CN104008361B - 一种二维码扫描定位提示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维码扫描定位提示方法及系统，首先通过二维码扫描设备获取初步图像，根据设备的显示屏分辨率将初步图像进行压缩，并对压缩后的图像进行二值化处理后将二值图像在二维码扫描设备的显示屏上显示，再根据显示屏上显示的二值图像调整摄像头拍摄位置，得到所需的二维码图像。该方法及系统，在无法显示完整扫描视域的情况下，将低分辨率的拍照视场图像在显示屏上实时显示，实现了对取景位置的实时反馈，使用户在扫码聚焦时更加直观、快速的定位出识别二维码最佳的摄像区域，从而改善设备获取二维码信息的时间，提升用户体验，尤其适用于低端二维码识别嵌入式设备如应用二维码识别技术的动态令牌设备和智能密码钥匙等身份认证设备中。

Description

一种二维码扫描定位提示方法及系统

技术领域

本发明涉及二维码识别技术领域，具体涉及一种二维码扫描定位提示方法及系统。

背景技术

随着信息时代的快速发展，通过二维码应用进行数据信息标记变得无处不在，一组标识物品的数据信息或一张相片都可以生成二维码进行标记。超级商场中的各类货物大都会贴上一个的二维码或是条码标签，商户销售货物时通过扫描二维码标签识别物品信息，用户也能们通过智能手机可直接扫描二维码获取信息；网上商铺或交友网站用户ID也都有一一对应的二维码标记，可以通过智能手机扫描二维码进行关注交易或沟通。

这些应用的主流二维码扫码设备是智能手机、二维码扫码枪和PDA等。智能手机扫描二维码时是采用摄像头和高分辨率显示屏显示的方式，将摄像头捕获的图像实时显示在屏幕上，通过成像信息供用户调整拍摄和取景位置。二维码扫码枪、PDA等设备大都会采用对焦灯投射光斑进行定位，但此种方式比较适合于扫描纸质的二维码。

而对于将二维码识别技术应用于低分辨率显示屏、低性能微控制器的嵌入式设备，并且此类设备应用场景是识别手机、PAD和PC等自带显示屏呈现的二维码信息。智能手机的扫码方式为将摄像头拍摄的高分辨率图像显示在屏幕上，这样对后端显示屏幕的要求较高，对CPU的性能要求、产品功耗和成本较高，不利于在低端二维码识别嵌入式设备(如支持二维码识别的智能密码钥匙或令牌)上使用。而扫码枪等对于手机或PAD等显示屏上呈现的电子二维码图像，由于对焦灯的光强与显示屏光照的叠加干扰，致使二维码识别效率差，影响识别时间。

二维码识别智能密码钥匙或令牌(又称二维码识别KEY或OTP)一般应用于网上银行交易，通过二维码识别获取关键交易信息，二维码信息图像呈现的载体是手机、PAD和PC等自带光源的显示屏，在这种显示屏上进行投射光斑对焦定位或者使用户在摄像固定区域范围的盲拍。前者由于光强的干扰影响识别效果，而且对投射光斑的亮度与结构设计要求比较高；而后者对于非经常性操作设备的使用者而言由于无法直观获得扫描位置的反馈，导致使用者一直在寻找合适的识别拍摄区域，识别定位时间过长。这两种方案带给用户的体验都比较差，不利于此类设备的市场推广，因而使得二维码识别技术在网上银行安全设备应用中受阻。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种二维码扫描定位提示方法及系统，有效提高二维码识别的效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种二维码扫描定位提示方法，包括以下步骤：

(1)通过二维码扫描设备获取并保存初步图像；所述初步图像是指包含用于判别二维码所在位置信息的图像；

(2)获取所述二维码扫描设备的显示屏分辨率，并根据显示屏分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像；

(3)将压缩后的图像进行二值化处理，得到二值图像，并将二值图像在二维码扫描设备的显示屏上显示；

(4)根据显示屏上显示的二值图像调整二维码扫描设备的摄像头拍摄位置，拍摄得到完整的二维码图像，解析得到所需的二维码编码信息。

进一步，如上所述的一种二维码扫描定位提示方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的二维码扫描设备的显示屏分辨率小于或等于其摄像头的分辨率。

进一步，如上所述的一种二维码扫描定位提示方法，所述的二维码扫描设备包括应用二维码识别技术的动态令牌设备和应用二维码识别技术的智能密码钥匙。

进一步，如上所述的一种二维码扫描定位提示方法，步骤(2)中，根据显示屏分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像的具体方式为：

1)根据显示屏分辨率确定压缩后的图像的分辨率；压缩后的图像的分辨率小于或等于显示屏分辨率；

2)根据压缩后的二维码图像的分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像。

再进一步，如上所述的一种二维码扫描定位提示方法，步骤1)中，根据显示屏分辨率确认压缩后的二维码图像的分辨率时，根据显示屏上能够完全用于显示压缩后的图像的显示屏区域的分辨率确定压缩后的图像的分辨率。

更进一步，如上所述的一种二维码扫描定位提示方法，步骤(2)中，所述的压缩为有损压缩。

一种二维码扫描定位提示系统，包括：

初步图像获取模块，用于通过二维码扫描设备获取并保存初步图像；所述初步图像是指包含用于判别二维码所在位置信息的图像；

图像压缩模块，用于获取所述二维码扫描设备的显示屏分辨率，并根据显示屏分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像；

二值图像显示模块，用于将压缩后的图像进行二值化处理，得到二值图像，并将二值图像在二维码扫描设备的显示屏上显示；

二维码图像获取识别模块，用于根据显示屏上显示的二值图像调整二维码扫描设备的摄像头拍摄位置，拍摄得到完整的二维码图像，解析得到所需的二维码编码信息。

进一步，如上所述的一种二维码扫描定位提示系统，所述的图像压缩模块包括：

压缩比例确认单元，用于根据显示屏分辨率确定压缩后的图像的分辨率；压缩后的图像的分辨率小于或等于显示屏分辨率；

压缩单元，用于根据压缩后的图像的分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像。

再进一步，如上所述的一种二维码扫描定位提示系统，所述的压缩比例确认单元在根据显示屏分辨率确认压缩后的二维码图像的分辨率时，根据显示屏上能够完全用于显示压缩后的图像的显示屏区域的分辨率确定压缩后的图像的分辨率。

本发明的有益效果在于：本发明所述的方法及系统，在无法显示完整扫描视域的情况下，通过对扫描视场图像(初步图像)的压缩、二值化等处理，得到低分辨率的拍照视场图像并发送到显示屏上实时显示刷新，从而以实现对取景位置的实时反馈。通过该方式使用户在扫码聚焦能够更加直观，快速的定位出设备识别二维码最佳的摄像区域，从而改善设备获取到二维码信息的时间，提升用户体验。该方法及系统尤其对于低端二维码识别嵌入式设备如应用二维码识别技术的动态令牌设备和应用二维码识别技术的智能密码钥匙等身份认证设备，效果更佳显著。

附图说明

图1为具体实施方式中一种二维码扫描定位提示系统的结构框图；

图2为具体实施方式中一种二维码扫描定位提示方法的流程图；

图3和图4为具体实施方式中各行各列抽取像素压缩法的示意图；

图5和图6为具体实施方式中N×N像素点灰度平均化合并为新像素点压缩法的示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1示出了本发明具体实施方式中一种二维码扫描定位提示系统的结构框图，该系统包括初步图像获取模块11、图像压缩模块12、二值图像显示模块13和二维码图像获取识别模块14，其中：

初步图像获取模块11用于通过二维码扫描设备获取并保存初步图像；所述初步图像是指包含用于判别二维码所在位置信息的图像。

图像压缩模块12用于获取所述二维码扫描设备的显示屏分辨率，并根据显示屏分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像；该模块包括压缩比例确认单元121和压缩单元122，压缩比例确认单元121用于根据显示屏分辨率确定压缩后的图像的分辨率；压缩后的图像的分辨率小于或等于显示屏分辨率；压缩单元131用于根据压缩后的图像的分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像。压缩比例确认单元121在根据显示屏分辨率确认压缩后的二维码图像的分辨率时，根据显示屏上能够完全用于显示压缩后的图像的显示屏区域的分辨率确定压缩后的图像的分辨率。

二值图像显示模块13用于将压缩后的图像进行二值化处理，得到二值图像，并将二值图像在二维码扫描设备的显示屏上显示。

二维码图像获取识别模块14用于根据显示屏上显示的二值图像调整二维码扫描设备的摄像头拍摄位置，拍摄得到完整的二维码图像，解析得到所需的二维码编码信息。

图2示出了本发明具体实施方式中基于图1中所示系统的一种二维码扫描定位提示方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S21：扫描获取初步二维码图像；

通过二维码扫描设备的摄像头获取初步图像，并将该图像保存到二维码扫描设备的内存中。其中，本实施方式中所述的初步图像是指包含用于判别二维码所在位置信息但通过解析该图形无法得到所需的二维码编码信息的灰度图像。初步图像中可能包含局部或整个的二维码图像(即使有整个二维码图像，但是由于图像清晰度或其它原因用户也无法从该图像中得到所有需要的二维码编码信息)，也可能完全没有二维码，但是根据该图像可以判断再次拍摄时二维码所在的位置。例如，所要扫描的二维码上方一定距离如5cm处印有一同样大小的商标，初步扫描时由于盲拍或其它原因没能对准二维码而是对准了商标，此时摄像头的成像视场内(初步图像)就只有商标而没有二维码，但是用户可以根据图像中该商标的位置判断出如果要拍摄二维码需要调整如何调整摄像头。

本实施方式中的二维码扫描设备一般指的是采用低分辨率显示屏(如128*64、128*128等)的低端二维码识别嵌入式设备，如应用二维码识别技术的动态令牌设备和应用二维码识别技术的智能密码钥匙等身份认证设备，应用二维码识别技术的智能密码钥匙主要指应用PKI的数字签名认证技术的设备。本实施方式中二维码扫描设备的显示屏分辨率一般分辨率小于或等于其摄像头的分辨率。

步骤S22：对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像；

获取所述二维码扫描设备的显示屏分辨率，并根据显示屏分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像，具体方式为：

1)根据显示屏分辨率确定压缩后的图像的分辨率；压缩后的图像的分辨率小于或等于显示屏分辨率；

2)根据压缩后的二维码图像的分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像

该步骤中进行初步图像压缩的目的，是为了得到分比率较低的能够满足显示屏显示需求的新的灰度图像。如对某一二维码扫描设备来说，其所选用的摄像头分辨率为640x480(4：3)，而选用的显示屏分辨率为128x64(2：1)，这就使得显示屏无法单屏显示摄像头获取的全部图像像素，只能对其进行局部显示或将原始图片分辨率压缩后显示。可以选定压缩后分辨率为48x48，即可被128x64屏幕显示。

本实施方式步骤1)中，根据显示屏分辨率确认压缩后的二维码图像的分辨率时，根据显示屏上用于显示拍照提示的显示区域的分辨率确认压缩后的图像的分辨率，压缩后的图像的分辨率应该不大于显示屏上用于显示拍照提示的显示区域的分辨率。

其中，显示屏上用于显示拍照提示的显示区域指的是显示屏上能够完全用于显示拍照对象轮廓(本步骤中的拍照对象轮廓即压缩后的图像)的区域，也就是显示屏上去掉显示必要信息区域(主要是指显示拍照设备硬件信息的区域，如显示设备剩余电量的区域)后的显示屏区域。

因此，本实施方式中的显示屏分辨率并不是实际的显示屏的分辨率，例如二维码扫描设备的显示屏为LCD屏，该LCD屏的分辨率为128×64，而LCD屏中有128×16的区域需要用来显示设备其它相关的硬件信息(如电量显示区域)等，那么该显示屏中能够用于显示拍照图像的区域为128×48，该128×48即为本实施方式中的显示屏分辨率，以小于或等于128×48的分辨率作为压缩后的图像的分辨率，便可以使压缩后的图像全部显示在显示屏上。

本实施方式中所述的压缩为有损压缩，可以采用隔行隔列抽取像素或N×N像素点灰度平均化合并为新像素点的压缩方法。

隔行隔列抽取像素压缩方式的示意图如图3和图4所示：图3中原始图像为256级灰度、20×20像素图像，对其进行各行各列抽取一次像素点操作后得到256级灰度、10×10像素的图像，图3中的A、B、C、D与图4中的A、B、C、D四点对应。

N×N像素点灰度平均化合并为新像素点压缩的方式如图5和图6所示：图5中原始图像为256级灰度、10×10像素图像，对该图像矩阵进行2×2像素灰度平均化合并处理，具体的，假设图5中E、F、G、H四点的灰度值分别为255、255、255、200，对这四点形成的2×2像素矩阵进行像素灰度平均化，平均后的像素值为(255+255+255+200)/4＝241，以241作为上述四点合并后的新像素点的灰度值，其他部分经相同步骤处理即可，图6为采用该方式压缩后图像，图中的示数为合并后各新像素点的灰度值。在实际应用中，可以迭代使用该方式，最终得到原始图像1/2ⁿ大小的图像。

图3-图6中，不同像素点的颜色深浅不同，表示的是各像素点的灰度值不同，颜色越浅灰度值越大，白色灰度值为255，黑色灰度值为0，其它介于两者之间。

步骤S23：对压缩后的图像进行二值化处理，并将二值图像在显示屏上显示；

步骤S24：根据显示屏上显示的二值图像调整摄像头位置，得到所需的二维码图像。

将压缩后的图像进行二值化处理，得到二值图像，并将二值图像在二维码扫描设备的显示屏上显示，根据显示屏上显示的二值图像调整二维码扫描设备的摄像头拍摄位置，拍摄得到所需的完整的二维码图像，并解析得到所需的二维码编码信息。所述的完整的二维码图像是指符合用户需求的包含所有二维码编码信息的图像。

二值化是图像分割的一种方法，在二值化图像的时候把大于某个临界灰度值的像素灰度设为灰度极大值，把小于这个值的像素灰度设为灰度极小值，从而实现二值化。根据阈值选取的不同，二值化的算法分为固定阈值和自适应阈值。比较常用的二值化方法有：双峰法、P参数法、迭代法和OTSU法等。在二维码识别智能密码钥匙或令牌扫描拍摄二维码的应用中，二维码编码图案为清晰的黑白对比图像，因此在二值化处理后其图像信息特征的丢失很小，并不影响其被人眼识别认出。

在得到压缩后的图像后，经过二值化处理后的图像发送到显示屏显示即可将拍照视场的定位与聚焦状态直观的反馈给用户，用户根据显示的二值图像的状态，通过调整摄像头的位置，上下左右前后移动摄像头，以得到二维码图像完整的、适合大小的实时显示图案，并根据得到的图像解析得到所需的二维码编码信息。

在实际应用中，如果通过一次上述步骤S21～S24的方式得到的二维码图像仍然不能够满足需求，可以循环进行步骤S21～S24，直至得到满足用户要求的二维码图像。

本发明所述的方法及系统，在无法还原完全拍摄信息的情况下，将无法解析得到所需二维码编码信息的初步图像进行处理，将处理后的二值图像上实时显示在显示屏上，用户即可以根据显示屏上显示的二值图像信息及时调整摄像头，以更加直观、快速的定位出最佳拍摄区域，得到所需的二维码图像。本发明尤其适用于低分辨率显示屏的低端二维码识别嵌入式设备，能够有效提升用户体验。

下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。

实施例

本实施例中的二维码扫描设备为OTP设备，以使用OTP设备扫描二维码(本实施方式中为QR码)生成动态口令完成交易的过程对本发明进行说明。

在应用OTP设备时,由OTP产生一次性动态口令，用户通过在限定时间内录入该动态口令来完成授权实现交易。OTP设备有时间型、事件型和挑战应答型3种，本实施例中是挑战应答型的应用：交易信息被加密后编码为二维码图案，由OTP设备扫描该二维码图案，识别编码信息并解密后还原原始交易信息供用户确认，确认无误后由该交易信息和OTP设备上的密钥共同生成动态口令完成交易。

传统采用挑战应答方式的OTP设备需要手动输入挑战信息，当挑战信息较少时其安全性得不到保证，当挑战信息过长时又会对用户的使用体验造成不利影响。使用扫描二维码的方式输入挑战信息则解决了上述的安全性不足和用户操作复杂的问题，同时通过在二维码编码内容中增加交易相关信息，使用户可以在独立设备(OTP)上验证交易信息的有效性，可防范交易劫持和交易伪造等攻击。

采用QR-OTP设备扫描二维码方式完成交易的流程如下：

1、用户登录网银，填写转账信息，生成QR码形式的挑战信息

2、使用QR-OTP设备扫描二维码挑战信息，验证交易信息无误后生成一次性动态口令。

3、用户将动态口令录入网银客户端，提交银行后台服务器验证以完成交易。

在步骤2中通过OTP设备扫描二维码挑战信息以获取交易信息的过程中，二维码信息图像呈现的载体一般是手机、PAD和PC等自带光源的显示屏，在这种显示屏上进行投射光斑对焦定位或者使用户在摄像固定区域范围的盲拍，导致使用者需要一直在寻找合适的识别拍摄区域，识别定位时间过长。采用本发明上述的二维码扫描定位提示方式，用户可以首先在摄像固定区域范围进行盲拍，得到初步图像，根据显示屏分辨率对初步图像进行压缩处理，将压缩后的图像进行二值化处理，并将二值图像实时显示到显示屏上，用户便可以根据显示屏上的二值图像轮廓及时正确的调整摄像头拍摄位置，快速的进入设备有效的二维码识别区域，得到完整的二维码图像，得到二维码图像中的交易信息，完成交易。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种二维码扫描定位提示方法，包括以下步骤：

(1)通过二维码扫描设备获取并保存初步图像；所述初步图像是指包含用于判别二维码所在位置信息的图像，所述二维码所在位置信息为二维码与初步图像中其它标识的相对位置信息；

(2)获取所述二维码扫描设备的显示屏分辨率，并根据显示屏分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像；

(3)将压缩后的图像进行二值化处理，得到二值图像，并将二值图像在二维码扫描设备的显示屏上显示；

(4)根据显示屏上显示的二值图像调整二维码扫描设备的摄像头拍摄位置，拍摄得到完整的二维码图像，解析得到所需的二维码编码信息。

2.如权利要求1所述的一种二维码扫描定位提示方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的二维码扫描设备的显示屏分辨率小于或等于其摄像头的分辨率。

3.如权利要求1或2所述的一种二维码扫描定位提示方法，其特征在于：所述的二维码扫描设备包括应用二维码识别技术的动态令牌设备和应用二维码识别技术的智能密码钥匙。

4.如权利要求1所述的一种二维码扫描定位提示方法，其特征在于：步骤(2)中，根据显示屏分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像的具体方式为：

1)根据显示屏分辨率确定压缩后的图像的分辨率；压缩后的图像的分辨率小于或等于显示屏分辨率；

2)根据压缩后的二维码图像的分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像。

5.如权利要求4所述的一种二维码扫描定位提示方法，其特征在于：步骤1)中，根据显示屏分辨率确认压缩后的二维码图像的分辨率时，根据显示屏上能够完全用于显示压缩后的图像的显示屏区域的分辨率确定压缩后的图像的分辨率。

6.如权利要求1或4或5所述的一种二维码扫描定位提示方法：其特征在于，步骤(2)中，所述的压缩为有损压缩。

7.一种二维码扫描定位提示系统，包括：

初步图像获取模块，用于通过二维码扫描设备获取并保存初步图像；所述初步图像是指包含用于判别二维码所在位置信息的图像，所述二维码所在位置信息为二维码与初步图像中其它标识的相对位置信息；

图像压缩模块，用于获取所述二维码扫描设备的显示屏分辨率，并根据显示屏分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像；

二值图像显示模块，用于将压缩后的图像进行二值化处理，得到二值图像，并将二值图像在二维码扫描设备的显示屏上显示；

二维码图像获取识别模块，用于根据显示屏上显示的二值图像调整二维码扫描设备的摄像头拍摄位置，拍摄得到完整的二维码图像，解析得到所需的二维码编码信息。

8.如权利要求7所述的一种二维码扫描定位提示系统，其特征在于：所述的图像压缩模块包括：

压缩比例确认单元，用于根据显示屏分辨率确定压缩后的图像的分辨率；压缩后的图像的分辨率小于或等于显示屏分辨率；

压缩单元，用于根据压缩后的图像的分辨率对初步图像进行压缩，得到压缩后的图像。

9.如权利要求8所述的一种二维码扫描定位提示系统，其特征在于：所述的压缩比例确认单元在根据显示屏分辨率确认压缩后的二维码图像的分辨率时，根据显示屏上能够完全用于显示压缩后的图像的显示屏区域的分辨率确定压缩后的图像的分辨率。