CN102831375A - 兼具二维码识别的图像信号处理器及其二维码识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种兼具二维码识别的图像信号处理器及其二维码识别方法，通过将二维码识别集成于图像信号处理器中，配合二维码识别方法，使得摄像模组可直接对图片进行拍照后识别二维码，带来了通用性强、软件不受外界干扰、反映时间快、操作便利、识别正确率高、不占用手持设备硬件资源的效益，与此同时，由于所有功能集成在图像信号处理器中，大批量生产对最终产品的成本的增长影响很小，最重要的是无需改变设备的外在接口设计以及结构尺寸设计即可实现二维码识别，将二维码的应用推向一个更高的层次。

Description

兼具二维码识别的图像信号处理器及其二维码识别方法

技术领域

本发明涉及一种条码识别装置及其方法，尤其是指一种基于图像信号处理器的二维码识别方法及兼具二维码识别的图像信号处理器。

背景技术

二维码（dimensional barcode），又称二维条码，是在一维条码的基础上扩展出的一种具有可读性的条码。设备扫描二维条码，通过识别条码的长度和宽度中所记载的二进制数据，可获取其中所包含的信息。相比一维条码，二维码记载更复杂的数据，比如图片、网络链接等。随着自带摄像头的手机等一系列数码产品的大量普及，近些年来二维码也得到了广泛的应用。

现有的二维码识别，均首先要由摄像模组中的摄像头获取二维码图像，而后传输出来至设备的处理器中，通过处理器上预装的二维码识别程序对图像进行解析方可完成对二维码的识别。

这种识别模式，具有下述的缺点：

（1）通用性差。由于在不同设备自身系统平台上使用，在平台上需要预装对应的应用程序软件，而现有二维码软件均为各运营商根据自行商品需求独立自行开发，相互间无法通用，因此，一旦某运营商厂家没有专门针对该平台开发相应软件，该平台就无法实现二维码的识别的功能，硬件平台的限制大大阻碍了二维码识别的通用性。

（2）安全性低。二维码识别均是基于一个安装在设备自身系统上的软件，因此其自身易被病毒或人为破坏或篡改，轻则二维码识别的功能会失效，严重的甚至危及使用者的账户、资金安全；

（3）速度慢。上述处理方式在设备自身系统的中间传输环节较多，识别处理的反映时间较长；

（4）操作不便。二维码的识别还需除拍照功能外另行启动专用配对的软件后才可以拍摄识别；

（5）识别难度大。纯软件识别的正确率低、识别效率低，必须在一定的拍摄条件下才可保证识别，例如：必须处在图像正中，环境亮度必须适中，必须对齐二维码识别点等，导致用户使用识别有一定难度，客户体验度差；

（6）耗费系统资源。由于现有二维码识别是通过设备自身系统平台上安装的软件来实现的，二维码的识别所应用解码是由设备自身系统平台的主控芯片完成，会占用了设备的主频资源，特别对于自身主控芯片配置不高的机器来说，尤为影响识别速度。

发明内容

本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种集成了二维码识别的图像信号处理器及其二维码识别方法。

本发明的目的是这样实现的：

相比于常见的图像信号处理器，本发明通过将二维码识别集成于图像信号处理器中，配合二维码识别方法，使得摄像模组可直接对图片进行拍照后识别二维码，其有益效果在于：

1、通用性强：不再受限于手持设备中的平台芯片的处理能力以及是否具有对应的专用软件，只要带有该装置，就可在任意手持设备上实现二维码的识别；

2、因为是硬件解码，解码系统不会被电子病毒等人为破坏，只要手持设备中的摄像装置在就不会系统失效；

3、因为不需要传输数据，单硬件系统就可完成解码，反映时间快；

4、操作便利，直接使用系统自带的系统拍照工具就可以实现二维码解码的工作；

5、软件识别正确率高，识别效率高，实现识别的条件不再受二维码识别点的限制；

6、因为整个计算过程都在摄像装置内部进行，所以不存在占用手持设备的硬件资源的问题；

在带来上述效益的同时，由于所有功能集成在图像信号处理器中，大批量深长对最终产品的成本的增长影响很小，最重要的是无需改变设备的外在接口设计以及结构尺寸设计即可实现二维码识别，将二维码的应用推向一个更高的层次。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1为本发明方法的简化流程图；

图2为本发明方法的总流程图；

图3为本发明图像信号处理器的整体模块示意图；

图4为QR码版本示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，本发明一种涉及一种兼具二维码识别的图像信号处理器的二维码识别方法，它包括步骤：

S1）、判断图形是否包含二维码；图像信号处理器接收来自感光芯片的图形色彩信号，以7n*7n（n=0，1，2…n）的矩阵大小对收集到的所有图形色彩信号进行比对，若有比对到图形色彩信号符合二维码识别图形位排列规则的阵列区域则继续步骤S2，否则对感光芯片的图形电信号进行转换，而后直接形成图像信息输出。

以7*7的为例，色彩信号为0则表示为黑，255则表示为白，设置比对的数值许可误差为10%（依据计算整体色彩图像的跨度值，许可误差将自动调整增大）。

S2）、判断二维码是否完整；图像信号处理器将已比对符合二维码识别图形位排列规则的阵列区域的图形色彩信号识别认定其为一个二维码识别图形位，而后继续进行比对，直至识别到存在三个二维码识别图形，而后对识别到的三个二维码识别图形区域的中心色彩位置点的距离进行计算，当距离比为1：1：1.414时，确认该区域收集的色彩阵列为二维码阵列，则继续步骤S3，否则将感光芯片的图形电信号进行转换，而后直接形成的图像信息输出。

S3）、抽取二维码图像；图像信号处理器从感光芯片中根据步骤S2确定的二维码识别图形位将图形中的色彩图像阵列抽取出来，较佳的，抽取的色彩图像阵列符合国际标准QR-CODE的基本编码包含的阵列大小，是一组（21+4n）*(21+4n)(n=0,1,2…39)的正方形色彩整列。

S4）、二维码图像二值化；图像信号处理器根据取进原则，对抽图形的色彩图像阵列中色彩值小于设定阈值的识别为黑色，色彩之大于设定阈值的识别为白色，从而对图形中的色彩图像中色彩进行黑白二值化操作。鉴于感光芯片本质为每一个光电二极管独立的感应外界传递进来的光线，并转化为电信号，再依据电信号的强弱程度，分为256个等级，每个等级对应着256色中的一个色阶（0代表黑色，而255代表白色），从而产生出色彩，再通过对整个成像区域内的光电二极管收集到的色彩，按照区域内二极管的排列的物理位置，从而反映出感光芯片对应照射的场景图像，因此较佳的，本步骤中的设定阈值为128，对应0-255的256的色彩深度可更好的将色彩均分为黑白两种颜色。

S5）、二维码图像识别；图像信号处理器对上述图像进行二维码识别，从而还原二维码对应数据信息，而后将该数据信息形成数据包用于直接输出。

如图2，进一步的，二维码图像识别包括如下细分步骤：

S51）、图像信号处理器计算识别到的二维码识别图形所包含的全部色彩信息个数A，将该个数A/49，从而得到需要识别的二维码图形的基数单色块所包含的芯片色彩信息的数量B，继续步骤S52。

S52）、图像信号处理器计算获得的二维码图像的黑白二值化图像信息的全部色彩信息个数C，用C/B，再开方，获得要识别的二维码的单行或单列的基数色块个数D，将（D-21）/4，获得该二维码的版本数E。

如图4，以QR码版本1，版本2为例。通过分割，将其中包含的数据信息以及纠错码字按照QR码标准分为块区1，块区2…块区n，再依次排列开来，将对整个二维码的识别分解为单块区二进制0、1数据的转换上来。

S53）、图像信号处理器按照B和E的数值，对二值化色彩图形进行区域分割，从而将图形中包含的数据信息以及纠错码字按照QR码标准分为块区1，块区2…块区n，再依次排列开来，从而将对整个二维码的识别分解为单块区。

S54）、图像信号处理器对上述1-n的块区按照QR码的国标规则解码成二进制，而后对应得二维码基数单色块所包含的芯片色彩信息的数量B，就可将单个块区包含信息转化为二进制，再按顺序拼接1-n的块区信息，较佳的，当按顺序拼接1-n的块区信息后，由于现行感光芯片的寄存器规定的数据格式为16进制数据信息，此处采用感光芯片内部的存储寄存器作为外界平台提取解码信息的通道，因此图像信号处理器需对此时的二进制数据信息转化为十六进制数据信息，再存储于寄存器内。

S55）、当图像信号处理器收到外部提取二维码请求时，通过系统接口将寄存器内识别后的二维码块区信息送出，外部对该信息按标准的编码字符集将二维码信息还原。

此处所说的标准的编码字符集，即指包括：

1）数字型数据（数字0～9）；

2）字母数字型数据（数字0～9；大写字母A～Z；9个其他字符：space，$,%,*,+,-，.，/,：）；

3）8位字节型数据（与JIS X 0201一致的JIS8位字符集（拉丁和假名））；

4）日本汉字字符（与JIS X 0208附录1：转换代码表示法一致的转化JIS字符集。注意：在QR码中的日本汉字字符的值为：8140HEX-9FFCHEX和E040HEX–EBBFHEX,可以压缩为13位。）

5）中国汉字字符（与GB18030-2000附录A双字节字符表表示的字符集）

参见图3，本发明还涉及一种兼具二维码识别的图像信号处理器，它包括：

二维码识别图形位判断模块，用于接收来自感光芯片的图形色彩信号，以7n*7n（n=0，1，2…n）的矩阵大小对收集到的所有图形色彩信号进行比对，若有比对到图形色彩信号符合二维码识别图形位排列规则的阵列区域则将图形送至二维码完整性判断模块，否则将该图形送至图像信息输出模块。

二维码完整性判断模块，用于将已比对符合二维码识别图形位排列规则的阵列区域的图形色彩信号识别认定其为一个二维码识别图形位，而后继续进行比对，直至识别到存在三个二维码识别图形，而后对识别到的三个二维码识别图形区域的中心色彩位置点的距离进行计算，当起比为1：1：1.414时，确认该区域收集的色彩阵列为二维码阵列，则将该图形送至二维码图像抽取模块，否则将该图形送至图像信息输出模块。

二维码图像抽取模块，用于从感光芯片中根据二维码完整性判断模块确定的二维码识别图形位将图形中的色彩图像阵列抽取出来，优选的，上述抽取的色彩图像阵列是一组（21+4n）*(21+4n)(n=0,1,2…39)的正方形色彩整列。

二维码图像二值化模块，用于根据取进原则，对抽图形的色彩图像阵列中色彩值小于设定阈值的识别为黑色，色彩之大于设定阈值的识别为白色，从而对图形中的色彩图像中色彩进行黑白二值化操作，优选的，通常设定阈值设定为128。

二维码图像识别模块，图像信号处理器对上述图像进行二维码识别，从而还原二维码对应数据信息，而后将该数据信息形成数据包用于直接输出。作为一实施例，该识别单元还包括数据制式转换器，用于当按顺序拼接1-n的块区信息后，图像信号处理器对此时的二进制数据信息转化为十六进制数据信息，再存储于寄存器单元内。

图像信息转换输出模块，包括有对外数据交互接口，用于对感光芯片的不含二维码的图形电信号进行转换，而后形成的图像信息直接输出。

作为一实施例，上述二维码图像识别模块具体包括：

色彩信息数量获取单元，用于对识别到的二维码识别图形所包含的全部色彩信息个数A，将该个数A/49，从而得到需要识别的二维码图形的基数单色块所包含的芯片色彩信息的数量B。

二维码版本数确定单元，用于对获得的二维码图像的黑白二值化图像信息的全部色彩信息个数C，用C/B，再开方，获得要识别的二维码的单行或单列的基数色块个数D，将（D-21）/4，获得该二维码的版本数E。

图形分割单元，用于按照B和E的数值，对二值化色彩图形进行区域分割，从而将图形中包含的数据信息以及纠错码字按照QR码标准分为块区1，块区2…块区n，再依次排列开来，从而将对整个二维码的识别分解为单块区。

识别单元，用于对1-n的块区按照QR码的国标规则解码成二进制，而后对应对应得二维码基数单色块所包含的芯片色彩信息的数量B，就可将单个块区包含信息转化为二进制，再按顺序拼接1-n的块区信息并保存于寄存器单元内。

寄存器单元，用于保存识别后的二维码信息。

二维码信息传输单元、用于当收到外部提取二维码请求时，通过对外数据交互接口将寄存器内识别后的二维码信息送出，外部对该信息按标准的编码字符集将二维码信息还原。

综上所述可见，本发明通过将二维码识别集成于图像信号处理器中，配合二维码识别方法，使得摄像模组可直接对图片进行拍照后识别二维码。具备以下效果：

1、通用性强：不再受限于手持设备中的平台芯片的处理能力以及是否具有对应的专用软件，只要带有该装置，就可在任意手持设备上实现二维码的识别；

2、因为是硬件解码，解码系统不会被电子病毒等人为破坏，只要手持设备中的摄像装置在就不会系统失效；

3、因为不需要传输数据，单硬件系统就可完成解码，反映时间快；

4、操作便利，直接使用系统自带的系统拍照工具就可以实现二维码解码的工作；

5、软件识别正确率高，识别效率高，实现识别的条件不再受二维码识别点的限制；

6、因为整个计算过程都在摄像装置内部进行，所以不存在占用手持设备的硬件资源的问题；

在带来上述效益的同时，由于所有功能集成在图像信号处理器中，大批量深长对最终产品的成本的增长影响很小，最重要的是无需改变设备的外在接口设计以及结构尺寸设计即可实现二维码识别，将二维码的应用推向一个更高的层次。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种兼具二维码识别的图像信号处理器的二维码识别方法，其特征在于：它包括步骤，

S1）、判断图形是否包含二维码；图像信号处理器接收来自感光芯片的图形色彩信号，以7n*7n（n=0，1，2…n）的矩阵大小对收集到的所有图形色彩信号进行比对，若有比对到图形色彩信号符合二维码识别图形位排列规则的阵列区域则继续步骤S2，否则对感光芯片的图形电信号进行转换，而后直接形成图像信息输出；

S2）、判断二维码是否完整；图像信号处理器将已比对符合二维码识别图形位排列规则的阵列区域的图形色彩信号识别认定其为一个二维码识别图形位，而后继续进行比对，直至识别到存在三个二维码识别图形，而后对识别到的三个二维码识别图形区域的中心色彩位置点的距离进行计算，当距离比为1：1：1.414时，确认该区域收集的色彩阵列为二维码阵列，则继续步骤S3，否则将感光芯片的图形电信号进行转换，而后直接形成的图像信息输出；

S3）、抽取二维码图像；图像信号处理器从感光芯片中根据步骤S2确定的二维码识别图形位将图形中的色彩图像阵列抽取出来；

S4）、二维码图像二值化；图像信号处理器根据取进原则，对抽图形的色彩图像阵列中色彩值小于设定阈值的识别为黑色，色彩之大于设定阈值的识别为白色，从而对图形中的色彩图像中色彩进行黑白二值化操作；

S5）、二维码图像识别；图像信号处理器对上述图像进行二维码识别，从而还原二维码对应数据信息，而后将该数据信息形成数据包用于直接输出。

2.如权利要求1所述的兼具二维码识别的图像信号处理器的二维码识别方法，其特征在于：所述步骤S5具体包括步骤，

S51）、图像信号处理器计算识别到的二维码识别图形所包含的全部色彩信息个数A，将该个数A/(7n*7n)，从而得到需要识别的二维码图形的基数单色块所包含的芯片色彩信息的数量B，继续步骤S52；

S52）、图像信号处理器计算获得的二维码图像的黑白二值化图像信息的全部色彩信息个数C，用C/B，再开方，获得要识别的二维码的单行或单列的基数色块个数D，将（D-21）/4，获得该二维码的版本数E；

S53）、图像信号处理器按照B和E的数值，对二值化色彩图形进行区域分割，从而将图形中包含的数据信息以及纠错码字按照QR码标准分为块区1，块区2…块区n，再依次排列开来，从而将对整个二维码的识别分解为单块区；

S54）、图像信号处理器对上述1-n的块区按照QR码的国标规则解码成二进制，而后对应得二维码基数单色块所包含的芯片色彩信息的数量B，就可将单个块区包含信息转化为二进制，再按顺序拼接1-n的块区信息并保存于寄存器内；

S55）、当图像信号处理器收到外部提取二维码请求时，通过系统接口将寄存器内识别后的二维码块区信息送出，外部对该信息按标准的编码字符集将二维码信息还原。

3.如权利要求2所述的兼具二维码识别的图像信号处理器的二维码识别方法，其特征在于：所述步骤S54，当按顺序拼接1-n的块区信息后，图像信号处理器对此时的二进制数据信息转化为十六进制数据信息，再存储于寄存器内。

4.如权利要求1所述的兼具二维码识别的图像信号处理器的二维码识别方法，其特征在于：所述步骤S4中抽取的色彩图像阵列是一组（21+4n）*(21+4n)(n=0,1,2…39)的正方形色彩整列。

5.如权利要求1所述的兼具二维码识别的图像信号处理器的二维码识别方法，其特征在于：所述步骤S4中设定阈值为128。

6.一种兼具二维码识别的图像信号处理器，其特征在于：它包括，

二维码识别图形位判断模块，用于接收来自感光芯片的图形色彩信号，以7n*7n（n=0，1，2…n）的矩阵大小对收集到的所有图形色彩信号进行比对，若有比对到图形色彩信号符合二维码识别图形位排列规则的阵列区域则将图形送至二维码完整性判断模块，否则将该图形送至图像信息输出模块；

二维码完整性判断模块，用于将已比对符合二维码识别图形位排列规则的阵列区域的图形色彩信号识别认定其为一个二维码识别图形位，而后继续进行比对，直至识别到存在三个二维码识别图形，而后对识别到的三个二维码识别图形区域的中心色彩位置点的距离进行计算，当起比为1：1：1.414时，确认该区域收集的色彩阵列为二维码阵列，则将该图形送至二维码图像抽取模块，否则将该图形送至图像信息输出模块；

二维码图像抽取模块，用于从感光芯片中根据二维码完整性判断模块确定的二维码识别图形位将图形中的色彩图像阵列抽取出来；

二维码图像二值化模块，用于根据取进原则，对抽图形的色彩图像阵列中色彩值小于设定阈值的识别为黑色，色彩之大于设定阈值的识别为白色，从而对图形中的色彩图像中色彩进行黑白二值化操作；

二维码图像识别模块，图像信号处理器对上述图像进行二维码识别，从而还原二维码对应数据信息，而后将该数据信息形成数据包用于直接输出；

图像信息转换输出模块，包括有对外数据交互接口，用于对感光芯片的不含二维码的图形电信号进行转换，而后形成的图像信息直接输出。

7.如权利要求6所述的兼具二维码识别的图像信号处理器，其特征在于：所述二维码图像识别模块具体包括，

色彩信息数量获取单元，用于对识别到的二维码识别图形所包含的全部色彩信息个数A，将该个数A/49，从而得到需要识别的二维码图形的基数单色块所包含的芯片色彩信息的数量B；

二维码版本数确定单元，用于对获得的二维码图像的黑白二值化图像信息的全部色彩信息个数C，用C/B，再开方，获得要识别的二维码的单行或单列的基数色块个数D，将（D-21）/4，获得该二维码的版本数E；

图形分割单元，用于按照B和E的数值，对二值化色彩图形进行区域分割，从而将图形中包含的数据信息以及纠错码字按照QR码标准分为块区1，块区2…块区n，再依次排列开来，从而将对整个二维码的识别分解为单块区；

识别单元，用于对1-n的块区按照QR码的国标规则解码成二进制，而后对应对应得二维码基数单色块所包含的芯片色彩信息的数量B，就可将单个块区包含信息转化为二进制，再按顺序拼接1-n的块区信息并保存于寄存器单元内；

寄存器单元，用于保存识别后的二维码信息；

二维码信息传输单元、用于当收到外部提取二维码请求时，通过对外数据交互接口将寄存器内识别后的二维码信息送出，外部对该信息按标准的编码字符集将二维码信息还原。

8.如权利要求7所述的兼具二维码识别的图像信号处理器，其特征在于：所述识别单元还包括数据制式转换器，用于当按顺序拼接1-n的块区信息后，图像信号处理器对此时的二进制数据信息转化为十六进制数据信息，再存储于寄存器单元内。

9.如权利要求6所述的兼具二维码识别的图像信号处理器，其特征在于：所述二维码图像抽取模块功能中，抽取的色彩图像阵列是一组（21+4n）*(21+4n)(n=0,1,2…39)的正方形色彩整列。

10.如权利要求6所述的兼具二维码识别的图像信号处理器，其特征在于：所述二维码图像抽取模块功能中设定阈值为128。

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