一种光标签拍摄和光标签解码接力工作方法与流程

本发明涉及光标签，具体涉及一种光标签拍摄和光标签解码接力工作方法。

背景技术：

光标签工作在较高的扫描频率上，而其周围的背景图像需要相对较低的扫描频率采集。如果只采集光标签数据信息，则其所依托的背景信息就会丢失；反之，如果只采集背景图像信息，则光标签也就失去了使用意义。因此，要兼顾两种图像内容的采集，就需要提出一种合理的工作模式或方法同时对它们进行采集，并且达到损失信息最少、不失真的目标。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种光标签拍摄和光标签解码接力工作方法，实现对光标签和背景图像的同时采集，并实现两种拍摄图像内容的对准、叠加合成。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光标签拍摄和光标签解码接力工作方法，光标签包括信号单元组或简称为“数据位”和定位标识或简称为“标志位”两部分，定位标识以一定的频率同步闪烁，摄像设备检测定位标识确定信号单元的位置，从而进行数据识别与读取；每个信号单元表示数字信号的“0”或“1”，整个信号单元组组成的矩阵构成一帧的数字信号序列；

光标签拍摄和光标签解码接力工作方法，具体方法如下：

步骤一：进行光标签扫描定位，发现定位场景中的光标签并获得其位置坐标；通过光标签识别设备(2-1)采集多帧标签图像，找到光标签识别设备(2-1)的定位标识，进一步获得其在整个图像中的坐标位置，记该坐标为(x₁,y₁)；

步骤二：读取光标签内容，对光标签显示数据进行逐帧解码分析；

将光标签识别设备(2-1)的图像采集频率调高到光标签数据采集状态，即每帧之间的采集时长等于光标签的闪烁频率的倒数；光标签识别设备(2-1)以周期为m，循环放送内容，假设此时的时刻为t₁，采集的全部一个周期的m帧标签图像，记为：f₀’，f₁’，…，f_m’，利用上述得到的定位标识获得信号单元组，将任意帧f_i’图像的信号单元组按照单元划分，0≤i≤m，获得每单元的数字信号值，则得到f_i’帧的光标签数据序列，记为X_i；，依此方法获得f₁’，…，f_m’所显示的数据，组合成完整的光标签识别设备(2-1)放送内容；

步骤三：拍摄背景图像内容：

将光标签识别设备(2-1)的图像采集频率调低到图像拍摄状态，即每帧之间的采集时间大于光标签的闪烁频率；此时的时刻为t₂，采集的多帧标签图像，记为：f₀”，f₁”，…，f_m”；

步骤四：再次进行光标签扫描定位，发现定位场景中的光标签并获得其位置坐标，其方法与上述步骤一方法相同，得到光标签在当前窗口中的位置坐标，表示为(x₂,y₂)；

步骤五：进行光标签与背景图像对准，由于时间t₁至t₂非常短暂，将光标签识别设备(2-1)的移动视为匀速直线运动，则光标签识别设备(2-1)移动的距离为(x₁,y₁)至(x₂,y₂)的距离，方向为(x₁,y₁)至(x₂,y₂)的反向，则取(x₁,y₁)至(x₂,y₂)中点位置为对准基点，该点在t₁时刻图像坐标系的(x₁+(x₂-x₁)/2,y₁+(y₂-y₁)/2)处；将在t₁时刻光标签识别设备(2-1)显示屏幕图像以点(x₁+(x₂-x₁)/2,y₁+(y₂-y₁)/2)为正中心，取最大正方形为背景，不足部分忽略，再将光标签及其所编码信息也以(x₁+(x₂-x₁)/2,y₁+(y₂-y₁)/2)点为中心，叠加显示在背景图上。

进一步，所述步骤一，进行光标签扫描定位方法为：光标签识别设备(2-1)按照自身固有频率连续采集多帧标签图像，记为：f₀，f₁，…，f_m，m为自然数，相邻帧采集时间不小于光标签定位标识符两次闪烁的时间间隔；对相邻的任意两帧做差分得到差值图，直到在差值图中找到光标签识别设备(2-1)的定位标识，进一步获得其在整个图像中的坐标位置，记该坐标为(x₁,y₁)。

进一步，光标签的信号单元为定位标识间的矩形黑白小正方形，多个信号单元构成一组，信号单元组成5×5的阵列，每个信号单元表示数字信号的“0”或“1”，整个信号单元组组成的矩阵构成一帧的数字信号序列。

进一步，光标签的各信号单元按照预定的程序进行闪动，将更多的信号内容通过多帧显示，在多帧中给出起始帧/结束标识帧，用于标定多帧一个完整周期的开始/结束位置。

本发明可以解决使用同一摄像设备，接近同时采集光标签数据和光标签背景图像，通过变换摄像设备的拍摄频率、消除设备的运动位移影像，实现对光标签和背景图像的同时采集，并实现两种拍摄图像内容的对准、叠加合成；既确保了光标签的数据传输，又使得光标签所处的背景图像得到保留，提高了用户在使用光标签的现场体验，上述方法是当前其它标签(如：二维码、条形码)方法所未涉及的问题。

附图说明

图1光标签样例；

图2光标签拍摄和光标签解码接力工作场景示意图；

图3图像取景框坐标系关系图；

图4运动前后光标签坐标变换示意图；

图5光标签拍摄和光标签解码接力工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，光标签包括信号单元(cell)组(或简称为“数据位”)和定位标识(或简称为“标志位”)两部分，其中定位标识为上图三个较大的矩形框(三个此矩形框称为“一组定位标识符”)，工作状态下定位标识以一定的频率同步闪烁，通过图像差分的方法可以很快得被摄像设备检测出来，进而借助定位标识可以确定信号单元的位置，从而进行数据识别与读取；信号单元为定位标识间的矩形黑白小正方形，多个信号单元构成一组，通常信号单元组成5×5(不限于)的阵列，每个信号单元表示数字信号的“0”或“1”，整个信号单元组组成的矩阵构成一帧的数字信号序列(这里标识位的边长为数据位边长的两倍，更加便于定位)，为了增加信号单元表示的数据空间，工作状态下各信号单元也可按照预定的程序进行闪动，从而将更多的信号内容通过多帧显示。，这时需要在多帧中给出一个起始帧/结束标识帧，用于标定多帧一个完整周期的开始/结束位置，该帧信号单元组设定为一个特殊的数据组合，如：全0或全1或任何不与实际可能表述的信息相异的特殊组合。

上述光标签拍摄和光标签解码接力工作场景如图2所示。图中2-1为光标签识别设备，2-2为光标签所处的真实场景，2-3为光标签，2-1需要通过短时拍摄实现对2-2和2-3的同时拍摄与识别，并消除因为2-1运动而带来的图像与光标签错位。

如图5所示，上述光标签拍摄和光标签解码接力工作方法，其过程是：

步骤一：进行光标签扫描定位，发现定位场景中的光标签并获得其位置坐标，如图3；上述光标签扫描定位方法如下：2-1按照自身固有频率连续采集多帧标签图像，记为：f₀，f₁，…，f_m，m为自然数，相邻帧采集时间不小于光标签定位标识符两次闪烁的时间间隔；对相邻的任意两帧做差分得到差值图，直到在差值图中找到2-1的定位标识，进一步获得其在整个图像中的坐标位置，记该坐标为(x₁,y₁)；

步骤二：读取光标签内容，对光标签显示数据进行逐帧解码分析，其方法是：将2-1的图像采集频率调高到光标签数据采集状态，即每帧之间的采集时长等于光标签的闪烁频率的倒数；2-1以周期为m，循环放送内容，假设此时的时刻为t₁，采集的全部一个周期的m帧标签图像，记为：f₀’，f₁’，…，f_m’，利用上述得到的定位标识获得信号单元组，将任意帧f_i’图像的信号单元组按照单元划分，0≤i≤m，获得每单元的数字信号值，则得到f_i’帧的光标签数据序列，记为X_i；，依此方法获得f₁’，…，f_m’所显示的数据，组合成完整的2-1放送内容；

步骤三：拍摄背景图像内容，其方法是：将2-1的图像采集频率调低到图像拍摄状态，即每帧之间的采集时间大于光标签的闪烁频率；此时的时刻为t₂，采集的多帧标签图像，记为：f₀”，f₁”，…，f_m”；

步骤四：再次进行光标签扫描定位，发现定位场景中的光标签并获得其位置坐标，其方法与上述步骤一方法相同，得到光标签在当前窗口中的位置坐标，表示为(x₂,y₂)；

步骤五：进行光标签与背景图像对准，这里由于时间t₁至t₂非常短暂，因此可以将2-1的移动视为匀速直线运动，如图4所示，则2-1移动的距离为(x₁,y₁)至(x₂,y₂)的距离，方向为(x₁,y₁)至(x₂,y₂)的反向，则取(x₁,y₁)至(x₂,y₂)中点位置为对准基点，该点在t₁时刻图像坐标系的(x₁+(x₂-x₁)/2,y₁+(y₂-y₁)/2)处；将在t₁时刻2-1显示屏幕图像以点(x₁+(x₂-x₁)/2,y₁+(y₂-y₁)/2)为正中心，取最大正方形为背景，不足部分忽略，再将光标签及其所编码信息也以(x₁+(x₂-x₁)/2,y₁+(y₂-y₁)/2)点为中心，叠加显示在背景图上，完毕。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1。以iphone-6s plus进行识别，同时进行背景拍摄和光标签解码。首先，在某时刻t，设置摄像头的拍摄频率是(该系列参数称为数据采集状态参数)：

曝光时长：3×10^-5秒；

ISO感光度：664.7；

拍摄分辨率：4K(3840×2160)；

进行场景内光标签的定位，采集相邻两帧图像后进行差分，发现光标签的定位标识符，进而定位光标签的在图像中的位置坐标为(244,156)；t+1秒时刻，再将摄像头的拍摄频率设置为如下(曝光时长和ISO感光度可为自动设置的值，或者根据环境的光照条件手动设置合适的值，此处以室内环境下为例，该系列参数称为拍摄状态参数)：

曝光时长：3×10^-3秒；

ISO感光度：736；

拍摄分辨率：4K(3840×2160)

对光标签的周围场景图像进行采集；t+2秒时刻，再设置摄像头的拍摄频率为数据采集状态参数，进行场景内光标签的定位，并获得当前光标签位置为(295,265)；判断出摄像设备移动的方向和速度，并取(244,155)与(296,265)的中点作为定位中心，将t时刻采集图像中的以(270，210)点为显示中心，取iphone-6s plus显示屏幕分辨率面积的中包含的最大正方形，不足部分忽略，再将光标签及其所编码信息也以(270，210)为中心叠加显示在背景图上，完毕。

以上内容是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定发明保护范围。