專利名稱：二維條形碼數(shù)字圖像信息的增強方法
技術領域：
本發(fā)明涉及二維數(shù)字圖像信息的增強方法，特別涉及一種通過插值增強處理來提高二維條形碼數(shù)字圖像分辨率的方法。
背景技術：
計算機具有出色的計算能力和存儲容量，但是相比之下，數(shù)據(jù)輸入能力卻無法與之相匹配，這限制了計算機處理能力的提高。為此，人們發(fā)明了條形碼，一種為便于機器識讀而專門設計的圖形符號系統(tǒng)。
為了提高條形碼的信息容量，開始時幾條一維條形碼被堆棧在一起組成堆棧碼。為了進一步提高信息存儲容量，必須提高信息存儲密度，由此誕生了一種在原理和結構上與一維條形碼和堆棧碼完全不同的二維條形碼。由于類似二維條形碼之類的二維數(shù)字圖像具有很高的信息容量和信息密度，因此對于圖像處理系統(tǒng)也提出了更高的要求。圖1示出了對二維條形碼進行識讀的圖像處理系統(tǒng)。如圖1所示，系統(tǒng)包括圖像攝入裝置1、圖像轉換裝置2、圖像存儲器3、圖像處理裝置4和譯碼裝置5。首先，圖像攝入裝置1將二維條形碼圖像轉換為電模擬信號，然后圖像轉換裝置2將電模擬信號轉換成數(shù)字信號，并由圖像存儲器3存儲數(shù)字信號形式的二維條形碼數(shù)字化圖像。圖像處理裝置4從數(shù)字化圖像中提取出能進行二維條形碼譯碼的有效信息，并由譯碼裝置5對這些譯碼的有效信息進行譯碼和輸出編譯在二維條形碼中的文字及圖形(如相片、指紋等)信息。
為了滿足高容量和密度的數(shù)字圖像的識讀要求，目前基本上有兩種方法，以下作進一步的描述。
一種解決方法是提高圖像攝入裝置中光電傳感器的分辯率并擴大攝入圖像的尺寸。但是光電傳感器的分辨率受工藝水平的限制，提高已經非常困難，而且系統(tǒng)成本也隨分辨率的提高而大幅度上升。
另一種解決方法是在圖像處理裝置中對數(shù)字圖像進行增強處理。具體方式為，采用鏈碼(chain code)對一維條形碼進行掃描，然后沿著鏈碼掃描軌跡，對一維條形碼的條碼和空白(space)進行插值處理從而提高一維條形碼信息的分辨率。但是這種方法僅限于沿一個方向上作圖像增強處理，因此只適用于一維條形碼之類的數(shù)字圖像，對于二維條形碼之類的數(shù)字圖像信息的增強則無法應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種二維條形碼數(shù)字圖像信息的增強方法，其可以沿水平和垂直二個方向對二維條形碼數(shù)字圖像信息同時進行增強處理。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)一種二維條形碼數(shù)字圖像信息的增強方法，所述數(shù)字圖像由n行×m列的原始像素矩陣組成，每個原始像素具有一定的屬性取值，包含以下步驟(1)沿所述n行×m列像素矩陣的水平方向，在兩個相鄰的原始像素之間插入k個空白像素以構成(k(n-1)+n)行×m列的像素矩陣；(2)沿所述(k(n-1)+n)行×m列的像素矩陣的垂直方向，在兩個相鄰像素之間插入k′個空白像素以構成(k(n-1)+n)行×(k′(m-1)+m)列的像素矩陣；以及(3)在所述(k(n-1)+n)行×(k′(m-1)+m)列像素矩陣中，對于沿水平方向或垂直方向插入在兩個相鄰原始像素之間的空白像素，其屬性取值根據(jù)這兩個原始像素的屬性取值作插值計算得到，對于其它的空白像素，其屬性取值根據(jù)與其最鄰近的4個原始像素的屬性取值作插值計算得到。
比較好的是，在上述二維條形碼數(shù)字圖像信息的增強方法中，每個像素的屬性取值為其灰度值?；蛘撸總€像素的屬性取值為其三基色的強度值?；蛘?，每個像素的屬性取值為其熒光發(fā)光屬性。
比較好的是，在上述二維條形碼數(shù)字圖像信息的增強方法中，所述插值計算按照線性插值算法施行。
上述方法的優(yōu)點是通過將原始數(shù)字圖像擴大數(shù)倍并且利用插值算法確定空白像素的屬性取值，可以對低分辯率和小圖像尺寸圖像攝入裝置獲取的高信息容量和密度的二維條形碼圖像進行識讀，降低了產品成本，提高了二維條形碼的識讀正確率。該方法不僅可用于二維條形碼識讀器，而且可以推廣至一維條形碼的識讀器及其它目的、用途的二維數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。


通過以下結合附圖對本發(fā)明較佳實施例的描述，可以進一步理解本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點，其中圖1示出了對二維條形碼進行識讀的圖像處理系統(tǒng)。
圖2a和2b分別為二維條形碼的原始數(shù)字圖像和映射數(shù)字圖像的示意圖。
具體實施例方式
增強處理前的二維條形碼數(shù)字圖像信息實際上可以視為由若干像素以矩陣形式排列組成的點陣，每個像素都位于其中一個矩陣點上并且具有一定的屬性取值，這里的屬性取值可以是該像素的灰度值、三基色的強度值或者熒光發(fā)光屬性等光學屬性。
本發(fā)明方法的核心思想是，為了提高分辨率，首先是將原始數(shù)字圖像(即上述增強處理前的二維條形碼數(shù)字圖像，以下將該數(shù)字圖像內的像素稱為原始像素)沿水平方向和垂直方向放大，具體而言，以n行×m列的像素矩陣為例，操作方式為沿矩陣的水平方向，在兩個相鄰原始像素之間插入k個空白像素以構成(k(n-1)+n)行×m列的像素矩陣，并且沿該(k(n-1)+n)行×m列的像素矩陣的垂直方向，在兩個相鄰像素之間插入k′個空白像素以構成(k(n-1)+n)行×(k′(m-1)+m)列的映射像素矩陣。然后，根據(jù)原始像素的屬性取值對空白像素的屬性取值進行插值計算，具體而言，在放大后的(k(n-1)+n)行×(k′(m-1)+m)列映射像素矩陣中，對于沿水平方向或垂直方向插入在兩個相鄰原始像素之間的空白像素，可根據(jù)這兩個原始像素的屬性取值進行插值計算得到，對于其它的空白像素，可根據(jù)與其最鄰近的4個原始像素的屬性取值作插值計算得到。在上述插值計算中，假設每個空白像素的屬性取值都與鄰近原始像素的屬性取值相關，因此每個空白像素的屬性取值是其鄰近原始像素屬性取值與相應的相關程度乘積的總和，即P′=Σi=1NPi×ηi/N----(1)]]>這里P′為某一空白像素的屬性取值，Pi為該空白像素的鄰近原始像素的屬性取值，N為該空白像素鄰近的原始像素的個數(shù)，ηi為鄰近原始像素與該空白像素的相關程度。每對鄰近像素與空白像素屬性取值的相關程度ηi與它們之間的空間距離有關，當這種相關程度與距離呈線性關系時，即稱為線性插值，如果呈非線性關系時，即稱為非線性插值。容易理解的是，當像素是一個由多個點構成的區(qū)域時，像素之間的空間距離即為多點區(qū)域內特定位置點之間的距離。
以下描述按照本發(fā)明增強處理方法的一個較佳實施例。假設處理前的二維條形碼數(shù)字圖像信息由n行×m列的像素矩陣組成，其屬性取值為像素的灰度值，并且為簡單起見，沿水平方向在兩個相鄰的原始像素之間僅插入一個空白像素，并沿垂直方向在兩個相鄰的像素之間僅插入一個空白像素。
首先是原始像素矩陣的放大映射或插入處理步驟。為此，應將二維條形碼原始數(shù)字圖像區(qū)域映射至另一個大于該原始數(shù)字圖像區(qū)域的映射區(qū)域，即由(2n-1)行×(2m-1)列的像素矩陣組成的數(shù)字圖像區(qū)域。
如圖2a所示，在原始數(shù)字圖像區(qū)域中，每個像素可用數(shù)組(i，j)表示其位置，用Pi，j表示該像素的灰度值，其中i為水平坐標，代表該像素在水平方向上的序號(假設從左到右)，并且(n-1)≥i≥0，j為垂直坐標，代表該像素在垂直方向上的序號(假設從上到下)，并且(m-1)≥j≥0。
如圖2b所示，在映射數(shù)字圖像區(qū)域中，每個像素用數(shù)組(i’，j’)表示其位置，用P′i’，j’表示該像素的灰度值，其中i’為水平坐標，代表該像素在水平方向上的序號(假設從左到右)，并且(2n-2)≥i’≥1，j’為垂直坐標，代表該像素在垂直方向上的序號(假設從上到下)，并且(2m-2)≥j’≥1。
對于原始像素，其在映射數(shù)字圖像區(qū)域內的坐標與在原始數(shù)字圖像區(qū)域內的坐標滿足下列關系i’＝2i(2a)j’＝2j(2b)因此q始像素灰度值在兩個數(shù)字圖像區(qū)域之間的映射關系為P′i’，j’＝P2i，2j(3)
然后是對映射數(shù)字圖像區(qū)域內的空白像素進行插值處理。如圖2b所示，在映射數(shù)字圖像區(qū)域內，每個原始像素點對應三個與其相鄰的空白像素點，分別位于其近鄰著的右方、下方和右下方。以坐標為(i’，j’)的原始像素點為例，其三個相鄰的對應空白像素點的坐標分別為(i’+1，j’)、(i’，j+1’)和(i’+1，j’+1)。根據(jù)上述插值計算方式，對于位于右方和下方的空白像素，由于其分別處于兩個相鄰的原始像素(i’，j’)與(i’+2，j’)之間和(i’，j’)與(i’，j’+2)，所以可根據(jù)相鄰的兩個原始像素的灰度值和原始像素與空白像素之間的相關程度進行插值計算得到灰度值。對于位于右下方的空白像素，其4個原始像素(i’，j’)、(i’+2，j’)、(i’，j’+2)與(i’+2，j’+2)最鄰近，因此可根據(jù)相鄰的4個原始像素的灰度值和原始像素與空白像素之間的相關程度進行插值計算得到灰度值。
最為常用的插值算法是線性插值處理算法，該算法假設原始像素與空白像素之間相關程度與他們之間的空間距離呈線性關系。如果在本實施例中采用線性插值算法，則3個空白像素的灰度值可以下式表示P′i’+1，j，＝(P′i’，j’+P′i’+2，j’)/2 (4a)P′i’，j’+1＝(P′i’，j’+P′i’，j’+2)/2 (4b)P′i’+1，j’+1＝(P′i’，j’+P′i，+2，j’+P′i’，j’+2+P′i，+2，j’+2)/4 (4c)對于映射數(shù)字圖像區(qū)域內的所有空白像素點，都可以利用上式，根據(jù)鄰近的原始像素的灰度值插值計算得到相應的灰度值，由此得到分辨率得到增強的映射數(shù)字圖像區(qū)域。
值得指出的是，在本實施例中采用的是線性插值算法，但是這并不意味著本發(fā)明不能采用其它非線性算法，實際上采用何種插值增強處理算法取決于具體的應用環(huán)境而與本發(fā)明的核心思想無關。此外，在本實施例中，雖然沿水平方向和沿垂直方向在兩個相鄰的像素之間插入的是一個空白像素，但是這僅是為理解和敘述方便起見而作的假定，實際上，本領域內的普通技術人員在閱讀說明書上述描述部分之后，很容易將本發(fā)明的原理推廣至在相鄰像素之間插入多個空白像素并且兩個方向上插入空白像素個數(shù)也不同的情形。
權利要求
1.一種二維條形碼數(shù)字圖像信息的增強方法，所述數(shù)字圖像由n行×m列的原始像素矩陣組成，每個原始像素具有一定的屬性取值，其特征在于，包含以下步驟(1)沿所述n行×m列像素矩陣的水平方向，在兩個相鄰的原始像素之間插入k個空白像素以構成(k(n-1)+n)行×m列的像素矩陣；(2)沿所述(k(n-1)+n)行×m列的像素矩陣的垂直方向，在兩個相鄰像素之間插入k′個空白像素以構成(k(n-1)+n)行×(k′(m-1)+m)列的像素矩陣；以及(3)在所述(k(n-1)+n)行×(k′(m-1)+m)列像素矩陣中，對于沿水平方向或垂直方向插入在兩個相鄰原始像素之間的空白像素，其屬性取值根據(jù)這兩個原始像素的屬性取值作插值計算得到，對于其它的空白像素，其屬性取值根據(jù)與其最鄰近的4個原始像素的屬性取值作插值計算得到。
2.如權利要求1所述的二維條形碼數(shù)字圖像信息的增強方法，其特征在于，每個像素的屬性取值為其灰度值。
3.如權利要求1所述的二維條形碼數(shù)字圖像信息的增強方法，其特征在于，每個像素的屬性取值為其三基色的強度值。
4.如權利要求1所述的二維條形碼數(shù)字圖像信息的增強方法，其特征在于，每個像素的屬性取值為其熒光發(fā)光屬性。
5.如權利要求1～4中任意一項所述的二維條形碼數(shù)字圖像信息的增強方法，其特征在于，所述插值計算按照線性插值算法施行。
全文摘要
一種可沿水平和垂直二個方向對二維條形碼數(shù)字圖像同時作增強處理的方法。在該方法中，數(shù)字圖像由n行×m列的原始像素矩陣組成，包含以下步驟(1)沿所述n行×m列像素矩陣的水平方向，在兩個相鄰的原始像素之間插入k個空白像素以構成(k(n－1)+n)行×m列的像素矩陣；(2)沿所述(k(n－1)+n)行×m列的像素矩陣的垂直方向，在兩個相鄰像素之間插入k′個空白像素以構成(k(n－1)+n)行×(k′(m－1)+m)列的像素矩陣；(3)對于沿水平方向或垂直方向插入在兩個相鄰原始像素之間的空白像素，其屬性取值根據(jù)這兩個原始像素的屬性取值作插值計算得到，對于其它的空白像素，其屬性取值根據(jù)與其最鄰近的4個原始像素的屬性取值作插值計算得到。
文檔編號G06K7/14GK1472704SQ0312957
公開日2004年2月4日 申請日期2003年6月27日 優(yōu)先權日2003年6月27日
發(fā)明者邊隆祥 申請人:上海龍貝信息科技有限公司