CN113657133A - 一种二维码提取信息的纠正方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种二维码提取信息的纠正方法及装置，根据二维码图像所有模块采样分布，获取二值分割阈值后提取二值矩阵进行直接解码，若直接解码失败灵活选择采用遍历纠正法、迭代纠正法或者调整模块采样区域重新采样法中的一种或多种对二值矩阵纠正之后尝试解码，直到解码成功，解决了二维码提取信息的错误模块过多，超过现有纠错机制的纠错能力时，二维码识别率和解码成功率比较低的问题，根据实际需求通过灵活采用多种调整二值矩阵的方法，提高了二维码的识别率和解码成功率。
Description
技术领域
本申请涉及二维码解码技术领域，尤其涉及一种二维码提取信息的纠正方法及装置。
背景技术
在二维码使用过程中，决定二维码解码成功率最直接的因素为二维码模块信息提取的准确性，即根据每个模块灰度信息获取的提取值是否与该模块对应的真实值保持一致。
当二维码打印质量较差、成像退化或者由于工艺原因等导致模块破损或者模块所在位置灰度值较低时，解码算法提取得到的提取值出错的概率将会大大增加。目前二维码解码算法中通常采用RS纠错机制，这就允许信息提取的个别提取值出错。
但是如果二维码解码算法提取得到的提取值错误的个数超过解码算法中纠错机制的纠错能力，二维码识别率和解码成功率就会比较低。
发明内容
本申请提供了一种二维码提取信息的纠正方法及装置，以解决现有技术中二维码提取信息的错误模块过多，超过纠错机制的纠错能力时，二维码识别率和解码成功率比较低的问题。
本申请采用的技术方案如下：
一种二维码提取信息的纠正方法，包括以下步骤：
获取二维码图像的二值分割阈值；
根据所述分割阈值与每个模块的采样灰度值之间的相对大小关系，获取由二维码图像所有模块对应提取值组成的二值矩阵，所述模块为构成所述二维码图像的区域单元，每个所述模块对应一个提取值；
对所述二值矩阵进行直接解码；
若直接解码失败，则对目标模块的提取值进行遍历纠正，所述目标模块指二维码图像中提取值出错概率大于设定阈值的模块；
对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码；
若所述遍历纠正之后解码失败，则根据所有模块采样灰度值迭代纠正采样模块的提取值，所述采样模块是指每个灰度值对应采样区域内的模块；
对每次迭代纠正后的二值矩阵进行解码，直到解码成功终止操作。
优选地，所述若直接解码失败，则对目标模块的提取值进行遍历纠正，所述目标模块指二维码图像中提取值出错概率大于设定阈值的模块，包括：
若直接解码失败，则对超出二维码图像本身纠错能力的所述目标模块提取值进行遍历纠正。
优选地，所述对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码，包括：
每纠正一个所述目标模块就解码一次或者所有所述目标模块均纠正之后进行解码，直到解码成功终止操作。
优选地，所述对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码，包括：
根据二维码灰度分布直方图，按照模块采样灰度值距离峰值由远到近对所述目标模块进行排序，依次纠正之后进行解码。
优选地，所述根据所有模块采样灰度值迭代纠正采样模块的提取值，包括：
统计所有模块采样灰度值分布状况，即统计0-255每个灰度级中的所述采样模块个数以及各个灰度等级中所述采样模块的位置；
从所述二值分割阈值所在的灰度级开始，迭代纠正每个所述灰度级中采样模块的提取值，即对每个所述灰度级中采样模块的提取值取反。
优选地，所述对每次迭代纠正后的二值矩阵进行解码，直到解码成功终止操作，之后包括：
若达到迭代终止条件时，纠正后的二值矩阵解码仍未成功，则判定为解码失败。
优选地，所述迭代终止条件包括灰度分布直方图的峰值或者设定的迭代次数。
优选地，所述对所述二值矩阵进行直接解码，之后还包括：
若直接解码失败或所述遍历纠正之后解码失败或所述迭代纠正之后解码失败，且采样区域位置整体偏差大于设定阈值，则根据所述二维码图像的灰度信息调整采样区域；
重新获取调整后采样区域内所有模块的提取值；
对重新获取的所有模块提取值进行解码，直到解码成功终止操作。
优选地，所述二维码图像的灰度信息包括：
二维码的灰度梯度或灰度均值。
一种二维码提取信息的纠正装置，包括：
二值分割阈值获取模块，用于获取二维码图像的二值分割阈值；
二值矩阵提取模块，用于根据所述分割阈值与每个模块的采样灰度值之间的相对大小关系，获取由二维码图像所有模块对应提取值组成的二值矩阵，所述模块为构成所述二维码图像的区域单元，每个所述模块对应一个提取值；
二值矩阵解码模块，用于对所述二值矩阵进行直接解码；
遍历纠正模块，用于若直接解码失败，则对目标模块的提取值进行遍历纠正，所述目标模块指二维码图像中提取值出错概率大于设定阈值的模块；
遍历纠正解码模块，用于对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码；
迭代纠正模块，用于若所述遍历纠正之后解码失败，则根据所有模块采样灰度值迭代纠正采样模块的提取值，所述采样模块是指每个灰度值对应采样区域内的模块；
迭代纠正解码模块，用于对每次迭代纠正后的二值矩阵进行解码，直到解码成功终止操作。
采用本申请的技术方案的有益效果如下：
本申请所述一种二维码提取信息的纠正方法，根据二维码图像所有模块采样分布，获取二值分割阈值后提取二值矩阵进行解码，若解码失败采用遍历纠正、迭代纠正或者调整模块采样区域重新采样对二值矩阵纠正之后尝试解码，直到解码成功，解决了二维码提取信息的错误模块过多，超过现有纠错机制的纠错能力时，二维码识别率和解码成功率比较低的问题，根据实际需求通过灵活采用多种调整二值矩阵的方法，提高了二维码的识别率和解码成功率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种二维码提取信息的纠正方法流程图；
图2为本申请实施例中一种二维码提取信息的纠正方法流程图；
图3为本申请中所述迭代纠正方法流程图；
图4为本申请中所述调整模块采样区域重新采样纠正方法流程图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，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。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
参见图1，为本申请一种二维码提取信息的纠正方法流程图。
本申请中先获取二维码图像的二值分割阈值，以黑色条码为例，修改之前采样灰度值大于阈值的白色模块标记0，采样位置小于阈值的黑色模块标记为1。如果由于二维码打印质量较差，部分白色模块位置灰度值较低，导致标记值与实际值不符，如果这些错误值过多，则会导致解码失败。
本申请提供的一种二维码提取信息的纠正方法，包括以下步骤：
获取二维码图像的二值分割阈值；
根据所述分割阈值与每个模块的采样灰度值之间的相对大小关系，获取由二维码图像所有模块对应提取值组成的二值矩阵，所述模块为构成所述二维码图像的区域单元，每个所述模块对应一个提取值，所述提取值是指根据所述采样灰度值提取到的“0”“1”值，所述采样灰度值是以模块中心为中点、模块尺寸为宽高构造的矩形区域内的灰度均值；
对所述二值矩阵进行直接解码；
若直接解码失败，则对目标模块的提取值进行遍历纠正，所述目标模块指二维码图像中提取值出错概率大于设定阈值的模块；
对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码；
若所述遍历纠正之后解码失败，则根据所有模块采样灰度值迭代纠正采样模块的提取值，所述采样模块是指每个灰度值对应采样区域内的模块；
对每次迭代纠正后的二值矩阵进行解码，直到解码成功终止操作。
纠正方法一、遍历纠正法：
遍历纠正所有提取信息可能出错模块的“0”“1”值，其中出错模块不是可以确定“0”“1”值采样错误，而是说采样出错的概率比其他模块更高。
根据二维码灰度分布特性，灰度分布直方图呈双峰值特性，较好的采样结果的灰度值落于两个主峰附近，对于灰度采样值位于两个峰值之间的采样模块，可能为采样出错模块。
其中出错原因可能为模块排列不齐，导致采样点恰巧位于模块边缘，或则由于噪声干扰等。根据灰度分布将出错概率大于设定阈值的模块提取出来进行组合，每纠正一个提取信息出错概率大于设定阈值的模块就解码一次或者所有提取信息出错概率大于设定阈值的模块均纠正之后进行解码。所述纠正是将原模块采样值取反，原采样为1的模块纠正为0，原采样为0的模块纠正为1。
对于这种方法，由于需要遍历全部可能的组合情况，需要解码的次数大大增多，如出错概率大于设定阈值的模块数为n，则需要纠正“0”“1”值的组合为2n个。根据二维码灰度分布直方图，为优化解码可以先对可能出错模块进行排序，即灰度值距离峰值更远的点出错可能性更高，依次纠正之后进行解码。另外由于二维码自身有一定的纠错机制，这种遍历纠正方法可以只对于超出纠错能力那一部分模块“0”“1”值进行遍历纠正。由于遍历纠正组合方式的时间复杂度较高，故这种纠正方式适用于采样出错模块个数超过纠错能力较少的情况。
纠正方法二、迭代纠正法：
如图3所示，首先统计全部模块采样值分布，也就是统计0-255每个灰度等级中的所述采样模块个数以及各个灰度等级中所述采样模块的位置。从二值分割阈值所在的灰度级开始迭代纠正。以黑色DM码为例，从二维码采样结果可知采样错误的模块为：真实采样结果为0的模块，原采样结果为1。故应该从阈值的灰度级向下调整，如阈值灰度级为125，对于黑色条码，初始采样值大于阈值的，提取值为“0”，小于阈值的为“1”。首次调整，将灰度值为124的模块提取值调整为0；若124中无采样点，则直接跳过该灰度等级，直接修改下一灰度级123；若123灰度级中模块采样值调整后解码仍失败，则保留所有修改，继续向更小的灰度级迭代搜索，每次迭代更改一个灰度即得模块提取“0，1”值，直到解码成功。迭代终止条件可设置为灰度分布直方图的某一峰值，或可以根据实际需求设定一个迭代次数，即解码次数超过某一次数则判定为解码失败停止解码。
对于某些情况，黑白模块的采样提取值都可能出错，则需要调两个方向的采样结果，即先向小于阈值的方向调整，解码失败则向大于阈值的方向调整。
纠正方法三、调整模块采样区域重新采样纠正法：
前两种方法都是基于最初采样点采样结果进行调整的信息纠正方法。如果采样区域位置整体计算偏移较大，超过了设定阈值比如半个模块大小，则信息提取错误模块会较多。因此可以调整采样点后重新提取信息。如图4所示，首先设定调整灰度范围，获取灰度范围内的全部采样点，然后设定各采样点的初始调整区域，分别从四个方向搜索投影最大灰度梯度值或灰度均值，将采样区域更新为投影最大灰度梯度值或灰度均值的位置，重新采样并解码。
调整依据可以为灰度梯度或灰度均值等灰度信息，以灰度梯度为例，调整规则如下：
基于最初的采样区域中心点位置ptCenter，设置网格区域，分别在四个边的[-1/4W,1/4W]，其中W为原采样区域大小，搜索灰度梯度最大的位置并进行修正，即修正采样区域x方向的左边界Xleft、x方向的右边界Xright、y方向的上边界Ytop和y方向的下边界Ybottom。
以区域左边界为例，
1)、以[ptCenter.x–1/2W-1/4W,ptCenter.y–1/2W]区域的左上角点，以1/2W、W为宽高构建区域ROI；
2)、ROI区域进行垂直投影ProjAray[n]，设当X＝X1时，abs(ProjAray[X1+1]
-ProjAray[X1-1])为最大，即在X1位置两个相邻像素投影差值的绝对值最大时认为是模块的左边界，则区域的左边界为X1；
3)、得到四个边的修正结果，再重新以构建1/2区域为最终的特征提取区域。
可以根据不同的模块尺寸，修改搜索范围：默认1/4模块尺寸；适应较小模块5Pixel也可以进行调整，取max(2，1/4W)，即在2像素与模块宽度的四分之一中取较大值；
为防止极性错误，增加极性判断；假设理想边界位置从黑到白，则左侧边界判断极大值也必须是从黑到白；调整模块采样区域后，重新采样提取“0，1”值，再进行解码。
实际应用中可以根据实际情况，包括二维码印刷质量，光学成像质量等，灵活地选择性采用上述三种纠正方法中的一种或多种进行纠正，可以根据实际需求灵活选择上述三种纠正方法的先后使用次序对二维码图像提取信息进行纠正以达到更高的二维码识别率和解码成功率。
优选地，所述若直接解码失败，则对目标模块的提取值进行遍历纠正，所述目标模块指二维码图像中提取值出错概率大于设定阈值的模块，包括：
若直接解码失败，则对超出二维码图像本身纠错能力的所述目标模块提取值进行遍历纠正。
优选地，所述对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码，包括：
每纠正一个所述目标模块就解码一次或者所有所述目标模块均纠正之后进行解码，直到解码成功终止操作。
优选地，所述对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码，包括：
根据二维码灰度分布直方图，按照模块采样灰度值距离峰值由远到近对所述目标模块进行排序，依次纠正之后进行解码。
优选地，所述根据所有模块采样灰度值迭代纠正采样模块的提取值，包括：
统计所有模块采样灰度值分布状况，即统计0-255每个灰度级中的所述采样模块个数以及各个灰度等级中所述采样模块的位置；
从所述二值分割阈值所在的灰度级开始，迭代纠正每个所述灰度级中采样模块的提取值，即对每个所述灰度级中采样模块的提取值取反。
优选地，所述对每次迭代纠正后的二值矩阵进行解码，直到解码成功终止操作，之后包括：
若达到迭代终止条件时，纠正后的二值矩阵解码仍未成功，则判定为解码失败。
优选地，所述迭代终止条件包括灰度分布直方图的峰值或者设定的迭代次数。
优选地，所述对所述二值矩阵进行直接解码，之后还包括：
若直接解码失败或所述遍历纠正之后解码失败或所述迭代纠正之后解码失败，且采样区域位置整体偏差大于设定阈值，则根据所述二维码图像的灰度信息调整采样区域；
重新获取调整后采样区域内所有模块的提取值；
对重新获取的所有模块提取值进行解码，直到解码成功终止操作。
优选地，所述二维码图像的灰度信息包括：
二维码的灰度梯度或灰度均值。
一种二维码提取信息的纠正装置，包括：
二值分割阈值获取模块，用于获取二维码图像的二值分割阈值；
二值矩阵提取模块，用于根据所述分割阈值与每个模块的采样灰度值之间的相对大小关系，获取由二维码图像所有模块对应提取值组成的二值矩阵，所述模块为构成所述二维码图像的区域单元，每个所述模块对应一个提取值；
二值矩阵解码模块，用于对所述二值矩阵进行直接解码；
遍历纠正模块，用于若直接解码失败，则对目标模块的提取值进行遍历纠正，所述目标模块指二维码图像中提取值出错概率大于设定阈值的模块；
遍历纠正解码模块，用于对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码；
迭代纠正模块，用于若所述遍历纠正之后解码失败，则根据所有模块采样灰度值迭代纠正采样模块的提取值，所述采样模块是指每个灰度值对应采样区域内的模块；
迭代纠正解码模块，用于对每次迭代纠正后的二值矩阵进行解码，直到解码成功终止操作。
如图2所示，本申请具体实施例中一种二维码提取信息的纠正方法，包括以下步骤：
S101、获取二维码图像的二值分割阈值；
S201、根据所述分割阈值与每个模块的采样灰度值之间的相对大小关系，提取由二维码图像所有模块对应“0”“1”值组成的二值矩阵，所述模块为构成所述二维码图像的区域单元，每个所述模块对应一个“0”“1”值；
S401、若直接解码失败，对目标模块的“0”“1”值进行遍历纠正，所述目标模块指二维码图像中提取“0”“1”值出错概率大于设定阈值的模块；
S402、对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码；
S403、若所述遍历纠正之后解码成功，终止操作；
S501、若所述遍历纠正之后解码失败，则根据所有模块采样灰度值迭代纠正采样模块的“0”“1”值，所述采样模块是指每个灰度值对应采样区域内的模块；
S502、对每次迭代纠正后的二值矩阵进行解码；
S503、若所述迭代纠正之后解码成功，终止操作；
S504、若达到迭代终止条件时，纠正后的二值矩阵解码仍未成功，则判定为解码失败；
S601、若所述迭代纠正之后解码失败且采样区域位置整体偏差大于设定阈值，则根据所述二维码图像的灰度信息调整采样区域；
S602、重新获取调整后采样区域内所有模块的“0”“1”值；
S603、对重新获取的模块“0”“1”值进行解码，直到解码成功终止操作。
本申请所述一种二维码提取信息的纠正方法，根据二维码图像所有模块采样分布，获取二值分割阈值后提取二值矩阵进行解码，若解码失败综合采用遍历纠正法、迭代纠正法或者调整模块采样区域重新采样法对二值矩阵纠正之后尝试解码，直到解码成功，解决了二维码提取信息的错误模块过多，超过现有纠错机制的纠错能力时，二维码识别率和解码成功率比较低的问题，根据实际需求通过灵活采用多种调整二值矩阵的方法，提高了二维码的识别率和解码成功率。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种二维码提取信息的纠正方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取二维码图像的二值分割阈值；
根据所述分割阈值与每个模块的采样灰度值之间的相对大小关系，获取由二维码图像所有模块对应提取值组成的二值矩阵，所述模块为构成所述二维码图像的区域单元，每个所述模块对应一个提取值；
对所述二值矩阵进行直接解码；
若直接解码失败，则对目标模块的提取值进行遍历纠正，所述目标模块指二维码图像中提取值出错概率大于设定阈值的模块；
对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码；
若所述遍历纠正之后解码失败，则根据所有模块采样灰度值迭代纠正采样模块的提取值，所述采样模块是指每个灰度值对应采样区域内的模块；
对每次迭代纠正后的二值矩阵进行解码，直到解码成功终止操作。
2.根据权利要求1所述的一种二维码提取信息的纠正方法，其特征在于，所述若直接解码失败，则对目标模块的提取值进行遍历纠正，所述目标模块指二维码图像中提取值出错概率大于设定阈值的模块，包括：
若直接解码失败，则对超出二维码图像本身纠错能力的所述目标模块提取值进行遍历纠正。
3.根据权利要求1所述的一种二维码提取信息的纠正方法，其特征在于，所述对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码，包括：
每纠正一个所述目标模块就解码一次或者所有所述目标模块均纠正之后进行解码，直到解码成功终止操作。
4.根据权利要求2或3所述的一种二维码提取信息的纠正方法，其特征在于，所述对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码，包括：
根据二维码灰度分布直方图，按照模块采样灰度值距离峰值由远到近对所述目标模块进行排序，依次纠正之后进行解码。
5.根据权利要求1所述的一种二维码提取信息的纠正方法，其特征在于，所述根据所有模块采样灰度值迭代纠正采样模块的提取值，包括：
统计所有模块采样灰度值分布状况，即统计0-255每个灰度级中的所述采样模块个数以及各个灰度等级中所述采样模块的位置；
从所述二值分割阈值所在的灰度级开始，迭代纠正每个所述灰度级中采样模块的提取值，即对每个所述灰度级中采样模块的提取值取反。
6.根据权利要求1所述的一种二维码提取信息的纠正方法，其特征在于，所述对每次迭代纠正后的二值矩阵进行解码，直到解码成功终止操作，之后包括：
若达到迭代终止条件时，纠正后的二值矩阵解码仍未成功，则判定为解码失败。
7.根据权利要求6所述的一种二维码提取信息的纠正方法，其特征在于，所述迭代终止条件包括灰度分布直方图的峰值或者设定的迭代次数。
8.根据权利要求1或6所述的一种二维码提取信息的纠正方法，其特征在于，所述对所述二值矩阵进行直接解码，之后还包括：
若直接解码失败或所述遍历纠正之后解码失败或所述迭代纠正之后解码失败，且采样区域位置整体偏差大于设定阈值，则根据所述二维码图像的灰度信息调整采样区域；
重新获取调整后采样区域内所有模块的提取值；
对重新获取的所有模块提取值进行解码，直到解码成功终止操作。
9.根据权利要求8所述的一种二维码提取信息的纠正方法，其特征在于，所述二维码图像的灰度信息包括：
二维码的灰度梯度或灰度均值。
10.一种二维码提取信息的纠正装置，其特征在于，包括：
二值分割阈值获取模块，用于获取二维码图像的二值分割阈值；
二值矩阵提取模块，用于根据所述分割阈值与每个模块的采样灰度值之间的相对大小关系，获取由二维码图像所有模块对应提取值组成的二值矩阵，所述模块为构成所述二维码图像的区域单元，每个所述模块对应一个提取值；
二值矩阵解码模块，用于对所述二值矩阵进行直接解码；
遍历纠正模块，用于若直接解码失败，则对目标模块的提取值进行遍历纠正，所述目标模块指二维码图像中提取值出错概率大于设定阈值的模块；
遍历纠正解码模块，用于对所述遍历纠正之后的二值矩阵进行解码；
迭代纠正模块，用于若所述遍历纠正之后解码失败，则根据所有模块采样灰度值迭代纠正采样模块的提取值，所述采样模块是指每个灰度值对应采样区域内的模块；
迭代纠正解码模块，用于对每次迭代纠正后的二值矩阵进行解码，直到解码成功终止操作。
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