CN105373793A - 一种qr码图像几何校正的顶点定位方法 - Google Patents

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杜慧勤
钱俊祺
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Abstract

本发明公开了一种QR码图像几何校正的顶点定位方法，具体包括以下步骤：分别经过QR码四条边界上的三个位置探测图形的边缘；利用位置探测图形定位的检测方法来对位置探测图形的边缘定位，得到QR码的边界方程；计算两两边界方程相交的交点得出四角顶点。本发明的方法在检测位置探测图形模块区域时，只需要相应的起始点和终止点像素，不需要QR码图像完整的边缘信息，所以能解决现有技术无法解决的QR码图像没有明显的边界特征或者环境背景复杂时无法提取边界信息的问题。

Description

一种QR码图像几何校正的顶点定位方法
技术领域
本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种QR码图像几何校正的顶点定位方法。
背景技术
未来需要识别的物品信息会越来越多，尤其在快递行业。识别QR码图像的工具需要越来越强大的效率和准确率。通过对识别方法的改进可以生产出基于新方法的识别工具。
二维码中的QR码因其具有存储容量大、安全稳定性高和数据类型多样等优点被大量的用在商业流通、仓储、图书情报信息、邮政系统、交通运输系统等领域。然而信息采集是信息技术中最为基础的部分，也是最为关键的一个环节。实际应用中QR码经常会受到各种各样的污损，而且由于手机等设备所拍摄到的QR码图像或多或少都会存在倾斜、变形、光照不均等失真问题。如何有效的解决失真问题成为了越来越重要的研究热点。
目前QR码图像几何变换中的关键步骤就是对QR码的四个顶点进行定位，传统的方法就是采用Hough变换；但是由于Hough变换的计算量很大，耗时很长，而且对于处在复杂环境中的QR码图像用Hough变换来检测边缘会发生检测结果不准确的现象。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种QR码图像几何校正的顶点定位方法，通过利用QR码位置探测图形的特性，结合位置探测图形与QR码图像边界的位置关系，完成定位QR码图像的四顶点位置。
本发明的目的通过如下技术方案实现：一种QR码图像几何校正的顶点定位方法，具体包括以下步骤：
S1、分别经过QR码四条边界上的三个位置探测图形的边缘；
S2、利用位置探测图形定位的检测方法来对位置探测图形的边缘定位，得到QR码的边界方程；
S3、计算两两边界方程相交的交点得出四角顶点。
所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、对QR码进行水平和垂直两个方向上的扫描操作，扫描到具备位置探测图形特征的区域，记录下来；
S22、将水平和垂直两个方向扫描QR码得到的具备位置探测图形特征的区域，对其坐标值进行统计；
S23、通过计算得出左右上下的边界方程。
所述位置探测图形特征是黑白模块比例为1:1:3:1:1。
所述扫描操作包括以下步骤：
Y1、水平方向扫描QR码记录第一个像素点的颜色为W；
Y2、继续扫描，直到扫描到和W不一样的颜色为B的像素点，记录这一次颜色为W的像素点集的长度为LenA；继续扫描直到再次出现颜色为W的像素点，记录这一次颜色为B的像素点集的长度记录为LenB；
Y3、判断LenA和LenB是否接近，如果不是则返回步骤Y2，如果是转到步骤Y4；
Y4、继续扫描，直到扫描到和W不一样的颜色为B的像素点，记录这一次颜色为W的像素点集的长度为LenC；
Y5、判断LenC/3和(LenA+LenB)/2是否接近，如果不是则返回步骤Y2，如果是转到步骤Y6；
Y6、继续扫描，直到扫描到和B不一样的颜色为W的像素点，记录这一次颜色为B的像素点集的长度为LenD；
Y7、判断LenD和(LenA+LenB+LenC)/5是否接近，如果不是则返回步骤Y2，如果是转到步骤Y8；
Y8、继续扫描，直到扫描到和W不一样的颜色为B的像素点，记录这一次颜色为W的像素点集的长度记录为LenE；
Y9、判断LenE和(LenA+LenB+LenC+LenD)/6是否接近，如果不是则返回步骤Y2，如果是那LenA、LenB、LenC、LenD和LenE就是符合位置探测图形的特征的区域。
所述步骤S23包括：
选出水平方向扫描统计出的横坐标值最小和最大的像素点小组，分别计算出距离所述像素点最近的直线的方程，就是QR码的左边界方程和右边界方程；同理选出垂直方向扫描统计出的纵坐标值最小和最大的像素点，分别计算出距离所述像素点最近的直线的方程，就是QR码的上边界方程和下边界方程。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明QR码的位置探测图形拥有其明显特征，通过位置探测图形边缘确定QR码图像的边界方程变的更方便快捷。
2、本发明的方法在检测位置探测图形模块区域时，只需要相应的起始点和终止点像素，不需要QR码图像完整的边缘信息，所以能解决现有技术无法解决的QR码图像没有明显的边界特征或者环境背景复杂时无法提取边界信息的问题。
附图说明
图1为QR码的四条边界和位置探测图形的边缘关系图；
图2为QR码水平方向上扫描到具备位置探测图形特征；
图3为QR码垂直方向上扫描到具备位置探测图形特征。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
一种QR码图像几何校正的顶点定位方法，具体包括以下步骤：
S1、分别经过QR码四条边界上的三个位置探测图形的边缘；
S2、利用位置探测图形定位的检测方法来对位置探测图形的边缘定位，得到QR码的边界方程；
S3、计算两两边界方程相交的交点得出四角顶点。
所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、对QR码进行水平和垂直两个方向上的扫描操作，扫描到具备位置探测图形特征的区域，记录下来；
S22、将水平和垂直两个方向扫描QR码得到的具备位置探测图形特征的区域，对其坐标值进行统计；
S23、通过计算得出左右上下的边界方程。
图1为QR码的四条边界和位置探测图形的边缘关系图，一个经过倾斜校正的QR码图形，它的三个位置探测图形分别处于三个确定的方位(左上、右上和左下)如图1所示，QR码的四条边界分别经过三个位置探测图形的边缘。可以利用对位置探测图形定位的检测方法来对位置探测图形的边缘定位，最后得到QR码的边界方程。
图2为QR码水平方向上扫描到具备位置探测图形特征，黑白模块比例为1:1:3:1:1的区域图，图3为QR码垂直方向上扫描到具备位置探测图形特征，黑白模块比例为1:1:3:1:1的区域图，图2中灰色区域就是水平方向扫描QR码得到的具备位置探测图形特征的区域，对灰色区域的坐标值进行统计。选出一组横坐标值最小的像素点，计算出离这一组像素点距离最近的直线的方程，就是QR码的左边界方程；同理选出一组横坐标值最大的像素点，计算离这一组像素点距离最近的直线的方程就是QR码的右边界的方程。图3中灰色区域是垂直方向扫描QR码得到的具备位置探测图形特征的区域，对灰色区域的坐标值进行统计。选出一组纵坐标值最小的像素点，计算出离这一组像素点距离最近的直线的方程，就是QR码的上边界方程；同理选出一组纵坐标值最大的像素点，计算离这一组像素点距离最近的直线的方程就是QR码的下边界的方程。
具体扫描操作步骤如下：
Y1、水平方向扫描QR码记录第一个像素点的颜色为W；
Y2、继续扫描，直到扫描到和W不一样的颜色为B的像素点，记录这一次颜色为W的像素点集的长度为LenA；继续扫描直到再次出现颜色为W的像素点，记录这一次颜色为B的像素点集的长度记录为LenB；
Y3、判断LenA和LenB是否接近(因为采集的QR码图像子模块分布并不是百分百相同，所以要设定一个误差值)，如果不是则返回步骤Y2，如果是转到步骤Y4；
Y4、继续扫描，直到扫描到和W不一样的颜色为B的像素点，记录这一次颜色为W的像素点集的长度为LenC；
Y5、判断LenC/3和(LenA+LenB)/2是否接近，如果不是则返回步骤Y2，如果是转到步骤Y6；
Y6、继续扫描，直到扫描到和B不一样的颜色为W的像素点，记录这一次颜色为B的像素点集的长度为LenD；
Y7、判断LenD和(LenA+LenB+LenC)/5是否接近，如果不是则返回步骤Y2，如果是转到步骤Y8；
Y8、继续扫描，直到扫描到和W不一样的颜色为B的像素点，记录这一次颜色为W的像素点集的长度记录为LenE；
Y9、判断LenE和(LenA+LenB+LenC+LenD)/6是否接近，如果不是则返回步骤Y2，如果是那LenA、LenB、LenC、LenD和LenE就是符合位置探测图形的特征的区域。
水平扫描得到所有符合以上步骤的区域，记录区域的起始像素点和终止像素点；选取终止像素点集合中横坐标值最大的N个像素点，求出距离N个像素点最短的直线方程就是QR码的右边界方程；从起始像素点集合中选取横坐标值最小的N个像素点，求出距离这N个像素点最短的直线方程就是QR码的左边界方程；垂直扫描的时候方法和水平扫描方法相同，只是比较参考坐标为纵坐标，最后得到QR码的上边界和下边界的方程。根据得到的四条边界方程两两相交计算出QR码图像的四个顶点位置。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种QR码图像几何校正的顶点定位方法，其特征在于具体包括以下步骤：
S1、分别经过QR码四条边界上的三个位置探测图形的边缘；
S2、利用位置探测图形定位的检测方法来对位置探测图形的边缘定位，得到QR码的边界方程；
S3、计算两两边界方程相交的交点得出四角顶点。
2.根据权利要求1所述的QR码图像几何校正的顶点定位方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、对QR码进行水平和垂直两个方向上的扫描操作，扫描到具备位置探测图形特征的区域，记录下来；
S22、将水平和垂直两个方向扫描QR码得到的具备位置探测图形特征的区域，对其坐标值进行统计；
S23、通过计算得出左右上下的边界方程。
3.根据权利要求2所述的QR码图像几何校正的顶点定位方法，其特征在于：所述位置探测图形特征是黑白模块比例为1:1:3:1:1。
4.根据权利要求2所述的QR码图像几何校正的顶点定位方法，其特征在于：步骤S21中的所述扫描操作包括以下步骤：
Y1、水平方向扫描QR码记录第一个像素点的颜色为W；
Y2、继续扫描，直到扫描到和W不一样的颜色为B的像素点，记录这一次颜色为W的像素点集的长度为LenA；继续扫描直到再次出现颜色为W的像素点，记录这一次颜色为B的像素点集的长度记录为LenB；
Y3、判断LenA和LenB是否接近，如果不是则返回步骤Y2，如果是则转到步骤Y4；
Y4、继续扫描，直到扫描到和W不一样的颜色为B的像素点，记录这一次颜色为W的像素点集的长度为LenC；
Y5、判断LenC/3和(LenA+LenB)/2是否接近，如果不是则返回步骤Y2，如果是则转到步骤Y6；
Y6、继续扫描，直到扫描到和B不一样的颜色为W的像素点，记录这一次颜色为B的像素点集的长度为LenD；
Y7、判断LenD和(LenA+LenB+LenC)/5是否接近，如果不是则返回步骤Y2，如果是则转到步骤Y8；
Y8、继续扫描，直到扫描到和W不一样的颜色为B的像素点，记录这一次颜色为W的像素点集的长度记录为LenE；
Y9、判断LenE和(LenA+LenB+LenC+LenD)/6是否接近，如果不是则返回步骤Y2，如果是那LenA、LenB、LenC、LenD和LenE就是符合位置探测图形的特征的区域。
5.根据权利要求2所述的QR码图像几何校正的顶点定位方法，其特征在于：所述步骤S23包括：
选出水平方向扫描统计出的横坐标值最小和最大的像素点小组，分别计算出距离所述像素点最近的直线的方程，就是QR码的左边界方程和右边界方程；选出垂直方向扫描统计出的纵坐标值最小和最大的像素点，分别计算出距离所述像素点最近的直线的方程，就是QR码的上边界方程和下边界方程。
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