，則執(zhí)行步驟S433，反之，則執(zhí)行步驟S435，其中，f(x+2).len為第二數(shù)組f(x)中元素x+2游程編碼的游程長(zhǎng)度，f (X).1en為第二數(shù)組f (X)中元素X游程編碼的游程長(zhǎng)度，元素x+2由元素X向后移動(dòng)2步得到；
5433、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素X是否滿足f(X).len/f (x+4).1en=I，若是，則執(zhí)行步驟S434，反之，則執(zhí)行步驟S436，其中，f(x+4).len第二數(shù)組f(x)中元素x+4游程編碼的游程長(zhǎng)度，元素x+4由元素X向后移動(dòng)4步得到；
5434、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素X是否滿足f(X).val/f (x+4).val=l，若是，則標(biāo)記當(dāng)前尋標(biāo)元素X的位置并以元素X向后移動(dòng)6步得到的元素x+6作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431，反之，則直接以元素X向后移動(dòng)6步得到的元素x+6作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431，其中，f(x)
?val為第二數(shù)組f (X)中元素X的實(shí)際數(shù)值，f(x+4).val為第二數(shù)組f (x)中元素x+4的實(shí)際數(shù)值；
5435、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素是否滿足f(x+2).len/f (X).1en大于I，若是，貝Ij以元素x向后移動(dòng)4步得到的元素x+4作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431，反之，則以元素X向后移動(dòng)2步得到的元素x+2作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431;
5436、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素是否滿足f(X).len/f (x+4).1en大于I，若是，貝Ij以元素x向后移動(dòng)4步得到的元素x+4作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431，反之，則以元素X向后移動(dòng)6步得到的元素x+6作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431。
[0025]參照?qǐng)D2，一種基于連通域的二維條碼識(shí)別系統(tǒng)，包括:
預(yù)處理模塊，用于對(duì)從終端獲取的含有二維碼的彩色圖像進(jìn)行灰度化和二值化處理，得到二值圖像；
連通區(qū)域劃分模塊，用于對(duì)二值圖像進(jìn)行取反和連通區(qū)域劃分，然后標(biāo)記劃分出的連通區(qū)域；
最小區(qū)域確定模塊，用于根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，然后根據(jù)QR碼尋像圖形的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域；
中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊，用于在包含尋像圖形的最小區(qū)域中，采用改進(jìn)的KMP算法尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別；
所述預(yù)處理模塊的輸出端依次通過連通區(qū)域劃分模塊、最小區(qū)域確定模塊進(jìn)而和中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊的輸入端連接。
[0026]參照?qǐng)D2，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述最小區(qū)域確定模塊包括:
尋找和記錄單元，用于根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，并記錄QR碼尋像圖形的坐標(biāo)；
確定單元，用于根據(jù)記錄的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域；
所述連通區(qū)域劃分模塊的輸出端依次通過尋找和記錄單元以及確定單元進(jìn)而和中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊的輸入端連接。
[0027]參照?qǐng)D2，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊包括: 矩陣獲取單元，用于確定包含尋像圖形的最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣及第一數(shù)組，所述最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣只保留連通域檢測(cè)為QR碼尋像圖形的元素值而將其它元素值置0，所述第一數(shù)組由最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣加上在標(biāo)識(shí)矩陣最右邊所增加的一列O值元素得到；
游程編碼單元，用于將第一數(shù)組的每一行連接在一起組成一個(gè)行向量，然后對(duì)該行向量進(jìn)行游程編碼，并將游程編碼的信息存儲(chǔ)在第二數(shù)組中，所述第二數(shù)組為結(jié)構(gòu)體數(shù)組且用于記錄游程長(zhǎng)度和數(shù)組元素的實(shí)際數(shù)值；
中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找單元，用于根據(jù)第二數(shù)組采用改進(jìn)的KMP算法中尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)；
校正識(shí)別單元，用于根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別；
所述最小區(qū)域確定模塊的輸出端依次通過矩陣獲取單元、游程編碼單元和中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找單元進(jìn)而與校正識(shí)別單元的輸入端連接。
[0028]下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步解釋和說明。
[0029]實(shí)施例一
參照?qǐng)D1-3，本發(fā)明的第一實(shí)施例:
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)識(shí)別率低和實(shí)時(shí)性較差的問題，本發(fā)明提出了一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法。該方法的主要實(shí)現(xiàn)過程包括以下步驟:
(一)對(duì)從終端獲取的含有二維碼的彩色圖像進(jìn)行灰度化和二值化處理，得到二值圖像。
[0030]當(dāng)從終端獲取到二維碼圖形后，首先需要將獲取到的彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像。而灰度圖像有可能會(huì)受光照不均、背景和傾斜等因素的影響，所以為了保證圖像的質(zhì)量，本發(fā)明還需要利用大津法對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理。
[0031](二)對(duì)二值圖像進(jìn)行取反和連通區(qū)域劃分，然后標(biāo)記劃分出的連通區(qū)域。
[0032]二值圖像中黑色為目標(biāo)區(qū)域，白色為背景，而劃分連通區(qū)域時(shí)，黑色為背景，白色為目標(biāo)區(qū)域，所以本發(fā)明在劃分連通區(qū)域前需要對(duì)二值圖像取反。
[0033]取反操作完成后，即可采用傳統(tǒng)的連通域劃分算法進(jìn)行連通區(qū)域劃分，如可采用連通區(qū)域標(biāo)記法將二值圖像中的目標(biāo)區(qū)域和背景區(qū)分開來。
[0034](三)根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，然后根據(jù)QR碼尋像圖形的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域。
[0035]在QR碼中，位置探測(cè)圖形(即尋像圖形)的黑白比例為1: 1:3:1:1，并且位置探測(cè)圖形的外圍區(qū)域與中心的正方形是包圍關(guān)系。因此，獲取包含位置探測(cè)圖形的最小區(qū)域時(shí)，只需對(duì)檢測(cè)的行判斷其是否具有位置探測(cè)圖形的包含關(guān)系，并且位置探測(cè)圖形的白色區(qū)域長(zhǎng)度是否相等。如果滿足以上條件，則記錄該檢測(cè)的行起始點(diǎn)位置點(diǎn)的行和列坐標(biāo)。接著，根據(jù)記錄的坐標(biāo)，可確定包含位置探測(cè)圖形的最小區(qū)域。在檢測(cè)圖像時(shí)，為了減少計(jì)算量，根據(jù)尋像圖形的特點(diǎn)，每間隔6行進(jìn)行掃描檢測(cè)，即將檢測(cè)間隔設(shè)為6行。
(四)在包含尋像圖形的最小區(qū)域中，采用改進(jìn)的KMP算法尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別。
[0036]確定包含尋像圖形的最小區(qū)域后，本發(fā)明采用標(biāo)識(shí)矩陣和數(shù)組對(duì)該最小區(qū)域進(jìn)行表示。其中，標(biāo)識(shí)矩陣只保留連通區(qū)域中檢測(cè)為QR尋像圖形的元素值，其它元素值設(shè)為零。在此標(biāo)識(shí)矩陣的基礎(chǔ)上，再在該標(biāo)識(shí)矩陣的增加一列，數(shù)值全部為零，以組成一個(gè)新的數(shù)組，記為第一數(shù)組。
[0037]將第一數(shù)組的每一行連接在一起，組成一個(gè)行向量，然后對(duì)此行向量進(jìn)行游程編碼，游程編碼的信息存儲(chǔ)在一個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組中，記為第二數(shù)組。第二數(shù)組分別記錄其游程長(zhǎng)度和數(shù)組元素的實(shí)際數(shù)值。
[0038]在游程編碼中，可利用改進(jìn)的KMP算法，尋找尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，并對(duì)圖像進(jìn)行校正。由于第二數(shù)組中零元素和非零元素間隔分布，所以在尋找尋像圖形的中心坐標(biāo)時(shí)，可以間隔尋找。而QR碼中位置探測(cè)圖形的黑白比例為1:1:3:1:1，位于中間的兩個(gè)部分為白色，所以在游程編碼中尋找尋像圖形的中心坐標(biāo)時(shí)，需要查找相鄰非零元素的游程長(zhǎng)度比為1:3:1，并且第一個(gè)元素的數(shù)值要與第三個(gè)元素的數(shù)值相等。基于以上原理，本發(fā)明在尋找1:3:1過程中采用改進(jìn)的KMP算法進(jìn)行搜索，以提高檢測(cè)的速度和效率。KMP算法與其它匹配算法相比，能合理利用已經(jīng)計(jì)算出的信息，進(jìn)行高效的向后移動(dòng)，以保證在線性時(shí)間內(nèi)完成搜索，大量減少了冗余對(duì)比。
[0039]本發(fā)明所采用的改進(jìn)的KMP算法流程如圖3所示。假設(shè)f(x)為結(jié)構(gòu)體數(shù)組，f(x).1en為相對(duì)應(yīng)元素游程編碼的游程長(zhǎng)度，f(x).val為對(duì)應(yīng)的連通分量數(shù)值。在不考慮背景顏色的情況下，該改進(jìn)的KMP算法首先分析f(x+2).len/f (X).1en的結(jié)果，如果f (x+2).1en/f(x).1en不為3，且大于I，則說明用于比較的兩個(gè)非零元素都不是所求，則以元素X跳后4步的元素x+4作為新的元素(即令X= x+4，將x+4賦給X)重新進(jìn)行比較；否則，則以元素X跳后2步的元素x+2作為新的元素重新進(jìn)行比較。若f (x+2).len/f (X).len=3，則繼續(xù)判斷f (x).len/f (x+4).1en是否為I，如果f (x).len/f (x+4).1en大于I，則以元素x跳后4步的元素x+4作為新的元素(即令X= x+4，將x+4賦給X)重新進(jìn)行比較;否則，則表明此時(shí)相鄰非零元素的游程長(zhǎng)度比符合比例，此時(shí)，不管其符合f(x).val/f (x+4).val=l條件與否，都以元素X跳后6步的元素x+6作為新的元素(S卩令X= x+6，將x+6賦給X)重新進(jìn)行比較;唯一區(qū)別就是，若f(X).val/f (x+4).val=l，則表明此時(shí)的相鄰非零元素即為所尋找中心坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的相鄰非零元素，需要標(biāo)記其位置。
[0040]實(shí)際上，在查找位置探測(cè)圖形時(shí)，可以設(shè)置結(jié)構(gòu)體數(shù)組來存儲(chǔ)其信息，每個(gè)結(jié)構(gòu)體主要保存位置探測(cè)圖形的起始位置和終止位置以及外圍圖形的標(biāo)記和中心圖形的標(biāo)記，故可以根據(jù)區(qū)域大小、起始位置和終止位置計(jì)算位置探測(cè)圖形的中心坐標(biāo)。
[0041 ]尋找出中心坐標(biāo)點(diǎn)后，可通過旋轉(zhuǎn)等方法對(duì)圖像校正，并可進(jìn)行采樣、解碼識(shí)別和輸出。
[0042]以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法，其特征在于:包括以下步驟: 51、對(duì)從終端獲取的含有二維碼的彩色圖像進(jìn)行灰度化和二值化處理，得到二值圖像； 52、對(duì)二值圖像進(jìn)行取反和連通區(qū)域劃分，然后標(biāo)記劃分出的連通區(qū)域； 53、根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，然后根據(jù)QR碼尋像圖形的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域； 54、在包含尋像圖形的最小區(qū)域中，采用改進(jìn)的KMP算法尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟SI包括: SI1、從終端獲取含有二維碼的彩色圖像； 512、對(duì)含有二維碼的彩色圖像進(jìn)行灰度化，得到灰度圖像； 513、采用大津法對(duì)灰度圖像進(jìn)行二值化處理，得到二值圖像。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟S2具體為: 對(duì)二值圖像進(jìn)行取反操作，然后對(duì)取反操作后的圖像進(jìn)行連通區(qū)域劃分，并標(biāo)記劃分出的連通區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟S3包括: 531、根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，并記錄QR碼尋像圖形的坐標(biāo)； 532、根據(jù)記錄的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟S31具體為: 根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度，以行為檢測(cè)對(duì)象，對(duì)二值圖像進(jìn)行檢測(cè)，判斷當(dāng)前檢測(cè)行是否符合QR碼尋像圖形的包含關(guān)系且符合包含關(guān)系時(shí)QR碼尋像圖形的白色區(qū)域長(zhǎng)度是否相等，若是，則記錄當(dāng)前檢測(cè)行起始位置點(diǎn)行和列的坐標(biāo)，然后根據(jù)設(shè)定的檢測(cè)間隔選取下一檢測(cè)行作為當(dāng)前檢測(cè)行重新進(jìn)行判斷，直至所有行檢測(cè)完畢;反之，則直接根據(jù)檢測(cè)間隔選取下一檢測(cè)行作為當(dāng)前檢測(cè)行重新進(jìn)行判斷。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟S4包括: 541、確定包含尋像圖形的最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣及第一數(shù)組，所述最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣只保留連通域檢測(cè)為QR碼尋像圖形的元素值而將其它元素值置O，所述第一數(shù)組由最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣加上在標(biāo)識(shí)矩陣最右邊所增加的一列O值元素得到； 542、將第一數(shù)組的每一行連接在一起組成一個(gè)行向量，然后對(duì)該行向量進(jìn)行游程編碼，并將游程編碼的信息存儲(chǔ)在第二數(shù)組中，所述第二數(shù)組為結(jié)構(gòu)體數(shù)組且用于記錄游程長(zhǎng)度和數(shù)組元素的實(shí)際數(shù)值； 543、根據(jù)第二數(shù)組采用改進(jìn)的KMP算法中尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)； 544、根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于連通域的二維條碼識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟S43包括: 5431、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素X是否大于設(shè)定閾值N，若是，則結(jié)束尋找過程，反之，則執(zhí)行步驟S432，其中，元素X為第二數(shù)組f (X)中的任一元素； 5432、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素X是否滿足f(x+2).len/f (X).len=3，若是，則執(zhí)行步驟S433，反之，則執(zhí)行步驟S435，其中，f(x+2).len為第二數(shù)組f(x)中元素x+2游程編碼的游程長(zhǎng)度，f (X).1en為第二數(shù)組f (X)中元素X游程編碼的游程長(zhǎng)度，元素x+2由元素X向后移動(dòng)2步得到； 5433、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素X是否滿足f(X).len/f (x+4).1en=I，若是，則執(zhí)行步驟S434，反之，則執(zhí)行步驟S436，其中，f(x+4).len第二數(shù)組f(x)中元素x+4游程編碼的游程長(zhǎng)度，元素x+4由元素X向后移動(dòng)4步得到； 5434、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素X是否滿足f(X).val/f (x+4).val=l，若是，則標(biāo)記當(dāng)前尋標(biāo)元素X的位置并以元素X向后移動(dòng)6步得到的元素x+6作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431，反之，則直接以元素X向后移動(dòng)6步得到的元素x+6作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431，其中，f(x)?val為第二數(shù)組f(x)中元素X的實(shí)際數(shù)值，f(x+4).val為第二數(shù)組f (x)中元素x+4的實(shí)際數(shù)值； 5435、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素是否滿足f(x+2).len/f (X).1en大于I，若是，則以元素x向后移動(dòng)4步得到的元素x+4作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431，反之，則以元素X向后移動(dòng)2步得到的元素x+2作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431; 5436、判斷當(dāng)前尋標(biāo)元素是否滿足f(X).len/f (x+4).1en大于I，若是，則以元素x向后移動(dòng)4步得到的元素x+4作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431，反之，則以元素X向后移動(dòng)6步得到的元素x+6作為當(dāng)前尋標(biāo)元素返回步驟S431。8.一種基于連通域的二維條碼識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于:包括 預(yù)處理模塊，用于對(duì)從終端獲取的含有二維碼的彩色圖像進(jìn)行灰度化和二值化處理，得到二值圖像； 連通區(qū)域劃分模塊，用于對(duì)二值圖像進(jìn)行取反和連通區(qū)域劃分，然后標(biāo)記劃分出的連通區(qū)域； 最小區(qū)域確定模塊，用于根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，然后根據(jù)QR碼尋像圖形的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域； 中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊，用于在包含尋像圖形的最小區(qū)域中，采用改進(jìn)的KMP算法尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別； 所述預(yù)處理模塊的輸出端依次通過連通區(qū)域劃分模塊、最小區(qū)域確定模塊進(jìn)而和中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊的輸入端連接。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于連通域的二維條碼識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于:所述最小區(qū)域確定模塊包括: 尋找和記錄單元，用于根據(jù)連通區(qū)域的值以及長(zhǎng)度尋找QR碼尋像圖形，并記錄QR碼尋像圖形的坐標(biāo)； 確定單元，用于根據(jù)記錄的坐標(biāo)確定包含尋像圖形的最小區(qū)域； 所述連通區(qū)域劃分模塊的輸出端依次通過尋找和記錄單元以及確定單元進(jìn)而和中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊的輸入端連接。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于連通域的二維條碼識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于:所述中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找與識(shí)別模塊包括: 矩陣獲取單元，用于確定包含尋像圖形的最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣及第一數(shù)組，所述最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣只保留連通域檢測(cè)為QR碼尋像圖形的元素值而將其它元素值置O，所述第一數(shù)組由最小區(qū)域的標(biāo)識(shí)矩陣加上在標(biāo)識(shí)矩陣最右邊所增加的一列O值元素得到； 游程編碼單元，用于將第一數(shù)組的每一行連接在一起組成一個(gè)行向量，然后對(duì)該行向量進(jìn)行游程編碼，并將游程編碼的信息存儲(chǔ)在第二數(shù)組中，所述第二數(shù)組為結(jié)構(gòu)體數(shù)組且用于記錄游程長(zhǎng)度和數(shù)組元素的實(shí)際數(shù)值； 中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找單元，用于根據(jù)第二數(shù)組采用改進(jìn)的KMP算法中尋找QR碼尋像圖形中心坐標(biāo)點(diǎn)； 校正識(shí)別單元，用于根據(jù)尋找的中心坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行圖像校正與二維條碼識(shí)別； 所述最小區(qū)域確定模塊的輸出端依次通過矩陣獲取單元、游程編碼單元和中心坐標(biāo)點(diǎn)尋找單元進(jìn)而與校正識(shí)別單元的輸入端連接。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK105868724SQ201610213155
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】胡建國(guó), 李仕仁, 林格, 白大偉, 吳江旭, 洪佳欣
【申請(qǐng)人】廣州智慧城市發(fā)展研究院