CN104951726A - 用于qr二维码位置探测的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提供一种用于QR二维码位置探测的方法及装置,其中方法包括:S1:获取包含有QR二维码的目标及背景的第一图像;S2:对所述第一图像进行二值化处理,获得仅包含有黑色像素点、白色像素点的第二图像;S3:扫描所述第二图像,获取位置探测图形;S4:判断所述位置探测图形的中心点位置关系构成等腰直角三角形;S5:定位所述QR二维码。通过上述方式,本发明能够实现操作简便、精度高,减少非目标图形的干扰造成的大量判断运算,提高了效率,避免复杂算法。

Description

用于QR二维码位置探测的方法及装置
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域,尤其是涉及一种用于QR二维码位置探测的方法及装置。
背景技术
二维码相关技术已越来越普遍,对二维码的解码性能要求越来越高,而QRcode(QR二维码)则是其中最常用的二维码之一,其中目标的位置探测及定位是最关键的步骤,快速、准确的定位对提高解码性能起到了关键的作用。
目前一些实现的位置探测算法比较复杂,速度较慢。如申请号201410422618.7的专利采用了聚类算法,需对多个候选点进行多次判断。
聚类分析又称群分析,它是研究(样品或指标)分类问题的一种统计分析方法,同时也是数据挖掘的一个重要算法。具体地,在该专利中,其首先逐行进行扫描,凡符合1:1:3:1:1条件的情况,取这5段的最中间的点,同一行可能也有多处符合该条件;所有行都扫描完后,得到若干个点,对这些点进行聚类算法,最终得到3个类的中心点,取这3个中心点作为位置探测图形的位置。这种算法的误差是比较大的,因为在位置探测图形之外,也存在一些是符合1:1:3:1:1这个比例条件的图形,会对位置探测图形的判定进行干扰。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:实现操作简便、高精度的QR二维码位置探测,减少非目标图形的干扰造成的大量判断运算,提高了效率,避免复杂算法,同时逐级判断,以实现误检率、漏检率低。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:提供一种用于QR二维码位置探测的方法,包括:
S1:获取包含有QR二维码的目标及背景的第一图像;
S2:对所述第一图像进行二值化处理,获得仅包含有黑色像素点、白色像素点的第二图像;
S3:扫描所述第二图像,获取位置探测图形;
S4:判断所述位置探测图形的中心点位置关系构成等腰直角三角形;
S5:定位所述QR二维码。
为解决上述问题,本发明还提供一种用于QR二维码位置探测的装置,包括:
获取模块,用于获取包含有QR二维码的目标及背景的第一图像;
处理模块,用于对所述第一图像进行二值化处理,获得仅包含有黑色像素点、白色像素点的第二图像;
扫描模块,用于扫描所述第二图像,获取位置探测图形;
判断模块,用于判断所述位置探测图形的中心点位置关系构成等腰直角三角形;
定位模块,用于定位所述QR二维码。
本发明的有益效果在于:区别于现有技术,通过对QR二维码进行二值化处理,并扫描获取位置探测图形,通过判断位置探测图形的中心点是否构成等腰直角三角形来定位QR二维码。通过上述方式,本发明操作简便、精度高,减少非目标图形的干扰造成的大量判断运算,提高了效率,避免复杂算法。
附图说明
图1为本发明方法实施例一的流程示意图;
图2为本发明方法实施例二的流程示意图;
图3为位置探测图形内的区域分布示意图;
图4为具体实施例中QR二维码旋转示意图;
图5为位置探测图形的比例分布示意图;
图6为本发明装置实施例三的结构框图;
图7为本发明装置实施例四的结构框图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1,本发明实施例一提供一种用于QR二维码位置探测的方法,包括如下步骤:
S1:获取包含有QR二维码的目标及背景的第一图像;
S2:对所述第一图像进行二值化处理,获得仅包含有黑色像素点、白色像素点的第二图像;
S3:扫描所述第二图像,获取位置探测图形;
S4:判断所述位置探测图形的中心点位置关系构成等腰直角三角形;
S5:定位所述QR二维码。
QR二维码是由日本丰田子公司Denso Wave于1994年发明并开始使用的一种矩阵二维码符号。QR二维码不仅信息容量大、可靠性高、成本低,还可表示汉字及图像等多种文字信息、其保密防伪性强而且使用非常方便。QR二维码是二维条码的一种,QR来自英文“Quick Response”的缩写,即快速反应的意思,源自发明者希望QR二维码可让其内容快速被解码。QR二维码比普通条码可储存更多资料,亦无需像普通条码般在扫描时需直线对准扫描器。QR二维码呈正方形,只有黑白两色。在4个角落的其中3个,印有较小,像“回”字的的正方图案(即位置探测图形)。这3个是帮助解码软件定位的图案,使用者不需要对准,无论以任何角度扫描,资料仍可正确被读取。
区别于现有技术,本发明实施例一通过对QR二维码进行二值化处理,并扫描获取位置探测图形,通过判断位置探测图形的中心点是否构成等腰直角三角形来定位QR二维码。通过上述方式,本发明操作简便、精度高,减少非目标图形的干扰造成的大量判断运算,提高了效率,避免复杂算法。
如图2所示,在实施例一的基础上,本发明实施例二中执行步骤S2,具体为:
S21:保存所述第一图像到接收模块;
S22:在接收模块中对所述第一图像进行局部二值化处理,获得仅包含有黑色像素点、白色像素点的第二图像。
其中,步骤S3具体为:
S31:逐行扫描所述第二图像;
S32:获取黑色像素点区段,并统计所述黑色像素点区段内像素点数量值;
S33:在黑色像素点区段后,获取白色像素点区段,并获得所述白色像素点区段内像素点数量值;
重复执行S32和S33步骤后,
S34:获得连续3个黑色像素点区段、2个白色像素点区段;
S35:判断该行所述3个黑色像素点区段和2个白色像素点区段内像素点数量值之间的比例是否符合第一预定值;
若是,执行步骤S36:获取所述3个黑色像素点区段和2个白色像素点区段的总长度2L及中点P,并以中点P为中心,获取与所述扫描方向垂直并且长度为2L的列段;
否则,执行步骤S41:进入下一行扫描,并返回执行步骤S31。
其中,步骤S36之后,对所述的列段执行步骤S32、S33、S34,以及执行步骤S37:判断该列所述3个黑色像素点区段和2个白色像素点区段内像素点数量值之间的比例是否符合第一预定值;
若是,则执行步骤S38:以中点P为中心,获取边长为2L的正方形区域;
否则,执行步骤S41:进入下一行扫描;并返回执行步骤S31。
其中,步骤S38之后,还包括:在所述正方形区域内,
S391:统计包括中点P及中点P以外的黑色像素点像素点数量值N1,并记录这些黑色像素点的区域为Z1;
S392:统计Z1以外白色像素点的像素点数量值N2,并记录这些白色像素点的区域为Z2;
S393:统计Z2以外黑色像素点的像素点数量值N3,并记录这些黑色像素点的区域为Z3;
S40:判断(N1/9):(N2/16):(N3/24)的比值是否符合第二预定值;
若否,则执行步骤S41,并返回执行步骤S31;
若是,则执行步骤S401:逐行逐列判断Z1的黑色像素点是否都位于Z2中间,且Z2的白色像素点是否都位于Z3中间;
若是,则执行步骤S402:确认所述中点P为位置探测图形的中心点;
否则,则执行步骤S41,直至扫描至最后一行。
其中,步骤S402之后,还包括:
S42:判断所述中心点个数是否为3;
若是,则执行步骤S4;
否则,则执行步骤S43:判断所述中心点个数是否大于3;
若否,则执行步骤S44:显示输出错误,并结束程序;
若是,则执行步骤S45:每次择取3个所述中心点,并执行步骤S4。
其中,步骤S4后,还包括:
若否,则执行步骤S44;
若是,则执行步骤S46:判断等腰直角三角形的直角顶点是否为QR二维码左上角位置探测图形中心;
若是,则执行步骤S47:通过输出模块输出QR二维码的位置探测图形的位置信息;
否则,则执行步骤S48:旋转所述QR二维码;返回执行步骤S46。
在一个具体实施例中,如图3~5所示,本发明可以使用接收模块接收保存原始图像,其中原始图像包含QR二维码的目标及背景;原始图像的表示方法为二维的像素点表示方法。
而图像的二值化就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255,也就是将整个图像呈现出明显的只有黑和白的视觉效果。本发明实施例二中二值化方法可参考现有技术的算法,例如采用局部二值化算法。二值化后的数据仅有1和0的像素点,其中1表示深色点(黑色像素点),0表示浅色点(白色像素点);其中,这里深色点(黑色像素点)的灰度值为0x00,用1表示;浅色点(白色像素点)的灰度值为0xff,用0表示。二值化处理后的图像表示方法为二维的像素点表示方法。
在二值化处理后,获得第二图像,随后对第二图像进行逐行扫描,并按照以下条件逐一判断:
条件一:寻找第一个1(即黑色像素点,下文0表示白色像素点。下同),从找到1的列开始进行连续的1、0、1、0、1统计;
具体操作步骤为:按行进行,对于每一行,先找到第1个黑色像素点,并计算连续黑色像素点的个数,即为第1部分,接着找连续白色像素点,即为第2部分,连续统计5个部分,即共有5段。然后判断比例。若这5部分的统计的结果接近1:1:3:1:1(即预定值),则进行条件二的判断,否则进行下一行扫描,并重复上述步骤;其中在其他实施例中,针对第一预定值,即判断时以0.5的误差作为“接近”的条件判断,例如1:1:(2.5~3.5):1:1是允许的。
条件二:记统计的5部分的中点为P,总长度为2L,即取这5部分的中心点,即为P点,5部分的总长度记为2L,为促进理解,本发明实施例中描述的长度相当于点(包括黑色像素点和白色像素点)的个数,从图3来看,用描述为长度比较直观,方便本领域技术人员理解,下同。
即P点左边有L点,右边也有L点;以P为中心分别向下、向上(即在列段)L个像素点进行统计连续的1、0、1、0、1的结果;若结果为1:1:(3±0.5):1:1(即第一预定值),则进行条件三的判断,否则跳转到S41;
条件三:在以P为中心,向上、向下、向左、向右各L长度的正方形区域记为Z,在区域Z内,统计包含点P的都相互相连(即同一颜色)的1的像素点个数记为N1,并把这些像素点所在的区域记为Z1,P向外寻找第1个0的像素点记为P1,统计包含点P1的都相互相连的0的像素点个数记为N2,并把这些像素点所在的区域记为Z2,P1向外寻找第1个1的像素点记为P2,统计包含点P2的都相互相连的1的像素点个数记为N3,并把这些像素点所在的区域记为Z3;其中,
具体地统计步骤可以是:计算机分别判断P点左、右、上、下4个像素点的灰度是否与P点同色,同色则计入统计,并且同色的这些像素点继续按照相同方法进行统计(不能重复统计),直到所有点都统计完成(即除了已统计的像素点外,边缘四个像素点再也没有同色的了,在计算机上,一般可以采用递归函数实现,当然也可以有其他实现方法。
若(N1/9):(N2/16):(N3/24)接近1:1:1(即第二预定值),其中在其他实施例中,针对第二预定值,即判断时以0.25的误差作为“接近”的条件判断;则进行下一步骤(S401),否则跳转到步骤S41;
应当理解的是,本发明实施例的本质是判断面积比,而面积求法可通过求相同颜色(黑或白)的像素点的个数等效为其面积。
在区域Z内,逐行、逐列进行判断,若每一个Z1的像素点都位于Z2像素点的中间,并且每一个Z2的像素点都位于Z3的像素点的中间,则判断P为一个位置探测图形的中心,否则认为没有找到位置探测图形;
具体地,计算机“中间”的判断方法为:
对于Z1的每个像素点分别进行判断,在P的同一行的左边、右边判断是否均有Z2的点;同一列也进行相同判断;
对于Z2的每个像素点分别进行判断,在P的同一行的左边、右边同时判断,判断只能有一边有Z1的点;同一列也进行相同判断。
以上2个条件要同时满足才能认为每一个Z1的像素点都位于Z2像素点的中间,并且每一个Z2的像素点都位于Z3的像素点的中间。
无论是否找到位置探测图形,均跳转到步骤S41;
步骤S41,在上述步骤后,所述统计的5部分数据已到最后一列,则进行下一行的扫描,返回执行步骤S31;这里要返回的原因,就是同一行会有多处符合比例特征,但有些并不是真正的位置探测图形,同时,也要注意同一行可能有2处是真正的位置探测图形;否则从这列开始进行同一行的扫描,进行判断,直到该行全部数据判断结束为止,进行下一行的扫描。
若所有行的扫描均结束,判断位置探测图形找到个数,若找到的个数为3,判断3个中心点的位置关系,若基本符合等腰直角三角形的关系,则可判断直角顶点为QR码图的左上角位置探测图形中心,另两个顶点则分别为右上和左下位置探测图形的中心;
其中3个位置探测图形的作用,就是用于确定QR二维码的方向,使二维码图像的位置准确;否则,当QR二维码旋转(顺时针或逆时针)90°或旋转180°时,对应有4种解码结果,如果没有判断位置情况,那么其中解码正确的概率只有1/4,而有3/4可能性是解码错误的。
在获得3个位置探测图形,本发明实施例二需要判断4种结果中哪一种才是正确的,因此需要把直角顶点的那个位置探测图形放在左上角,另外两个分别为左下角和右上角,以方便输出QR二维码的位置探测图形的信息;
若找到的个数小于3个,则存在漏检测情况,则说明输出错误;若找到个数大于3个,则每3个进行判断,若存在等腰直角三角形的情况,则将这3个点输出为QR二维码的位置探测图形的信息;否则输出错误。
具体地,当找到的位置探测图形个数大于3个时,按组合的方式每次选择3个点(所有3个点的组合均判断,直到发现等腰直角三角形)。
如设直角顶点为A,另两个点为B、C
判断表达式AB x AC(向量叉乘)的符号,其中AB、AC为向量,若符号为负,对换B和C点。
如果向量AC落在-45度到+45度的区间范围,那么不需要旋转,否则整幅图进行旋转90度或180度或270度,使得向量AC落在-45度到+45度的区间范围内。
其中,P、L、Z可参考图3示意。其中Z1和Z3区域对应位置探测图形的黑色像素点区域,Z2对应于白色像素点区域。
区别于现有技术,本发明实施例二通过逐行逐列扫描、判断,获取位置探测图形的中心点,同时,判断并获取符合要求的3个点,从而输出定位信息。由此,本发明实施例二的在寻找位置探测图形的中心点的逻辑严密,操作简单,不涉及复杂算法,并且为了方便输出,通过旋转二维码,从而更加便捷的输出正确的图像定位信息。精度高,并减少非目标图形的干扰造成的大量判断运算,提高了效率。
其中,如图6所示,本发明实施例三还提供一种用于QR二维码位置探测的装置100,包括:
获取模块110,用于获取包含有QR二维码的目标及背景的第一图像;
处理模块120,用于对所述第一图像进行二值化处理,获得仅包含有黑色像素点、白色像素点的第二图像;
扫描模块130,用于扫描所述第二图像,获取位置探测图形;
判断模块140,用于判断所述位置探测图形的中心点位置关系构成等腰直角三角形;
定位模块150,用于定位所述QR二维码。
其中,如图7所示,本发明实施例四所述的装置100,还包括:
接收模块160,用于保存所述第一图像;
输出模块170,用于输出QR二维码的位置探测图形的位置信息;以及
旋转模块180,用于旋转所述QR二维码。
其中,所述扫描模块130还包括:
统计单元131,用于在扫描所述第二图像时,统计像素点区段内的像素点数量值;
比例单元132,用于判断所述像素点数量值之间的比例是否符合预定值。
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同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于QR二维码位置探测的方法,其特征在于,包括:
S1:获取包含有QR二维码的目标及背景的第一图像;
S2:对所述第一图像进行二值化处理,获得仅包含有黑色像素点、白色像素点的第二图像;
S3:扫描所述第二图像,获取位置探测图形;
S4:判断所述位置探测图形的中心点位置关系构成等腰直角三角形;
S5:定位所述QR二维码。
2.根据权利要求1所述一种用于QR二维码位置探测的方法,其特征在于,步骤S2具体为:
S21:保存所述第一图像到接收模块;
S22:在接收模块中对所述第一图像进行局部二值化处理,获得仅包含有黑色像素点、白色像素点的第二图像。
3.根据权利要求1所述一种用于QR二维码位置探测的方法,其特征在于,步骤S3具体为:
S31:逐行扫描所述第二图像;
S32:获取黑色像素点区段,并统计所述黑色像素点区段内像素点数量值;
S33:在黑色像素点区段后,获取白色像素点区段,并获得所述白色像素点区段内像素点数量值;
重复执行S32和S33步骤后,
S34:获得连续3个黑色像素点区段、2个白色像素点区段内像素点数量值;
S35:判断该行所述3个黑色像素点区段和2个白色像素点区段内像素点数量值之间的比例是否符合第一预定值;
若是,执行步骤S36:获取所述3个黑色像素点区段和2个白色像素点区段的总长度2L及中点P,并以中点P为中心,获取与所述扫描方向垂直并且长度为2L的列段;
否则,执行步骤S41:进入下一行扫描,并返回执行步骤S31。
4.根据权利要求3所述一种用于QR二维码位置探测的方法,其特征在于,步骤S36之后,对所述的列段执行步骤S32、S33、S34,以及执行步骤S37:判断该列所述3个黑色像素点区段和2个白色像素点区段内像素点数量值之间的比例是否符合第一预定值;
若是,则执行步骤S38:以中点P为中心,获取边长为2L的正方形区域;
否则,执行步骤S41:进入下一行扫描;并返回执行步骤S31。
5.根据权利要求4所述一种用于QR二维码位置探测的方法,其特征在于,步骤S38之后,还包括:在所述正方形区域内,
S391:统计包括中点P及中点P以外的黑色像素点像素点数量值N1,并记录这些黑色像素点的区域为Z1;
S392:统计Z1以外白色像素点的像素点数量值N2,并记录这些白色像素点的区域为Z2;
S393:统计Z2以外黑色像素点的像素点数量值N3,并记录这些黑色像素点的区域为Z3;
S40:判断(N1/9):(N2/16):(N3/24)的比值是否符合第二预定值;
若否,则执行步骤S41,并返回执行步骤S31;
若是,则执行步骤S401:逐行逐列判断Z1的黑色像素点是否都位于Z2中间,且Z2的白色像素点是否都位于Z3中间;
若是,则执行步骤S402:确认所述中点P为位置探测图形的中心点;
否则,则执行步骤S41,直至扫描至最后一行。
6.根据权利要求1或5所述一种用于QR二维码位置探测的方法,其特征在于,步骤S402之后,还包括:
S42:判断所述中心点个数是否为3;
若是,则执行步骤S4;
否则,则执行步骤S43:判断所述中心点个数是否大于3;
若否,则执行步骤S44:显示输出错误,并结束程序;
若是,则执行步骤S45:每次择取3个所述中心点,并执行步骤S4。
7.根据权利要求1所述一种用于QR二维码位置探测的方法,其特征在于,步骤S4后,还包括:
若否,则执行步骤S44;
若是,则执行步骤S46:判断等腰直角三角形的直角顶点是否为QR二维码左上角位置探测图形中心;
若是,则执行步骤S47:通过输出模块输出QR二维码的位置探测图形的位置信息;
否则,则执行步骤S48:旋转所述QR二维码;返回执行步骤S46。
8.一种用于QR二维码位置探测的装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取包含有QR二维码的目标及背景的第一图像;
处理模块,用于对所述第一图像进行二值化处理,获得仅包含有黑色像素点、白色像素点的第二图像;
扫描模块,用于扫描所述第二图像,获取位置探测图形;
判断模块,用于判断所述位置探测图形的中心点位置关系构成等腰直角三角形;
定位模块,用于定位所述QR二维码。
9.根据权利要求8所述一种用于QR二维码位置探测的装置,其特征在于,还包括:
接收模块,用于保存所述第一图像;
输出模块,用于输出QR二维码的位置探测图形的位置信息;
旋转模块,用于旋转所述QR二维码。
10.根据权利要求8所述一种用于QR二维码位置探测的装置,其特征在于,所述扫描模块还包括:
统计单元,用于在扫描所述第二图像时,统计像素点区段内的像素点数量值;
比例单元,用于判断所述像素点数量值之间的比例是否符合预定值。
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