CN106503604B - 一种qr码的位置探测图形分组方法 - Google Patents

一种qr码的位置探测图形分组方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种QR码的位置探测图形分组方法；抽取三个扫描得到的位置探测图形；获取三个位置探测图形之间的两条定位图形的黑白交替次数，判断交替次数的差值的绝对值是否小于第一限定值，确定三个位置探测图形组成QR码的版本，得到该QR码的维数；记录三个位置探测图形中心点坐标，QR码的维数；准确的对位置探测图形进行分组，提高精准度。

Description

一种QR码的位置探测图形分组方法
技术领域
本发明涉及一种QR码的位置探测图形分组方法。
背景技术
目前市面上二维码的种类繁多，但是最为常见的只有三种，分别为：pdf417、datamatrix和QR码，其中QR码是在民用中最广泛使用的二维码。QR码的最大特点是在码的左上、右上、左下部存在三个位置探测图形，每个位置探测图形无论水平扫描还是垂直扫描都能找到固定的1:1:3:1:1比例关系；且其具有很强的抗干扰能力，哪怕是部分缺损也能够被准确定位。然而实际的情况是，由于印刷质量、光照条件和相机成像的缘故，需要放宽其比例关系的要求，且必须认定存在一条符合要求的扫描线就是可能的位置探测图形，否则无法处理位置探测图形残缺和QR码旋转的情况，这就会带来一个严重的问题，扫描图像后将会得到很多的伪位置探测图形，如果我们的目标是在大幅面的图像中搜索数量未知的QR码，就需要把QR码位置探测图形从伪目标中分离出来并进行正确分组。传统的多QR码解码思路分为两种：一种是把找到的位置探测图形进行组合试错解码，这种做法在时间消耗上十分巨大，不具有可行性。另一种是利用找到的位置探测图形之间的位置关系确定一个QR码，这种方法对伪位置探测图形的宽容性很低，无法满足实际的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种QR码的位置探测图形分组方法，准确的对位置探测图形进行分组，提高精准度。
本发明是这样实现的：一种QR码的位置探测图形分组方法，包括如下步骤：
步骤1、抽取三个扫描得到的位置探测图形；
步骤2、获取三个位置探测图形之间的两条定位图形的黑白交替次数，若交替次数的差值的绝对值小于第一限定值，则进入步骤3；否，则进入步骤1；
步骤3、确定三个位置探测图形组成QR码的版本，得到该QR码的维数；
步骤4、记录三个位置探测图形中心点坐标，QR码的维数；回到步骤1，直至所有位置探测图形分组完成。
进一步地，所述步骤2进一步具体为：在左上角位置探测图形的边框上设定第一起点以及第二起点，在右上角位置探测图形的边框上设定第一终点，在左下角位置探测图形的边框上设定第二终点，将第一起点和第一终点连接为第一接线，第二起点和第二终点连接为第二接线，所述第一接线穿过右上角位置探测图形和左上角位置探测图形之间的定位图形，所述第二接线穿过左上角位置探测图形和左下角位置探测图形之间的定位图形；
获取第一接线经过定位图形部分的黑白交替次数T1，获取第一接线经过定位图形部分的黑白交替次数T2；若交替次数的差值的绝对值小于第一限定值，则进入步骤3；否，则进入步骤1。
进一步地，所述步骤1与步骤2之间还包括步骤a、
获取每一个位置探测图中心点坐标、水平扫描的模块宽度、垂直扫描模块宽度，根据三个位置探测图形位置关系，把它们设定为左上，右上，左下，其中心坐标分别为(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)；得到l12和l13，其中l12为左上和右上位置探测图形的距离；其中l13为左上和左下位置探测图形的距离；
若|l12-l13|/|l12+l13|＜0.4，并且三个位置探测图形中心点之间夹角为70°至110°之间，则进入步骤2；否，则返回步骤1。
进一步地，所述步骤1与步骤2之间还包括步骤b、
以左上角的位置探测图形的中心为原点坐标，得到两个方向的单位向量和计算两个位置探测图形在和两个方向上的模块投影宽度Mh 1，Mh 2，计算得到方向模块个数 方向的模块个数D2＝2l13/(Mv 1+Mv 3)；若D1和D2的大于等12且小于等于172且D1和D2之差的绝对值应小于4，则进入步骤2；否，则进入步骤1。
进一步地，所述步骤3进一步具体为：左上、右上位置探测图形在方向上的模块投影宽度为Mh 1和Mh 2，计算差异度dh＝2×(Mh 1-Mh 2)/(Mh 1+Mh 2)，同样方法计算左上、左下的位置探测图形在方向的差异度dv；选择差异度小的方向，把该方向的两位置探测图形之间的距离除以这个方向上的模块投影宽度，并加上首尾各3.5个模块，取整后得到所需维数。
进一步地，所述步骤3进一步具体为：根据取整后得到QR码的维数，找到最近这个维数的版本，根据该版本计算得到一维数；若QR码的维数处于两个版本中间，则根据两个版本分别计算得到两个维数。
本发明具有如下优点：本发明一种QR码的位置探测图形分组方法，百分百的成功率可以使得之前的步骤宽容度更高，也可以让之后的部分采用多种方法进行尝试，而不至于有巨大的时间花销；本方法利用QR码自身的特点来进行分组，保证成功率，并且在之前利用简单的方法进行快速的判断，也兼顾效率，因此具有非常理想的效果。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明方法执行流程图。
图2为本发明一种实施方式的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明QR码的位置探测图形分组方法，包括如下步骤：
步骤1、抽取三个扫描得到的位置探测图形；
步骤a、获取每一个位置探测图中心点坐标、水平扫描的模块宽度、垂直扫描模块宽度，根据三个位置探测图形位置关系，把它们设定为左上，右上，左下，其中心坐标分别为(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)；得到l12和l13，其中l12为左上和右上位置探测图形的距离；其中l13为左上和左下位置探测图形的距离；
若|l12-l13|/|l12+l13|＜0.4，并且三个位置探测图形中心点之间夹角为70°至110°之间，则进入步骤2；否，则返回步骤1；
步骤b、以左上角的位置探测图形的中心为原点坐标，得到两个方向的单位向量和计算两个位置探测图形在和两个方向上的模块投影宽度Mh 1，Mh 2，计算得到方向模块个数D1＝2l12/(Mh 1+Mh 2)；方向的模块个数D2＝2l13/(Mv 1+Mv 3)；若D1和D2的大于等12且小于等于172且D1和D2之差的绝对值应小于4，则进入步骤2；否，则进入步骤1；
步骤2、在左上角位置探测图形的边框上设定第一起点以及第二起点，在右上角位置探测图形的边框上设定第一终点，在左下角位置探测图形的边框上设定第二终点，将第一起点和第一终点连接为第一接线，第二起点和第二终点连接为第二接线，所述第一接线穿过右上角位置探测图形和左上角位置探测图形之间的定位图形，所述第二接线穿过左上角位置探测图形和左下角位置探测图形之间的定位图形；
获取第一接线经过定位图形部分的黑白交替次数T1，获取第一接线经过定位图形部分的黑白交替次数T2；若交替次数的差值的绝对值小于第一限定值，则进入步骤3；否，则进入步骤1；
步骤3、左上、右上位置探测图形在方向上的模块投影宽度为Mh 1和Mh 2，计算差异度dh＝2×(Mh 1-Mh 2)/(Mh 1+Mh 2)，同样方法计算左上、左下的位置探测图形在方向的差异度dv；选择差异度小的方向，把该方向的两位置探测图形之间的距离除以这个方向上的模块投影宽度，并加上首尾各3.5个模块，取整后得到所需维数，根据取整后得到QR码的维数，找到最近这个维数的版本，根据该版本计算得到一维数；若QR码的维数处于两个版本中间，则根据两个版本分别计算得到两个维数；
步骤4、记录三个位置探测图形中心点坐标，QR码的维数；回到步骤1，直至所有位置探测图形分组完成。
如图1所示，本发明一种具体实施方式：
步骤1，抽取三个扫描得到的位置探测图形，每一个位置探测图形我们已经知道其中心点坐标、水平扫描的模块宽度、垂直扫描模块宽度，这里也包括伪位置探测图形。利用三个位置探测图形位置关系把他们设定为左上，右上，左下，其中心坐标分别为(xi,yi)i＝1,2,3。
步骤2，左上右上位置探测图形之间距离为l12，左上左下之间距离为l13。可以利用简单几何关系进行判断排除，要求|l12-l13|/|l12+l13|＜0.4，并且三个位置探测图形中心点之间夹角应在70°至110°之间，否则不属于同个QR码，返回步骤1。
步骤3，以左上角位置探测图形中心为原点坐标，得到两个方向的单位向量和这两个单位向量正好指向以二维码模块排列的横向和纵向。然后对三个位置探测图形进行处理，计算他们在和两个方向上的模块投影宽度。以其中一个位置探测图形水平扫描为例，之前得到的每个位置探测图形的水平模块宽度是由计算得到的。由于位置探测图形理论上是正方形，我们可以判断和水平、垂直方向的夹角，选择夹角小的扫描模块宽度(本例中是水平扫描方向)，计算其在方向的投影，就是位置探测图形在方向的模块投影宽度Mh i，相同方法可以用另外一个扫描模块投影宽度(本例中是垂直扫描方向)计算该位置探测图形在方向的模块投影宽度Mv i(即为模块宽度)。
步骤4，QR码的维度是在21～177之间，不同版本之间维数相差4，因此要求用左上、右上两个位置探测图形中心之间的距离除以他们在方向的模块投影宽度均值，即方向模块个数D1＝2l12/(Mh 1+Mh 2)，D1的值要在12～172之间(两位置探测图形中心点之间理论上有维数-7个模块，且此处考虑到宽容度放宽了要求)，同样的左上，左下两个位置探测图形之间的距离除以他们在方向的模块个数D2＝2l13/(Mv 1+Mv 3)也要在12～172之间。并且D1和D2之差应小于4。符合则进入下一步，不符合返回步骤1。
步骤5，这步我们利用QR码本身的特征进行判断，是最保险的方法，但是耗时稍长。
利用QR码定位图形区域进行判断。
QR码在左上左下位置探测图形和左上右上位置探测图形之间有两条黑白相间的定位图形。快速扫描这两条定位图形，可以确定这三个位置探测图形是否同属于一个QR码。
步骤5.4，利用左上角位置探测图形中心和方向单位向量以及这两个方向上的模块投影宽度Mh 1Mv 1，以位置探测图形上边框的中心点作为第一起点102，第二起点103。同样地，找到属于右上角位置探测图形第一终点104和左下角位置探测图形第二终点101(如图2所示)。
步骤5.5，考虑到透视变换带来的形变，而是以第一起点102和第一终点104连线为第一连线；第二起点103和第二终点101连线为第二连线，利用二值化或者边缘检测的方法统计黑白交替的次数，计算每次交替的宽度。可以以左上位置探测图形和右上位置探测图形在方向的模块投影宽度做均值，作为第一连线的参考宽度，和参考宽度相近的交替宽度符合要求，统计第一连线上定位图形的交替次数。同样利用左上位置探测图形和左下位置探测图形在方向的模块投影宽度，统计扫第二连线上定位图形的黑白交替次数。
步骤5.6，两条扫描线的交替次数的差距应小于他们均值的20％，T1+6和D1理论上应该相等，这里要求他们之间相差不小于4即可，否则认定为不同组，返回步骤1。T2和D2之间也做相同要求。
步骤6，确定QR码的版本。左上、右上位置探测图形在方向上的模块投影宽度为Mh 1和Mh 2，计算差异度dh＝2×(Mh 1-Mh 2)/(Mh 1+Mh 2)，同样方法利用左上、左下位置探测图形在方向的差异度dv。选择差异度小的方向，把该方向的两位置探测图形之间的距离除以这个方向上的模块投影宽度均值，加上首尾各3.5个模块，取整后得到QR码的维数。利用维数和版本之间的关系，找到最近这个维数的版本，由于QR码各版本之间维数相差4的特点，这么做可以避免算法中误差带来的影响。再反过来计算该版本对应的维数d，就是这个QR码真实的维数，此时定时图案的黑白交替数设为d-13。如果QR码透视形变比较严重时，会发生计算的维数取整后刚好等于两个相邻版本之间维数的中间值。根据经验，此时向下取整成功率高，也可以保守做法把这两个版本都作为可能进行后面的试错解码。
步骤7，记录这个QR码三个位置探测图形中心点坐标，QR码的维数。回到步骤1，寻找下一个符合要求的QR码。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种QR码的位置探测图形分组方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、抽取三个扫描得到的位置探测图形；
步骤a、获取每一个位置探测图中心点坐标、水平扫描的模块宽度、垂直扫描模块宽度，根据三个位置探测图形位置关系，把它们设定为左上，右上，左下，其中心坐标分别为(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)；得到l12和l13，其中l12为左上和右上位置探测图形的距离；其中l13为左上和左下位置探测图形的距离；
若|l12-l13|/|l12+l13|<0.4，并且三个位置探测图形中心点之间夹角为70°至110°之间，则进入步骤2；否，则返回步骤1；
步骤2、获取三个位置探测图形之间的两条定位图形的黑白交替次数，若交替次数的差值的绝对值小于第一限定值，则进入步骤3；否，则进入步骤1；
步骤3、确定三个位置探测图形组成QR码的版本，得到该QR码的维数；
步骤4、记录三个位置探测图形中心点坐标，QR码的维数；回到步骤1，直至所有位置探测图形分组完成。
2.根据权利要求1所述的一种QR码的位置探测图形分组方法，其特征在于：所述步骤2进一步具体为：在左上角位置探测图形的边框上设定第一起点以及第二起点，在右上角位置探测图形的边框上设定第一终点，在左下角位置探测图形的边框上设定第二终点，将第一起点和第一终点连接为第一接线，第二起点和第二终点连接为第二接线，所述第一接线穿过右上角位置探测图形和左上角位置探测图形之间的定位图形，所述第二接线穿过左上角位置探测图形和左下角位置探测图形之间的定位图形；
获取第一接线经过定位图形部分的黑白交替次数T1，获取第一接线经过定位图形部分的黑白交替次数T2；若交替次数的差值的绝对值小于第一限定值，则进入步骤3；否，则进入步骤1。
3.如权利要求1所述的一种QR码的位置探测图形分组方法，其特征在于：所述步骤1与步骤2之间还包括步骤b、
以左上角的位置探测图形的中心为原点坐标，得到两个方向的单位向量和计算两个位置探测图形在和两个方向上的模块投影宽度Mh 1，Mh 2，计算得到方向模块个数D1＝2l12/(Mh 1+Mh 2)；方向的模块个数D2＝2l13/(Mv 1+Mv 3)；若D1和D2的大于等12且小于等于172且D1和D2之差的绝对值应小于4，则进入步骤2；否，则进入步骤1。
4.如权利要求1所述的一种QR码的位置探测图形分组方法，其特征在于：所述步骤3进一步具体为：左上、右上位置探测图形在方向上的模块投影宽度为Mh 1和Mh 2，计算差异度dh＝2×(Mh 1-Mh 2)/(Mh 1+Mh 2)，同样方法计算左上、左下的位置探测图形在方向的差异度dv；选择差异度小的方向，把该方向的两位置探测图形之间的距离除以这个方向上的模块投影宽度，并加上首尾各3.5个模块，取整后得到所需维数。
5.如权利要求4所述的一种QR码的位置探测图形分组方法，其特征在于：所述步骤3进一步具体为：根据取整后得到QR码的维数，找到最近这个维数的版本，根据该版本计算得到一维数；若QR码的维数处于两个版本中间，则根据两个版本分别计算得到两个维数。
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