一种二维码识别方法及装置与流程

本发明涉及二维码识别技术，特别是一种二维码识别方法及装置。

背景技术：

二维码(dimensional barcode)，又称二维条码，是在一维条码的基础上扩展出的一种具有可读性的条码，是用某种特定的几何图形按一定规律在平面二维方向上分布的黑白相间的图形记录数据符号信息，在代码编制上利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

常用的二维码码制有Data Matrix，Maxi Code，Aztec，QR Code等，其中QR Code(Quick Response Code，快速响应编码)矩阵码是目前最为流行的码制，它具有信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图像多种文字信息、保密防伪性强等优点。QR码呈正方形，黑白两色，三个角落印有“回”字的正方图案，其中，该印有“回”字的正方图案为QR码的定位码，利用三个定位码即可定位一个QR码。

现有部分企业已使用产品二维码管理方式，将二维码与各工位对应，各工位完成后的半成品在指定区域进行贴码并流入生产线供后者使用。多工位完成后，对指定区域的多个二维码进行识别，将多个二维码信息有选择地整合为一个二维码并贴附或喷涂在产品或外包装上，供内部其他部门、或者消费者使用。

现有二维码识别方法使用的是单摄像头，二维码识别装置为单摄像头装置，在面对二维码光照不均时，无法识别二维码，需要人为调整光源或二维码位置才能解决该现象。同样，在面对二维码图片扭曲变形时，现有二维码识别方法及装置仅可以识别出形变较小的二维码，如果形变过大则无法识别二维码。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够在二维码图片扭曲变形、光照不均的情况下读取出二维码信息的二维码识别方法及装置。

实现本发明目的的技术方案为：一种二维码识别方法，包括以下步骤：

通过两个摄像头从不同角度同时采集二维码图片；

对采集的两张二维码图片进行预处理；

对预处理后的二维码图片进行二维码分割处理，提取出二维码；

根据两张二维码的边缘扭曲情况对二维码所处的贴面进行判定与计算，获得校正公式，使用校正公式对二维码进行图像校正，将其还原为标准形状的二维码；

记录两张标准形状二维码编码区信息，根据其中一个编码区中黑像素点对另一个编码区进行补充处理，得到可识别二维码；

提取可识别二维码中的二维码信息。

一种二维码识别装置，包括：

两个摄像头，用于从不同角度同时采集二维码图片；

图像预处理模块，用于对采集的两张二维码图片进行预处理；

二维码分割处理模块，用于对预处理后的二维码图片进行二维码分割处理，提取出二维码；

二维码校正模块，用于根据两张二维码的边缘扭曲情况对二维码所处的贴面进行判定与计算，获得校正公式，使用校正公式对二维码进行图像校正，将其还原为标准形状的二维码；

二维码互补模块，用于记录两张标准形状二维码编码区信息，根据其中一个编码区中黑像素点对另一个编码区进行补充处理，得到可识别二维码；

二维码信息提取模块，用于提取可识别二维码中的二维码信息。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

(1)本发明可以在二维码发生光照不均时还原出较好的图像并提取出二维码信息；

(2)现有技术仅可在二维码形变较小的情况下识别二维码信息，当二维码发生较大形变时则无法识别二维码信息，本发明可以在二维码发生扭曲变形时较好的还原出图像并提取出二维码信息。

附图说明

图1为本发明识别方法的流程图。

图2为本发明识别装置的模块图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合识别方法的流程图以及识别装置的模块图，对本发明进行详细的说明。

结合图1，本发明的一种二维码识别方法，包括以下步骤：

通过两个摄像头从不同角度同时采集二维码图片；

对采集的两张二维码图片进行预处理；

对预处理后的二维码图片进行二维码分割处理，提取出二维码；

根据两张二维码的边缘扭曲情况对二维码所处的贴面进行判定与计算，获得校正公式，使用校正公式对二维码进行图像校正，将其还原为标准形状的二维码；

记录两张标准形状二维码编码区信息，根据其中一个编码区中黑像素点对另一个编码区进行补充处理，得到可识别二维码；

提取可识别二维码中的二维码信息。

进一步的，预处理包括图像灰度化处理、图像二值化处理和图像去噪处理。

进一步的，分割处理的过程为：

检测二维码上的三个位置探测图形，确定二维码位置；

对二维码进行图像孔洞填充，使二维码在同一连通域内；

进行边缘检测，提取出二维码。

进一步的，校正处理过程为

检测二维码关键点；

根据二维码关键点进行二维码边缘拟合和二维码贴面拟合；

确定校正公式，并通过校正公式校正二维码，得到标准形状的二维码。

结合图2，本发明还提供一种二维码识别装置，包括：

两个摄像头，用于从不同角度同时采集二维码图片；

图像预处理模块，用于对采集的两张二维码图片进行预处理；

二维码分割处理模块，用于对预处理后的二维码图片进行二维码分割处理，提取出二维码；

二维码校正模块，用于根据两张二维码的边缘扭曲情况对二维码所处的贴面进行判定与计算，获得校正公式，使用校正公式对二维码进行图像校正，将其还原为标准形状的二维码；

二维码互补模块，用于记录两张标准形状二维码编码区信息，根据其中一个编码区中黑像素点对另一个编码区进行补充处理，得到可识别二维码；

二维码信息提取模块，用于提取可识别二维码中的二维码信息。

所述预处理包括图像灰度化处理、图像二值化处理和图像去噪处理。

所述二维码分割处理模块的分割处理过程为：

检测二维码上的三个位置探测图形，确定二维码位置；

对二维码进行图像孔洞填充，使二维码在同一连通域内；

最后进行边缘检测，提取出二维码。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图1所示，本实施例的二维码识别方法包括以下步骤：

第一步，采集二维码图片

使用两个摄像头从不同角度拍摄对二维码进行拍摄，本实施例的两个摄像头分别在距二维码平面法线正负二十度。

第二步，预处理

在获得含有二维码的图片之后，对二维码图片进行图像预处理，图像预处理包括图像灰度化处理、图像二值化处理和图像去噪处理。

含有二维码的图像以彩色图像形式显示。然而，实际的二维码区域只是由深浅交错的模块组成，彩色图像没有特别的意义。经过灰度化以及二值化处理后的图像需要的计算时间和计算空间更少，可以大大提高处理速度。图像去噪处理可以降低图片噪声，使二维码图片变得更加平滑，便于后面对二维码的分割处理以及对二维码的识读工作，可以大大增强对二维码的识别能力。

图像预处理是为二维码的提取工作做准备，该处理步骤有利于提高装置的处理速度以及增强装置对二维码的识别能力。

第三步，分割处理

对预处理后的二维码图片进行二维码分割处理，主要过程为：

首先检测二维码上的三个位置探测图形，确定二维码位置；

然后对二维码进行图像孔洞填充，使二维码在同一连通域内；

最后进行边缘检测，提取出二维码。

分割处理的作用是根据二维码的边缘将二维码从图片中分割出来，便于后续针对二维码进行处理。

第四步，校正处理

在获得两张二维码之后，首先判断二维码是否有扭曲变形的情况出现，如果二维码并不是矩形，那么将对二维码进行校正处理，根据两张二维码图片的边缘扭曲情况对二维码所处的贴面进行判定与计算，再根据计算出的结果获得校正公式，使用公式对二维码进行图像校正，将其还原为规范的二维码。具体过程如下：

首先，检测两张二维码的关键点，关键点包括二维码边缘角点及位置探测图形角点。

二维码边缘角点的检测方法为：因为图像扭曲使得二维码图像各部分的伸缩比例有变化，三个位置探测图形之间的距离变化比例也会不相同，找出相距最长的两个位置探测图形连接成一条直线，并求出直线的斜率，用与该直线平行的两条直线和垂直的两条直线分别从四个方向逼近二维码区域，直到直线与二维码相切，求出四条直线与二维码区域的切点，即为二维码边缘角点。

位置探测图形角点的检测方法为：以位置探测图形的中心为种子点，利用区域增长算法，求出该位置探测图形中心所在的连通阈，并令该区域为白色；然后以中心点为种子点，利用区域增长算法，求出该位置探测图形中心所在的连通阈，并令该区域为黑色；再以中心点为种子点，利用区域增长算法，求出该位置探测图形中心所在的连通阈，即得到一个位置探测图形，即得到位置探测图形角点。

然后进行二维码边缘拟合，上面己经找到二维码关键点，再用最小二乘法曲线拟合每条边上的关键点，得到边缘拟合线，将二维码边缘提取出。

再进行二维码贴面拟合，通过上述我们求出的两组扭曲二维码上的关键点包括：二维码边缘角点，位置探测图形的角点，及四条边的拟合曲线，拟合出二维码贴面形状。

再确定校正公式，我们将要得到的图像称为理想图，先用积分的方法，求出拟合贴面上同一条边上每两个相邻关键点的距离，累加得到四条拟合曲线的长度，由于二维码发生非线性形变，每条边的形变大小不相同，我们将四条边的均值作为理想图的边长，根据理想图的边长L，求出扭曲二维码每条边的伸缩系数k_t＝L/L_t，t＝1,2,3,4。L_t为四条拟合曲线的长度；将拟合贴面上的关键点作为理想图的对应点，求出拟合贴面上的关键点在拟合曲面上距离各边的长度，通过伸缩系数再求出相应的理想图上的对应点。假定理想图中的点(x’，y’)，在拟合贴面中对应坐标为(x，y)，(x，y)与(x’，y’)之间的映射关系为:其中i取0到m，j取0到n，m为图像横坐标最大值，n为纵坐标最大值，k为变量，m≥k≥i，(x，y)为拟合贴面上的点，u_ij、v_ij为坐标点(x，y)的校正参数，基于这n对对应点数据用最小二乘法辨识出式中的校正参数，从而确定校正公式。

最后通过校正公式校正二维码，根据二维码贴面的形状对二维码进行坐标映射变换，先将二维码关键点校正到标准位置，然后再校正二维码其他部分。

上述校正处理使本发明可以在二维码发生扭曲变形情况下还原出较好的图像并提取出二维码信息。

第五步，补充处理

记录两张标准形状二维码编码区信息，根据其中一个编码区中黑像素点对另一个编码区进行补充处理，得到可识别二维码；假设二维码图片出现了光照不均匀现象，出现反光亮斑，通过两个摄像头从不同角度对二维码进行拍摄，采集两张不同光照分布的二维码图片，使用另一张二维码图片的同一位置处的二维码信息去填补该图片，获得一张质量较好的可识别的二维码图片。该处理步骤使本发明装置可以在二维码发生光照不均情况下还原出较好的图像并提取出二维码信息。

第六步，从上一步得到的可识别二维码中提取二维码信息。