TWI223208B - Method for reading two dimensional bar codes - Google Patents

Description

1223208 五、發明說明（l) 發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種二維條碼之讀取方法，尤其是 -種可使讀取裝置小型化，同時可使讀取速度提高的 條碼之讀取方法。 先前技術】 ^ 一維條碼之一種而言，較為人所知者有由美國 1克;f拉布斯Untact LabU有限公司所開發的英達； 碼UNTACT C0DE)。該英達克達碼，係由二維黑白點g 所構成者，其與一維條碼相較可跳躍性地進行高密度 j j表？ 0此’利用印刷有該英達克達碼等的紙片以 :ϊ Γ:記錄媒體，即可將音樂資料、圖像資料、文 夕=!訊予以密碼化並將之記錄。英達克達 ΠΪΓ?圖案之密度而變化，點（亦稱為晝， 、、、田，就可記錄越多的資訊量。 品之2 條碼？由附在各種商品上，即可利用 少，所：：L二：貝官理。但是，由於可記錄的資訊 碼而二商品之檢索碼。因η據該 訊。 貝㈣，以獲得存儲於資料庫内的大量商品 中m二-具有英達克達碼之資訊量由於在1cm: 記錄大量的芮口 ：：至而5二°位元組’所以可在-張紙 點。&商σ口貝訊，而有不需要設置外部資料庫等 關於 二維 之英 L達 3案 的資 作為 字資 碼之 t )越 於商 量較 檢索 資 之 片中 的優 1223208 ------- 五、發明說明（2) 描器等的線排 測器所讀取的 由被取入個人 碼重製成原來 式，可透過現 【發明内容】 然而，如 之讀取係採用 測器本身移動 大型化，同時 常慢的問題點 因此，本 用區域感測器 時使讀取速度 然而，當 域感測器上的 克達碼之圖像 之記錄資訊的 之焦點距離、 致讀取裝置之 達碼之特徵。 本發明即 者，而其目的 時使讀取速度 感測器 英達克 電腦中 的記錄 今的網 前面所 掃描器 的驅動 要在每 〇 發明人 (area 提1¾的 為了謀 透鏡之 中發生 問題。 或減少 大型化 是有鑑 係在於 提高者 (line sensor)。然後，透過線排感 達碼’在被數位資料化之後，例如# ，並執行重製程式，以將該英達克^ 資訊。另外，英達克達碼之重製程 際網路廣泛地傳播配送。 述’由於印刷於紙片上的英達克達碼 等的線排感測器，所以需要使線排感 電路等，因會使讀取裝置變得複雜且 一線排上讀取，故有讀取速度變得非 思及到藉由在英達克達蝎之讀取上採 sensor)，俾使讀取裝置小型化， 構想。 求讀取裝置之小型化而縮短裝設於區 焦點距離時，由於會在經攝影的英達 畸變或亮度斑，所以有無法重製正確 ί I Ϊ t此問題’雖有考慮增長透鏡 央達克達碼之資却旦 . 汛里，但是前者會招 及“格化’而後者則會損及英達克 於上述習知技術：^ P弓曰S工 # » 4 g問74而開發完成 使夬這見達碼之括取奸 炙巧取裝置小型化，同

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1223208 五、發明說明（3) 又，本發明之另一目的，係在於當裝設有近焦點透鏡 且利用區域感測器來讀取英達克達碼時，藉由對經攝影的 英達克達碼之圖像施予畸變或亮度斑之校正，即可重製正 確的記錄資訊。 本發明之特徵為包含有：使用區域感測器來攝影印刷 於紙片等上的二維條碼，以對於自該種區域感測器所得的 二維條碼之圖像， (1) 施予射影(projection transformation)變換之畸 變校正的步驟； (2) 施予上述圖像所呈現之亮度斑校正的步驟；以及 (3 )根據上述二個步驟所校正的二維條碼之圖像資料 進行該二維條碼之解碼的步驟。 根據該種構成，由於在二維條碼之讀取上採用區域感 測器，所以比起利用線排感測器之讀取，能大幅地提高讀 取速度。 又，由於設有對區域感測器所攝影之二維條碼的圖像 校正所呈現之畸變或亮度斑的上述（1 )( 2 )之軟體處理步 驟，所以可採用既廉價又小型化的近焦點透鏡之區域感測 器，結果，可使讀取裝置小型化。 較佳的實施態樣係如下所述。 亦即，進行上述射影變換之畸變校正的步驟，係包含 有：根據方形格子之四個頂點的座標及使用區域感測器所 攝影之該方形格子之四個頂點的座標，以求出畸變校正資 料的步驟；以及根據該畸變校正資料，對於自區域感測器

314161. ptd 第8頁 1223208 五、發明說明（4) 所得的二維條碼之圖像，施予射影變換之畸變校正的步 驟。 又，施予圖像所呈現之亮度斑校正的步驟，係包含 有：將自區域感測器所得的二維條碼之圖像分割成複數個 區塊的步驟；以及在每一區塊上施予亮度校正的步驟。 然後，在每一區塊上施予亮度校正的步驟，係包含 有：在每一區塊上，從該區塊内之畫素的亮度分佈中求出 區塊基準值的步驟；以及從圖像整體之亮度分佈中求出整 體基準值的步驟；而且，根據區塊基準值及整體基準值， 在每一區塊上施予亮度校正。 【實施方式】 其次，參照圖式說明本發明之實施形態。第1圖係顯 示二維條碼之讀取系統之構成的方塊圖。當印刷有二維條 碼（例如，英達克達碼）之紙片5 0 (例如，名片等）插入讀取 裝置之插槽（slot)(未圖示）時LED1就會點亮，並照射印刷 有英達克達碼之碼區域5 1。然後，英達克達碼之圖像會透 過透鏡2，而由CCD或CMOS等的圖像感測器3變換成電信 號。上述LED卜透鏡2、CMOS圖像感測器3係構成攝影機。 CMOS圖像感測器3之輸出信號係經由圖像處理電路4， 施予圖像處理並變換成特定形式的數位資料。來自圖像處 理電路4之圖像資料，係按照來自CPU5之命令，而由 JPEG6、圖像記憶體7完成壓縮作業。 又，經壓縮的圖像資料，係經由USB介面8、USB電纜 線9，而發送至個人電腦1 0中。另外，CPU5係按照儲存於

314161. ptd 第9頁 1223208 五、發明說明（5) 程式記憶體11 (例如，快閃記憶體）中的程式，來控制 JPEG6、圖像記憶體7及USB介面8等。個人電腦10，係對 所接收的圖像資料施予後述之各種的校正作業。 另外，在上述二維條碼之讀取系統中，除了個人電腦 1 0以外的構成部分，係構成使用區域感測器之讀取裝置。 第2圖係說明二維條碼之讀取方法的流程圖。在步驟 1 0 1中，係利用如上所述使用區域感測器的讀取裝置來進 行二維條碼之讀取。 其次，移行至個人電腦1 0之軟體處理。在步驟1 0 2 中，係對取入個人電腦1 0中的圖像資料，施予射影變換之 圖像的畸變校正。其係在透鏡2為近焦點的情況或透鏡2有 傾斜的情況，會在經攝影的圖像中發生畸變並對之進行校 正的步驟。 其次，在步驟1 0 3中施予圖像之亮度斑的校正。其係 因LED 1無法以均等的亮度照射印刷有英達克達碼之區域 5 1，而在圖像上會發生亮度之不均勻，故對之進行校正的 步驟。其特徵係將圖像分割成複數個區塊，並在每一區塊 上進行校正者。另外，執行步驟1 0 2、1 0 3的順序亦可為相 反。 其次，在步驟1 0 4中，進行施有校正的圖像資料之解 碼。例如藉由執行英達克達碼之重製程式，英達克達碼即 可獲得解讀，並可重製文字或圖像等的記錄資訊。 以下，係參照圖式詳細說明上述步驟1 0 2之「射影變 換之圖像畸變校正」、步驟1 0 3之「區塊分割之亮度斑校

314161. ptd 第10頁 1223208 五、發明說明（6) 正j ° 第3、4圖係說明射影變換之圖像畸變校正的示意圖。 所謂射影變換，係指為了縮小圖像之某部分，或是為了放 大某部分所進行的圖像處理之手法。射影變換，係首先指 定想要變換之四邊形的四個頂點之座標，且在變換各自的 頂點之後藉由指定使之移動至哪一個座標上即可求出。 第3圖（A )係利用讀取裝置攝影二維條碼的圖像。為了 使讀取裝置小型化而採用近焦點的透鏡2，且攝影機之接 近攝影距離（透鏡2與印刷於紙片5 0上之二維條碼間的距 離）非常短。因此，可知所攝影的二維條碼之周邊係帶有 圓形。由於該圖像畸變，所以無法以原來狀態對碼進行解 碼。又，攝影機之接近攝影距離越短該畸變就變得越大。 因此，為了校正該畸變，首先利用讀取裝置，攝影印 刷於相同紙片50上的方形格子，以獲得第3圖（B)的圖像。 當看到該圖像時，就可知道方形格子畸變的樣態。求出該 畸變的方形格子之畸變正方形的四個頂點之座標0、P、 Q、 R(第 4圖）。 透過射影變換將以上所求出的畸變正方形分別變換成 正方形。例如，第4圖中，藉由使射影變換前之頂點0、 P、Q、R移動至頂點0’、P’、Q、R，以獲得射影變換後之 正方形。如此，就如第3圖（C )所示，可知畸變的方形格子 被校正的樣態。由於從以上可了解到是否只要相對於各自 之畸變的正方形而如何地使其中的晝素移動即可，所以必 須從該等的頂點求出射影變換矩陣，並將之預先記錄起來

第11頁 314161. ptd 1223208 五、發明說明（7) 作為校正資料。 然後，使用該校正資料，對經攝影的二維條碼之圖像 (第3圖（A ))，施予射影變換。如此，就可獲得如第3圖（D) 所示之經校正後的圖像。當看到該圖像時，可知圖像之周 邊的圓形被校正的樣態。然後，根據該校正後的圖像，可 進行二維條碼之重製。 其次，參照第5圖至第7圖說明步驟1 0 3之「區塊分割 之亮度斑校正」。在利用使用區域感測器之讀取裝置攝影 二維條碼的情況，理想上是可獲得如第5圖（A )所示之亮度 均等的圖像。 然而，實際上從安裝於讀取裝置上之LED 1的位置之影 響等來看，可獲得如第5圖（B )所示之亮度有不均勻的圖 像。在第5圖（B)所示之圖像的例子中，由於LED 1係接近紙 片5 0之上下來配置，所以圖像之上下較亮，而越靠近圖像 之中央就變得越暗。 因而，在該原來狀態下並無法正確地重製二維條碼。 因此，在該種的圖像上除了亮度的圖像處理，當為了獲得 理想的圖像，而施予比某基準值（臨限值）還暗的顏色變換 黑色，或是比某值還亮的顏色變換成白色之處理（以下， 稱為二值化處理）時，就可獲得第5圖（C )所示的圖像。 在此，係顯示二維條碼之圖像的上下部分中斷的例 子。此係因圖像上下部分之較亮區域之圖素的「黑色」比 中央部分之較暗區域之圖素的「白色」還亮，而當以一個 基準值進行亮度校正時，圖像上下部分之較亮區域之圖素

314161. ptd 第 12 頁 1223208 五、發明說明（8) 的「黑色」就會變換成白色之故。 為了解決該問題而進行如下的校正處理。 將由讀取裝置所攝影之二維條碼的圖像資料分割成矩 陣狀的複數個區塊B i。第5圖（D )係顯示該區塊分割的例 子。然後，在每一區塊B i上根據基準值進行亮度校正。具 體而言，如第6圖所示，求出一個區塊Bi中之圖素（點）之 亮度（晝素值）的分佈。 在此，晝素值係將亮度數值化者，且在0至2 5 5之間變 化。晝素值0為最暗，而晝素值25 5為最亮。由於圖像内有 黑色及白色之晝素，所以該晝素傳之分佈係假設被分成黑 色及白色之二個分佈。因此，選擇該二個分佈之中間的晝 素值來作為基準值A i。因而，基準值A i係在每一區塊B i上 顯示反映區塊之亮度之各自的值。另外，在完全無法分辨 黑色及白色之分佈的情況，可從黑色及白色之分佈中利用 演算來求出大致在中間值的值，並將之當作基準值A i。 另一方面，求出圖像整體之亮度（畫素值）的分佈。然 後，從該整體之分佈中以同樣方式求出整體基準值AT。第 7圖係用以說明党度斑校正之概念圖。橫轴係表不圖像之 一方向的座標。例如為第5圖（D )之紙面上下方向的軸。 以橫軸來看時係被分割成B 1至B 6之六個區塊。縱軸係 表示圖像（畫素）之亮度。區塊Bl、B2、B3、B4、B5、B 6之 基準值分別為A卜A2、A3、A4、A5、A6。然後，整體基準 值係以A T表示。 然後，各區塊之亮度係根據其區塊之基準值A i與整體

314161. ptd 第13頁 1223208 五 、發明說明 (9) 基 準 值 AT來 校 正 〇 例 如 ， 在 區 塊 B1中 由 於 Al> AT， 所 以 按 as A1與 AT之 差 Δ A1 ， 會 將 白 色 及 黑 色 之 分 佈 朝 較 暗 的 一 方 移 位 〇 在 區 塊 B3中 由 於 A3< AT， 所 以 按 昭 A 3與 AT之 差 Δ A2 ί， 會 將 白 色 及 愛 色 之 分 佈 朝 較 亮 的 一 方 移 位 0 如 此 可 在 每 一 區 塊 上 進 行 亮 度 校 正 〇 缺 後 5 對 於 經 校 正 的 圖 像 藉 由 進 行 二 值 化 處 理 ， 即 可 獲 得 經 二 值 化 後 的 二 維 條 碼 資 料 〇 另 外 在 本 實 施 形 態 中 雖 係 舉 例 說 明 英 達 克 達 碼 以 作 為 二 維 條 碼 但 是 本 發 明 並 未 限 定 於 該 種 碼 ί 其 亦 可 廣 泛 適 用 於 一 般 的 二 維 條 碼 之 讀 取 0 又 在 本 實 施 形 態 中 雖 係 利 用 個 人 電 腦 10之 軟 體 處 理 來 進 行 圖 像 畸 變 之 校 正 及 亮 度 斑 之 校 正 但 是 亦 可 利 用 内 建 於 讀 取 裝 置 中 的 CPU5 來 進 行 〇 該 情 況 下 係 在 程 式 記 憶 體 1 1中 儲 存 有 上 述 校 正 處 理 用 的 程 式 及 二 維 條 碼 之 解 碼 處 理 用 的 重 製 程 式 〇 CPU5 係 按 照 該 等 的 程 式 而 進 行 校 正 處 理 及 解 碼 處 理 〇 [ 發 明 之 效 果 ] 根 據 本 發 明 則 由 於 在 對 區 域 感 測 器 所 得 的 二 維 條 碼 之 圖 像 進 行 近 焦 點 透 鏡 之 圖 像 Ttl^- 變 的 校 正 及 近 距 離 照 明 之 亮 度 斑 的 校 正 之 後 利 用 重 製 程 式 來 進 行 二 維 條 碼 之 解 碼 所 以 可 謀 求 讀 取 裝 置 整 體 之 小 型 化 5 同 時 比 起 掃 描 器 等 的 讀 取 還 能 謀 求 讀 取 處 理 之 高 速 化 〇

314161. ptd 第 14 頁 1223208 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第 1圖 係 顯示本發 明 實 施 形 態 之二 維 條 碼 之讀取系統 構成 的 方塊圖。 第 2圖 係 用以說明 本 發 明 實 施 形態 之 二 維 條碼之讀取 方法 的 流程圖。 第 3圖 (A)至（D)係 用 以 說 明 射 影變 換 之 圖 像畸變校，正 的示 意 圖 0 第 4圖 係 用以說明 射 影 變 換 之 圖像 xQ7\~ WoJ 變 校 正的示意 圖。 第 5圖 (A)至（D)係 用 以 說 明 圖 像之 亮 度 斑 校正的示意 圖。 第 6圖 係 用以說明 圖 像 之 亮 度 斑校 正 的 示 意圖。 第 7圖 係 用以說明 圖 像 之 亮 度 斑校 正 的 示 意圖。 1 LED 2 透鏡 3 CMOS圖像 感 測 器 4 圖像處理 電 路 5 CPU 6 JPEG 7 圖像記憶體 8 USB介面 9 USB電纜線 10 個人電腦 11 程式記憶體 50 紙片 51 碼區域 A1至 A6、 Ai 基準值 AT 整體基準值 B1至B6、Bi區塊

314161. ptd 第15頁

Claims (1)

1223208 六、 申請專利範圍 1. —— 種 二 維 條 碼 之 讀 取 方 法 ， 其 特 徵 為 包 含 有 對 於 白 區 域 感 測 器 所 得 的 二 維 條 碼 之 圖 像 ，施 予 射 影 變 換 之 畸 變 校 正 的 步 驟 9 施 予 上 述 圖 像 所 呈 現 之 亮 度 斑 校 正 的 步 驟 ;以 及 根 據 上 述 二 個 步 驟 所 校 正 的 二 維 條 碼 之 圖 像資 料 進 行 該 二 維 條 碼 之 解 碼 的 步 驟 〇 2. 如 中 請 專 利 範 圍 第 1項之二維條碼之讀取方法， •其中， 施 予 上 述 射 影 變 換 之 崎 變 校 正 的 步 驟 5 係 包 含 有： 根 據 方 形 格 子 之 四 個 頂 點 的 座 標 及 使 用 區 域感 測 器 所 攝 影 而 呈 變 之 該 方 形 格 子 之 四 個 頂 點 的 座標 以 求 出 畸 變 校 正 資 料 的 步 驟 ； 以 及 根 據 該 崎 變 校 正 資 料 對 於 上 述 區 域 感 測器 所 得 的 二 維 條 碼 之 圖 像 施 予 射 影 變 換 之 變 校 正的 步 驟 〇 3. 如 中 請 專 利 範 圍 第 1或2項 之 二 維 條 碼 之 讀 取 方 法， 其 中 施 予 上 述 圖 像 所 呈 現 之 亮 度 斑 校 正 的 步 驟 ，係 包 含 有 • 將 白 上 述 區 域 感 測 器 所 得 的 二 維 條 碼 之 圖 像分 割 成 複 數 個 區 塊 的 步 驟 1 以 及 在 每 _ 一 上 述 區 塊 上 施 予 亮 度 校 正 的 步 驟 〇 4. 如 中 請 專 利 範 圍 第 3項之二維條碼之讀取方法， 其中， 在 每 一 上 述 區 塊 上 施 予 亮 度 校 正 的 步 驟 ， 係 包 含有 • 在 每 一 上 述 區 塊 上 從 該 區 塊 内 之 晝 素 的 亮度 分 佈 中 求 出 區 塊 基 準 值 的 步 驟 9 以 及

314161. ptd 第16頁 1223208 六、申請專利範圍 從上述圖像整體之亮度分佈中求出整體基準值的 步驟；而且， 根據上述區塊基準值及整體基準值，在每一上述 區塊上施予亮度校正。 5.如申請專利範圍第1至4項中任一項之二維條碼之讀取 方法，其中，上述二維條碼係為英達克達碼（INTACTA CODE)。

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