CN106951810B - 一种基于ewma模型的汉信码定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种基于EWMA模型的汉信码定位方法，属于二维码识别技术领域。目的是提供一种快速准确定位汉信码位置的方法，定位方法具体为对汉信码在横向和纵向逐行扫描使用EWMA模型寻找满足3:1:1:1:1和1:1:1:1:3比例的图形，保存满足的图形中3比例的坐标和长度以及此时的标准特征比例类型；将横向坐标在保存的长度范围内寻找其他横向坐标，然后利用RANSAC算法计算出此过程得到的所有横向坐标点组成的直线，对纵向坐标做相同处理得到另一条直线，两直线的交点为该区域的顶点，算出中心点坐标；将中心点坐标进行4个点组合，算出其中可以组成正方形的4个点。计算汉信码位置，范围和数据模块长度。本方法适合于在较复杂的环境下快速定位符合汉信码寻像图形位置。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种基于EWMA(指数加权移动平均值的控制图)模型的汉信码定位方法，属于二维码识别技术领域。
背景技术
汉信码是我国“十五”国家重大科技的计划，是我国打破外国在二维码技术垄断的第一个拥有完全自主知识产权的二维码国家标准。汉信码目前已在物流，图书管理等领域有了越来越多的应用。但由于应用环境的复杂性和外界其他原因的影响，导致汉信码在识别上很难保证效率。检测汉信码的寻像图形是识别汉信码的非常重要的步骤之一，快速的检测寻像图形可以保证识别汉信码的效率。
中国发明专利申请CN 103177235 A，公开日期：2013.06.26，公开了一种复杂背景下汉信码的识别装置及方法，该方法采用粗定位和精定位两步法，并结合倾斜矫正，来提高汉信码的识别效率，但是在该方法中，对汉信码定位本身并没有明显的改进，在复杂环境下，如果不能提高汉信码定位的速度和效率，是没有实现汉信码快速识别的基础的。
发明内容
因此，本发明为解决现有技术中汉信码难以快速识别的问题，提供一种在复杂环境下快速准确定位汉信码位置的基于EWMA模型的汉信码定位方法。
识别系统包括寻找模块和计算模块；
寻找模块：用于寻找满足汉信码图像中的标准特征比例3:1:1:1:1和1:1:1:1:3中比例为3的黑块的中心点的坐标；
计算模块：将中心点坐标代入计算得出汉信码4个寻像图形的坐标以及汉信码单位块的长度和汉信码的旋转角度。
具体的，所述汉信码识别方法包括；
步骤一在图像横向和纵向分别逐行扫描，使用EWMA模型确定图像中黑块白块的边界从而算出黑块白块的长度，以此寻找3:1:1:1:1和1:1:1:1:3标准特征比例，并保存3比例的坐标和长度以及此时的标准特征比例类型；
步骤二将横向坐标在保存的长度范围内寻找其他横向坐标，然后利用RANSAC算法计算出此过程得到的所有横向坐标点组成的直线，对纵向坐标做相同处理得到另一条直线，两直线的交点为该区域的顶点，最后算出寻像图形的中心点坐标；
步骤三判断在中心坐标中是否存在可以组成正方形的4个中心坐标，如果存在，则进入步骤四，如果不存在，则结束定位过程；
步骤四在4个中心坐标组成的正方形中判断是否存在一条对角线，对角线上的两个中心坐标的横向纵向上的标准特征比例类型一致，如果没有找到，则结束定位过程，如果找到则进入步骤五；
步骤五输出定位结果。
进一步的，所述步骤五中定位结果包括根据计算得出的4个中心点坐标和长度，计算得出的汉信码范围、倾斜角度和数据位宽度。
本发明的有益效果在于：采用本发明的基于EWMA模型的汉信码定位方法，使用EWMA模型寻找条码黑白块边界，从而在较复杂的环境下快速定位符合汉信码寻像图形位置。
该方法使用RANSAC算法计算边沿直线，从而快速的确定寻像图形中心。该方法利用了汉信码寻像图形特征，四个寻像图形中心组成一个正方形，从而快速定位汉信码位置。根据四个寻像图形横向纵向的标准特征比例类型的差异快速确认汉信码方向。
附图说明
图1为本发明的基于EWMA模型的汉信码定位方法的原理图；
图2为本发明的基于EWMA模型的汉信码定位方法的流程图；
图3、图4为实施例中采用本发明进行汉信码定位的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：
如图1所示，本发明的方法原理为：
对复杂环境下的汉信码在横向和纵向逐行扫描使用EWMA模型寻找满足3:1:1:1:1和1:1:1:1:3比例的图形，保存满足的图形中3比例的坐标和长度以及此时的标准特征比例类型；
将横向坐标在保存的长度范围内寻找其他横向坐标，然后利用RANSAC算法计算出此过程得到的所有横向坐标点组成的直线，对纵向坐标做相同处理得到另一条直线，两直线的交点为该区域的顶点，最后算出寻像图形的中心点坐标；
将获得的中心点坐标进行4个点组合，算出其中可以组成正方形的4个点。
计算汉信码位置，范围和数据模块长度。
其中，EWMA(Exponentially Weighted Moving-Average)，为指数加权移动平均值的控制图。每个EWMA点都结合了来自之前所有子组或观测值的信息。可以定制EWMA控制图以检测过程中任意大小的偏移。由于此原因，通常使用这些控制图来监控受控制过程，以检测与目标距离较小的偏移。
实施例1
汉信码定位流程如图2所示，具体操作方法及计算过程为：
1、在图像横向逐行扫描使用EWMA模型确定图像中黑块白块的边界从而算出黑块白块的长度以此寻找3:1:1:1:1和1:1:1:1:3汉信码标准特征比例，保存所有的点px的坐标，x_len的长度和标准特征比例类型。在图像纵向做同样的处理，保存所有的点py的坐标，y_len的长度和标准特征比例类型。
2、在每个px点为中心在x轴y轴分别以x_len长度为半径寻找在此范围的px点，将所有符合的px点的坐标集合利用RANSAC算法求出边沿直线y并用求平均值的方法求出px点集合的中心点x_center以及x_len的平均值av_x_len。
3、对每个py点为中心在x轴y轴分别以y_len长度为半径寻找在此范围的py点，将所有符合的py点的坐标集合利用RANSAC算法求出边沿直线x并用求平均值的方法求出py点集合的中心点y_center以及y_len的平均值av_y_len。
4、以x_center为中心在x轴上av_x_len范围内寻找合适的y_center点，并确保x_center在以y_center为中心y轴上av_y_len范围内。以此求出直线x直线y的交点即为黑块的顶点。
5、根据黑块顶点坐标和横向纵向的长度得出寻像图形的中心点坐标。
6、计算每4个寻像图形中心点两两之间的长度见图二，在阈值范围内，存在两组线段一组4条线段ab,bc,cd,da长度相等，另一组2条线段ac,bd长度相等且长度是前一组长度的√2倍。
7、在两条较长线段中，一条两个中心横向纵向的标准特征比例类型是相同的，另一条两个中心横向纵向的标准特征比例类型是不同的。
由上面所述的4个寻像图形的中心点abcd和黑块长度计算汉信码的图像范围，图像旋转角度和数据位宽度。
实际操作效果如图3、图4所示，该方法使用EWMA模型寻找条码黑白块边界，从而在较复杂的环境下快速定位符合汉信码寻像图形位置。该方法使用RANSAC算法计算边沿直线，从而快速的确定寻像图形中心。该方法利用了汉信码寻像图形特征，四个寻像图形中心组成一个正方形，从而快速定位汉信码位置。根据四个寻像图形横向纵向的标准特征比例类型的差异快速确认汉信码方向。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于EWMA模型的汉信码定位方法，其特征在于，所述方法包括；
步骤一 在图像横向和纵向分别逐行扫描，使用EWMA模型确定图像中黑块白块的边界从而算出黑块白块的长度，以此寻找3:1:1:1:1和1:1:1:1:3标准特征比例，并保存3比例的坐标和长度以及此时的标准特征比例类型；
步骤二 将横向坐标在保存的长度范围内寻找其他横向坐标，然后利用RANSAC算法计算出此过程得到的所有横向坐标点组成的直线，对纵向坐标做相同处理得到另一条直线，两直线的交点为黑块的顶点，最后算出寻像图形的中心点坐标；
步骤三 判断在中心坐标中是否存在可以组成正方形的4个中心坐标，如果存在，则进入步骤四，如果不存在，则结束定位过程；
步骤四 在4个中心坐标组成的正方形中判断是否存在一条对角线，对角线上的两个中心坐标的横向纵向上的标准特征比例类型一致，如果没有找到，则结束定位过程，如果找到则进入步骤五；
步骤五 输出定位结果；
其中，EWMA为指数加权移动平均值的控制图；每个EWMA点都结合了来自之前所有子组或观测值的信息；
汉信码定位具体操作方法及计算过程为：
在图像横向逐行扫描使用EWMA模型确定图像中黑块白块的边界从而算出黑块白块的长度以此寻找3:1:1:1:1和1:1:1:1:3汉信码标准特征比例，保存所有的点px的坐标，x_len的长度和标准特征比例类型；在图像纵向做同样的处理，保存所有的点py的坐标，y_len的长度和标准特征比例类型；
在每个px点为中心在x轴y轴分别以x_len长度为半径寻找在此范围的px点，将所有符合的px点的坐标集合利用RANSAC算法求出边沿直线y，并用求平均值的方法求出px点集合的中心点x_center以及x_len的平均值av_x_len；
对每个py点为中心在x轴y轴分别以y_len长度为半径寻找在此范围的py点，将所有符合的py点的坐标集合利用RANSAC算法求出边沿直线x并用求平均值的方法求出py点集合的中心点y_center以及y_len的平均值av_y_len；
以x_center为中心在x轴上av_x_len范围内寻找合适的y_center点，并确保x_center在以y_center为中心y轴上av_y_len范围内；以此求出直线x与直线y的交点即为黑块的顶点；
根据黑块顶点坐标和横向纵向的长度得出寻像图形的中心点坐标；
计算每4个寻像图形中心点两两之间的长度，在阈值范围内，存在两组线段一组4条线段ab,bc,cd,da长度相等，另一组2条线段ac,bd长度相等且长度是前一组长度的√2倍；
在两条较长线段中，一条两个中心横向纵向的标准特征比例类型是相同的，另一条两个中心横向纵向的标准特征比例类型是不同的；
由上面所述的4个寻像图形的中心点abcd和黑块长度计算汉信码的图像范围，图像旋转角度和数据位宽度。
2.如权利要求1所述的基于EWMA模型的汉信码定位方法，其特征在于，所述步骤五中定位结果包括根据计算得出的4个中心点坐标和长度，计算得出的汉信码范围、倾斜角度和数据位宽度。
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