一種二維碼圖像矯正方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種二維碼圖像矯正方法，步驟如下：1、對灰度化后的二維碼圖像進行預(yù)處理，然后采用現(xiàn)有的矯正幾何失真的方法對二維碼圖像第一次矯正；接著尋找二維碼圖像的3個尋像圖形和一個校正圖形的中心；2、找到二維碼圖像的四個頂點；3、根據(jù)步驟2找出二維碼圖像的四個頂點，采用現(xiàn)有的矯正幾何失真的方法對第一次矯正后的圖像進行第二次矯正，然后將第二次幾何矯正后的圖像輸出。本發(fā)明具有如下效果：可以對圖像進行更加精確的定位，得到比較好的圖像矯正效果；該發(fā)明采用了兩次幾何矯正，對那些形變比較大的圖像，可以得到更加滿意的幾何矯正效果，最終提高了二維碼圖像的識別率。
【專利說明】一種二維碼圖像矯正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及二維碼圖像矯正【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種二維碼圖像矯正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二維碼識別技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于我們生活的各個方面，圖像矯正技術(shù)作為二維碼識別技術(shù)的一個重要組成部分，扮演著越來越重要的角色。但是現(xiàn)有的圖像矯正技術(shù)存在著由于初定位不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的矯正效果差的問題，該問題最終導(dǎo)致了識別率的下降。
[0003]現(xiàn)有的二維碼圖像矯正方案描述如下，流程圖如圖1所示:
[0004]I)對圖像濾波去除噪聲并選擇適當(dāng)?shù)拈撝祵D像進行二值化；
[0005]2)利用形態(tài)學(xué)的處理方法，對二維碼圖像進行膨脹，剔除背景中的無用信息，保留有效的二維碼信息；
[0006]3)利用Sobel算子檢測二維碼圖像的邊緣；
[0007]4)利用Hough變換尋找二維碼圖像的四條邊界，取四條邊界的交點為初定位的四個頂點；
[0008]5)根據(jù)初定位的四個頂點，找出失真圖像與矯正圖像間的映射關(guān)系，然后通過它們的映射關(guān)系來矯正圖像；
[0009]6)空間變換后，通過灰度差值來恢復(fù)原圖像位置灰度。
[0010]現(xiàn)有方案存在以下缺點:1、初定位尋找圖像的四個頂點時不夠準(zhǔn)確，最終影響矯正后圖像的質(zhì)量；2、矯正時僅矯正一次，對本身形變過大或干擾較多的圖像不能達到滿意的矯正效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明解決的技術(shù)問題包括以下二個方面:1、由于二維碼圖像初定位不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的識別率降低的問題；2、由于僅矯正一次而導(dǎo)致的識別率降低的問題。
[0012]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種二維碼圖像矯正方法。本發(fā)明采用了以下技術(shù)I)圖像第一次矯正以后，尋找二維碼圖像的3個尋像圖形和一個校正圖形，根據(jù)以上四個圖形找到二維碼圖像的四個頂點；2)根據(jù)步驟I)求出的四個頂點，采用現(xiàn)有的矯正幾何失真的方法對圖像進行第二次矯正。通過以上技術(shù)的引入，可以極大地提高矯正后二維碼圖像的質(zhì)量，最終有利于提高二維碼圖像的識別率。
[0013]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的。這種二維碼圖像矯正方法，該方法包括如下步驟:
[0014](I)、對灰度化后的二維碼圖像進行預(yù)處理，然后采用現(xiàn)有的矯正幾何失真的方法對二維碼圖像第一次矯正；接著尋找二維碼圖像的3個尋像圖形和一個校正圖形的中心，具體過程為:根據(jù)尋像圖形的圖形特征黑白條即黑:白:黑:白:黑=1:1:3:1:1，在第一次矯正后的二值圖像上尋找三個尋像圖形，找出三個尋像圖形的中心坐標(biāo)后，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)中對圖像右下角的校正圖形位置中心模塊所在位置的規(guī)定，首先初步估計校正圖形的位置，然后根據(jù)校正圖形自身的特點即黑:白:黑:白:黑=1:1:1:1:1，找出校正圖形的中心黑塊，黑塊的中心坐標(biāo)即為校正圖形的中心坐標(biāo)；最后根據(jù)三個尋像圖形的中心坐標(biāo)，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)中對三個尋像圖形標(biāo)準(zhǔn)位置的規(guī)定，判斷三個尋像圖形是否在標(biāo)準(zhǔn)位置上，當(dāng)它們不在標(biāo)準(zhǔn)位置時，對圖像進行旋轉(zhuǎn)；
[0015](2)、找到二維碼圖像的四個頂點:找出3個尋像圖形的中心坐標(biāo)和右下角的校正圖形的中心坐標(biāo)后，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)中對以上圖形中心模塊所在位置的規(guī)定，找出二維碼圖像的有效區(qū)域的四個角所對應(yīng)的模塊，并取其中離圖像中心最遠(yuǎn)的像素點為二維碼圖像的頂點；
[0016](3)、根據(jù)步驟(2)找出二維碼圖像的四個頂點，采用現(xiàn)有的矯正幾何失真的方法對第一次矯正后的圖像進行第二次矯正，然后將第二次幾何矯正后的圖像輸出。
[0017]所述的預(yù)處理具體步驟如下:
[0018]I)對灰度化后的二維碼圖像進行二值化；
[0019]2)對二值化后的圖像進行圖像膨脹，即用一個結(jié)構(gòu)元素掃描圖像中每一個像素，用結(jié)構(gòu)元素中的每一個像素與其覆蓋的像素進行“與”操作，如果都為O,該像素為O,否則該像素為I ;
[0020]3)對膨脹后的二值圖像進行邊緣提取即用都為I的結(jié)構(gòu)元素對圖像進行掃描，用結(jié)構(gòu)元素中的每一個像素與其覆蓋的像素進行“與”操作，如果為0，認(rèn)為不是邊緣，如果不為O,則認(rèn)為是邊緣；
[0021]4)對邊緣提取后的圖像進行Hough變換，用四條直線對提取出的邊緣進行擬合，取這四條直線兩兩相交時的四個交點為幾何矯正的四個頂點。
[0022]本發(fā)明具有如下效果:1)利用二維碼圖像的三個尋像圖形和一個校正圖形來尋找四個定位點，采用這種方法可以對圖像進行更加精確的定位，最終可得到比較好的圖像矯正效果；2)由于現(xiàn)有方案僅進行了一次幾何矯正，該發(fā)明采用了兩次幾何矯正，對那些形變比較大的圖像，可以得到更加滿意的幾何矯正效果，最終提高了二維碼圖像的識別率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的流程示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的方框示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明的方框示意圖；
[0026]圖4是原始圖像；
[0027]圖5是第一次矯正后圖像:
[0028]圖6是尋找尋像圖形和校正圖形后圖像；
[0029]圖7是精確定位后圖像；
[0030]圖8是第二次矯正后圖像。
【具體實施方式】
[0031]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)的介紹:
[0032]本發(fā)明采用了以下技術(shù)I)圖像第一次矯正以后，尋找二維碼圖像的3個尋像圖形和一個校正圖形，根據(jù)以上四個圖形找到二維碼圖像的四個頂點；2)根據(jù)步驟I)求出的四個頂點，采用現(xiàn)有的矯正幾何失真的方法對圖像進行第二次矯正。通過以上技術(shù)的引入，可以極大地提高矯正后二維碼圖像的質(zhì)量，最終有利于提高二維碼圖像的識別率。
[0033]本發(fā)明提出的一種二維碼矯正方法主要包括尋找尋像圖形和校正圖形技術(shù)、精確定位技術(shù)和二次矯正技術(shù)，其具體的關(guān)系圖如圖2所示。
[0034]結(jié)合以上系統(tǒng)框圖各模塊，對本發(fā)明所提出的幾種技術(shù)進行具體介紹如下:
[0035]I)尋找尋像圖形和校正圖形技術(shù):二維碼圖像(特指QR碼)具有三個尋像圖形，分別位于圖像的左上、右上和左下，其圖形特征為黑白條，比例為黑:白:黑:白:黑=1:1:3:1:1。
[0036]可以根據(jù)以上特殊比例來尋找三個尋像圖形。找出三個尋像圖形的中心點坐標(biāo)后，根據(jù)這三個中心點坐標(biāo)，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)中對二維碼圖像右下角的校正圖形中心模塊所在位置的規(guī)定，初步估計校正圖形所在的位置，進一步根據(jù)校正圖形的特點即黑:白:黑:白:黑=1:1:1:1:1，首先找出校正圖形中心的黑塊，該黑塊的中心點坐標(biāo)即為校正圖形的中心點坐標(biāo)(四個圖形的具體位置見附圖，將尋像圖形和校正圖形的中心用灰色小塊標(biāo)出):
[0037]2)精確定位技術(shù):根據(jù)I)求出的三個尋像圖形的中心和一個校正圖形的中心，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)中對以上圖形中心模塊所在位置的規(guī)定，找出二維碼圖像的有效區(qū)域的四個角所對應(yīng)的模塊，取其中離圖像中心最遠(yuǎn)的像素點為二維碼圖像的頂點(四個頂點的具體位置見附圖，圖像的四個頂點用灰色小塊標(biāo)出)。
[0038]3) 二次矯正技術(shù):找出四個頂點以后，可以利用第一次矯正時所采用的幾何矯正的方法，對二維碼圖像進行二次矯正。
[0039]下面將對本發(fā)明所采用的一種二維碼圖像矯正方法進行具體介紹，其具體流程圖如圖3所示:
[0040]I)對灰度化后的二維碼圖像進行二值化，這里二值化閾值的選擇顯得很重要，合適的閾值有利于最大限度地保留圖像的原始信息，有利于后續(xù)處理。本發(fā)明針對于不同的圖像采用不同的閾值，如對質(zhì)量較好的圖像采用整體閾值，對曝光不均勻的圖像采用分塊閾值；
[0041]2)對二值化后的圖像進行圖像膨脹，即用一個結(jié)構(gòu)元素掃描圖像中每一個像素，用結(jié)構(gòu)元素中的每一個像素與其覆蓋的像素進行“與”操作，如果都為O,該像素為O,否則該像素為I。本發(fā)明所采用圖像膨脹的次數(shù)與圖像質(zhì)量有關(guān)，以最大限度地保留二維碼的有用信息，去掉干擾信息；
[0042]3)對膨脹后的二值圖像進行邊緣提取即用都為I的結(jié)構(gòu)元素對圖像進行掃描，用結(jié)構(gòu)元素中的每一個像素與其覆蓋的像素進行“與”操作，如果為0，認(rèn)為不是邊緣，如果不為0，則認(rèn)為是邊緣。二維碼圖像是由一個個小方塊組成的四方形，這一特征可以將它與其他圖形區(qū)別開來，利用這一特征有利于更準(zhǔn)確地提取邊緣；
[0043]4)對邊緣提取后的圖像進行Hough變換，用四條直線對提取出的邊緣進行擬合。取這四條直線兩兩相交時的四個交點為幾何矯正的四個頂點。
[0044]5)對初定位后的圖像進行第一次幾何矯正，先對圖像進行空間變換，再對圖像進行灰度級補差；
[0045]6)根據(jù)尋像圖形的圖形特征黑白條即黑:白:黑:白:黑=1:1:3:1:1，在第一次矯正后的二值圖像上尋找三個尋像圖形。找出三個尋像圖形的中心坐標(biāo)后，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)中對圖像右下角的校正圖形位置中心模塊所在位置的規(guī)定，首先初步估計校正圖形的位置，然后根據(jù)校正圖形自身的特點即黑:白:黑:白:黑=1:1:1:1:1，找出校正圖形的中心黑塊，黑塊的中心坐標(biāo)即為校正圖形的中心坐標(biāo)。最后根據(jù)三個尋像圖形的中心坐標(biāo)，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)中對三個尋像圖形標(biāo)準(zhǔn)位置的規(guī)定，判斷三個尋像圖形是否在標(biāo)準(zhǔn)位置上，當(dāng)它們不在標(biāo)準(zhǔn)位置時，對圖像進行旋轉(zhuǎn)；
[0046]7)找出3個尋像圖形的中心坐標(biāo)和右下角的校正圖形的中心坐標(biāo)后，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)中對以上圖形中心模塊所在位置的規(guī)定，找出二維碼圖像的有效區(qū)域的四個角所對應(yīng)的模塊，并取其中離圖像中心最遠(yuǎn)的像素點為二維碼圖像的頂點；
[0047]8)根據(jù)上面找出的二維碼圖像的四個頂點，對第一次矯正后的圖像進行第二次幾何矯正，這里采用的方法與第一次幾何矯正所采用的方法相同；
[0048]9)將第二次幾何矯正后的圖像輸出。
[0049]本發(fā)明的典型應(yīng)用:
[0050]1)ATM機或網(wǎng)上銀行轉(zhuǎn)帳系統(tǒng)；
[0051]2)物聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)系統(tǒng)；
[0052]3)票據(jù)防偽系統(tǒng)；
[0053]4)超市食品追溯管理系統(tǒng)。
[0054]本發(fā)明所提出的二維碼圖像矯正技術(shù)，適用于所有可以使用二維碼圖像識別技術(shù)的場合，所以本發(fā)明提出的方法具有很廣泛的應(yīng)用，具有很大的實際應(yīng)用價值。
[0055]術(shù)語解釋:
[0056]1、二維碼又名二維條碼，是用某種特定的幾何圖形按一定的規(guī)律在平面(二維方向)分布的黑白相間的圖形用來記錄數(shù)據(jù)符號信息的，在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計算機內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“O” “I”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備進行自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理。它具有高密度、信息量大、具有糾錯能力和安全性強等優(yōu)點。
[0057]2、圖像矯正:是對失真圖像進行的復(fù)原性處理。圖像矯正的基本思路為:根據(jù)圖像失真原因，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，從被污染或畸變的圖像信號中提取所需要的信息，沿著使圖像失真的逆過程恢復(fù)圖像本來面貌。
[0058]3,Sobel算子:主要用作邊緣檢測。在技術(shù)上它是一離散性差分算子，用來運算圖像亮度函數(shù)的梯度之近似值。在圖像的任何一點使用此算子，將會產(chǎn)生對應(yīng)的梯度矢量或是其法矢量。
[0059]4、Hough變換:Hough變換利用圖像空間和Hough參數(shù)空間的點線對偶性，把圖像空間中的檢測問題轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間。通過在參數(shù)空間進行簡單的累加統(tǒng)計，然后在Hough參數(shù)空間尋找累加器峰值的方法來檢測直線。
[0060]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明，并非對本發(fā)明的范圍限定，在不背離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均屬于本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種二維碼圖像矯正方法，其特征在于:該方法包括如下步驟: (1)、對灰度化后的二維碼圖像進行預(yù)處理，然后采用現(xiàn)有的矯正幾何失真的方法對二維碼圖像第一次矯正；接著尋找二維碼圖像的3個尋像圖形和一個校正圖形的中心，具體過程為:根據(jù)尋像圖形的圖形特征黑白條即黑:白:黑:白:黑=1:1:3:1:1，在第一次矯正后的二值圖像上尋找三個尋像圖形，找出三個尋像圖形的中心坐標(biāo)后，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)中對圖像右下角的校正圖形位置中心模塊所在位置的規(guī)定，首先初步估計校正圖形的位置，然后根據(jù)校正圖形自身的特點即黑:白:黑:白:黑=1:1:1:1:1，找出校正圖形的中心黑塊，黑塊的中心坐標(biāo)即為校正圖形的中心坐標(biāo)；最后根據(jù)三個尋像圖形的中心坐標(biāo)，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)中對三個尋像圖形標(biāo)準(zhǔn)位置的規(guī)定，判斷三個尋像圖形是否在標(biāo)準(zhǔn)位置上，當(dāng)它們不在標(biāo)準(zhǔn)位置時，對圖像進行旋轉(zhuǎn)； (2)、找到二維碼圖像的四個頂點:找出3個尋像圖形的中心坐標(biāo)和右下角的校正圖形的中心坐標(biāo)后，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)中對以上圖形中心模塊所在位置的規(guī)定，找出二維碼圖像的有效區(qū)域的四個角所對應(yīng)的模塊，并取其中離圖像中心最遠(yuǎn)的像素點為二維碼圖像的頂占.(3)、根據(jù)步驟(2)找出二維碼圖像的四個頂點，采用現(xiàn)有的矯正幾何失真的方法對第一次矯正后的圖像進行第二次矯正，然后將第二次幾何矯正后的圖像輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維碼圖像矯正方法，其特征在于:所述的預(yù)處理具體步驟如下: 1)對灰度化后的二維碼圖像進行二值化； 2)對二值化后的圖像進行圖像膨脹，即用一個結(jié)構(gòu)元素掃描圖像中每一個像素，用結(jié)構(gòu)元素中的每一個像素與其覆蓋的像素進行“與”操作，如果都為O,該像素為O,否則該像素為I ; 3)對膨脹后的二值圖像進行邊緣提取即用都為I的結(jié)構(gòu)元素對圖像進行掃描，用結(jié)構(gòu)元素中的每一個像素與其覆蓋的像素進行“與”操作，如果為O，認(rèn)為不是邊緣，如果不為O，則認(rèn)為是邊緣； 4)對邊緣提取后的圖像進行Hough變換，用四條直線對提取出的邊緣進行擬合，取這四條直線兩兩相交時的四個交點為幾何矯正的四個頂點。
【文檔編號】G06K9/54GK103745221SQ201410009615
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】楊波, 羅美美 申請人:杭州晟元芯片技術(shù)有限公司