CN112800798A - 一种Aztec码的定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机器视觉算法技术领域,具体公开了一种Aztec码的定位方法,对输入的待识别的Aztec码图像进行二值化处理和滤波处理,然后进行轮廓扫描,筛选出轮廓树中具有两个及两个以上子轮廓的父轮廓;记录下符合条件的父轮廓的数量以及最外层父轮廓的四个顶点的坐标;利用四个顶点的坐标计算出Aztec码的定位信息,并对有发生角度旋转的待识别的Aztec码进行旋转矫正;读取矫正后的待识别的Aztec码的定位信息,并解码。本发明能够快速准确识别出待识别Aztec码的种类,完成全类型的Aztec码的定位并得到相应的定位信息,对于光照不均的待识别图像以及对于呈各种角度倾斜的待识别图像具有鲁棒性。
Description
技术领域
本发明属于机器视觉算法技术领域,具体涉及一种Aztec码的定位方法。
背景技术
近几年,随着工业4.0的不断推进,利用二维码对工业产品及零部件进行标识,实现对产品及零部件的生成追踪,装配管理,生命周期维护等已经成为自动化工业的行业标准,同时,二维码在仓储物流、文件管理、票务信息存储和处理等方面的应用使得这些领域的便捷性有了显著提升。其中Aztec码因其优秀的数据压缩能力、强大的纠错能力及更快的读取速度受到工业及文件信息管理等行业的青睐。与民用二维码不同,工业二维码的应用环境通常比较恶劣,通常伴随着失真、模糊、磨损、对比度低、无静止区、噪声干扰严重等问题。而常规的定位算法无法满足其需求,因此针对复杂环境下的Aztec码快速定位与解码算法具有重要意义和迫切的市场需求。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有技术的不足,提供一种Aztec码的定位方法,其对于光照不均的待识别图像以及对于呈各种角度倾斜的待识别图像具有一定的鲁棒性、能够快速并准确识别出待识别Aztec码的种类和完成全类型的Aztec码的定位并获取相应的定位信息。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种Aztec码的定位方法,包括以下步骤:
步骤1:对输入的待识别的Aztec码图像进行二值化处理;
步骤2:对所述待识别的Aztec码图像进行滤波处理;
步骤3:对待识别的Aztec码图像进行轮廓扫描,将扫描得到的所述轮廓进行边长比例以及轮廓面积筛选,筛选后存在父子轮廓关系的所述轮廓记录在轮廓树中,筛选出所述轮廓树中具有两个及两个以上子轮廓的父轮廓;
步骤4:记录下所述轮廓树中具有两个及两个以上子轮廓的父轮廓的数量以及最外层父轮廓的四个顶点的坐标;
步骤5:利用所述最外层父轮廓的四个顶点的坐标计算出所述待识别的Aztec码的定位信息,并对有发生角度旋转的所述待识别的Aztec码进行旋转矫正;
步骤6:读取矫正后的所述待识别的Aztec码的定位信息,并解码。
进一步地,上述步骤5所述的对有发生角度旋转的所述待识别的Aztec码进行旋转矫正,具体如下:
步骤5-1:利用所述最外层父轮廓的四个顶点的坐标信息并根据所述待识别的Aztec码的探测图案的特征计算出所述待识别的Aztec码的中心坐标,并根据所述待识别的Aztec码的结构特征来计算出所述待识别的Aztec码倾斜的角度大小;
步骤5-2:根据所述待识别的Aztec码倾斜的角度大小来判断是否需要对所述待识别的Aztec码进行旋转仿射变换,若所述待识别的Aztec码倾斜的角度不为0,则对所述待识别的Aztec码进行仿射变换,然后重复步骤3、步骤4和步骤5-1,直至所述待识别的Aztec码的倾斜角度为0;若所述待识别的Aztec码的倾斜角度为0,则不进行仿射变换并跳转到步骤6。
进一步地,上述步骤6所述的读取矫正后的所述待识别的Aztec码的定位信息,并解码,具体如下:
步骤6-1:通过所述最外层父轮廓的四个顶点坐标并根据Aztec码的国际标准计算出所述待识别的Aztec码的几何中心坐标,然后计算出所述待识别的Aztec码的模块大小和所述待识别的Aztec码的四个方向图案的顶点坐标;
步骤6-2:通过所述待识别的Aztec码的四个方向图案的顶点坐标去获得所述待识别的Aztec码的位置探测图形和方向图案,并根据所述方向图案的颜色信息判断经步骤5矫正后的所述待识别的Aztec码的具体方向信息;
步骤6-3:通过所述待识别的Aztec码的四个方向图案的顶点坐标、所述待识别的Aztec码的具体方向信息和根据Aztec码存放模式消息的规则和顺序获取所述待识别的Aztec码的模式消息中存储的二进制数据流,将所述二进制数据流解码获取所述待识别的Aztec码的数据区域的数据层数、码字块数量,并根据Aztec码的国际规范计算出所述待识别的Aztec码的条码尺寸;
步骤6-4:根据所述待识别的Aztec码的条码尺寸以及中心坐标计算出所述待识别的Aztec码的整个码区的四个顶点的坐标,然后拟合出所述待识别Aztec码的四个边。
进一步地,所述待识别的Aztec码包括compact型和full-range型,所述compact型Aztec码中的位置探测图形的模块序列按深色-浅色-深色-浅色-深色的顺序构成,各元素的相对宽度的比例是1:1:1:1:1;
所述full-range型Aztec码中的位置探测图形的模块序列按深色-浅色-深色-浅色-深色-浅色-深色的顺序构成,各元素的相对宽度的比例是1:1:1:1:1:1:1。
进一步地,所述方向图案位于所述探测图案的四个角上,每个角上的所述方向图案占比为3个模块。
进一步地,位于所述探测图案左上角的所述方向图案的3个模块均为黑色模块,位于所述探测图案左下角的所述方向图案的3个模块均为白色模块,位于所述探测图案右上角的所述方向图案的3个模块包括2个黑色模块和1个白色模块,位于所述探测图案右下角的所述方向图案的3个模块包括1个黑色模块和2个白色模块。
本发明的有益效果在于:
1.本发明可快速准确识别出待识别Aztec码的种类,快速准确地完成全类型的Aztec码的定位并得到相应的定位信息;
2.本发明对于光照不均的待识别图像以及对于呈各种角度倾斜的待识别图像具有一定的鲁棒性;
3.本发明对于具有定位、具有较多干扰信息(噪声)的待识别Aztec码的图像具有一定的鲁棒性。
附图说明
图1为本发明实施例1的待识别Aztec码源图像示意图;
图2为本发明实施例1的待识别Aztec码源图像经过二值化的示意图;
图3为本发明实施例1的二值化图像经过滤波处理后的示意图;
图4为本发明实施例1系统识别显示出探测图案及模式消息读取顺序的方向的图像示意图;
图5为本发明实施例1系统框选出待识别Aztec码与其探测图案及模式消息读取顺序的方向以及其数据区域的读取顺序的方向的图像示意图;
图6为本发明实施例1的待识别Aztec码的定位信息结果统计图像示意图;
图7为本发明实施例2的有仿射变换的full-range型Aztec码的图像示意图;
图8为本发明实施例2的有仿射变换的full-range型Aztec码经过二值化后的图像示意图;
图9为本发明实施例2的有仿射变换的二值化图像经过滤波处理后的图像示意图;
图10为本发明实施例2系统最终获取的Aztec码的定位信息结果统计图像示意图;
图11为本发明实施例2经仿射变换矫正后的带探测图案的及模式消息读取顺序的方向以及其数据区域的读取顺序的方向的图像示意图;
图12为compact型的Aztec码的结构示意图;
图13为full-range型的Aztec码的结构示意图;
图14为模式消息的起点为探测图案的左上角处的图像未定位前的示意图;
图15为模式消息的起点为探测图案的左上角处的图像定位后的示意图;
图16为模式消息的起点为探测图案的右上角处的图像未定位前的示意图;
图17为模式消息的起点为探测图案的右上角处的图像定位后的示意图;
图18为模式消息的起点为探测图案的右下角处的图像未定位前的示意图;
图19为模式消息的起点为探测图案的右下角处的图像定位后的示意图;
图20为模式消息的起点为探测图案的左下角处的图像未定位前的示意图;
图21为模式消息的起点为探测图案的左下角处的图像定位后的示意图;
图22为有仿射变换的compact型的Aztec码的图像未定位前的示意图;
图23为有仿射变换的compact型的Aztec码的图像定位后的示意图;
图24为有仿射变换的full-range型的Aztec码的图像未定位前的示意图;
图25为有仿射变换的full-range型的Aztec码的图像定位后的示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明,但不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明中的图1~23皆为具有高斯噪声的图像,本发明一种Aztec码的定位方法,其技术方案具体实施如下:
步骤1:获取待识别Aztec码的图像并对待识别Aztec码的图像进行二值化操作与滤波处理,如图1~3所示;
步骤2:扫描滤波后的待识别Aztec码的图像轮廓,筛选轮廓并建立轮廓树,如图4所示;
步骤3:筛选出具有两个及两个以上的子轮廓的父轮廓,然后根据符合该条件的父轮廓的数量来判断待识别Aztec码的实际类型(compact型或full-range型),并根据轮廓的顶点坐标计算出待识别Aztec码的倾斜角度;图4显示了被框选的探测图案(FinderPattern)的图像,其中,图4显示的待识别Aztec码符合父轮廓的数量为1的条件,故为compact型,且倾斜角度为0,图4的中间的白色方形框框选出了探测图案(Finder pattern)最外层的内边框,图4中的箭头指示了模式消息的读取方向(即定位算法计算出的图4中的Aztec码的mode message的读取顺序,读取顺序为由箭头的起点处开始读,沿着箭头的方向围绕着待识别的Aztec码的探测图案(Finder pattern)顺时针读取(除方向图案(Orientation pattern)之外的部分)),该箭头用来指示待识别的Aztec二维码中的探测图案(Finder pattern)中的模式消息(mode message)的读取顺序的方向,模式消息(modemessage)的位置为探测图案(Finder pattern)的外面的第一层中除了方向图案(Orientation pattern)之外的部分;
步骤4:根据待识别的Aztec码倾斜的角度大小来判断是否需要对所述待识别的Aztec码进行旋转仿射变换,若待识别Aztec码的倾斜角度为0,则直接进行下一步,若待识别Aztec码的倾斜角度不为0,则继续进行仿射变换矫正,直至待识别Aztec码的倾斜角度为0;
步骤5:利用筛选出具有两个及两个以上的子轮廓的父轮廓获取得待识别图像中的Aztec码的中心坐标,并根据待识别Aztec码的特征结构计算出相应的定位信息,如模块大小(Module size)、方向图案(Orientation pattern);图5显示了框选出的整个Aztec码与其探测图案(Finder pattern)的图像,图中方形边框包括第一边框和第二边框,第一边框为最外围的边框,第一边框框选出了一个完整的Aztec码,第二边框为定位算法计算出的该Aztec码的探测图案(Finder pattern)的最外层的内边框,图5中的箭头指示了模式消息的读取方向,读取顺序为由箭头的起点处开始读,沿着箭头的方向围绕着待识别的Aztec码的探测图案(Finder pattern)顺时针读取(除方向图案(Orientation pattern)之外的部分));
步骤6:根据获取的方向图案的信息搜寻到正确的读取模式消息(Mode message)的方向与顺序,然后根据模式消息(Mode message)中存储的二进制数据流并根据相应的数据存储规则得到待识别Aztec码数据区域的数据层数(Data layers)、码字个数(Codewords),进一步计算出待识别的Aztec码的条码尺寸(Symbol size),图6显示了待识别Aztec码的定位信息结果统计的图像。
实施例2
带旋转角度的full-range型的Aztec码的图像的识别过程:
步骤1:获取图像并对待识别图像进行二值化操作与滤波处理,如图7~9所示,图7为带旋转角度的full-range型的Aztec码的图像,图8为二值化后的图像,图9为滤波处理后的图像;
步骤2:扫描滤波后的图像的轮廓并筛选轮廓;
步骤3:建立轮廓树并筛选出具有两个及两个以上的子轮廓的父轮廓,然后根据符合具有两个及两个以上子轮廓条件的父轮廓的数量来判断待识别Aztec码的实际类型(compact or full-range),并根据父轮廓的顶点坐标计算出待识别图像的倾斜角度,若待识别图像的倾斜角度为0,则直接进行下一步;若待识别图像的倾斜角度不为0,则继续仿射变换进行矫正,直至待识别图像的倾斜角度为0;如图10~11所示,图11为经仿射变换矫正后的带探测图案(Finder pattern)的图像;
步骤4:通过筛选到的父轮廓获取待识别图像中的Aztec码的中心坐标,并根据Aztec码的特征结构计算出相应的定位信息,如模块大小(Module size)、方向图案(Orientation pattern),然后根据方向图案的信息找到正确的读取模式消息(Modemessage)的方向与顺序,最后获取模式消息(Mode message)中存储的二进制数据流;如图11所示,图10为系统最终获取的Aztec码旋转角度信息图像;图11为经仿射变换矫正后的带探测图案的图像。
步骤5:根据相应的数据存储规则得到待识别Aztec码数据区域的数据层数(Datalayers)、码字个数(Code words)并进一步计算出待识别的Aztec码的条码尺寸(Symbolsize)。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上述的具体实施方式,凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。
Claims (6)
1.一种Aztec码的定位方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:对输入的待识别的Aztec码图像进行二值化处理;
步骤2:对所述待识别的Aztec码图像进行滤波处理;
步骤3:对所述待识别的Aztec码图像进行轮廓扫描,将扫描得到的所述轮廓进行边长比例以及轮廓面积筛选,筛选后存在父子轮廓关系的所述轮廓记录在轮廓树中,筛选出所述轮廓树中具有两个及两个以上子轮廓的父轮廓;
步骤4:记录下所述轮廓树中具有两个及两个以上子轮廓的父轮廓的数量以及最外层父轮廓的四个顶点的坐标;
步骤5:利用所述最外层父轮廓的四个顶点的坐标计算出所述待识别的Aztec码的定位信息,并对有发生角度旋转的所述待识别的Aztec码进行旋转矫正;
步骤6:读取矫正后的所述待识别的Aztec码的定位信息,并解码。
2.根据权利要求1所述的一种Aztec码的定位方法,其特征在于:
上述步骤5所述的对有发生角度旋转的所述待识别的Aztec码进行旋转矫正,具体如下:
步骤5-1:利用所述最外层父轮廓的四个顶点的坐标信息并根据所述待识别的Aztec码的探测图案的特征计算出所述待识别的Aztec码的中心坐标,并根据所述待识别的Aztec码的结构特征来计算出所述待识别的Aztec码倾斜的角度大小;
步骤5-2:根据所述待识别的Aztec码倾斜的角度大小来判断是否需要对所述待识别的Aztec码进行旋转仿射变换,若所述待识别的Aztec码倾斜的角度不为0,则对所述待识别的Aztec码进行仿射变换,然后重复步骤3、步骤4和步骤5-1,直至所述待识别的Aztec码的倾斜角度为0;若所述待识别的Aztec码的倾斜角度为0,则不进行仿射变换并跳转到步骤6。
3.根据权利要求1所述的一种Aztec码的定位方法,其特征在于:
上述步骤6所述的读取矫正后的所述待识别的Aztec码的定位信息,并解码,具体如下:
步骤6-1:通过所述最外层父轮廓的四个顶点坐标并根据Aztec码的国际标准计算出所述待识别的Aztec码的几何中心坐标,然后计算出所述待识别的Aztec码的模块大小和所述待识别的Aztec码的四个方向图案的顶点坐标;
步骤6-2:通过所述待识别的Aztec码的四个方向图案的顶点坐标去获得所述待识别的Aztec码的位置探测图形和方向图案,并根据所述方向图案的颜色信息判断经步骤5矫正后的所述待识别的Aztec码的具体方向信息;
步骤6-3:通过所述待识别的Aztec码的四个方向图案的顶点坐标、所述待识别的Aztec码的具体方向信息和根据Aztec码存放模式消息的规则和顺序获取所述待识别的Aztec码的模式消息中存储的二进制数据流,将所述二进制数据流解码获取所述待识别的Aztec码的数据区域的数据层数、码字块数量,并根据Aztec码的国际规范计算出所述待识别的Aztec码的条码尺寸;
步骤6-4:根据所述待识别的Aztec码的条码尺寸以及中心坐标计算出所述待识别的Aztec码的整个码区的四个顶点的坐标,然后拟合出所述待识别Aztec码的四个边。
4.根据权利要求3所述的一种Aztec码的定位方法,其特征在于:
所述待识别的Aztec码包括compact型和full-range型,所述compact型Aztec码中的位置探测图形的模块序列按深色-浅色-深色-浅色-深色的顺序构成,各元素的相对宽度的比例是1:1:1:1:1;
所述full-range型Aztec码中的位置探测图形的模块序列按深色-浅色-深色-浅色-深色-浅色-深色的顺序构成,各元素的相对宽度的比例是1:1:1:1:1:1:1。
5.根据权利要求3所述的一种Aztec码的定位方法,其特征在于:
所述方向图案位于所述探测图案的四个角上,每个角上的所述方向图案占比为3个模块。
6.根据权利要求5所述的一种Aztec码的定位方法,其特征在于:
位于所述探测图案左上角的所述方向图案的3个模块均为黑色模块,位于所述探测图案左下角的所述方向图案的3个模块均为白色模块,位于所述探测图案右上角的所述方向图案的3个模块包括2个黑色模块和1个白色模块,位于所述探测图案右下角的所述方向图案的3个模块包括1个黑色模块和2个白色模块。
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