CN102289647A - Qr码识别系统及其识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种QR码识别系统及其识别方法，该QR码识别方法包括步骤：首先，利用第一摄像机与第二摄像机同步取得QR码对应的第一影像及第二影像；再来，对第二影像做几何转换，得到正常的QR码的第三影像；并且，分别将第一影像、第三影像的每一单元信息块的像素值减去所在影像的平均像素值且对结果取绝对值并对应形成第四影像、第五影像；之后，将第四影像映射的单元信息块的像素值与第五影像映射的单元信息块的像素值进行比较，并记录差值形成第六影像；最后，设定门槛值，对所述第六影像进行二值化。本发明的QR码识别系统和识别方法能高效稳定地对所述QR码进行识别。

Description

QR码识别系统及其识别方法

技术领域

本发明涉及一种二维条形码，尤其涉及一种形成于金属面上的QR码识别系统及识别方法。

背景技术

二维条形码作为一种新的信息存储和传递技术，广泛应用于商品标识、安全防伪和电子商务等众多领域。二维条形码利用某种特定的几何图形按一定规律在二维方向上分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过影像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。常见的国际标准二维条形码有PDF417、Data Matrix、Maxi Code及QR Code等各种标准，其中以超高速识读(Quick Response Code，QR Code)应用最为广泛，QR码具有超高速、全方位(360度)识读的特点，能有效地表示汉字，在诸多行业得到了广泛的应用，QR码符号是由一系列小正方形信息块组成的正方形数组，通过用明暗的灰度变化表示“0”或“1”，在QR码应用于汽车制造、飞机制造、武器制造及一切机械产品上时，要求在金属面或塑料面上用雕刻来表现QR码，然而该表面经过雕刻后，亮与暗的对比较印刷面为低，QR码的识别难度大且容易产生失真。

因此急需一种QR码识别系统及识别方法来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的一目的是提供一种稳定性高、具有较高识别性能的QR码识别系统。

本发明的另一目的是提供一种能高效稳定识别QR码的QR码识别方法。

为达成上述目的，本发明所提供的一种QR码识别系统，包括摄像机及与所述摄像机电连接的处理器，其中摄像机具有第一摄像机、第二摄像机、均匀光源、电源调节器、存储器及控制器，第一摄像机包括相连的第一镜头及第一传感器，第二摄像机包括相连的第二镜头及第二传感器，第一传感器及第二传感器与控制器同步连接，均匀光源及存储器分别与控制器电连接，电压调节器分别与第一传感器、第二传感器、控制器及处理器电连接，控制器与处理器相连，设定第一基准面与第二基准面，第一镜头与第一基准面正对，第一镜头中心的光轴与第二基准面相交于焦点，第一镜头位于第二镜头与均匀光源之间且第一镜头、第二镜头及均匀光源位于同一平面，第二镜头的中心位于均匀光源的光轴入射经过所述焦点在第二基准面的反射线上。

为达成上述目的，本发明所提供的一种QR码识别方法，包括以下步骤：

首先，利用第一摄像机与第二摄像机同步取得QR码对应的第一影像及第二影像；

再来，对第二影像做几何转换，得到正常的QR码的第三影像；

并且，分别将第一影像、第三影像的每一单元信息块的像素值减去所在影像的平均像素值且对结果取绝对值并对应形成第四影像、第五影像；

之后，将第四影像映射的单元信息块的像素值与第五影像映射的单元信息块的像素值进行比较，并记录差值形成第六影像；

最后，设定门槛值，对所述第六影像进行二值化。

如上所述，本发明的QR码识别系统和识别方法，利用差分信号的原理，采用两台摄像机的设计，通过摄像机的摆设角度进行补光，能高效稳定地对所述QR码进行识别，经过影像处理后，对应的像素值相减取绝对值，通过设定门槛值来判断该区是0或1，然后进行QR码辨识，从而达到高效稳定地识别所述QR码的目的。

附图说明

图1为本发明QR码的平面示意图。

图2为图1中所示的由亮平面代表的QR码的白色单元信息块的结构示意图。

图3为图1中所示的由散射面代表的QR码的黑色单元信息块的结构示意图。

图4为本发明QR码的制造方法的流程图。

图5为本发明QR码识别系统的结构框图。

图6为本发明QR码的识别原理示意图。

图7为图5中所示的第一摄像机、第二摄像机与控制器同步连接的示意图。

图8为本发明QR码识别方法的流程图。

图中各附图标记说明如下：

QR码          10亮平面         11

散射面        12对位方块       13

第一摄像机    210第一镜头      212

第一传感器    212第二摄像机    220

第二镜头      222第二传感器    224

均匀光源      230电源调节器    240

存储器        250控制器        260

处理器        270第一基准面    280

第二基准面    290

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图3，本发明涉及一种QR码10，适用于在金属面或塑料面上形成，所述QR码10呈正方形并由若干个同样呈正方形的单元信息块按照一定规律无间隙地排列而成，其单元信息块为黑色或白色，分别表示不同的二进制值。本发明的QR码10的白色单元信息块表现为在金属面上压铸形成的亮平面11，且代表各白色单元信息块的亮平面11均与水平面形成一致的倾斜角

其中，

优选在0度至45度之间；所述QR码10的黑色单元信息块表现为散射面12，所述散射面12位于与水平面平行的同一平面上。通过亮平面11来表现QR码的白色单元信息块，散射面12来表现黑色单元信息块，加强亮暗对比度，加强可读性和稳定性。

参阅图4，上述QR码10的制造方法，包括以下步骤：

S001：对应QR码的每一单元信息块在金属面上分别压铸形成亮平面，且每个单元信息块上的亮平面均与水平面形成一致的倾斜角；

S002：利用雷射雕刻机将QR码的黑色单元信息块对应位置上的亮平面去除并分别形成位于与水平面平行的同一平面上的散射面。

具体地，S001步骤之前还包括在所述金属面上压铸形成对位方块13，所述QR码10位于所述对位方块13的一侧，QR码10的边缘分别与对位方块13的边缘对应垂直。通过对位方块13的标引，方便在金属面上压铸形成倾斜度一致的亮平面11，且方便雷射雕刻机获取QR码10的位置信息，能准确快速地消除掉QR码10对应的黑色单元信息块上的亮平面11，形成所需的散射面12。

请参阅图5，本发明的QR码识别系统，包括摄像机及与所述摄像机电连接的处理器270，摄像机包括：第一摄像机210、第二摄像机220、均匀光源(light source，LS)230、电源调节器240、存储器250及控制器260，第一摄像机210及第二摄像机220与控制器260同步连接，均匀光源230及存储器250分别与控制器260电连接，电压调节器240分别与第一摄像机210、第二摄像机220、控制器260及处理器270电连接，控制器260与处理器270相连，其中，存储器250用于存储影像数据，处理器270可以是PC终端，其通过电压调节器240为第一摄像机210、第二摄像机220及控制器260提供电源。

请参阅图6及图7，具体地，第一摄像机210包括第一镜头212及第一传感器214，第二摄像机220包括第二镜头222及第二传感器224，第一镜头212及第二镜头222用于采集影像，第一传感器214及第二传感器224与控制器260同步相连。配合参阅第六图，设定第一基准面280与第二基准面290，第一基准面280与水平面平行，第二基准面290与第一基准面280之间的夹角与所述倾斜角大小一致，第一镜头212与第一基准面280正对，第一镜头212的中心的光轴L1与第二基准面290相交于焦点0，第一镜头212位于第二镜头222与均匀光源230之间且第一镜头212、第二镜头222及均匀光源位230于同一平面，第二镜头222的中心位于均匀光源230的光轴L2入射经过焦点0在第二基准面290的反射线L3上。

本发明的QR码10的识别系统采用两台摄像机的设计，通过摄像机的摆设角度进行补光，具体地，进行影像采集时，第一镜头212与QR码10正对，即亮平面11与第一基准面280对应，散射面12与第二基准面290对应。第一镜头212与散射面12垂直并与亮平面11相交于焦点0，此时第一镜头212与亮平面11上经过点0的法线L4之间的夹角为

均匀光源230的光轴L2及第二镜头222的中心与法线L4之间的夹角均为θ，θ角大于

角。采集影像时，如果为完整光滑的金属亮平面11，第二镜头222由于均匀光源230的加强作用可得到比较亮的像素值，两摄像机取得的亮度值相减＞0，而在同一为黑色图块，即散射面12所表示的黑色单元信息块上，因为亮平面11被雷射雕刻机打成非光滑的散射面12，因此第一镜头212与第二镜头222获取的数值接近，两摄像机取得的亮度值两者相减靠近0，通过设定门槛值来做0与1的区隔即可以实现解碼。

具体地，参阅图7，所述传感器可采用CMOS影像传感器芯片或CCD传感芯片，以OV系列摄像头芯片为例，与控制器260同步连接时，第一传感器214的数据引脚、第二传感器224的数据引脚分别与控制器的I/O引脚相连，将传感器获得的影像信号传送给控制器260，第一传感器214及第二传感器224对应的重置引脚(SENSOR RESET pin)、12C CLK引脚、12C Data引脚、MCLK引脚同时对应与控制器同步连接，而第二传感器的水平参考信号(HSYNC)引脚、垂直同步信号(VSYNC)引脚、像素时钟(PIXELCLK)引脚单独与控制器连接，利用SENSOR RESET Pin来使第一传感器214与第二传感器224同时进入初始化状态，利用共同的12CCLK/12C Data引脚对两传感器进行初始化的命令设定，利用其中一组的功能信号引脚：HSYNC/VSYNC/PIXEL CLK来做同步讯号，即可以同时接收两传感器的影像数据。

请参阅图8，本发明的QR码识别方法，包括以下步骤：

S101：采用识别系统对所述QR码进行影像采集，利用第一摄像机与第二摄像机同步取得所述QR码对应的第一影像及第二影像；

S102：对第二影像做几何转换，得到正常的QR码的第三影像；

S103：分别将第一影像、第三影像的每一单元信息块的像素值减去所在影像的平均像素值且对结果取绝对值并对应形成第四影像、第五影像；

S104：将第四影像、第五影像中对应的单元信息块的像素值进行比较，并记录差值形成第六影像；

S105：设定门槛值，对所述第六影像进行二值化。

由于第一镜头212与第二镜头222的采集角度不同，第二镜头222因拍摄角度的原因造成获得的影像存在几何变形，获取的条形码影像并非正方形而是任意四边形，因此需要通过S102的几何转换步骤来矫正几何失真，以得到由正常的QR码影像。在第六影像中判断QR码是靠近0或远离0，根据摄像机的特性选取合适的门槛值做0与1的区隔，将QR码译码为二进制字符，通过此识别方式达到高效稳定地识别所述QR码的目的。

如上所述，本发明的QR码识别系统和识别方法，利用差分信号的原理，采用两台摄像机的设计，通过摄像机的摆设角度进行补光，能高效稳定地对所述QR码进行识别，经过影像处理后，对应的像素值相减取绝对值，通过设定门槛值来判断该区是0或1，然后进行QR码辨识，从而达到高效稳定地识别所述QR码的目的。

Claims (5)

1.一种QR码识别系统，其特征在于：包括摄像机及与所述摄像机电连接的处理器，其中摄像机具有第一摄像机、第二摄像机、均匀光源、电源调节器、存储器及控制器，第一摄像机包括相连的第一镜头及第一传感器，第二摄像机包括相连的第二镜头及第二传感器，第一传感器及第二传感器与控制器同步连接，均匀光源及存储器分别与控制器电连接，电压调节器分别与第一传感器、第二传感器、控制器及处理器电连接，控制器与处理器相连，设定第一基准面与第二基准面，第一镜头与第一基准面正对，第一镜头中心的光轴与第二基准面相交于焦点，第一镜头位于第二镜头与均匀光源之间且第一镜头、第二镜头及均匀光源位于同一平面，第二镜头的中心位于均匀光源的光轴入射经过所述焦点在第二基准面的反射线上。

2.根据权利要求1所述的QR码识别系统，其特征在于：所述QR码呈正方形并由若干同样呈正方形的单元信息块按照一定规律无间隙地排列而成，其单元信息块为黑色或白色，分别表示不同的二进制值。

3.根据权利要求2所述的QR码识别系统，其特征在于：所述QR码的白色单元信息块表现为在金属面上压铸形成的亮平面，且代表各白色单元信息块的亮平面均与水平面形成一致的倾斜角

所述QR码的黑色单元信息块表现为散射面，所述散射面位于与水平面平行的同一平面上。

4.根据权利要求3所述的QR码识别系统，其特征在于：所述第一基准面与水平面平行，第二基准面与第一基准面之间的夹角与所述倾斜角

大小一致。

5.一种QR码识别方法，包括如下步骤：

首先，利用第一摄像机与第二摄像机同步取得QR码对应的第一影像及第二影像；

再来，对第二影像做几何转换，得到正常的QR码的第三影像；

并且，分别将第一影像、第三影像的每一单元信息块的像素值减去所在影像的平均像素值且对结果取绝对值并对应形成第四影像、第五影像；

之后，将第四影像映射的单元信息块的像素值与第五影像映射的单元信息块的像素值进行比较，并记录差值形成第六影像；

最后，设定门槛值，对所述第六影像进行二值化。

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