CN109948393B - 一种一维条码的定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一维条码的定位方法，包括：将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块；从所述图像块中选取至少一个候选网格图像块，所述候选网格图像块中具有类似条码的图像；生成候选条码区域，所述候选条码区域为对所述候选网格图像块进行区域生长而得；对每个候选条码区域分别进行投影分析；根据所述投影分析的结果确定每个条码所有边界的边界边缘点；根据所述边界边缘点拟合生成每个条码的边界线，利用本申请提供的方法，能够准确地识别出目标图像上多个条码，并且，对于存在各种类型干扰的复杂情况，也能够准确识别并定位出条码。

Description

一种一维条码的定位方法及装置

技术领域

本申请属于数字特征码识读领域，特别涉及一种一维条码的定位方法及装置。

背景技术

条码识别是机器视觉中的一个重要应用，在进行条码的译码之前，需要首先在图像中定位条码所在的区域。由于条码的应用环境多样，现场复杂，很多应用领域对条码定位方法的准确性和鲁棒性提出了很高的要求，然而，大多数条码识别场景较为复杂，经常存在对比度低、条码模糊、噪声严重、条码存在投影畸变、条码局部遮挡或缺失等问题，如图1～图4所示，传统条码定位方法对于上述复杂场景很难做到自动、快速、精确、对应用环境适应性强地对条码进行定位。

因此，亟需开发一种在复杂场景下能够快速、准确对条码进行定位的方法。

发明内容

本申请提供一种一维条码的定位方法及装置，通过对目标图像划分成多个图像块，并根据一维条码特有的边缘特征从所述图像块中确定候选网格图像块，再以所述候选网格图像块为种子图像进行区域生长，对区域生长得到的区域进行投影分析确定一维条码的位置，并根据投影分析的结果拟合出一维条码的边界线，从而实现自动、快速、精确地定位一维条码，并且，本申请提供的方法及装置对各种复杂的使用环境均良好适应性，例如可以用于Code 128、UPC/EAN、Interleaved 2of 5、Code 39、Code 93、Codabar、Pharmacode等条码的定位。

本申请提供的一维条码的定位方法，包括：将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块；从所述图像块中选取至少一个候选网格图像块，所述候选网格图像块中具有类似条码的图像；生成候选条码区域，所述候选条码区域为对所述候选网格图像块进行区域生长而得；对每个候选条码区域分别进行投影分析；根据所述投影分析的结果确定每个条码所有边界的边界边缘点；根据所述边界边缘点拟合生成每个条码的边界线。

本申请提供的方法首先根据一维条码的边缘特征从图像块中筛选具有该边缘特征图像的图像块，再进一步除去由于具有与条码相似的字符等干扰图像块后，确定候选网格图像块，再以所述候选网格图像块为种子区域进行区域生长，再通过投影分析将区域生长所得的候选条码区域中多个条码拆分成单个条码，或者进一步清除候选条码区域中的噪音，并根据投影分析的结果拟合生成每个条码的边界线。利用本申请提供的方法，能够准确地识别出目标图像上多个条码，并且，对于存在各种类型干扰的复杂情况，也能够准确识别并定位出条码。

在一种可实现的方式中，所述将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块包括：按照预设高度在所述待处理图像上划分多条水平分割线，所述多条水平分割线将所述待处理图像分割成多个水平图像条，所述待处理图像的最下端一行水平图像条的高度为划分水平分割线后的实际剩余高度；按照预设宽度在划分有水平分割线的待处理图像上划分多条竖直分割线，与所述多条水平分割线将所述待处理图像分割成多个图像块，所述待处理图像最右侧一列的宽度为划分为竖直分割线后的实际剩余宽度。

在一种可实现的方式中，所述从所述图像块中选取至少一个候选网格图像块包括：分别确定每块图像块中所有边缘点；分别计算所有边缘点的边缘角度；选取候选网格图像块，所述候选网格图像块为边缘角度满足预设候选条件的图像块。

在一种可实现的方式中，所述确定每块图像块中所有边缘点包括：计算每块图像块中所有像素点的边缘梯度幅值；确定边缘点，所述边缘点为边缘梯度幅值满足预设幅值条件的像素点。

在一种可实现的方式中，所述每块图像块中所有像素点P(i，j)的边缘梯度幅值S根据如下式I所示的公式计算：

其中，

G_x表示Sobel算子中的横向亮度差分近似值，

G_y表示Sobel算子中的纵向亮度差分近似值。

进一步地，所述所有边缘点的边缘角度θ根据如下式II所示的公式计算：

其中，

G_x表示Sobel算子中的横向亮度差分近似值，

G_y表示Sobel算子中的纵向亮度差分近似值。

在一种可实现的方式中，所述生成候选条码区域包括：在候选网格图像块中选取种子图像块，所述种子图像块为未经过区域生长的候选网格图像块；将一级新增图像块加入当前候选条码区域，所述一级新增图像块为所述种子图像块的八邻域图像块中满足第一生长准则的图像块；将二级新增图像块加入当前候选条码区域，所述二级新增图像块为一级新增图像块的八邻域图像块中满足第二生长准则的图像块。

在一种可实现的方式中，所述对候选条码区域进行投影分析包括：以所述候选条码区域的宽度方向为X轴，以所述候选条码区域的高度方向为Y轴建立直角坐标系；将所述候选条码区域向Y轴做投影，获取Y轴投影点坐标和Y轴投影值，所述Y轴投影点坐标为该投影点在Y轴上的坐标，所述Y轴投影值为该投影点对应的边缘点的个数；根据Y轴投影点坐标和Y轴投影值将同一候选条码区域中的多个竖直罗列的准条码拆分成单层条码区域；分别将所述单层条码区域向X轴做投影，所述X轴投影点坐标为该投影点在X轴上的坐标，所述X轴投影值为该投影点对应的边缘点的个数；根据X轴投影点坐标将同一单层条码区域中多个水平罗列的准条码拆分成独立条码区域，所述独立条码区域仅包括一个条码。

在一种可实现的方式中，根据所述投影分析的结果确定每个条码所有边界的边界边缘点包括：根据所述Y轴投影点坐标的最小值确定所述条码的上边界边缘点；根据所述Y轴投影点坐标的最大值确定所述条码的下边界边缘点；根据所述X轴投影点坐标的最小值确定所述条码的左边界边缘点；根据所述X轴投影点坐标的最大值确定所述条码的右边界边缘点。

在一种可实现的方式中，所述方法在将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块之前还包括：采用下采样的方式对待处理图像进行预处理。

本申请还提供一种一维条码的定位装置，所述装置包括：图像块划分单元，用于将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块；图像块筛选单元，用于从所述图像块中选取至少一个候选网格图像块，所述候选网格图像块中具有类似条码的图像；区域生长单元，用于生成候选条码区域，所述候选条码区域为对所述候选网格图像块进行区域生长而得；投影分析单元，用于对每个候选条码区域分别进行投影分析；边界边缘点获取单元，用于根据所述投影分析的结果确定每个条码所有边界的边界边缘点；边界线拟合单元，用于根据所述边界边缘点拟合生成每个条码的边界线。

在一种可实现的方式中，所述图像块划分单元包括：分割线划分模块，用于按照预设高度在所述待处理图像上划分多条水平分割线，所述分割线划分模块还用于按照预设宽度在划分有水平分割线的待处理图像上划分多条竖直分割线。

在一种可实现的方式中，所述图像块筛选单元包括：边缘点确定模块，用于确定每块图像块中所有边缘点；边缘角度计算模块，用于计算所有边缘点的边缘角度；候选网格图像块选取模块，用于所述候选网格图像块为边缘角度满足预设候选条件的图像块。

进一步地，所述边缘点确定模块还包括：边缘梯度幅值子模块，用于计算每块图像块中所有像素点的边缘梯度幅值；边缘点确定子模块，用于根据像素点的边缘梯度幅值确定边缘点。

在一种可实现的方式中，所述区域生长单元包括：种子图像块选取模块，用于在当前候选条码区域中选取种子图像块；区域生长模块，用于将一级新增图像块加入当前候选条码区域；所述区域生长模块还用于将二级新增图像块加入当前候选条码区域。

在一种可实现的方式中，所述投影分析单元包括：坐标系建立模块，用于以所述候选条码区域的宽度方向为X轴，以所述候选条码区域的高度方向为Y轴建立直角坐标系；投影生成模块，用于将所述候选条码区域向Y轴做投影；投影值获取模块，用于获取Y轴投影点坐标和Y轴投影值；所述投影生成模块还用于分别将所述单层条码区域向X轴做投影；所述投影值获取模块还用于根据X轴投影点坐标将同一单层条码区域中多个水平罗列的准条码拆分成独立条码区域，所述独立条码区域仅包括一个条码。

进一步地，所述边界边缘点获取单元包括边界边缘点获取模块，用于根据所述Y轴投影点坐标的最小值确定所述条码的上边界边缘点；所述边界边缘点获取模块还用于根据所述Y轴投影点坐标的最大值确定所述条码的下边界边缘点，根据所述X轴投影点坐标的最小值确定所述条码的左边界边缘点，根据所述X轴投影点坐标的最大值确定所述条码的右边界边缘点。

在一种可实现的方式中，所述装置还包括预处理单元，用于采用下采样的方式对待处理图像进行预处理。

采用本申请提供的方法和装置能够将目标图像上多个条码准确完整地拆分成单个条码，并且，能够滤除条码周围的干扰图像，准确地定位单个条码。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种一维码定位方法的流程图；

图2为本申请实施例一种处理对象的示意图；

图3示出Sobel算子示意图；

图4示出在图2所示的待处理图像上选取并标记候选网格图像块的效果图；

图5示出对图4所示的图像进行区域生长后的结果示意图；

图6示出一个种子图像块及其八邻域图像块的结构示意图；

图7示出一种对存在多个条码的同一候选条码区域进行投影分析的结果示意图；

图8示出本申请提供的方法用于模糊噪声场景效果图；

图9示出本申请提供的方法用于光照变化引起的局部缺失场景效果图；

图10示出本申请提供的方法用于投影畸变场景效果图；

图11示出本申请提供的方法用于多个条码场景效果图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

下面通过具体的实施例对本申请中一维条码的定位方法进行详细阐述。

本申请提供的方案针对具有至少一个一维条码的图像，在该图像中可能还包括非一维条码，和/或与一维条码相似的干扰图像，本申请提供的方案用于定位上述图像中的一维条码，并准确地定位各个一维条码。

本申请所述一维条码为由黑白相间隔并且互相平行的条纹单元、条空单元两种单元构成的条码，其中，条纹单元为黑色，条空单元为白色，每个条纹单元与条空单元均为矩形，根据条码设置标准，在条码四周均设置有预设宽度的留白区，以便辨识条码。由条码的结构可知，条码由相互平行的条空单元构成，条单元的两个条码边缘具有较强的边缘信息特征，具体为，条单元左侧边缘会由白变黑，其右侧边缘的灰度会由黑变白，总之，条空单元与相邻的条纹单元会形成灰度的突变，并且，所有条空单元的两个边缘互相平行，本申请利用一维条码的这一特征来区分一维条码区域与非一维条码区域。本实施例中所述一维条码区域包括同一一维条码中的所有条纹单元。

请参阅图1和图2，图1为本申请实施例提供的一种一维码定位方法的流程图，图2为本申请实施例一种处理对象，本实施例将以图2所示的图像为例，具体说明本申请所述方法。

图2所示图像上存在一个一维条码，同时存在多个文字、与一维条码类似的边框条纹以及不规则的美工图形。

如图1所示，本实施例所述一维条码的定位方法包括：

S101，将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块。

本申请人发现，将待处理图像划分为图像块后，便于在所述待处理图像中确定一维条码的边缘，因此，本实施例首先将待处理图像划分为多块图像块。

在本实施例中，所述预设尺寸可以为根据经验而预设的尺寸，例如，32像素×32像素，以保证每块图像块中存在至少一个条码边缘。

在一种可实现的方式中，所述将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块包括：

S111，按照预设高度在所述待处理图像上划分多条水平分割线，所述多条水平分割线将所述待处理图像分割成多个水平图像条，所述待处理图像的最下端一行水平图像条的高度为划分水平分割线后的实际剩余高度。

S112，按照预设宽度在划分有水平分割线的待处理图像上划分多条竖直分割线，与所述多条水平分割线将所述待处理图像分割成多个图像块，所述待处理图像最右侧一列的宽度为划分为竖直分割线后的实际剩余宽度。

在本实施例中，对所述待处理图像进行划分时，可以按照任意顺序进行划分，为便于后续处理，一般按照从左至右，从上至下的顺序进行划分，即，首先按照预设高度按照从上至下的顺序在所述待处理图像上划分出多条水平分割线，从而使所述待处理图像形成多个水平图像条，最后一行的水平图像条的高度如果小于预设高度，则最末一行水平图像条按照实际宽高保留即可，再按照预设宽度在划分有水平分割线的待处理图像上按照从左至右的顺序依次划分多条竖直分割线，从而形成多列竖直图像列，最右一列的宽度如果小于预设宽度，则按实际宽度保留即可。

本实施例还可以通过其它实现方式对待处理图像划分图像块，例如，将待处理图像平均划分成若干条等高的水平图像条，再将待处理图像平均划分成若干列等宽的竖直图像列，从而形成多个尺寸相等的图像块。由于本种划分图像块的方式可能导致后续对图像块处理麻烦，因此，本实施例以步骤S111-S112所示方式为优选的划分图像块的方式。

S102，从所述图像块中选取至少一个候选网格图像块，所述候选网格图像块中具有类似条码的图像。

在本实施例中，所述类似条码的图像为具有边缘特征信息的图像，包括条码边缘图像和干扰图像，所述干扰图像包括某些或者部分字符的边缘、某些或者部分美工图形的图像，例如，字符“b”的上半部分图像或者字符“L”上半部分图像等。

由于所述干扰图像具有与条码相似的边缘特征，而且，仅通过每个图像块提供的信息无法辨识该边缘特征信息是来自一维条码还是来自干扰图像，进一步地，在同一个待处理图像中可能存在多个条码，因此，在选取候选网格图像块时，将图像块中所有具备边缘特征信息的图像块全部选中作为候选网格图像块，以避免条码选取的遗漏。

在一种可实现的方式中，所述从所述图像块中选取至少一个候选网格图像块包括：

S121，分别确定每块图像块中所有边缘点。

在本实施例中，所述确定每块图像块中所有边缘点可以包括：

S1211，计算每块图像块中所有像素点的边缘梯度幅值。

在本实施例中，以像素点的边缘梯度幅值来表征像素点灰度值的变化程度。

进一步地，在本实施例中，可采用现有技术中任意一种计算像素点边缘梯度幅值的方法来计算图像块中像素点的边缘梯度幅值。

例如，每块图像块中所有像素点P(i，j)的边缘梯度幅值S根据如下式I所示的公式计算：

其中，

G_x表示Sobel算子中的横向亮度差分近似值，

G_y表示Sobel算子中的纵向亮度差分近似值。

在本实施例中，所述Sobel算子为Sobel边缘检测算子的简称，在本实施例中，以3×3邻域算子为例说明G_x与G_y的计算方法，其中，3×3邻域算子如图3所示，在图3中，每个格子表示一个像素点，依次用字母A、B、C、D、E、F、G、H和J表示各像素点，以x_A表示A点横坐标，以y_A表示A点纵坐标，以此类推各点横纵坐标的表示方法。

基于此，E点的横向亮度差分近似值，可根据如下式I-1所示的公式计算：

进一步地，E点的纵向亮度差分近似值，可根据如下式I-2所示的公式计算：

S1212，确定边缘点，所述边缘点为边缘梯度幅值满足预设幅值条件的像素点。

在本实施例中，所述预设幅值条件为边缘梯度幅值大于预设阈值。所述预设阈值可以为根据经验而设定。具体地，可以只考虑梯度幅值较强的边缘点，即强边缘点，从而消除所述图像中噪声影响。

在步骤中，可以记录每个图像块的边缘点坐标位置。

S122，分别计算所有边缘点的边缘角度。

在本实施例中，所述边缘点为步骤S121中确定的边缘点。

在本实施例中，所述边缘点的边缘角度是指该边缘点梯度方向。

在一种可实现的方式中，任意一个边缘点的边缘角度θ根据如下式II所示的公式计算：

其中，

G_x表示边缘点的横向亮度差分近似值，可以按照前述式I-1所示的公式计算；

G_y表示边缘点的纵向亮度差分近似值，可以按照前述式I-2所示的公式计算。

S123，选取候选网格图像块，所述候选网格图像块为边缘角度满足预设候选条件的图像块。

在本实施例中，候选网格图像块为包含一部分条码的图像块，因此，需要确定每一块图像块是否可能为条码的一部分，因此，所述预设候选条件为该图像块是否体现条码特性。具体地，如前所述，条纹单元有两条平行的边缘，左侧边缘由亮到暗，右侧边缘由暗到亮，两个边缘的边缘角度相差180度。因此，如果该图像块中存在一部分条码，则在该图像块中必然存在至少一对边缘角度相差180度(或近似于180度)的边缘，即，可以根据条码的这条特性来判断图像块上是否存在条码图像。

在本实施例中，预设候选条件为至少存在一对边缘角度相差180度的边缘点。

具体地，所述选取候选网格图像块包括：

S1231，统计当前图像块中所有边缘点的边缘角度直方图。

在本实施例中，统计每一个图像块中所有边缘点的边缘角度分布直方图，从而确定当前图像块中边缘点的边缘角度主要集中在哪些边缘角度上。

S1232，角度峰值检测。

在本实施例中，可以分析所述边缘角度分布直方图分布是否有明显的两个峰值，并且所述两个峰值对应的角度相差180度或者近似180度。具体的，可以设置一个峰值阈值，对大于峰值阈值的角度按递减排序，计算峰值最大的和次最大的角度之差是否满足条件。

S1233，选取候选网格图像块。

如果当前图像块中存在一对边缘角度相差180度或者近似180度的边缘，即，两条边缘平行或者近似平行，则可以认为该图像块中的图像可能包含一部分条码，则将选取该图像块作为候选网格图像块。

进一步地，对于选取而得的候选网格图像块，可以将该图像块中所有像素点的边缘角度分布直方图的极大值所对应角度作为该候选网格图像块的特征角度。

在图2所示的待处理图像上选取候选网格图像块，并标记各候选网格图像块的效果图如图4所示，其中，每块候选网格图像块中的数字为该候选网格图像块的特征角度。

S103，生成候选条码区域，所述候选条码区域为对所述候选网格图像块进行区域生长而得。

在前述步骤中，已经将待处理图像中所有可能包含一部分条码的图像块，即，候选网格图像块全部筛选出来，而有些候选网格图像块可能为干扰图像块，例如，其上并不具有条码图像，而是与条码类似的部分字母的图像，因此，需要从候选网格图像块中除去这些干扰图像块而保留条码图像块。

在本实施例中，对候选网格图像块进行进一步筛选首先对候选网格图像块进行区域生长，再判断区域生长所得的图像区域的尺寸是否满足预设图像尺寸，满足预设图像尺寸的图像区域被认为是具有条码的图像区域。

在本实施例中，对图4所示的图像进行区域生长后的结果如图5所示。

在一种可实现的方式中，所述生成候选条码区域包括：

S131，在候选网格图像块中选取种子图像块，所述种子图像块为未经过区域生长的候选网格图像块。

在本实施例中，种子图像块可以按照一定顺序进行选取，例如，可以按照从左至右从上至下的顺序依次选取。

S132，将一级新增图像块加入当前候选条码区域，所述一级新增图像块为所述种子图像块的八邻域图像块中满足第一生长准则的图像块。

在本实施例中，所述第一生长准则可以为该图像块的特征角度与种子图像块的特征角度的差值在第一预设偏差阈值范围内，其中，所述图像块的特征角度为该图像块角度分布直方图极大值对应的角度，所述种子图像块的特征角度是该种子图像块角度分布直方图极大值对应的角度，所述第一预设偏差阈值可以是根据经验或者不同的实际情况而具体设置的。

在本实施例中，所述候选条码区域包括至少一块候选网格图像块，在生长起始阶段，将种子图像块作为当前候选条码区域，在将一级新增图像块加入当前候选条码区域后，更新当前候选条码区域，更新后的候选条码区域为原候选条码区域与一级新增图像块形成的图像区域。在本实施例中，筛选一级新增图像块可以按照预设顺序进行，例如，可以从种子图像块左上角的图像块开始，按照逆时针方向依次判断该种子图像块的各邻域图像块是否为一级新增图像块。如果，该种子图像块左上角不存在候选网格图像块，则按照逆时针方向查找是否存在下一个图像块，如果存在，则从该图像块开始按照逆时针方向依次判断该种子图像块的各邻域图像块是否为一级新增图像块。

S133，将二级新增图像块加入当前候选条码区域，所述二级新增图像块为一级新增图像块的八邻域图像块中满足第二生长准则的图像块。

在本申请中，所述二级新增图像块与一级新增图像块的表述仅是为了便于区别不同区域生长阶段选取的新增图像块，而并不存在等级的区别。类似地，当二级新图像块加入当前候选条码区域后，还要继续将三级新增图像块加入当前候选条码区域中，可以推知，三级新增图像块为二级新增图像块的八邻域图像块中满足第三生长准则的图像块。以此类推，依次增加四级新增图像块、五级新增图像块……至当前候选条码区域，直至不存在下级新增图像块为止。

在本实施例中，所述第二生长准则为一级新增图像块的八邻域图像块中的任意一个图像块的特征角度与当前候选条码区域的特征角度的差值小于第二预设差值阈值范围，其中，所述当前候选条码区域的特征角度可以为当前候选条码区域内所有图像块特征角度的均值，所述第二预设差值阈值可以是根据经验或者不同的实际情况而具体设置的。进一步地，所述第二预设差值阈值可以与所述第一预设差值阈值相同，也可以不同。

更进一步地，在筛选三级新增图像块时，需要利用第三预设差值阈值，以此类推，在筛选每一级新增图像块时，均需要使用本级预设差值阈值，任意一级预设差值阈值均可以是根据经验或者不同的实际情况而具体设置的；而任意两级预设差值阈值均可以相同，也可以不同。

例如，图6示出一个种子图像块及其八邻域图像块的结构示意图，其中，中心图像块为种子图像块，如图6所示，首先判断1号图像块是否为一级新增图像块，如果是，则将1号图像块加入当前候选条码区域，即，将1号图像块与种子图像块合并，得到当前候选条码区域，再以1号图像块为基础进行区域生长，即，按照逆时针顺序依次判断1号图像块的八邻域域图像块中是否存在满足区域生长准则的图像块，如果有，则将该图像块(即，二级新增图像块)加入当前候选条码区域中，再以该图像块为基础继续判断其八邻域中是否存在满足区域生长准则的图像块，如果有，则继续将此图像块加入当前候选条码区域，直至最外侧图像块的八邻域图像块中所有图像块均不满足生长准则，则停止以1号图像块为基础的区域生长，即，由1号图像块进行区域生长完成。

以此类推，当由1号图像块进行区域生长完成后，再判断2号图像块是否为一级新增图像块，如果是，则将2号图像块加入当前候选条码区域，此时，所述当前候选条码区域为种子区域以及沿1号图像块进行区域生长后所形成的图像区域，如同以1号图像块为基础进行区域生长一样地，再以2号图像块为基础继续进行区域生长，直至由2号图像块进行区域生长完成。

以此类推，依次对种子图像块八邻域的图像块进行区域生长，直至由任意八邻域图像进行区域生长均完成。

当由第一个种子图像块进行区域生长完成后，如果还存在未被区域生长至当前候选条码区域中的候选网格图像块，则以其中一个候选网格图像块作为第二个种子图像块进行区域生长，区域生长的方法与第一个种子进行区域生长的方法相同，得到第二个候选条码区域。

在本实施例中，第二个种子图像块以及后续所有种子图像块均可以按照一定顺序选取，例如，可以按照遍历的顺序来选取，从而保证选取的完整性以及区域生长的准确性。

进一步地，如果所述候选网格图像块中不再存在未被生长过的图像块，或者，所述待处理图像上的所有图像块均被遍历过，则完成对待处理图像的区域生长。

待处理图像区域生长完成后，在待处理图像上存在至少一个候选条码区域。

S104，对每个候选条码区域分别进行投影分析。

在本实施例中，通过对每个候选条码区域进行投影分析，再根据投影分析的结果将同一个候选条码区域中包含的多个相邻的条码图像拆分成单一的条码图像，或者将条码图像周围与条码图像极为相似的干扰图像精确剔除。

具体地，可以先以候选条码区域重新建立直角坐标系，再在新的直角坐标系中将所述候选条码区域在Y轴上进行投影，从而将同一候选条码区域中多层准条码拆分成单层的准条码，再将单层的准条码进在X轴上进行投影，从而将同一层上的多个准条码拆分成单个的准条码。

在一种可实现的方式中，所述对候选条码区域进行投影分析包括：

S141，以所述候选条码区域的宽度方向为X轴，以所述候选条码区域的高度方向为Y轴建立直角坐标系。

本申请人发现，以上述方式重新建立坐标系，在同一层上的多个准条码在X轴以及Y轴上的投影点不会互相交叠，从而，能够可以根据投影值的大小准确地拆分准条码。

在本实施例中，如果首先将候选条码区域在X轴上做投影，可能会由于该候选条码区域中存在多层准条码而导致在同一水平坐标上，不同层的准条码的X轴投影存在交叠，从而无法区分水平相邻的准条码，因此，本实施例选择首先将候选条码区域在Y轴上做投影，再在X轴上做投影。

S142，将所述候选条码区域向Y轴做投影，获取Y轴投影点坐标和Y轴投影值，所述Y轴投影点坐标为该投影点在Y轴上的坐标，所述Y轴投影值为该投影点对应的边缘点的个数。

S143，根据Y轴投影点坐标和Y轴投影值将同一候选条码区域中的多个竖直罗列的准条码拆分成单层条码区域。

在本实施例中，所述准条形码包括条形码以及与条形码类似的干扰图像。通过以上步骤，将不同层的准条码进行精确拆分，从而可以将多层条码拆分开，也可以为精确剔除干扰图像提供基础。

在本实施例中，可以将Y轴上投影值较大的一个连续区域视为一层准条码层。

在本实施例中，一种可行的拆分多层准条码的依据为根据Y轴投影点坐标的差值和Y轴投影值的大小来划定不同准条码层。具体地，如果该层内的图像全部为条码图像，则在该连续区域内任意一个投影点的投影值几乎相等。而且，由于标准规定在条码四周必须设置留白区，因此，在每层准条码层的上下两侧应当存在投影值接近为的“0”的区域。因此，在本实施例中，可以根据Y轴投影的上述特征来拆分候选条码区域中的多层准条码图像，也可以由此进一步判断每层准条码是否为条码图像。

S144，分别将所述单层条码区域向X轴做投影，所述X轴投影点坐标为该投影点在X轴上的坐标，所述X轴投影值为该投影点对应的边缘点的个数。

S145，根据X轴投影点坐标将同一单层条码区域中多个水平罗列的准条码拆分成独立条码区域，所述独立条码区域仅包括一个条码。

由于条码周围设置有留白区，而留白区在X轴上不存在投影值，而且，同一个条码图像各个条纹单元的投影值基本相同，因此，可以根据上述特征来划定不同准条码。

在一种可实现的方式中，如果单层准条码层上存在多个准条码，则可以按照如下方式拆分不同的准条码：如果相邻两个X轴投影点(暂记为第1个投影点和第2个投影点)坐标的差值满足投影差值阈值范围，则计数为1，如果第2投影点和第3个投影点的X轴投影点坐标之差也满足投影差值阈值范围，则计数增加1(即，截止目前为2)，以此类推，如果第n和第n+1个X轴投影点坐标之差超出投影差值阈值范围，则停止计数，如果计数总数满足计数预设阈值范围，则该由第1个投影点开始至第n个投影点之间的区域为独立条码区域。从第n+1个投影点开始，重新开始计数，按照前述方法依次判断各区域是否为独立条码区域。

图7示出一种对存在多个条码的同一候选条码区域进行投影分析的结果示意图，其中，Y轴投影是对条码1、条码2和条码3三个条码的投影，而X轴上的投影为对条码3的投影。如图7所示，多层准条码区域在Y轴上的投影值具有明显的多个峰。

S105，根据所述投影分析的结果确定每个条码所有边界的边界边缘点。

在本实施例中，对每个独立条码区域分别确定边界边缘点，确定边界边缘点是在做投影分析的坐标系中进行的。

在一种可实现的方式中，根据所述投影分析的结果确定每个条码所有边界的边界边缘点包括：

S151，根据所述Y轴投影点坐标的最小值确定所述条码的上边界边缘点。

S152，根据所述Y轴投影点坐标的最大值确定所述条码的下边界边缘点。

S153，根据所述X轴投影点坐标的最小值确定所述条码的左边界边缘点。

S154，根据所述X轴投影点坐标的最大值确定所述条码的右边界边缘点。

S106，根据所述边界边缘点拟合生成每个条码的边界线。

在本实施例中，根据上边界边缘点的Y轴坐标做出垂直于Y轴的直线、根据下边界边缘点的Y轴坐标做出垂直于Y轴的直线、根据左边界边缘点的X轴坐标做出垂直于X轴的直线以及根据右边界边缘点的X轴坐标做出垂直于X轴的直线，新做出的四条直线即为该条码的边界线，由边界线围在内部的区域即为最终确定的条码区域。

本实施例首先根据一维条码的边缘特征从图像块中筛选具有该边缘特征的图像块，再进一步去除具有与条码相似的字符等干扰图像块后，确定候选网格图像块，再以所述候选网格图像块为种子区域进行区域生长，再通过投影分析将区域生长所得的候选条码区域中多个条码拆分成单个条码，或者进一步清除候选条码区域中的噪音，并根据投影分析的结果拟合生成每个条码的边界线。利用本申请提供的方法，能够准确地识别出目标图像上多个条码，并且，对于存在各种类型干扰的复杂情况，也能够准确识别并定位出条码。

在一种可实现的方式中，所述方法在将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块之前还包括：

S100，采用下采样的方式对待处理图像进行预处理。

可选地，在将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块前，可以按照实际需要情况对所述待处理图像进行下采样预处理。

采用s倍下采样的方式进行预处理，在本实施例中，所述s倍下采样是指对于一幅尺寸为M×N的图像，对其进行s倍下采样，得到(M/s)×(N/s)尺寸的图像，对于本实施例所用的矩阵形式的图像，就是把原始图像s×s窗口内的图像变成一个像素，变换后所得像素点的灰度值就是s×s窗口内所有像素点灰度值的均值。

例如，对于尺寸为2×2的子区域进行2倍下采样，则下采样后图像仅有1个像素点，该像素点的灰度值可以为原子区域中任意一像素点的灰度值，比如右下角像素点的灰度值，也可以为原子区域中所有像素点灰度值的平均值。在本例中，下采样处理所得图像的长和宽分别为原子区域长和宽的1/2，像素总量为原子区域像素总量的1/4，分辨率为原子区域分辨率的1/2。经过下采样处理降低待处理图像的数据量，减少后续处理的计算量，从而实现计算加速。

本申请提供的方法可以支持Code 128、UPC/EAN、Interleaved 2 of 5、Code 39、Code 93、Codabar、Pharmacode多种条码类型的条码定位，还可以适应低对比度、模糊、噪声、投影畸变、条码局部遮挡或缺失等复杂场景。

例如，采用本申请提供的方法，对不同应用场景的图像进行条码定位的结果如图8～图11所示，其中，图8示出本申请提供的方法用于模糊噪声场景效果图，图9示出本申请提供的方法用于光照变化引起的局部缺失场景效果图，图10示出本申请提供的方法用于投影畸变场景效果图，图11示出本申请提供的方法用于多个条码场景效果图。可见，本申请提供的方法在上述各场景中均可对一维条码准确定位。

从定位效果可以看出，本发明方法由于采用了下采样处理，减少了边缘点计算量的同时抑制了图像噪声，再加上Sobel算子对噪声的平滑作用，可以得到精确的边缘方向信息，而且区域增长时考虑到了8邻域角度信息，很好地滤除了非条码区域，具有较强的抗干扰能力。同时，本发明方法不仅适用于Code 128、UPC/EAN、Interleaved 2 of 5、Code 39、Code 93、Codabar、Pharmacode的定位，还适用于具有平行线状边缘特征的其它种类条码的定位(如：非堆叠的RSS码)。

本申请还提供一种一维条码的定位装置，所述装置包括：

图像块划分单元101，用于将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块；

图像块筛选单元102，用于从所述图像块中选取至少一个候选网格图像块，所述候选网格图像块中具有类似条码的图像；

区域生长单元103，用于生成候选条码区域，所述候选条码区域为对所述候选网格图像块进行区域生长而得；

投影分析单元104，用于对每个候选条码区域分别进行投影分析；

边界边缘点获取单元105，用于根据所述投影分析的结果确定每个条码所有边界的边界边缘点；

边界线拟合单元106，用于根据所述边界边缘点拟合生成每个条码的边界线。

在一种可实现的方式中，所述图像块划分单元101包括：分割线划分模块111，用于按照预设高度在所述待处理图像上划分多条水平分割线。

所述分割线划分模块111还用于按照预设宽度在划分有水平分割线的待处理图像上划分多条竖直分割线。

在一种可实现的方式中，所述图像块筛选单元102包括：

边缘点确定模块121，用于确定每块图像块中所有边缘点；

边缘角度计算模块122，用于计算所有边缘点的边缘角度；

候选网格图像块选取模块123，用于所述候选网格图像块为边缘角度满足预设候选条件的图像块。

进一步地，所述边缘点确定模块121还包括：边缘梯度幅值子模块，用于计算每块图像块中所有像素点的边缘梯度幅值；边缘点确定子模块，用于根据像素点的边缘梯度幅值确定边缘点。

在一种可实现的方式中，所述区域生长单元103包括：

种子图像块选取模块131，用于在当前候选条码区域中选取种子图像块；

区域生长模块132，用于将一级新增图像块加入当前候选条码区域；

所述区域生长模块132还用于将二级新增图像块加入当前候选条码区域。

在一种可实现的方式中，所述投影分析单元104包括：

坐标系建立模块141，用于以所述候选条码区域的宽度方向为X轴，以所述候选条码区域的高度方向为Y轴建立直角坐标系；

投影生成模块142，用于将所述候选条码区域向Y轴做投影；

投影值获取模块143，用于获取Y轴投影点坐标和Y轴投影值；

所述投影生成模块142还用于分别将所述单层条码区域向X轴做投影；

所述投影值获取模块143还用于根据X轴投影点坐标将同一单层条码区域中多个水平罗列的准条码拆分成独立条码区域，所述独立条码区域仅包括一个条码。

进一步地，所述边界边缘点获取单元105包括：边界边缘点获取模块151，用于根据所述Y轴投影点坐标的最小值确定所述条码的上边界边缘点。

所述边界边缘点获取模块151还用于根据所述Y轴投影点坐标的最大值确定所述条码的下边界边缘点，根据所述X轴投影点坐标的最小值确定所述条码的左边界边缘点，和根据所述X轴投影点坐标的最大值确定所述条码的右边界边缘点。

在一种可实现的方式中，所述装置还包括预处理单元106，用于采用下采样的方式对待处理图像进行预处理。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种一维条码的定位方法，其特征在于，包括：

将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块；

从所述图像块中选取至少一个候选网格图像块，所述候选网格图像块中具有类似条码的图像；

生成候选条码区域，所述候选条码区域为对所述候选网格图像块进行区域生长而得；

对每个候选条码区域分别进行投影分析；

根据所述投影分析的结果确定每个条码所有边界的边界边缘点；

根据所述边界边缘点拟合生成每个条码的边界线；其中，

从所述图像块中选取至少一个候选网格图像块包括：

分别确定每块图像块中所有边缘点；

分别计算所有边缘点的边缘角度；

选取候选网格图像块，所述候选网格图像块为边缘角度满足预设候选条件的图像块；

所述对候选条码区域进行投影分析包括：

以所述候选条码区域的宽度方向为X轴，以所述候选条码区域的高度方向为Y轴建立直角坐标系；

将所述候选条码区域向Y轴做投影；

获取Y轴投影点坐标和Y轴投影值，所述Y轴投影点坐标为该投影点在Y轴上的坐标，所述Y轴投影值为该投影点对应的边缘点的个数；

根据Y轴投影点坐标和Y轴投影值将同一候选条码区域中的多个竖直罗列的准条码拆分成单层条码区域；

分别将所述单层条码区域向X轴做投影，所述X轴投影点坐标为该投影点在X轴上的坐标，所述X轴投影值为该投影点对应的边缘点的个数；

根据X轴投影点坐标将同一单层条码区域中多个水平罗列的准条码拆分成独立条码区域，所述独立条码区域仅包括一个条码。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块包括：

按照预设高度在所述待处理图像上划分多条水平分割线，所述多条水平分割线将所述待处理图像分割成多个水平图像条，所述待处理图像的最下端一行水平图像条的高度为划分水平分割线后的实际剩余高度；

按照预设宽度在划分有水平分割线的待处理图像上划分多条竖直分割线，与所述多条水平分割线将所述待处理图像分割成多个图像块，所述待处理图像最右侧一列的宽度为划分为竖直分割线后的实际剩余宽度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定每块图像块中所有边缘点包括：

计算每块图像块中所有像素点的边缘梯度幅值；

确定边缘点，所述边缘点为边缘梯度幅值满足预设幅值条件的像素点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述每块图像块中所有像素点P(i，j)的边缘梯度幅值S根据如下式I所示的公式计算：

其中，

G_x表示Sobel算子中的横向亮度差分近似值，

G_y表示Sobel算子中的纵向亮度差分近似值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成候选条码区域包括：

在候选网格图像块中选取种子图像块，所述种子图像块为未经过区域生长的候选网格图像块；

将一级新增图像块加入当前候选条码区域，所述一级新增图像块为所述种子图像块的八邻域图像块中满足第一生长准则的图像块；

将二级新增图像块加入当前候选条码区域，所述二级新增图像块为一级新增图像块的八邻域图像块中满足第二生长准则的图像块。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述投影分析的结果确定每个条码所有边界的边界边缘点包括：

根据所述Y轴投影点坐标的最小值确定所述条码的上边界边缘点；

根据所述Y轴投影点坐标的最大值确定所述条码的下边界边缘点；

根据所述X轴投影点坐标的最小值确定所述条码的左边界边缘点；

根据所述X轴投影点坐标的最大值确定所述条码的右边界边缘点。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块之前还包括：采用下采样的方式对待处理图像进行预处理。

8.一种一维条码的定位装置，其特征在于，所述装置包括：

图像块划分单元，用于将待处理图像按照预设尺寸划分为多块图像块；

图像块筛选单元，用于从所述图像块中选取至少一个候选网格图像块，所述候选网格图像块中具有类似条码的图像；

区域生长单元，用于生成候选条码区域，所述候选条码区域为对所述候选网格图像块进行区域生长而得；

投影分析单元，用于对每个候选条码区域分别进行投影分析；

边界边缘点获取单元，用于根据所述投影分析的结果确定每个条码所有边界的边界边缘点；

边界线拟合单元，用于根据所述边界边缘点拟合生成每个条码的边界线；其中，

所述图像块筛选单元具体用于：

分别确定每块图像块中所有边缘点；

分别计算所有边缘点的边缘角度；

选取候选网格图像块，所述候选网格图像块为边缘角度满足预设候选条件的图像块；

所述投影分析单元具体用于：

以所述候选条码区域的宽度方向为X轴，以所述候选条码区域的高度方向为Y轴建立直角坐标系；

将所述候选条码区域向Y轴做投影；

获取Y轴投影点坐标和Y轴投影值，所述Y轴投影点坐标为该投影点在Y轴上的坐标，所述Y轴投影值为该投影点对应的边缘点的个数；

根据Y轴投影点坐标和Y轴投影值将同一候选条码区域中的多个竖直罗列的准条码拆分成单层条码区域；

分别将所述单层条码区域向X轴做投影，所述X轴投影点坐标为该投影点在X轴上的坐标，所述X轴投影值为该投影点对应的边缘点的个数；

根据X轴投影点坐标将同一单层条码区域中多个水平罗列的准条码拆分成独立条码区域，所述独立条码区域仅包括一个条码。

Images