CN103400131A - 一种图像识别中的校正装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种图像识别中的校正装置及其方法。本发明在拍摄获取目标图像（如二维码）的同时获取与该识别目标图像角度一致的参考图像（如圆形、正方形等），由于该参考图像的透视变形参数与识别目标图像一致，因此可以根据该参考图像对所拍摄的识别目标图像进行校正，从而能够将其恢复为可识别的图像。

Description

一种图像识别中的校正装置及其方法

技术领域

本发明涉及信息技术领域，更具体地，涉及一种图像识别中的校正装置及其方法。

背景技术

由于手机等移动终端设备普遍置入了摄像头等图像获取设备，使得通过拍摄实现信息采集和录入成为一种普遍的趋势。相对于传统的信息采集手段，这种方式操作更简便和灵活。

在移动终端上通过拍摄实现信息采集的一项关键技术即是二维码。二维码通过在正方形空间内有序分布的黑、白像素存储一定比特的信息。用户可使用移动终端拍摄二维码图像，从中提取所存储的信息并由移动终端进行处理，例如可从二维码中提取网址并通过移动终端进行访问，或者提取即时通讯号码实现交互等。

目前各类二维码中最为典型的是QR码，具有寻像图形与校正图形。为了对二维码进行识别，需要通过横向、纵向以及45度交叉扫描的方式扫描获取寻像图形的位置，然后通过译码算法识别校正图形，进而建立采样网络，识别各像素点并进行对应解码。

但是，在实际应用中，由于拍摄角度偏差等原因，所获得的二维码图形难免透视变形，呈现非正方形的不规则形状。按照现有的二维码编码标准和译码算法，在这种情况下无法正确地识别寻像图形，因此也就无法取得校正图形和采样网络，导致解码失败。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种图像识别中的校正装置及其方法。本发明在拍摄获取目标图像（如二维码）的同时获取与该识别目标图像角度一致的参考图像（如圆形、正方形等），由于该参考图像的透视变形参数与识别目标图像一致，因此可以根据该参考图像对所拍摄的识别目标图像进行校正，从而能够将其恢复为可识别的图像。

本发明所提供的所述图像识别中的校正装置，其特征在于，包括：

图像获取模块，用于获取识别目标的图像，以及与该识别目标位于同一平面的参考图形的图像；

校正参数计算模块，根据所述参考图形的图像，计算空间校正参数；

校正模块，根据所述空间校正参数对识别目标的图像进行空间校正。

优选的是，所述识别目标为二维码。

优选的是，所述参考图形为正方形或圆形。

优选的是，所述校正参数计算模块根据所述参考图形的图像在平面坐标系中的坐标，以及该参考图形在平面坐标系中相应的规则化坐标，计算所述空间校正参数。

进一步优选的是，所述空间校正参数为线性矩阵。

本发明进一步提供了一种图像识别中的校正方法，其特征在于，包括：

图像获取步骤，用于获取识别目标的图像，以及与该识别目标位于同一平面的参考图形的图像；

校正参数计算步骤，根据所述参考图形的图像，计算空间校正参数；

校正步骤，根据所述空间校正参数对识别目标的图像进行空间校正。

优选的是，所述识别目标为二维码。

优选的是，所述参考图形为正方形或圆形。

优选的是，所述校正参数计算步骤中，根据所述参考图形的图像在平面坐标系中的坐标，以及该参考图形在平面坐标系中相应的规则化坐标，计算所述空间校正参数。

进一步优选的是，所述空间校正参数为线性矩阵。

本发明的优点是能够通过拍摄取得的参考图形坐标，以及该图形的规则化坐标，通过简单地映射对应取得空间校正参数，从而执行对二维码等识别目标的校正，能够消除由于透视变换给目标识别带来的困难，而且计算过程简单，不需要复杂的边缘提取等操作，具有良好的鲁棒性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明实施例中二维码及参考图形示意图；

图2是本发明实施例中具有透视变形的二维码及参考图形图像示意图；

图3是本发明实施例的空间校正参数计算示意图；

图4是本发明实施例的校正装置结构示意图；

图5是本发明实施例的校正方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。

在具体实施方式中，以二维码作为识别目标。利用手机等终端设备拍摄二维码时，容易由于拍摄位置和角度等方面的因素产生透视形变。为了加强在具有透视形变的图像中对二维码的识别，如图1所示，本发明在作为识别目标的二维码同一平面内设置具有规则形状的参考图形。在图1中将正方形101作为参考图形，设置在二维码102的相同平面内。在不同的实施例中，也可以用圆形等其它规则形状作为参考图形。为了满足实际应用需要，应将参考图形设置在易于与二维码共同被拍摄下来的位置处，例如图1中将正方形101设置在二维码102的外围。

通过手机等终端设备拍摄所获得的画面如图2所示，其中正方形101在所拍摄的画面中对应为图像201，相应地二维码102在所拍摄的画面中对应图像202。可见，以上两个图像具有相同方向和程度上的透视变形。而作为正方形的参考图形来说，易于为图像201计算将其校正恢复为规则正方形的空间校正参数。相应地，二维码相应的图像202可以适用相同的空间校正参数，从而实现透视变形校正，将其恢复为规则的二维码图形，进而可以利用标准二维码的识别方法实现其中的信息提取。

具体来说，如图3所示，在图像201上容易通过拟合等方法提取获取4个顶点。在图像201所处平面坐标系中，如图2所示，将所述4个顶点的坐标分别设为(x₀,y₀)，(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，(x₃,y₃)。由于可以预知与图像201相应的参考图形101是一个正方形，且可以预知该正方形的4个顶点在该平面坐标系中具有规则化坐标(x'₀,y'₀)，(x'₁,y'₁)，(x'₂,y'₂)，(x'₃,y'₃)，利用以上坐标可以计算得到作为所述空间校正参数的线性矩阵 $\left[\begin{array}{ccc}{a}_{00}& a_{01}& a_{02}\\ a_{10}& a_{11}& a_{12}\\ a_{20}& a_{21}& a_{22}\end{array}\right],$ 令：

x'₀＝(a₀₀·x₀+a₀₁·y₀+a₀₂)/(a₂₀·x₀+a₂₁·y₀+a₂₂)

y'₀＝(a₁₀·x₀+a₁₁·y₀+a₁₂)/(a₂₀·x₀+a₂₁·y₀+a₂₂)

x'₁＝(a₀₀·x₁+a₀₁·y₁+a₀₂)/(a₂₀·x₁+a₂₁·y₁+a₂₂)

y'₁＝(a₁₀·x₁+a₁₁·y₁+a₁₂)/(a₂₀·x₁+a₂₁·y₁+a₂₂)

x'₂＝(a₀₀·x₂+a₀₁·y₂+a₀₂)/(a₂₀·x₂+a₂₁·y₂+a₂₂)

y'₂＝(a₁₀·x₂+a₁₁·y₂+a₁₂)/(a₂₀·x₂+a₂₁·y₂+a₂₂)

x'₃＝(a₀₀·x₃+a₀₁·y₃+a₀₂)/(a₂₀·x₃+a₂₁·y₃+a₂₂)

y'₃＝(a₁₀·x₃+a₁₁·y₃+a₁₂)/(a₂₀·x₃+a₂₁·y₃+a₂₂)

通过上述方程组求解获得空间校正参数 $\left[\begin{array}{ccc}{a}_{00}& a_{01}& a_{02}\\ a_{10}& a_{11}& a_{12}\\ a_{20}& a_{21}& a_{22}\end{array}\right]$ 后，利用该矩阵可以对图像202执行空间校正，将其恢复为与原始的二维码102相同图像后，进行采样和信息提取。

基于上述原理，本发明提供了如图4所示的校正装置，包括图像获取模块401，用于获取识别目标即二维码102的图像，以及与该识别目标位于同一平面的参考图形即正方形101的图像；校正参数计算模块402，根据所述参考图形的图像，计算空间校正参数，如上文所述，该模块根据所述参考图形的图像在平面坐标系中的坐标，以及该参考图形在平面坐标系中相应的规则化坐标，计算所述空间校正参数；校正模块403，根据所述空间校正参数对识别目标的图像进行空间校正。

本发明进一步提供了图5所示的校正方法，其特征在于，包括：

图像获取步骤501，用于获取识别目标的图像，以及与该识别目标位于同一平面的参考图形的图像；校正参数计算步骤502，根据所述参考图形的图像，计算空间校正参数；校正步骤503，根据所述空间校正参数对识别目标的图像进行空间校正。

可见，本发明的优点是能够通过拍摄取得的参考图形坐标，以及该图形的规则化坐标，通过简单地映射对应取得空间校正参数，从而执行对二维码等识别目标的校正，能够消除由于透视变换给目标识别带来的困难，而且计算过程简单，不需要复杂的边缘提取等操作，具有良好的鲁棒性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明还可以应用在其它设备中；以上描述中的尺寸和数量均仅为参考性的，本领域技术人员可根据实际需要选择适当的应用尺寸，而不脱离本发明的范围。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种图像识别中的校正装置，其特征在于，包括：

图像获取模块，用于获取识别目标的图像，以及与该识别目标位于同一平面的参考图形的图像；

校正参数计算模块，根据所述参考图形的图像，计算空间校正参数；

校正模块，根据所述空间校正参数对识别目标的图像进行空间校正。

2.根据权利要求1所述的校正装置，其特征在于，所述识别目标为二维码。

3.根据权利要求1所述的校正装置，其特征在于，所述参考图形为正方形或圆形。

4.根据权利要求1所述的校正装置，其特征在于，所述校正参数计算模块根据所述参考图形的图像在平面坐标系中的坐标，以及该参考图形在平面坐标系中相应的规则化坐标，计算所述空间校正参数。

5.根据权利要求4所述的校正装置，其特征在于，所述空间校正参数为线性矩阵。

6.一种图像识别中的校正方法，其特征在于，包括：

图像获取步骤，用于获取识别目标的图像，以及与该识别目标位于同一平面的参考图形的图像；

校正参数计算步骤，根据所述参考图形的图像，计算空间校正参数；

校正步骤，根据所述空间校正参数对识别目标的图像进行空间校正。

7.根据权利要求6所述的校正方法，其特征在于，所述识别目标为二维码。

8.根据权利要求6所述的校正方法，其特征在于，所述参考图形为正方形或圆形。

9.根据权利要求6所述的校正方法，其特征在于，所述校正参数计算步骤中，根据所述参考图形的图像在平面坐标系中的坐标，以及该参考图形在平面坐标系中相应的规则化坐标，计算所述空间校正参数。

10.根据权利要求9所述的校正方法，其特征在于，所述空间校正参数为线性矩阵。

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