[发明专利]一种基于柱面二维码的复原和识别方法

权利要求书

1.一种基于柱面二维码的复原和识别方法，其特征在于，所述方法包括：

获得预处理后的二值图像所有连通域的左上位置、右上位置、左下位置角点坐标；

根据连通域角点坐标到图像边界的距离和三个角点所围成的矩形面积挑选出二维码的三个“回”型位置探测图形所在区域；

利用三个位置探测图形的位置和间距，计算出坐标变换所需要的超参数，根据超参数实现相机坐标系转换至世界坐标系，获取二维码在世界坐标系下的实际位置；

在世界坐标系下利用弧长与角的对应关系实现二维码柱面到平面的映射；根据超参数实现世界坐标系转换至二维码图像坐标系，获取像素坐标；

利用镜像转置解决像素坐标不单调递增的问题，并采用归一化将镜像转置后的像素坐标范围重新压缩在输入图像尺寸范围内，得到输入图像坐标在修复图里的映射位置；对于修复图中没有与输入图像坐标存在映射关系的坐标则使用插值填充像素。

2.根据权利要求1所述的一种基于柱面二维码的复原和识别方法，其特征在于，所述三个“回”型位置探测图形所在区域为：

左上位置探测图形的左上角点到左下位置探测图形的左下角点的距离为二维码像素长度l，左上位置探测图形的左上角点到右上位置探测图形的右上角点的距离为二维码在柱面上的左右边界像素长度d，相机到柱面的距离为Z；

其中，张角θ₀是弧度制，后续坐标变化时需要转化为角度制，f为相机焦距，dx为相机焦距。

3.根据权利要求1所述的一种基于柱面二维码的复原和识别方法，其特征在于，所述根据超参数实现空间坐标系变换具体为：

将相机坐标系沿Z_c轴正向平移Z+R，在将平移后的坐标系沿Y_c轴顺时针旋转θ₀为二维码在柱面上的张角；

将新坐标系沿X_c轴逆时针旋转实现了从相机坐标转换至世界坐标。

4.根据权利要求1所述的一种基于柱面二维码的复原和识别方法，其特征在于，所述根据超参数实现世界坐标系转换至二维码图像坐标系为：

根据参数张角θ₀和二维码实际长度L，推出二维码上任意坐标(x_w,y_w,z_w)具有以下关系式：

其中，(x',y')为(x_w,y_w,z_w)映射到平面的对应坐标，R为圆柱实际半径，θ为二维码左边界到(x_w,y_w,z_w)所覆盖的圆心角。

5.根据权利要求1所述的一种基于柱面二维码的复原和识别方法，其特征在于，所述利用镜像转置解决像素坐标不单调递增的问题具体为：

其中，col代表二维码垂直方向像素坐标映射矩阵，i,j分别代表柱面部分垂直方向像素坐标所在的行数和列数；min(·)和max(·)函数是获得矩阵最小值和最大值函数；index(·)代表获得垂直方向像素坐标在矩阵中的列索引。