本發(fā)明涉及二維碼技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種二維碼識(shí)別芯片及其實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

人們所看到的印刷在商品包裝上的條碼是一維條碼，它廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域，極大地提高了數(shù)據(jù)采集和信息處理的速度。但其僅在橫向上表示數(shù)據(jù)，縱向上沒(méi)有信息，密度較低，故僅能夠標(biāo)識(shí)物品而不能描述物品。若要知道產(chǎn)品的有關(guān)信息，還必須通過(guò)識(shí)讀條碼而進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)。這就要求人們必須事先建立以條碼所表示的代碼為索引字段的數(shù)據(jù)庫(kù)，在沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)和不能聯(lián)網(wǎng)的地方其應(yīng)用受到限制。另外，要用一維碼表示漢字信息幾乎是不可能的，這在有些應(yīng)用漢字的場(chǎng)合，顯得十分不方便，而且效率很低。為了彌補(bǔ)一維碼的不足，二維碼應(yīng)運(yùn)而生。

二維碼具有信息容量大、編碼范圍廣、容錯(cuò)能力強(qiáng)、譯碼可靠性高、抗污損能力突出、成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前全球應(yīng)用最為廣泛的信息自動(dòng)識(shí)別技術(shù)之一。它的應(yīng)用帶動(dòng)了移動(dòng)電子商務(wù)、出版物、安全管理、交通運(yùn)輸、金融、醫(yī)療保健、工商行政管理、現(xiàn)代物流、海關(guān)等行業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。由于其應(yīng)用范圍廣，需求量大，同時(shí)深入到社會(huì)生活的各個(gè)層面，故它的發(fā)展將帶動(dòng)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、安全和科技水平的發(fā)展。

中國(guó)市場(chǎng)未來(lái)對(duì)二維碼的需求巨大，大多數(shù)企業(yè)對(duì)二維碼在中國(guó)的普及翹首以待。但目前二維碼讀取設(shè)備的市場(chǎng)價(jià)格在5000～9000元之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一維碼讀取器的價(jià)格，所以其一般只是被大公司采用，并未普及到相關(guān)行業(yè)。

近年來(lái)芯片的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)得到了迅速提高，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也力求在二維碼芯片設(shè)計(jì)等高端技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行突破，以追趕甚至超越國(guó)外的二維碼技術(shù)，并進(jìn)一步降低二維碼標(biāo)識(shí)芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的門檻。

傳統(tǒng)的二維碼識(shí)別設(shè)備采用了軟件采集圖像與解碼的方法，其電路大多基于分立元器件或者可編程邏輯電路，這種方法雖然易于實(shí)現(xiàn)，但其仍有較多的缺陷，如處理速度慢、體積大、功耗大和識(shí)讀效率低等。

此外，二維碼的標(biāo)準(zhǔn)繁多，目前主流的二維碼標(biāo)準(zhǔn)有QR碼（快速響應(yīng)矩陣碼）、Data Matrix碼、PDF417碼等，這些標(biāo)準(zhǔn)彼此間互不兼容，造成企業(yè)需要購(gòu)置多種標(biāo)準(zhǔn)的讀取設(shè)備并需為每種標(biāo)準(zhǔn)都設(shè)計(jì)相應(yīng)的識(shí)別方法，增加了企業(yè)總成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于：提供一種成本低、處理速度快、體積小、功耗低和識(shí)讀效率高的，二維碼識(shí)別芯片。

本發(fā)明的另一目的在于：提供一種成本低、通用、可擴(kuò)展性好和可移植性好的，二維碼識(shí)別芯片的實(shí)現(xiàn)方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種二維碼識(shí)別芯片，包括ARM核模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、圖像處理模塊、總線接口模塊和I/O模塊，所述ARM核模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、圖像處理模塊、總線接口模塊和I/O模塊均集成在一顆芯片上，所述ARM核模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、圖像處理模塊、總線接口模塊和I/O模塊均與AHB總線或APB總線連接。

進(jìn)一步，所述ARM核模塊包括上電復(fù)位電路、鎖相環(huán)和OSC振蕩器，所述上電復(fù)位電路、鎖相環(huán)和OSC振蕩器均與AHB總線或APB總線連接。

進(jìn)一步，所述存儲(chǔ)模塊包括FLASH存儲(chǔ)器、第一SRAM存儲(chǔ)器和第二SRAM存儲(chǔ)器，所述FLASH存儲(chǔ)器、第一SRAM存儲(chǔ)器和第二SRAM存儲(chǔ)器均與AHB總線或APB總線連接。

進(jìn)一步，所述安全模塊包括AES加密電路、DES加密電路、RSA加密電路以及ECC加密電路，所述AES加密電路、DES加密電路、RSA加密電路以及ECC加密電路均與AHB總線或APB總線連接。

進(jìn)一步，所述總線接口模塊包括UART接口、SPI接口、ISO7816接口和I2C接口，所述UART接口、SPI接口、ISO7816接口和I2C接口均與AHB總線或APB總線連接。

進(jìn)一步，所述I/O模塊包括通用I/O口、定時(shí)器接口和CMOS傳感器接口，所述通用I/O口、定時(shí)器接口和CMOS傳感器接口均與AHB總線或APB總線連接。

本發(fā)明所采取的另一技術(shù)方案是：

一種二維碼識(shí)別芯片的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

驅(qū)動(dòng)攝像頭獲取二維碼圖像；

對(duì)獲取的二維碼圖像進(jìn)行盲重構(gòu)處理；

對(duì)盲重構(gòu)處理后的圖像進(jìn)行圖像特征提?。?/p>

根據(jù)提取出的圖像特征采用訓(xùn)練好的SVM分類器進(jìn)行智能模式識(shí)別，得到二維碼所屬的標(biāo)準(zhǔn)類型；

根據(jù)智能模式識(shí)別的結(jié)果進(jìn)行碼字提取和譯碼，還原二維碼所保存的信息并進(jìn)行輸出。

進(jìn)一步，所述對(duì)獲取的二維碼圖像進(jìn)行盲重構(gòu)處理這一步驟，其包括：

若獲取的二維碼圖像出現(xiàn)噪聲、模糊、污損或雜斑的情況，則采用盲解卷積法對(duì)獲取的二維碼圖像進(jìn)行重構(gòu)，所述盲解卷積法包括但不限于逆濾波、Wiener濾波、子空間濾波、最小二乘濾波、參數(shù)估計(jì)法、迭代盲解卷積算法、NAS-RIF圖像盲復(fù)原算法、總變分正則化盲復(fù)原算法、Bayes先驗(yàn)盲復(fù)原算法和Bussgang盲復(fù)原算法；

若獲取的二維碼圖像發(fā)生了傾斜的現(xiàn)象，則先通過(guò)直線輪廓檢測(cè)算法檢測(cè)獲取的二維碼圖像的直線輪廓的傾斜角度，然后根據(jù)檢測(cè)的傾斜角度進(jìn)行傾斜校正，所述直線輪廓檢測(cè)算法包括但不限于基于Freeman鏈碼的直線段檢測(cè)方法和基于Hough變換的直線參數(shù)檢測(cè)方法；

若獲取的二維碼圖像發(fā)生了傾斜的現(xiàn)象，則通過(guò)映射變換法對(duì)獲取的二維碼圖像進(jìn)行重構(gòu)。

進(jìn)一步，所述根據(jù)提取出的圖像特征采用訓(xùn)練好的SVM分類器進(jìn)行智能模式識(shí)別，得到二維碼所屬的標(biāo)準(zhǔn)類型這一步驟，其包括：

根據(jù)提取出的圖像特征設(shè)計(jì)相應(yīng)的SVM分類器；

采用訓(xùn)練樣本對(duì)設(shè)計(jì)的SVM分類器進(jìn)行訓(xùn)練；

根據(jù)訓(xùn)練好的SVM分類器對(duì)提取出的圖像特征進(jìn)行智能模式識(shí)別，得到二維碼所屬的標(biāo)準(zhǔn)類型。

進(jìn)一步，所述根據(jù)智能模式識(shí)別的結(jié)果進(jìn)行碼字提取和譯碼，還原二維碼所保存的信息并進(jìn)行輸出這一步驟，其包括：

根據(jù)智能模式識(shí)別的結(jié)果調(diào)用相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的二維碼碼字提取模塊進(jìn)行碼字提取，得到相應(yīng)的模塊序列；

根據(jù)得到的模塊序列調(diào)用相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的譯碼模塊進(jìn)行譯碼，得到解壓縮后的二維碼數(shù)據(jù)流，所述譯碼過(guò)程包括但不限于數(shù)據(jù)查詢、糾錯(cuò)碼字判斷、碼字糾錯(cuò)檢錯(cuò)、數(shù)據(jù)碼字判斷和碼字解壓縮；

將解壓縮后的數(shù)據(jù)流發(fā)送給GUI界面進(jìn)行顯示，并進(jìn)行輸出。

本發(fā)明的芯片的有益效果是：包括ARM核模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、圖像處理模塊、總線接口模塊和I/O模塊，ARM核模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、圖像處理模塊、總線接口模塊和I/O模塊均集成在一顆芯片上，運(yùn)用先進(jìn)的半導(dǎo)體集成電路技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的二維碼芯片進(jìn)行了芯片級(jí)的體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，將所有的圖像處理和解碼電路都通過(guò)一顆芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，取代了傳統(tǒng)的分立器件或者可編程邏輯電路，有效降低了二維碼整機(jī)設(shè)備的功耗、體積和成本，并可大幅提高處理速度和識(shí)別效率。

本發(fā)明的方法的有益效果是：先驅(qū)動(dòng)攝像頭獲取二維碼圖像，再對(duì)獲取的圖像依次進(jìn)行盲重構(gòu)處理、特征提取、智能模式識(shí)別、碼字提取和譯碼，最終還原識(shí)別出二維碼所保存的信息并進(jìn)行輸出，增設(shè)了智能模式識(shí)別的過(guò)程，可支持多種標(biāo)準(zhǔn)二維碼的識(shí)別，不再需要企業(yè)購(gòu)置多種標(biāo)準(zhǔn)的讀取設(shè)備并需為每種標(biāo)準(zhǔn)都設(shè)計(jì)相應(yīng)的識(shí)別方法，成本低，通用性強(qiáng)且可擴(kuò)展性和可移植性更好。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種二維碼識(shí)別芯片的框架圖；

圖2為本發(fā)明一種二維碼識(shí)別芯片的實(shí)現(xiàn)方法的整體流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二中二維碼識(shí)別芯片的功能實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二模式識(shí)別過(guò)程的流程圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例二二維碼譯碼過(guò)程的流程圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，一種二維碼識(shí)別芯片，包括ARM核模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、圖像處理模塊、總線接口模塊和I/O模塊，所述ARM核模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、圖像處理模塊、總線接口模塊和I/O模塊均集成在一顆芯片上，所述ARM核模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、圖像處理模塊、總線接口模塊和I/O模塊均與AHB總線或APB總線連接。

參照?qǐng)D1，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述ARM核模塊包括上電復(fù)位電路、鎖相環(huán)和OSC振蕩器，所述上電復(fù)位電路、鎖相環(huán)和OSC振蕩器均與AHB總線或APB總線連接。

參照?qǐng)D1，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述存儲(chǔ)模塊包括FLASH存儲(chǔ)器、第一SRAM存儲(chǔ)器和第二SRAM存儲(chǔ)器，所述FLASH存儲(chǔ)器、第一SRAM存儲(chǔ)器和第二SRAM存儲(chǔ)器均與AHB總線或APB總線連接。

參照?qǐng)D1，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述安全模塊包括AES加密電路、DES加密電路、RSA加密電路以及ECC加密電路，所述AES加密電路、DES加密電路、RSA加密電路以及ECC加密電路均與AHB總線或APB總線連接。

參照?qǐng)D1，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述總線接口模塊包括UART接口、SPI接口、ISO7816接口和I2C接口，所述UART接口、SPI接口、ISO7816接口和I2C接口均與AHB總線或APB總線連接。

參照?qǐng)D1，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述I/O模塊包括通用I/O口、定時(shí)器接口和CMOS傳感器接口，所述通用I/O口、定時(shí)器接口和CMOS傳感器接口均與AHB總線或APB總線連接。

參照?qǐng)D2，一種二維碼識(shí)別芯片的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

驅(qū)動(dòng)攝像頭獲取二維碼圖像；

對(duì)獲取的二維碼圖像進(jìn)行盲重構(gòu)處理；

對(duì)盲重構(gòu)處理后的圖像進(jìn)行圖像特征提??；

根據(jù)提取出的圖像特征采用訓(xùn)練好的SVM分類器進(jìn)行智能模式識(shí)別，得到二維碼所屬的標(biāo)準(zhǔn)類型；

根據(jù)智能模式識(shí)別的結(jié)果進(jìn)行碼字提取和譯碼，還原二維碼所保存的信息并進(jìn)行輸出。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述對(duì)獲取的二維碼圖像進(jìn)行盲重構(gòu)處理這一步驟，其包括：

若獲取的二維碼圖像出現(xiàn)噪聲、模糊、污損或雜斑的情況，則采用盲解卷積法對(duì)獲取的二維碼圖像進(jìn)行重構(gòu)，所述盲解卷積法包括但不限于逆濾波、Wiener濾波、子空間濾波、最小二乘濾波、參數(shù)估計(jì)法、迭代盲解卷積算法、NAS-RIF圖像盲復(fù)原算法、總變分正則化盲復(fù)原算法、Bayes先驗(yàn)盲復(fù)原算法和Bussgang盲復(fù)原算法；

若獲取的二維碼圖像發(fā)生了傾斜的現(xiàn)象，則先通過(guò)直線輪廓檢測(cè)算法檢測(cè)獲取的二維碼圖像的直線輪廓的傾斜角度，然后根據(jù)檢測(cè)的傾斜角度進(jìn)行傾斜校正，所述直線輪廓檢測(cè)算法包括但不限于基于Freeman鏈碼的直線段檢測(cè)方法和基于Hough變換的直線參數(shù)檢測(cè)方法；

若獲取的二維碼圖像發(fā)生了傾斜的現(xiàn)象，則通過(guò)映射變換法對(duì)獲取的二維碼圖像進(jìn)行重構(gòu)。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述根據(jù)提取出的圖像特征采用訓(xùn)練好的SVM分類器進(jìn)行智能模式識(shí)別，得到二維碼所屬的標(biāo)準(zhǔn)類型這一步驟，其包括：

根據(jù)提取出的圖像特征設(shè)計(jì)相應(yīng)的SVM分類器；

采用訓(xùn)練樣本對(duì)設(shè)計(jì)的SVM分類器進(jìn)行訓(xùn)練；

根據(jù)訓(xùn)練好的SVM分類器對(duì)提取出的圖像特征進(jìn)行智能模式識(shí)別，得到二維碼所屬的標(biāo)準(zhǔn)類型。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述根據(jù)智能模式識(shí)別的結(jié)果進(jìn)行碼字提取和譯碼，還原二維碼所保存的信息并進(jìn)行輸出這一步驟，其包括：

根據(jù)智能模式識(shí)別的結(jié)果調(diào)用相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的二維碼碼字提取模塊進(jìn)行碼字提取，得到相應(yīng)的模塊序列；

根據(jù)得到的模塊序列調(diào)用相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的譯碼模塊進(jìn)行譯碼，得到解壓縮后的二維碼數(shù)據(jù)流，所述譯碼過(guò)程包括但不限于數(shù)據(jù)查詢、糾錯(cuò)碼字判斷、碼字糾錯(cuò)檢錯(cuò)、數(shù)據(jù)碼字判斷和碼字解壓縮；

將解壓縮后的數(shù)據(jù)流發(fā)送給GUI界面進(jìn)行顯示，并進(jìn)行輸出。

下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步解釋和說(shuō)明。

實(shí)施例一

參照?qǐng)D1，本發(fā)明的第一實(shí)施例：

本發(fā)明運(yùn)用先進(jìn)的半導(dǎo)體集成電路技術(shù)，通過(guò)低功耗低成本技術(shù)以及芯片級(jí)的體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，可將所有的圖像處理和解碼電路用一顆芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，取代了傳統(tǒng)的分立器件或可編程邏輯電路，有效降低了二維碼整機(jī)設(shè)備的功耗、體積和成本，并可大幅提高識(shí)別速度、識(shí)別效率。

本實(shí)施例的二維碼識(shí)別芯片主要包括ARM核模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、圖像處理模塊、總線接口模塊、I/O模塊、AHB/APB總線。

其中，ARM核模塊，整顆芯片的控制核心，用于根據(jù)采集的二維碼圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提供整個(gè)二維碼識(shí)別過(guò)程的控制邏輯和控制信號(hào)。ARM核模塊主要包括上電復(fù)位電路，鎖相環(huán)和OSC振蕩器。上電復(fù)位電路，用于進(jìn)行上電復(fù)位。鎖相環(huán)，用于根據(jù)外部輸入的參考信號(hào)（即采集的二維碼圖像信號(hào)）控制內(nèi)部震蕩信號(hào)的頻率和相位。OSC振蕩器，用于根據(jù)參考信號(hào)產(chǎn)生內(nèi)部震蕩信號(hào)并進(jìn)行輸出。

存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)二維碼識(shí)別過(guò)程的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)模塊包括FLASH存儲(chǔ)器、第一SRAM存儲(chǔ)器和第二SRAM存儲(chǔ)器。其中，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器為32Kx32 FLASH，第一SRAM存儲(chǔ)器為8Kx32 SRAM，第二SRAM存儲(chǔ)器為1Kx32 SRAM。

安全模塊，用于進(jìn)行安全加密。安全模塊包括AES加密電路、DES加密電路、RSA加密電路以及ECC加密電路，支持多種安全加密標(biāo)準(zhǔn)。安全模塊可采用凌科芯安科技（北京）有限公司生產(chǎn)的LTK4201N高端加密芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖像處理模塊，主要根據(jù)ARM核模塊的控制信號(hào)對(duì)采集的二維碼圖像進(jìn)行處理，以輔助ARM核模塊進(jìn)行二維碼識(shí)別。圖像處理模塊，可采用GPU來(lái)實(shí)現(xiàn)。

總線接口模塊和I/O模塊，用于配合AHB總線或APB總線實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)外的數(shù)據(jù)通訊。總線接口模塊包括UART接口、SPI接口、ISO7816接口和I2C接口，支持SPI、ISO7816、UART和I2C等。I/O模塊包括通用I/O口、定時(shí)器接口和CMOS傳感器接口。

本發(fā)明的芯片的主要工作過(guò)程為：首先，在ARM核模塊的控制信號(hào)作用下，圖像傳感器采集待識(shí)別的二維碼圖像，并將采集的二維碼圖像通過(guò)I/O模塊和AHB總線或APB總線發(fā)送給圖像處理模塊。接著，圖像處理模塊根據(jù)ARM核模塊的控制信號(hào)對(duì)采集的二維碼圖像進(jìn)行處理（包括特征提取和模式識(shí)別等），并將處理的結(jié)果發(fā)送給ARM核模塊。再接著，ARM核模塊根據(jù)圖像處理模塊的結(jié)果進(jìn)行后續(xù)的碼字提取和譯碼處理，還原二維碼所保存的信息。還原后的二維碼信息可通過(guò)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，或經(jīng)顯示界面進(jìn)行顯示，或在經(jīng)加密模塊加密后通過(guò)I/O模塊向外發(fā)送。

本發(fā)明的二維碼識(shí)別芯片具有以下基本特性：

a.支持1024位ECC加密算法；

b.支持2304位RSA加密算法；

c.支持AES 128,AES 192,AES 256加密算法；

d.支持DES加密算法；

e.支持EAL5+最高級(jí)別安全認(rèn)證技術(shù)；

f.支持RGB 565 CMOS 接口；

g.支持多種編碼格式：Code39,Code 39 Full ASCII,Trioptic Code 39,Code 32,Code 11,Code93,Code128,Matrix 2 of 5,Data Matrix (1234567890),Discrete 2 of 5,MSI, Chinese 2 of 5,GS1 DataBar variants,Korean 3 of 5,ISBT Concat(CODE128)；

h.支持常用的編碼格式：PDF417,QR Code,DM Code；

i.支持8Kx32 SRAM；

j.支持32Kx32嵌入式flash；

k.支持16位真隨機(jī)數(shù)；

l.支持SPI,ISO7816,UART總線接口；

m.支持PLL：10Mhz～120Mhz。

實(shí)施例二

參照?qǐng)D2-5，本發(fā)明的第一實(shí)施例：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)二維碼標(biāo)準(zhǔn)繁多和不兼容帶來(lái)的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種全新的二維碼識(shí)別芯片的實(shí)現(xiàn)方法。如圖3所示，該方法基于失真復(fù)原的圖像盲重構(gòu)算法、支持多種標(biāo)準(zhǔn)的譯碼算法和二維碼特征模式識(shí)別理論，具體包括以下過(guò)程；

（1）包含有圖像傳感器的二維碼圖像采集模塊驅(qū)動(dòng)攝像頭獲取二維碼圖像。

（2）對(duì)獲取二維碼圖像調(diào)用圖像盲重構(gòu)模塊進(jìn)行盲重構(gòu)處理。

因?yàn)槎S碼識(shí)別設(shè)備使用環(huán)境的復(fù)雜性，其所采集到的圖像有可能因?yàn)楣饩€不均衡而造成噪聲干擾現(xiàn)象，或因鏡頭與圖像不平衡而發(fā)生扭曲變形等問(wèn)題，需要調(diào)用圖像盲重構(gòu)模塊對(duì)其進(jìn)行去模糊、白平衡、去噪、變形校正等處理，改善圖像的成像質(zhì)量，從而提高識(shí)別率。

（3）提取盲重構(gòu)后的二維碼圖像的特征，利用訓(xùn)練好的SVM分類器根據(jù)圖像特征進(jìn)行智能模式識(shí)別，識(shí)別該二維碼屬于何種標(biāo)準(zhǔn)。

（4）根據(jù)識(shí)別的結(jié)果調(diào)用正確的二維碼碼字提取模塊與譯碼器進(jìn)行處理。

該過(guò)程將經(jīng)二維碼碼字提取模塊獲得的模塊數(shù)序列送人譯碼器進(jìn)行碼字匹配、糾錯(cuò)、解壓縮等操作，最后還原為條碼保存的信息。

譯碼器將糾錯(cuò)后碼字?jǐn)?shù)組按編碼逆過(guò)程進(jìn)行譯碼解壓縮，還原顯示二維碼信息。譯碼器根據(jù)不同的鎖定或轉(zhuǎn)移模式分別調(diào)用文本模式、字節(jié)模式、數(shù)字模式對(duì)糾錯(cuò)后碼字進(jìn)行解壓縮，得到解壓縮的數(shù)據(jù)流，最后輸出給GUI模塊進(jìn)行顯示。

下面主要對(duì)該方法所涉及的主要過(guò)程及相關(guān)理論進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

（一）圖像盲重構(gòu)

二維碼印刷于包裝上，故圖像采集模塊獲取到的圖像有時(shí)會(huì)發(fā)生：1）傾斜或者倒置的現(xiàn)象；2）因?yàn)槎S碼與攝像頭物鏡不平衡而導(dǎo)致上下發(fā)生形變的現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)扭曲現(xiàn)象；3）二維碼自身發(fā)生污損現(xiàn)象。此外，光線環(huán)境的影響也會(huì)導(dǎo)致圖像采集模塊獲取的圖像產(chǎn)生噪聲、模糊等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象將會(huì)導(dǎo)致圖像切割重組錯(cuò)誤，最終會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的譯碼。而圖像盲恢復(fù)技術(shù)可只使用退化的原圖和圖像系統(tǒng)的部分信息，來(lái)從退化的圖像特征中估計(jì)原圖進(jìn)而恢復(fù)原圖。因此，在二維碼終端的研發(fā)中，研究圖像盲重構(gòu)的算法是非常有實(shí)際意義的。

其中，圖像發(fā)生噪聲、模糊、污損、雜斑等現(xiàn)象時(shí)，可利用盲解卷積的方法加以重構(gòu)。在許多情況下，退化的觀測(cè)圖像g(x,y)可用真是圖像f(x,y)和一個(gè)線性移不變系統(tǒng)的點(diǎn)分布函數(shù)h(x,y)的二維卷積加上附加噪聲n(x,y)來(lái)表示，即g(x,y)= f(x,y)* h(x,y)+n(x,y)，而點(diǎn)分布函數(shù)h(x,y)大多數(shù)情況下都是明確已知的。這類問(wèn)題已得到大量的研究，其中包括了許多廣為人知的技術(shù)，例如逆濾波、Wiener濾波、子空間濾波和最小二乘濾波等。

圖像發(fā)生傾斜時(shí)，可以檢測(cè)圖像直線輪廓的傾斜角度，然后加以校正，主要存在以下兩種方法：

一種是基于Freeman鏈碼的直線段檢測(cè)方法。它處理的圖像對(duì)象為邊緣圖像，包括根據(jù)鏈碼估計(jì)曲率，檢測(cè)鏈碼角點(diǎn)，在角點(diǎn)處拆分鏈碼，檢測(cè)直線段鏈碼并進(jìn)行直線參數(shù)估計(jì)，根據(jù)指定的直線段連接準(zhǔn)則進(jìn)行直線連接（即拼接）。這種方法檢測(cè)出來(lái)的直線段容易受噪聲干擾，而且很難定義合適的、通用的直線段連接準(zhǔn)則。

另一種是基于Hough變換的直線參數(shù)檢測(cè)方法。Hough變換的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)了一種從圖像空間到參數(shù)空間的映射關(guān)系。Hough直線變換的基本思想是點(diǎn)線的對(duì)偶性：一方面，圖像空間中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)在參數(shù)空間里相交的線；另一方面，在參數(shù)空間中相交于同一個(gè)點(diǎn)的所有直線在圖像空間里都有共線的點(diǎn)與之對(duì)應(yīng)。因此Hough變換把在圖像空間中的直線檢測(cè)問(wèn)題轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間中對(duì)點(diǎn)的檢測(cè)問(wèn)題，通過(guò)在參數(shù)空間里進(jìn)行簡(jiǎn)單的累加統(tǒng)計(jì)完成檢測(cè)任務(wù)。由于Hough變換是根據(jù)局部度量來(lái)計(jì)算全面描述參數(shù)，因而對(duì)于區(qū)域邊界被噪聲干擾或被其他目標(biāo)遮蓋而引起邊界發(fā)生某些間斷的情況，它具有很好的容錯(cuò)性和魯棒性。但是直接進(jìn)行Hough變換存在計(jì)算量大、容易出現(xiàn)漏檢等準(zhǔn)確率的缺點(diǎn)。因此需要對(duì)Hough變換進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化，提高其運(yùn)行速度。

扭曲現(xiàn)象屬于幾何失真，而任意幾何失真都可以由非失真坐標(biāo)系(x,y)變換到失真坐標(biāo)系(x’,y’)的方程來(lái)定義，方程的一般形式為：x’=h₁(x,y)，y’=h₂(x,y)。

設(shè)f(x,y)是無(wú)失真的原始圖像，g(x’,y’)是f(x,y)失真后的結(jié)果，這一失真過(guò)程已知，并且用函數(shù)h₁(x,y)和h₂(x,y)來(lái)定義。于是有：

g(x’,y’)=f(x,y)

上式說(shuō)明在圖像中本來(lái)應(yīng)該出現(xiàn)在像素(x,y)上的灰度值由于失真，實(shí)際上卻出現(xiàn)在(x’,y’)上了。這種失真的復(fù)原問(wèn)題可以通過(guò)映射變換來(lái)解決。

（二）二維碼特征模式識(shí)別

模式識(shí)別就是通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)地(或者人為進(jìn)行少量干預(yù)) 將待識(shí)別的模式分配到各個(gè)模式類中的技術(shù)。圖像模式識(shí)別的基本框架如圖4所示。

模式識(shí)別過(guò)程可以看作從樣本空間到類別空間的一個(gè)映射過(guò)程。如果把一個(gè)具有n個(gè)特征作為參量的n維特征空間劃分為不同的區(qū)域，那么每個(gè)區(qū)域與一類模式類相對(duì)應(yīng)。其中，特征選擇與提取是模式識(shí)別的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，如果所選取的特征能夠比較全面反映類的本質(zhì)特征，那么分類器就比較容易設(shè)計(jì)；否則，分類器設(shè)計(jì)的難度就增加。因此對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)的二維碼圖像進(jìn)行特征選擇和提取是模式識(shí)別的一項(xiàng)重要內(nèi)容。而提取和選擇特征之后，分類和識(shí)別效果的優(yōu)劣取決于所設(shè)計(jì)的分類器的性質(zhì)。因此，分類器則是本發(fā)明的一個(gè)關(guān)鍵部分。

可以用傳統(tǒng)的模式識(shí)別方法來(lái)構(gòu)建分類器，這些方法包括：統(tǒng)計(jì)決策法、結(jié)構(gòu)模式識(shí)別方法、模糊模式識(shí)別方法與基于人工智能的方法。但這些傳統(tǒng)的方法在有限樣本尤其是小樣本的情況下，難以取得理想的效果。而支持向量機(jī)SVM(Support Vector Machine)通過(guò)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原理來(lái)提高泛化能力，較好地解決了小樣本、非線性、高維數(shù)、局部極小等實(shí)際問(wèn)題，又可避免神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)果不穩(wěn)定、容易陷入局部極小的問(wèn)題。故本發(fā)明將采用SVM來(lái)構(gòu)造二維碼圖像特征模式識(shí)別分類器。

構(gòu)造出二維碼圖像特征模式識(shí)別的SVM分類器后，本發(fā)明將會(huì)根據(jù)預(yù)先訓(xùn)練好的SVM分類器智能識(shí)別二維碼所屬之標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而調(diào)用相關(guān)的二維碼譯碼模塊進(jìn)行后續(xù)譯碼。

（三）二維碼譯碼

現(xiàn)在世界上有幾十種二維碼標(biāo)準(zhǔn)，常見(jiàn)的就有PDF417二維碼,Datamatrix二維碼, Maxicode二維碼,QR Code,Code 49,Code 16K,Code one等，彼此間互不相同。因此，要識(shí)別這么多不同標(biāo)準(zhǔn)的二維碼，則需要多種標(biāo)準(zhǔn)的讀取設(shè)備。

實(shí)際上，無(wú)論哪種標(biāo)準(zhǔn)的二維碼的譯碼工作，其流程還是一樣的，如圖5所示。

由圖5可知，任何標(biāo)準(zhǔn)的二維碼的譯碼過(guò)程都包括碼字糾錯(cuò)檢錯(cuò)、碼字解壓縮等幾個(gè)步驟。所不同的是不同標(biāo)準(zhǔn)的二維碼的糾錯(cuò)檢錯(cuò)方式不同，碼字解壓縮的方法不盡一樣。因此，本發(fā)明只需根據(jù)圖5先做好其中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的二維碼譯碼算法，再在此基礎(chǔ)上結(jié)合圖5獲得其它標(biāo)準(zhǔn)的二維碼譯碼算法即可。

針對(duì)現(xiàn)有二維碼芯片設(shè)計(jì)的共性技術(shù)難題，本發(fā)明主要基于二維碼圖像盲重構(gòu)理論與可實(shí)現(xiàn)技術(shù)、二維碼特征模式識(shí)別技術(shù)、二維碼譯碼技術(shù)、低功耗低成本二維碼標(biāo)識(shí)芯片設(shè)計(jì)理論與可實(shí)現(xiàn)技術(shù)，設(shè)計(jì)出可實(shí)現(xiàn)的二維碼識(shí)別芯片，并提出了低成本二維碼標(biāo)識(shí)芯片設(shè)計(jì)的新技術(shù)與新方法，降低了二維碼標(biāo)識(shí)芯片設(shè)計(jì)的復(fù)雜度、功耗和成本，提高了識(shí)別率和可靠性，并解決了二維碼標(biāo)識(shí)芯片設(shè)計(jì)及產(chǎn)業(yè)化所帶來(lái)的問(wèn)題。

以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。