CN104951726B - 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
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QR code(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 (8)
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；
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；
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。
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。
4.根据权利要求1或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。
5.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。
6.一种用于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；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；
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；
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。
7.根据权利要求6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。
8.根据权利要求6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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