JP2007299098A - Qr code reader - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To read an ordinarily unreadable QR code with high probability. <P>SOLUTION: This QR code reader has: an image data storage part storing image data obtained by photographing the two-dimensional code symbol QR code by a digital camera; a calculation means calculating a tilt of the image data; and a correction means correcting the tilt of the image data to a correct position from a calculation result obtained from the calculation means. The QR code reader has a decoding processing means adding a finder pattern to the facing image data corrected by the correction means, and reading information of the image data added with the finder pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、2進コードで表わされるデータをセル化して2次元のマトリックス上にパターンとして配置した2次元コードであるQRコードを読み取るためのQRコード読取装置に関する。   The present invention relates to a QR code reader for reading a QR code, which is a two-dimensional code in which data represented by a binary code is converted into cells and arranged as a pattern on a two-dimensional matrix.
マトリックス式の2次元コードとしては様々なものが提案されているが、代表的なものとしてQRコードが知られている。
QRコードは株式会社デンソーによって提案され、JIS X 0510及びISO/IEC18004で規格化され、標題が二次元コードシンボル−QRコード(以下、単に「QRコード」という)2次元バーコードであって、特開平07−254034号公報、特開平10−214317号公報、特開平11−328301号公報等に詳細に開示されている。
Various types of matrix-type two-dimensional codes have been proposed, but a QR code is known as a representative one.
The QR code is proposed by DENSO Corporation, standardized in JIS X 0510 and ISO / IEC 18004, and the title is a two-dimensional code symbol-QR code (hereinafter simply referred to as “QR code”) two-dimensional barcode. This is disclosed in detail in Kaihei 07-254034, JP-A-10-214317, JP-A-11-328301, and the like.
特開平07−254034号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-254034 特開平10−214317号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-214317 特開平11−328301号公報JP 11-328301 A
このQRコードは、パターンを画像処理で認識するため特殊なファインダパターン(切り出しシンボル)を設けて360°全方向の読み取りと高速読み取りを可能にしており、 通常次のようにして読み取りがなされる。
(1)雑誌などに印刷されたQRコードをデジタルカメラで撮影する。
(2)撮影した画像を画像メモリ上に展開する。
(3)画像メモリの画素値の白と黒の中間値をグローバルしきい値とする。
(4)データ部のセルをしきい値に基づいてそれらが白黒のいずれであるかを決める。白を0、黒を1のデータと認識する。
(5)画像メモリ内のファインダパターンの比率の検出を行ないファインダパターンの外縁のポイントを記憶する。そして、画像メモリ内の隣接するピクセル線についてこれを繰り返す。
(6)検出結果からファインダパターンの中心位置を求める。
(7)他の2個のファインダパターンの中心位置を求める。
(8)3個のファインダパターンの中心位置に基づいてシンボルの向きを求める。
(9)誤り訂正を行なう。QRコードには誤補正機能があり、最大30%の情報がなくなっても復元できる特徴を有している。
(10)データの解析処理を行ない、デコード処理を行なう。
しかしながら、前記ファインダパターンが変形していたり、欠けていたり、色が薄いなどによって読み取り不可能な場合は、ファインダパターン以外の部分が正常に残っていてもデータを全く読み取ることができなかった。特に、QRコードをスタンプなどの印面として作成した場合、使用者の押印する力加減によって非常に色の薄いQRコードとなったり、非常に歪んだQRコードとなったりすることが多く、スタンプとしてQRコードを利用する際の大きな問題点となっていた。
This QR code is provided with a special finder pattern (cutout symbol) for recognizing the pattern by image processing, enabling 360 ° omnidirectional reading and high-speed reading, and is usually read as follows.
(1) Photograph a QR code printed on a magazine or the like with a digital camera.
(2) The captured image is developed on the image memory.
(3) An intermediate value between white and black pixel values of the image memory is set as a global threshold value.
(4) Determine whether the cells in the data portion are monochrome based on the threshold value. White is recognized as 0 and black as 1 data.
(5) The ratio of the finder pattern in the image memory is detected, and the outer edge point of the finder pattern is stored. This is repeated for adjacent pixel lines in the image memory.
(6) The center position of the finder pattern is obtained from the detection result.
(7) Find the center position of the other two finder patterns.
(8) The direction of the symbol is obtained based on the center position of the three finder patterns.
(9) Perform error correction. The QR code has an error correction function, and can be restored even when up to 30% of information is lost.
(10) Data analysis processing is performed and decoding processing is performed.
However, when the finder pattern is deformed, missing, or light in color, the data cannot be read at all even if the portion other than the finder pattern remains normally. In particular, when a QR code is created as a stamp surface such as a stamp, the QR code is often a very thin QR code or a very distorted QR code depending on the force applied by the user. It was a big problem when using the code.
そこで、本発明はQRコードのファインダパターンが変形していたり、欠けていたり、色が薄いなどの原因によって通常では読み取り不可能な場合であっても、高い確率でQRコードを読み取ることを可能とする装置を提案するものである。   Therefore, the present invention makes it possible to read a QR code with a high probability even when the finder pattern of the QR code is deformed, missing, or normally unreadable due to a light color. The apparatus which proposes is proposed.
2次元コードシンボルQRコードをデジタルカメラで撮影して得た画像データを格納する画像データ格納部と、前記画像データの傾きを計算する計算手段と、前記計算手段から得られた計算結果から前記画像データの傾きを正対に修正する修正手段を有し、
前記修正手段によって修正された正対の画像データにファインダパターンを付加し、前記ファインダパターンを付加した画像データの情報を読み取るデコード処理手段を備えたことを特徴とするQRコード読取装置。
また、前記修正手段によって修正された正対の画像データにファインダパターンを付加し、前記ファインダパターンを付加した画像データの情報を読み取るデコード処理を行ない、デコードできない場合は大きさの異なるファインダパターンをもう一度付加して再度デコード処理を行ない、デコードできるまで当該処理を繰り返すデコード処理手段を備えたことを特徴とする前記記載のQRコード読取装置。
An image data storage unit that stores image data obtained by photographing a two-dimensional code symbol QR code with a digital camera, a calculation unit that calculates an inclination of the image data, and a calculation result obtained from the calculation unit. Having a correction means for correcting the inclination of the data to be opposite,
A QR code reading apparatus comprising: a decoding processing unit that adds a finder pattern to the directly-facing image data corrected by the correcting unit and reads information of the image data to which the finder pattern is added.
In addition, a finder pattern is added to the image data that has been corrected by the correcting means, and the decoding process is performed to read the information of the image data to which the finder pattern is added. The QR code reading apparatus as described in the above item, further comprising decoding processing means for performing decoding processing again and repeating the processing until decoding is possible.
本発明に係るQRコード読取装置は、撮像した画像データの中からQRコードの1:1:3:1:1という比率のファインダパターンを強制的に付加することにより、そのファインダパターンに基づいて画像データを読み取るので、ファインダパターンが変形していたり、欠けていたり、色が薄いなどの原因によって通常では読み取り不可能な場合であっても、高い確率でQRコードを読み取ることが可能である。
特に、QRコードを印刷などではなく、浸透印等のスタンプなどの印面として作成した場合に使用者の押印する力加減によって生じる、非常に色の薄いQRコード、非常に滲んだQRコード、非常に歪んだQRコードなどの場合でも、高い確率で認識可能であり、極めて有用である。
The QR code reading apparatus according to the present invention forcibly adds a finder pattern in a ratio of 1: 1: 3: 1: 1 of the QR code from the captured image data, so that an image is obtained based on the finder pattern. Since the data is read, the QR code can be read with a high probability even when the finder pattern is deformed, missing, or is usually unreadable due to a light color.
In particular, when a QR code is created as a stamped surface such as a penetrating seal instead of printing, the QR code is very thin, extremely blurred, and is generated by the force applied by the user. Even in the case of a distorted QR code or the like, it can be recognized with a high probability and is extremely useful.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明に係るQRコード読取装置の構成図である。
本発明に係るQRコード読取装置は、CCDカメラ1と、制御部2とからなり、必要に応じてモニタ3や、他のパソコン4や、ネットワーク5などと接続されている。
前記制御部2は、制御部本体を構成するCPU(centralprocessing unit)、ROM(read only memory)、RAM(random access memory)、外部メモリ等から構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram of a QR code reader according to the present invention.
The QR code reading apparatus according to the present invention includes a CCD camera 1 and a control unit 2, and is connected to a monitor 3, another personal computer 4, a network 5, and the like as necessary.
The control unit 2 includes a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), an external memory, and the like that constitute the main body of the control unit.
CCDカメラ1で撮像した画像は制御部2に供給される。制御部2のCPUは、CCDカメラ1で撮像した画像の取り込みを制御する。制御部2にモニタ3が接続されている場合はモニタ3に撮像した画像を表示させることができる。制御部2にパソコン4が接続されている場合は撮像した画像を他の用途に利用することができる。制御部2にネットワーク5が接続されている場合は撮像した画像をネットワークを介して利用することができる。   An image captured by the CCD camera 1 is supplied to the control unit 2. The CPU of the control unit 2 controls capturing of an image captured by the CCD camera 1. When the monitor 3 is connected to the control unit 2, the captured image can be displayed on the monitor 3. When the personal computer 4 is connected to the control unit 2, the captured image can be used for other purposes. When the network 5 is connected to the control unit 2, the captured image can be used via the network.
本実施の形態では、制御部2のROMやRAMによって計算手段、修正手段、デコード処理手段を構成している。また、制御部2の外部メモリによって画像データ格納部を構成している。また、実際の各手段等の実行処理は制御部2のCPUが行なう。   In the present embodiment, the ROM and RAM of the control unit 2 constitute calculation means, correction means, and decode processing means. An image data storage unit is configured by the external memory of the control unit 2. Further, the CPU of the control unit 2 performs the actual execution process of each means.
図2は本実施の形態のQRコード読み取りのフローチャートである。
ステップS1で、CCDカメラで撮像して得たQRコードの画像データは、画像データ格納部に取り込まれる。
ステップS2で、前記画像データをメモリ上に展開する。
ステップS3で、前記画像データをデコードし、正常にデコードできれば処理を終了する。一方、デコードできずエラーとなった場合は、次のステップに進む。
ステップS4で、QRコードの頂点座標を認識取得する認識プログラムからなる認識手段を用いて、前記画像データの少なくとも2角の頂点座標(X1,Y1)(X2,Y2)を認識取得する。
ステップS5で、前記頂点座標から前記画像データの傾きを計算プログラムからなる計算手段を用いて計算する。
ステップS6で、制御部にあらかじめ設定しておいたX軸とそれに直交するY軸に、前記画像データの傾きが平行となるよう修正プログラムからなる修正手段を用いて、前記計算結果から前記画像データの傾きを正対に修正する。
ステップS7で、前記修正手段によって修正された正対の画像データの3角にファインダパターンを計3個付加する。この際、1:1:3:1:1の白黒のセル比からなるファインダパターンの大きさがあらかじめわかっている場合は、制御部2のROM又はRAMに記憶させた該当する大きさのファインダパターンを付加する。もしも、ファインダパターンの大きさがわかっていない場合は、制御部2のROM又はRAMに記憶させた初期値の大きさのファインダパターンを付加する。ここで、QRコードのファインダパターンはQRコードの3角に存在させることになっているが、この段階ではどの3角にファインダパターンを付加すれば良いかわからないので、任意の3角に付加すれば良い。
FIG. 2 is a flowchart of QR code reading according to this embodiment.
In step S1, the QR code image data obtained by imaging with the CCD camera is taken into the image data storage unit.
In step S2, the image data is developed on a memory.
In step S3, the image data is decoded. If the image data can be normally decoded, the process is terminated. On the other hand, if an error occurs because decoding cannot be performed, the process proceeds to the next step.
In step S 4, at least two vertex coordinates (X 1, Y 1) (X 2, Y 2) of the image data are recognized and acquired by using a recognition means comprising a recognition program that recognizes and acquires the vertex coordinates of the QR code.
In step S5, the inclination of the image data is calculated from the vertex coordinates using a calculation means comprising a calculation program.
In step S6, the image data is calculated from the calculation result by using a correction means including a correction program so that the inclination of the image data is parallel to the X axis preset in the control unit and the Y axis orthogonal thereto. Correct the slope of.
In step S7, a total of three finder patterns are added to the three corners of the directly-facing image data corrected by the correcting means. At this time, if the size of the finder pattern having a black and white cell ratio of 1: 1: 3: 1: 1 is known in advance, the finder pattern of the corresponding size stored in the ROM or RAM of the control unit 2. Is added. If the size of the finder pattern is not known, a finder pattern having the initial value size stored in the ROM or RAM of the control unit 2 is added. Here, the finder pattern of the QR code is supposed to be present at the three corners of the QR code, but at this stage, it is not known which corner should be added to the finder pattern. good.
ここからの処理は、通常のQRコードのデコード処理となる。
ステップS8で、ファインダパターンを付加した画像データの濃淡からしきい値を設定し、2値化をする。
ステップS9で、2値化された画像データがCPUの処理によって、外部メモリに格納される。
ステップS10で、この2値画像データから、ファインダパターンの位置座標が検出される。
ステップS11で、ファインダパターンが3個以上見つけられたか否かが判定される。ファインダパターンは3個存在しなければ次の処理に移れないが、前記ステップS7で3個のファインダパターンを付加しているので、問題なく次の処理に移れる。尚、ファインダパターンは3個でなく4個以上の場合もある。これはQRコード内の他の領域、あるいは2次元コード外の領域にファインダパターンと同じ周波数成分比のパターンが存在することを示す。
ステップS12で、ファインダパターンの存在しないもう一つの頂点を計算で求める。
ステップS13で、該当する個所にもう一つの頂点が存在するか否かを検出判定する。検出されなければ選択・組み合せが良くないことになり、ファインダパターンの他の組み合せが有るか否かが判定され、組み合せが有るうちはステップS12に戻り再度選択し直す。選択・組み合せを変えてもう一つの頂点の検出処理を繰り返しても、もう一つの頂点が検出されない場合は、再度ステップS7に戻る。ファインダパターンの大きさがわからずに制御部2のROM又はRAMに記憶させた初期値の大きさのファインダパターンを付加した場合は、ここでファインダパターンのサイズを変化させてステップS7を行なう。
The process from here is a normal QR code decoding process.
In step S8, a threshold value is set from the density of the image data to which the finder pattern is added, and binarization is performed.
In step S9, the binarized image data is stored in the external memory by the processing of the CPU.
In step S10, the position coordinates of the finder pattern are detected from the binary image data.
In step S11, it is determined whether or not three or more finder patterns have been found. If there are no three finder patterns, the next process cannot be performed. However, since three finder patterns are added in step S7, the next process can be performed without any problem. There may be four or more finder patterns instead of three. This indicates that a pattern having the same frequency component ratio as the finder pattern exists in another area within the QR code or an area outside the two-dimensional code.
In step S12, another vertex having no finder pattern is calculated.
In step S13, it is detected and determined whether another vertex exists at the corresponding location. If it is not detected, the selection / combination is not good, and it is determined whether or not there is another combination of the finder pattern, and while there is a combination, the process returns to step S12 to select again. If another vertex is not detected even if the selection / combination is changed and another vertex detection process is repeated, the process returns to step S7 again. If the finder pattern of the initial value stored in the ROM or RAM of the control unit 2 is added without knowing the size of the finder pattern, the size of the finder pattern is changed here and step S7 is performed.
ステップS13にてもう一つの頂点が検出されれば、ステップS14で、誤り訂正がなされる。この誤り訂正では、データに誤りが存在した際に、データの訂正がなされる。
そして、ステップS15のデコード処理で、2値データから文字列への変換がなされる。
If another vertex is detected in step S13, error correction is performed in step S14. In this error correction, data is corrected when an error exists in the data.
Then, in the decoding process in step S15, the binary data is converted into a character string.
以上説明したように、本発明に係るQRコード読取装置は、撮像した画像データの中からQRコードの1:1:3:1:1という比率のファインダパターンを強制的に付加することにより、そのファインダパターンに基づいて画像データを読み取るので、ファインダパターンが変形していたり、欠けていたり、色が薄いなどの原因によって通常では読み取り不可能な場合であっても、高い確率でQRコードを読み取ることが可能である。
特に、QRコードを印刷などではなく、浸透印等のスタンプなどの印面として作成した場合に使用者の押印する力加減によって生じる、非常に色の薄いQRコード、非常に滲んだQRコード、非常に歪んだQRコードなどの場合でも、高い確率で認識可能であり、極めて有用な発明である。
As described above, the QR code reader according to the present invention forcibly adds a finder pattern in the ratio of 1: 1: 3: 1: 1 of the QR code from the captured image data. Since image data is read based on the finder pattern, QR codes can be read with a high probability even when the finder pattern is deformed, missing, or is usually unreadable due to light color. Is possible.
In particular, when a QR code is created as a stamped surface such as a penetrating seal instead of printing, the QR code is very thin, extremely blurred, and is generated by the force applied by the user. Even in the case of a distorted QR code or the like, it can be recognized with a high probability and is an extremely useful invention.
本発明のシステム構成図System configuration diagram of the present invention 本発明のフローチャートFlow chart of the present invention 本発明のイメージ図Image of the present invention
符号の説明Explanation of symbols
1 CCDカメラ
2 制御部
3 モニタ
4 パソコン
5 ネットワーク
1 CCD camera 2 Control unit 3 Monitor 4 Personal computer 5 Network

Claims (2)

  1. 2次元コードシンボルQRコードをデジタルカメラで撮影して得た画像データを格納する画像データ格納部と、前記画像データの傾きを計算する計算手段と、前記計算手段から得られた計算結果から前記画像データの傾きを正対に修正する修正手段を有し、
    前記修正手段によって修正された正対の画像データにファインダパターンを付加し、前記ファインダパターンを付加した画像データの情報を読み取るデコード処理手段を備えたことを特徴とするQRコード読取装置。
    An image data storage unit that stores image data obtained by photographing a two-dimensional code symbol QR code with a digital camera, a calculation unit that calculates an inclination of the image data, and a calculation result obtained from the calculation unit. Having a correction means for correcting the inclination of the data to be opposite,
    A QR code reading apparatus comprising: a decoding processing unit that adds a finder pattern to the directly-facing image data corrected by the correcting unit and reads information of the image data to which the finder pattern is added.
  2. 前記修正手段によって修正された正対の画像データにファインダパターンを付加し、前記ファインダパターンを付加した画像データの情報を読み取るデコード処理を行ない、デコードできない場合は大きさの異なるファインダパターンをもう一度付加して再度デコード処理を行ない、デコードできるまで当該処理を繰り返すデコード処理手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のQRコード読取装置。   A finder pattern is added to the paired image data corrected by the correction means, and decoding processing is performed to read information of the image data to which the finder pattern is added. If the finder pattern cannot be decoded, a finder pattern having a different size is added again. The QR code reader according to claim 1, further comprising: a decoding processing unit that performs decoding processing again and repeats the processing until decoding is possible.
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