一种基于计算机视觉检测技术的QR码检测识别方法

摘要

一种基于计算机视觉检测技术的QR码检测识别方法，主要由计算机、数字摄像机、补光装置和声光提示装置组成，数字摄像机的视频信号输出给计算机，接受到视频传感器输入后计算机控制补光设备和声光提示设备，计算机内安装有QR码智能检测模块，通过循环读取扫描视频中的帧数据，检测其中的QR码图形，并提取和译码。若成功则通过蜂鸣器提示用户。本发明根据QR码的定位特征检测，解决了在复杂光照背景中定位符遮挡和缺损的QR码提取和译码问题，具有成本低廉、不存在易导致故障的复杂机械装置、可有效利用现有智能设备，利用算法模块扩展现有功能的特点。

主权项

一种基于计算机视觉检测技术的QR码检测识别方法，包括，数字摄像机、补光设备、定位指示设备和嵌入式计算机或工业控制计算机，其特征是：按以下步骤进行：1）通过计算机驱动数字摄像机读取彩色图像；2）对彩色图像进行预处理，包括去噪声和平滑滤波；3）将彩色图像转换为灰度图像；4）遍历灰度图像中的所有像素，提取图像中的最大亮度和最小亮度的像素灰度值，并计算其平均值作为图像二值化的阈值；5）利用图像二值化的阈值对灰度图像进行分割处理，得到仅由黑色和白色构成的黑白二值图像，并且使得二维码图形的深色模块在二值图像中呈现为黑色，而二维码图形的浅色模块在二值图像中呈现为白色；6）对二值化的黑白图像进行横向扫描，扫描时，采用所述补光设备进行补光，采用所述定位指示设备提示扫描范围，检测可能是定位图形的扫描线段；具体做法是，建立描述扫描线段长度的数组，数组长度由定位图形的特性所决定，将扫描所得的黑色或白色线段的长度存储在对应的数组中，当数组被装满时，也就是完成了一个可能是定位图形的扫描；7）判断扫描线段的长度比率是否符合QR码定位图形的比率标准；若长度比率不符合标准要求，则说明该扫描线段不经过QR码的定位图形；那么依次偏移扫描线段长度数据一次，再返回步骤6），否则进入步骤8）；8）扫描获取线段中心位置所在图斑的几何中心；从中心位置开始做定位图形的判别检查；具体做法是，从横向和纵向进行扫描，看所得的扫描线段的比率是否符合QR码的标准；若满足则将可能为定位图形的位置和尺寸相关几何参数加入检测到的定位图形列表；否则依次偏移扫描线段长度数据两次，再返回步骤6）；9）利用检测到的定位图形列表中的数据判断是否检测到有效的QR码，并且确定定位图形在QR码中的次序；若存在3个有效的定位图形，则转入步骤10）；否则，需进一步判断，若存在两个有效的定位图形，则转入步骤15）；10）根据检测到的定位图形计算QR码的模块尺寸、边长和版本；并且判断版本的有效性，若无效则返回步骤1)；否则进入步骤11)；11）根据版本和定位图形的位置预测辅助定位图形的位置，在预测位置及其附近进行扫描，获取辅助定位图形；具体做法为，从预测位置的中心向四周展开进行扫描，搜索到满足辅助定位图形标准的线段之后，再多方向扫描进行验证，直到确信找到辅助定位图形，并保存检测结果；若未找到辅助定位图形，则返回步骤1）；否则进入步骤12）；12）利用三个定位图形和一个辅助定位图形建立投影映射，再利用投影映射在二值化的黑白图形获取对应的模块的灰度采样；从而建立QR码的标准数据矩阵；13）对QR码的标准数据矩阵进行译码并输出结果，同时提示用户检测过程完成；14）等待用户指令，若接受到继续指令则返回步骤1）；否则进入步骤20）；15）根据检测到的两个定位图形计算QR码的模块尺寸和版本号；16）根据扫描线段的数量判断定位图形是在QR码所对应四边形的同一条边上还是对角线上；若定位图形在对角线上，则在四边形的另一条对角线上搜寻辅助定位图形；若定位图形在同一条边上，则在该边端点的法线方向搜寻辅助定位图形；若成功搜索到辅助的定位图形，则转入步骤17），否则返回步骤1）；17）根据检测到的两个定位图形和一个辅助定位图形确立从标准图形到观察图像的仿射变换，并以此计算出TP即Timing Pattern的端点位置；18）从距离被遮挡或污损的定位图形最近的TP端点出发，在其领域范围内搜索使TP采样误差最小的点；具体做法为，确立TP的两个端点，根据端点位置和版本信息，确立采样点，根据每个采样点的灰度值和标准灰度值相比较，获得当前采样误差的个数；若检测到零误差的点，则可直接返回该点，不需后续判断；否则将判断领域范围内所有事先定义的点，以搜索最小误差；19）将最小误差的TP端点和另外两个定位图形及辅助定位图形一起作为变换的控制点；转入步骤12）；20）退出。