[发明专利]基于聊天用摄像头的QR二维条码识读方法

说明书

技术领域

本发明属于电子条码自动识别技术，对根据国标GB/T 18284-2000《快速响应矩阵码》生成的快速响应矩阵码(或称QR二维条码，QR二维条形码，简称QR Code或QR码)，基于已普及的聊天用摄像头进行自动识别。

背景技术

国内外普遍采用的电子条码技术是一维条码编码和自动识别技术，常见的编码方式有EAN-8、EAN-13、UPC-A及UPC-E等各种标准。然而，其内含信息量相当少，只限于使用数字，在这个信息爆炸的时代已不敷使用。由于信息技术及硬件技术的进步，使我们得以扩展电子条码的容量，因而产生了二维条码的标准及技术。常见的二维条码有PDF417、Data Matrix、MaxiCode及快速响应矩阵码(QR Code)等各种国际标准，除了数字及符号外，包括快速响应矩阵码在内的一些编码方式还具有可表示各国语言文字信息和图像信息、携带信息量大、精确描述物品、防伪功能、不依赖计算机数据库等优点，从而提高了条码技术的应用水平，拓展了应用领域。

快速响应矩阵码是具有代表性的二维条码，国标GB/T 18284-2000中的技术规定，“每个快速响应矩阵码符号有正方形模块组成的一个正方形阵列构成”。快速响应矩阵码符号共有40个规格，分别为版本1、版本2……版本40。版本1的规格为21模块×21模块，版本2的规格为25模块×25模块，依次类推，每一版本比前一版本每边增加四个模块，直到版本40，其规格为177模块×177模块。

国内发明公开说明书CN 1665182A公开了一种快速响应矩阵码的编码及译码方法，它是在编码时增加了一个加密程序，对应的在译码模块中含有一个解密程序，增强了信息的安全性。其译码模块在条码图像二值化时采用的K均值聚类法(K-mean clustering)，此方法的缺点是群组的初始中心值随机性太强，可能进入死循环，得不到预期的结果；同时该算法计算量大，消耗时间多。

发明内容

本发明的目的在于提出利用已普及的聊天用摄像头采集快速响应矩阵码，以高识别率，快速有效地自动识读快速响应矩阵码的方法。

为了实现本发明的目的，技术方案如下：对通过摄像头采集的彩色图像进行灰度化处理；根据所提出的基于直方图特性的自适应阈值化算法，获取二值图像；根据位置探测图形的特殊性质(黑色∶白色∶黑色∶白色∶黑色＝1∶1∶3∶1∶1)初步确定码图位置并将其提取出来；利用三个位置探测图形的特性确定快速响应矩阵码四个顶点中的其中三个顶点，采用挖空算法得到快速响应矩阵码的边缘信息，再利用过已知点的Hough变换确定条码的第四个顶点，根据不失真的快速响应矩阵码为正方形的特性利用控制点变换法进行几何失真校正；为得到条码图像的码字，需要得到行与列交叉处的条码模块，可以参照国标GB/T 18284-2000给出的参考译码算法；再来侦测是否有校正图形来决定版本，并利用定位图形来切割快速响应矩阵码图像，再读出掩模信息解除掩模，最后依序读出二进制值字符串并译码，便可以得到字符串信息。

主要技术特点如下：

(1)二值化

首先获取灰度化后图像的直方图，对其进行中值滤波后分析直方图的峰值特性。如果得到明显双峰的直方图，取双峰间的波谷最低值或平坦波谷的中间值作为全局阈值，对条码图像进行二值化。对于直方图是单峰，并且单峰处于低灰度区，则认为条码处在弱光下，反之条码处于强光下，使用二次阈值选取的处理方式，取低灰度区或高灰度区的中心值和初始全局阈值的平均值作为阈值。如果直方图呈现三峰或者多峰状态，说明条码处于光照不均匀或背景复杂的情况下，采用局部阈值法进行二值化。

(2)挖空算法

根据快速响应矩阵码的三个位置探测图形的特性可以精确的定位条码的三个顶点。但是第四个顶点处不存在位置探测图形，而且该顶点处是否存在黑色模块也是不确定的。为此先将条码挖空，得到边缘信息，在排除了条码内部的点对使用Hough变换的干扰，此时求出的旋转角度是比较精确的。

挖空算法：因为快速响应矩阵码是一幅二值图像，只有0和255两种灰度。故凡是处于码图中间部分的点，其四个方向(上、下、左、右)上都有黑色像素点存在(灰度值为0)，此时可将该点去掉(灰度值变为255)。而边缘部分不可能四个方向上同时存在黑色像素点，所以通过这个方法可以将快速响应矩阵码码图的边缘信息提取出来。

(3)过已知点的Hough变换