專利名稱：一種二維條碼及其識別方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像識別技術，特別涉及一種二維條碼及其識別方法。
背景技術：
一維條碼(One Dimensional Barcode, ID)是將線條與空白按照一定的編 碼規(guī)則組合起來的符號，用以代表一定的字母、數(shù)字等資料。在進行識別的時 候，是用條碼閱讀機掃描，得到一組反射光信號，此信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后變?yōu)橐?組與線條、空白相對應的電子訊號，經(jīng)解碼后還原為相應的信息，再傳入電腦。 隨著社會的發(fā)展， 一維條碼在商業(yè)、藥品、后勤運輸?shù)雀鞣N領域都得到了廣泛 的應用，條碼所代表的商品信息在商品管理以及對商品信息的加密等多個方面 都有重要的意義。 一般的條碼都只能在一個水平方向表達信息，其在垂直方向 則不表達任何信息，因此，表達的信息量較小，隨著信息量的增大及存儲要求 的不斷提高，條形碼因信息容量小而使其應用受到了限制。于是，業(yè)界開始采 用一種二維條碼(Two Dimensional Code, 2D)，其原理是在一個矩形空間 內(nèi)，通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進行編碼。其中，矩形空間有一個"L" 形的特征邊，傳統(tǒng)的識別方法是通過區(qū)域合并分裂法搜尋其輪廓，并用直線擬 合法來確定"L"形特征邊，然后再讀取矩陣上對應的編碼信息。其中所述區(qū) 域合并分裂法是一種迭代方法，其原理是先找到具有封閉連續(xù)邊界的所有候選 區(qū)域，然后反復進行合并和分裂的操作，直至搜尋到所需要的L特征邊，這 種區(qū)域合并分裂法的存儲量和運算量很大，使得數(shù)據(jù)處理緩慢，不能達到快速 識別的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種形式簡單、數(shù)據(jù)存 儲量大的二維條碼。本發(fā)明的另一 目的在于提供一種運算量小、數(shù)據(jù)處理速度快的二維條碼識 別方法。
本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn) 一種二維條碼，包括背景區(qū)、矩陣信息區(qū) 和設于矩陣信息區(qū)一邊的特征邊，所述矩陣信息區(qū)設于背景區(qū)范圍內(nèi)，且由邊 框和不同顏色的碼元組成。
所述背景區(qū)的顏色為單一的白色。
所述矩陣信息區(qū)置于背景區(qū)的中心位置，矩陣信息區(qū)的邊框為黑色，矩陣 信息區(qū)的碼元分為白色碼元和黑色碼元，兩種顏色的碼元大小相等，并以行列 矩陣排布。
所述特征邊為一根黑色線段，垂直于矩陣信息區(qū)并與矩陣信息區(qū)的邊框相接。
一種用于以上所述二維條碼的二維條碼識別方法，包括以下步驟
(1) 沿著二維條碼的背景區(qū)邊界，對拍攝到的圖像進行二維條碼圖像的
分割；
(2) 對分割后的二維條碼圖像進行預處理；
(3) 確定二維條碼的矩陣信息區(qū)的中心坐標，然后以該坐標為中心，根 據(jù)特征邊對二維條碼圖像進行旋轉(zhuǎn)，直至二維條碼圖像處于預先設定的方向；
(4) 計算二維條碼的矩陣信息區(qū)中碼元的垂直邊長和水平邊長；
(5) 作一組垂直于邊框垂直邊的平行直線，其直線數(shù)目與碼元行數(shù)相同， 再作一組垂直于邊框水平邊的平行直線，其直線數(shù)目與碼元列數(shù)相同，兩組平 行直線的各個交點分別對應位于各個碼元內(nèi)；
(6) 根據(jù)兩組平行直線的各個交點處的碼 顏色，提取各個碼元的比特
值；
(7) 計算各個碼元的比特值之和，對二維條碼進行識別判斷。
其中，步驟(2)所述預處理包括圖像對比度調(diào)整和圖像二值化，其目的 在于增強圖像的對比度并將圖像進行二值化，從而有利于后續(xù)步驟對二維條碼 圖像的處理和識別。
為了減少旋轉(zhuǎn)對二維條碼圖像對比度的影響，更好的顯示二維條碼圖像，所述步驟(3)中二維條碼圖像旋轉(zhuǎn)至處于預先設定的方向后，可再進行二維 條碼圖像對比度的調(diào)整。
所述步驟(3)中預先設定的方向可由用戶根據(jù)實際需要具體設定，判斷 二維條碼圖像是否旋轉(zhuǎn)至處于預先設定的方向的方法為二維條碼圖像進行旋 轉(zhuǎn)的同時，對二維條碼圖像從左下方開始進行水平方向上的掃描，當掃描到的 圖像符合預先設定的條件時，二維條碼圖像停止旋轉(zhuǎn)。
所述預先設定的條件有兩個，艮口
① 整個二維條碼圖像最左邊黑色像素點和最右邊黑色像素點的水平距離 最??；
② 在二維條碼圖像的下半部，掃描到同行的最左邊黑色像素點和最右邊 黑色像素點的距離均大于閾值距離，以保證特征邊是向上的，其中閾值距離大
于圖6所示特征邊3的寬度a，且小于矩陣信息區(qū)2的寬度b。
所述步驟(5)具體為以碼元的垂直邊長為間距，作一組垂直于邊框垂 直邊的平行直線，直線數(shù)目與碼元行數(shù)相同，邊框水平邊與其相鄰平行直線的 間距為碼元垂直邊長的1/2;以碼元的水平邊長為間距，作一組垂直于邊框水 平邊的平行直線，直線數(shù)目與碼元列數(shù)相同，邊框垂直邊與其相鄰平行直線的
間距為碼元水平邊長的1/2;
步驟(6)中所述各碼元的比特值分別為20、 21、 22、 23、 24、 25、 26、 27 和28，其對應的比特值提取系數(shù)分別為ao、 ai、 a2 、 a3、 a4、 a5、 ^、 37和38， 各比特值提取系數(shù)的取值為1或0;
步驟(7)中所述各碼元的比特值之和通過如下計算公式計算得到 A= a0 X 20+ a! X a2 X 22+ a3 X 23+ a4 X 24+ a5 X 25+ a6 X 26+ a7 X 27+ a8 X 28 。
本發(fā)明中二維條碼的碼元數(shù)目可根據(jù)實際信息容量的需求，進行增加或減 少；而各碼元的比特值也都不同，具體可由用戶進行設定。 本發(fā)明相對于上述現(xiàn)有技術，具有如下優(yōu)點效果
本發(fā)明的二維條碼形式簡單、數(shù)據(jù)存儲量大，能廣泛適用于各種領域的商 品識別或信息加密和管理；設置的背景區(qū)可減少外部干擾，凸顯矩陣信息區(qū)， 增強識別效果。本發(fā)明的二維條碼識別方法，其數(shù)據(jù)運算量小，數(shù)據(jù)處理速度快，識別效 果好，能達到快速高效識別的要求，符合市場需求。


圖1是本發(fā)明二維條碼的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明二維條碼識別方法的流程示意圖。
圖3是實施例中拍攝到的二維條碼圖像。
圖4是實施例中分割后的二維條碼圖像。
圖5是實施例中經(jīng)過預處理的二維條碼圖像。
圖6是實施例中二維條碼圖像的預先設定方向狀態(tài)示意圖。
圖7是實施例中建立平行直線后的二維條碼圖像。
圖8是實施例二維條碼圖像中的編碼示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實 施方式不限于此。
實施例
本實施例一種二維條碼，如圖1所示，包括背景區(qū)l、矩陣信息區(qū)2和設 于矩陣信息區(qū)一邊的特征邊3，矩陣信息區(qū)2設于背景區(qū)1范圍內(nèi)，且由邊框 4和不同顏色的碼元組成。
其中，背景區(qū)1的顏色為單一的白色；矩陣信息區(qū)2置于背景區(qū)1的中心 位置，矩陣信息區(qū)2的邊框4為黑色，矩陣信息區(qū)2的碼元分為白色碼元5 和黑色碼元6，兩種顏色的碼元大小相等，并以行列矩陣排布；特征邊3為一 根黑色線段，垂直于矩陣信息區(qū)2并與矩陣信息區(qū)2的邊框4相接。
本實施例一種用于以上二維條碼的二維條碼識別方法，如圖2所示，包括 以下步驟
(1)如圖3的拍攝到的二維條碼圖像所示，沿著二維條碼的背景區(qū)1的圖像的分割，分割后的二維條碼圖像如圖 4所示；
(2) 對分割后的二維條碼圖像進行預處理，包括圖像對比度調(diào)整和圖像 二值化，其目的在于增強圖像的對比度并將圖像進行二值化，從而有利于后續(xù) 步驟對二維條碼圖像的處理和識別，預處理后的二維條碼圖像如圖5所示；
(3) 確定二維條碼的矩陣信息區(qū)的中心坐標，設為Q (x， y)，然后以該 坐標為中心，根據(jù)特征邊3對二維條碼圖像進行旋轉(zhuǎn)，直至二維條碼圖像處于 預先設定的方向；
其中預先設定的方向可由用戶根據(jù)實際需要具體設定，本實施例的方向如
圖6所示，判斷二維條碼圖像是否旋轉(zhuǎn)至處于預先設定的方向的方法為二維
條碼圖像進行旋轉(zhuǎn)的同時，對二維條碼圖像從左下方開始進行水平方向上的掃 描，當掃描到的圖像符合預先設定的條件時，二維條碼圖像停止旋轉(zhuǎn)。根據(jù)預
先設定的方向，本實施例預先設定的條件有兩個
① 整個二維條碼圖像最左邊黑色像素點和最右邊黑色像素點的水平距離
最??；
② 在二維條碼圖像的下半部，掃描到同行的最左邊黑色像素點和最右邊 黑色像素點的距離均大于閾值距離，以保證特征邊是向上的，其中閾值距離大
于圖6所示特征邊3的寬度a，且小于矩陣信息區(qū)2的寬度b;
當掃描到的圖像同時符合上述兩個條件時，二維條碼圖像被旋轉(zhuǎn)到預先設 定的方向；
(4) 由于每個碼元的大小相等，故通過掃描矩陣信息區(qū)2的水平寬度和 垂直寬度，從而計算二維條碼的矩陣信息區(qū)2中碼元的垂直邊長和水平邊長；
(5) 作一組垂直于邊框4的垂直邊的平行直線，其直線數(shù)目與碼元行數(shù) 相同，再作一組垂直于邊框4的水平邊的平行直線，其直線數(shù)目與碼元列數(shù)相 同，兩組平行直線的各個交點分別對應位于各個碼元內(nèi)；具體為
以碼元的垂直邊長為間距，作一組垂直于邊框4的垂直邊的平行直線，直 線數(shù)目與碼元行數(shù)相同，邊框4的水平邊與其相鄰平行直線的間距為碼元垂直 邊長的l/2;以碼元的水平邊長為間距，作一組垂直于邊框4的水平邊的平行直線，直線數(shù)目與碼元列數(shù)相同，邊框4的垂直邊與其相鄰平行直線的間距為 碼元水平邊長的1/2;建立平行直線后的二維條碼圖像如圖7所示；
(6) 根據(jù)兩組平行直線的各個交點處的碼元顏色，提取各個碼元的比特
值；
本實施例中各碼元編碼如圖8所示，其中碼元901的比特值為2、碼元 902的比特值為21、碼元903的比特值為22、碼元904的比特值為23、碼元 905的比特值為24、碼元906的比特值為25、碼元907的比特值為26、碼元 908的比特值為27、碼元909的比特值為28;
碼元比特值提取過程中，碼元901 909的比特值提取系數(shù)分別為ao、 &、 a2 、 a3、 a4、 a5、 a6、 a7、 a8，其取值為1或0，本實施例設為，當檢測到碼元 為黑色時，其比特值提取系數(shù)為l，當檢測到碼元為白色時，其比特值提取系 數(shù)為O;
(7) 計算各個碼元的比特值之和，對二維條碼進行識別判斷；其中各碼 元的比特值之和計算如下
A= a0 X 20+ a! X 2、 a2 X 22+ a3 X 23+ a4 X 24+ a5 X 25+ a6 X 26+ a7 X 27+ a8 X 28
最后根據(jù)A值對二維條碼進行識別。
以上二維條碼的碼元數(shù)目可根據(jù)實際信息容量的需求，進行增加或減少； 而各碼元的比特值也都不同，具體可由用戶進行設定。
為了減少旋轉(zhuǎn)對二維條碼圖像對比度的影響，更好的顯示二維條碼圖像， 步驟(3)中二維條碼圖像旋轉(zhuǎn)至處于預先設定的方向后，可再進行二維條碼 圖像對比度的調(diào)整。
如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明，上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例， 并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；即凡依本發(fā)明內(nèi)容所作的均等變化與修飾， 都為本發(fā)明權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權利要求
1、一種二維條碼，其特征在于，包括背景區(qū)、矩陣信息區(qū)和設于矩陣信息區(qū)一邊的特征邊，所述矩陣信息區(qū)設于背景區(qū)范圍內(nèi)，且由邊框和不同顏色的碼元組成。
2、 根據(jù)權利要求1所述的二維條碼，其特征在于，所述背景區(qū)的顏色為單一的白色。
3、 根據(jù)權利要求1所述的二維條碼，其特征在于，所述矩陣信息區(qū)置于 背景區(qū)的中心位置，矩陣信息區(qū)的邊框為黑色，矩陣信息區(qū)的碼元分為白色碼 元和黑色碼元，兩種顏色的碼元大小相等，并以行列矩陣排布。
4、 根據(jù)權利要求1所述的二維條碼，其特征在于，所述特征邊為一根黑 色線段，垂直于矩陣信息區(qū)并與矩陣信息區(qū)的邊框相接。
5、 一種用于權利要求1 4任一項所述二維條碼的二維條碼識別方法，其 特征在于，包括以下步驟(1) 沿著二維條碼的背景區(qū)邊界，對拍攝到的圖像進行二維條碼圖像的分割；(2) 對分割后的二維條碼圖像進行預處理；(3) 確定二維條碼的矩陣信息區(qū)的中心坐標，然后以該坐標為中心，根 據(jù)特征邊對二維條碼圖像進行旋轉(zhuǎn)，直至二維條碼圖像處于預先設定的方向；(4) 計算二維條碼的矩陣信息區(qū)中碼元的垂直邊長和水平邊長；(5) 作一組垂直于邊框垂直邊的平行直線，其直線數(shù)目與碼元行數(shù)相同， 再作一組垂直于邊框水平邊的平行直線，其直線數(shù)目與碼元列數(shù)相同，兩組平 行直線的各個交點分別對應位于各個碼元內(nèi)；(6) 根據(jù)兩組平行直線的各個交點處的碼元顏色，提取各個碼元的比特值；(7) 計算各個碼元的比特值之和，對二維條碼進行識別判斷。
6、 根據(jù)權利要求5所述的二維條碼識別方法，其特征在于，步驟(2)所 述預處理包括圖像對比度調(diào)整和圖像二值化。
7、 根據(jù)權利要求5所述的二維條碼識別方法，其特征在于，所述步驟G)中二維條碼圖像旋轉(zhuǎn)至處于預先設定的方向后，再進行二維條碼圖像對比度的 調(diào)整。
8、 根據(jù)權利要求5所述的二維條碼識別方法，其特征在于，所述步驟(3)中判斷二維條碼圖像是否旋轉(zhuǎn)至處于預先設定的方向的方法為二維條碼圖像進行旋轉(zhuǎn)的同時，對二維條碼圖像從左下方開始進行水平方向上的掃描，當掃 描到的圖像符合預先設定的條件時，二維條碼圖像停止旋轉(zhuǎn)。
9、 根據(jù)權利要求8所述的二維條碼識別方法，其特征在于，所述預先設定的條件有兩個，艮口① 整個二維條碼圖像最左邊黑色像素點和最右邊黑色像素點的水平距離最??；② 在二維條碼圖像的下半部，掃描到同行的最左邊黑色像素點和最右邊 黑色像素點的距離均大于閾值距離，其中閾值距離大于圖6所示特征邊3的寬 度a，且小于矩陣信息區(qū)2的寬度b。
10、 根據(jù)權利要求5所述的二維條碼識別方法，其特征在于，所述步驟(5) 具體為以碼元的垂直邊長為間距，作一組垂直于邊框垂直邊的平行直線，直 線數(shù)目與碼元行數(shù)相同，邊框水平邊與其相鄰平行直線的間距為碼元垂直邊長的1/2;以碼元的水平邊長為間距，作一組垂直于邊框水平邊的平行直線，直線數(shù)目與碼元列數(shù)相同，邊框垂直邊與其相鄰平行直線的間距為碼元水平邊長的1/2;步驟(6)中所述各碼元的比特值分別為20、 21、 22、 23、 24、 25、 26、 27 和28，其對應的比特值提取系數(shù)分別為ao、 ai、 a2 、 a3、 a4、 a5、 a6、 37和&8， 各比特值提取系數(shù)的取值為1或0;步驟(7)中所述各碼元的比特值之和通過如下計算公式計算得到 <formula>formula see original document page 3</formula>
全文摘要
本發(fā)明提供一種二維條碼及其識別方法，二維條碼包括背景區(qū)、矩陣信息區(qū)和設于矩陣信息區(qū)一邊的特征邊，矩陣信息區(qū)設于背景區(qū)范圍內(nèi)，且由邊框和不同顏色的碼元組成；其識別方法為對拍攝到的圖像進行二維條碼圖像分割并進行預處理；確定矩陣信息區(qū)的中心坐標，旋轉(zhuǎn)二維條碼圖像至預先設定的方向；計算碼元的垂直邊長和水平邊長；作兩組平行直線，分別垂直于邊框垂直邊和邊框水平邊，兩組平行直線的各個交點對應位于各個碼元內(nèi)；根據(jù)各個交點處的碼元顏色，提取各個碼元的比特值；計算各個碼元的比特值之和，對二維條碼進行識別判斷。本發(fā)明二維條碼形式簡單、數(shù)據(jù)存儲量大，適用于各種商品識別或信息管理，其識別方法運算量小，數(shù)據(jù)處理速度快。
文檔編號G06K7/00GK101587556SQ20091003843
公開日2009年11月25日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權日2009年4月8日
發(fā)明者方武平, 林道慶, 鐘杰婷 申請人:廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司