二维码符号数据的识读方法和装置的制作方法

专利名称：二维码符号数据的识读方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息处理及识别技术，特别是涉及二维码符号数据的识读方法和装置。
背景技术：
由于二维码具有存储信息量大、安全性能高、成本低廉、易于纠错、易于识读、易于 实现自动处理流程等诸多优点，在越来越多的领域被广泛的应用。目前国内外有了很多二 维码的码制标准，PDF417、QR、汉信码等。与之对应的各种码制的识读方法、解码方法都日臻 成熟。但是，提高二维码识读的准确性、快速性，尤其是在具有图像变形、噪声干扰、清晰度 降低等不利条件下，提高二维码识读的准确性，仍然是这一领域在实际应用中亟待解决的 重要问题。现有技术中，二维码分为层排式和矩阵式两种。层排式二维码是由多行截短的一 维码层叠而成，常用的层排式二维码有PDF417、Code 49、Code 16K等，层排式二维码信息 承载密度较低。常用的矩阵式二维码有MaxiCode、Aztec、QR、Data Matrix、汉信码、龙贝码 等，矩阵式二维码的信息承载密度高于层排式二维码。但是，矩阵式二维码的符号中都包含 有不同样式、不同排列方式的寻像图形、定位图形、校正图形等，这些图形信息的设置是为 了保证识读过程能确定二维码图形的方向、位置，并能确定各数据元素符号的准确位置，以 保证识读的准确性。随着二维码技术的发展，对二维码的识别速度和识别准确性提出了更高的要求。 要提高识别速度和识别准确性，必须通过多种技术途径，通过改进二维码符号中寻像图形、 定位图形、校正图形等的图形结构，使之适应一种快速准确的二维码搜索方法，通过提高图 像处理技术、纠错技术来保证获得较高的识别准确率。虽然，纠错技术在一定程度上能提高 二维码识读的准确性，但是，二维码识读准确性的基本问题还是要解决二维码符号数据的 识读准确性问题。纠错技术是在读取二维码符号数据后进行的一种确定的数学变换。在确定了纠错 方法的情况下，二维码识读准确性主要取决于二维码符号数据的识读准确性。定位技术是二维码符号数据识读的关键技术，它包括二维码图形的整体定位和数 据元素符号的定位。定位的准确程度直接影响符号数据识读的准确性。各种二维码的定位 信息设置与定位方法各有不同，识读的速度和准确性也有很大不同。识别方法还有待进一 步提高，具体分析如下第一，由于二维码图形结构的制约或定位方法的选择，寻像图形、定位图形、校正 图形是经多个流程顺序定位的。算法繁杂，流程较长，使定位的速度和效率都很低。第二，二维码图形旋转方向的判定及处理方法，或是通过几个寻像图形的位置和 特征，判定二维码图形旋转角度，进一步进行旋转或逻辑处理；或是在数据信息中加入标示 数据排放方向的特殊代码构成双向识读方法等，存在着降低二维码有效信息承载效率，处 理过程复杂，使旋转方向的判定、处理的速度和效率都很低的缺陷。
第三，对图像变形情况下，二维码符号数据的识读方法还存在适应性较差，识读准 确性较低和速度慢、效率低的缺陷。第四，一些二维码的识读算法，沿用彩色图像转为灰度图像或二值图像的处理方 法，计算量很大，不利于提高符号数据识读的速度。

发明内容
本发明实施例提供一种二维码符号数据的识读方法和装置，用于提高识读二维码 符号数据的准确性和效率。一种二维码符号数据的识读方法，包括以下步骤A、选取标准二维码图形中的整体定位信息和数据元素定位信息对应的元素符号 作为综合定位信息，抽取综合定位信息的各个元素符号的特征点，构成综合定位信息的离 散特征点信息；B、确定待识读二维码所在的区域，根据所述综合定位信息的离散特征点信息在所 述区域内查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素符号；C、根据查找到的待识别二维码的综合定位信息中数据元素定位信息的元素符号 在所述区域内的位置，以及二维码中各个数据元素与数据元素定位信息的各元素符号的位 置关系，确定所述各个数据元素的位置信息；D、根据所述各个数据元素的位置信息按照二维码数据元素的排放顺序，读取所述 待识读二维码中的数据元素。一种二维码符号数据的识读方法，包括以下步骤A、选取标准二维码图形中的整体定位信息和数据元素定位信息对应的元素符号 作为综合定位信息，抽取综合定位信息的各元素符号的特征点；B、根据确定的待识读二维码的边界特征点和各边界特征点对应的元素符号长度， 对所述抽取的各个特征点进行线性变形处理，将线性变形处理后的特征点的信息作为综合 定位信息的离散特征点信息；C、确定所述待识读二维码所在的区域，根据所述综合定位信息的离散特征点信息 在所述区域内查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素符号；D、根据查找到的待识别二维码的综合定位信息中数据元素定位信息的元素符号 在所述区域内的位置，以及二维码中各个数据元素与数据元素定位信息的各元素符号的位 置关系，确定所述各个数据元素的位置信息；E、根据所述各个数据元素的位置信息按照二维码数据元素的排放顺序，读取所述 待识读二维码中的数据元素。一种二维码符号数据的识读装置，该装置包括离散特征点抽取单元，用于选取标准二维码图形中的整体定位信息和数据元素定 位信息对应的元素符号作为综合定位信息，抽取综合定位信息的各个元素符号的特征点， 构成综合定位信息的离散特征点信息；综合定位信息确定单元，用于确定待识读二维码所在的区域，根据所述综合定位 信息的离散特征点信息在所述区域内查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素符 号；
数据元素定位单元，用于根据查找到的待识别二维码的综合定位信息中数据元素 定位信息的元素符号在所述区域内的位置，以及二维码中各个数据元素与数据元素定位信 息的各元素符号的位置关系，确定所述各个数据元素的位置信息；数据元素读取单元，用于根据所述各个数据元素的位置信息按照二维码数据元素 的排放顺序，读取所述待识读二维码中的数据元素。一种二维码符号数据的识读装置，该装置包括离散特征点抽取单元，选取标准二维码图形中的整体定位信息和数据元素定位信 息对应的元素符号作为综合定位信息，抽取综合定位信息的各元素符号的特征点；离散特征点变形单元，用于根据确定的待识读二维码的边界特征点和各边界特征 点对应的元素符号长度，对所述抽取的各个特征点进行线性变形处理，将线性变形处理后 的特征点的信息作为综合定位信息的离散特征点信息；综合定位信息确定单元，用于确定所述待识读二维码所在的区域，根据所述综合 定位信息的离散特征点信息在所述区域内查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素 符号；数据元素定位单元，用于根据查找到的待识别二维码的综合定位信息中数据元素 定位信息的元素符号在所述区域内的位置，以及二维码中各个数据元素与数据元素定位信 息的各元素符号的位置关系，确定所述各个数据元素的位置信息；数据元素读取单元，用于根据所述各个数据元素的位置信息按照二维码数据元素 的排放顺序，读取所述待识读二维码中的数据元素。本发明中，本发明实施例提供的一种二维码符号数据的识读方法，将整体定位信 息、数据元素定位信息合并为综合定位信息，同时完成二维码整体定位及数据元素定位信 息的定位，克服了现有技术二维码识读算法流程繁杂、算法效率较低的缺陷。通过建立数据 元素与数据元素定位信息的位置对应关系，克服了现有技术在图像旋转情况下，处理流程 复杂的缺陷。本发明实施例提供的另一种针对图像变形情况下，二维码符号数据的识读方法， 对于图像存在很大变形的二维码符号数据识读环境，通过搜索待识读二维码的边界特征点 和各边界特征点对应的元素符号长度，获得待识读二维码图形的线性变形特征，根据变形 特征设置二维码综合定位信息的离散特征点信息。同时完成二维码整体定位及数据元素定 位信息的定位，克服了现有技术二维码识读算法流程繁杂、算法效率较低的缺陷，能够保证 在图像存在很大变形的情况下对二维码符号数据进行准确识读。


图1为为本发明实施例提供的二维码符号数据的识读方法流程示意图；图2为本发明实施例一中FZ 二维码图形示意图；图3为本发明实施例一中FZ 二维码综合定位信息示意图；图4为本发明实施例提供的另一二维码符号数据的识读方法流程示意图；图5为实施例二中FZ 二维码图像变形的示意图；图6为本发明实施例三中DM 二维码图形的示意图；图7为本发明实施例三中龙贝二维码图形的示意图8为本发明实施例提供的装置结构示意图；图9为本发明实施例提供的另一装置结构示意图。
具体实施例方式为了提高识读二维码符号数据的准确性和识读效率，本发明实施例提供一种二维 码符号数据的识读方法，本方法中，根据标准二维码图形中综合定位信息的离散特征点信 息，在待识读二维码所在区域中查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素符号，并根 据查找到的综合定位信息对应的元素符号的位置确定待识别二维码中数据元素的位置，进 而按照二维码数据元素的排放顺序读取待识别二维码中的数据元素。参见图1，本发明实施例提供的二维码符号数据的识读方法，具体包括以下步骤 10 步骤13 步骤10 选取标准二维码图形中的整体定位信息和数据元素定位信息对应的元 素符号作为综合定位信息，抽取综合定位信息的各个元素符号的特征点，构成综合定位信 息的离散特征点信息；步骤11 确定待识读二维码所在的区域，根据所述综合定位信息的离散特征点信 息在待识读二维码所在的区域内查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素符号；步骤12 根据查找到的待识别二维码的综合定位信息中数据元素定位信息的元 素符号在待识读二维码所在区域内的位置，以及二维码中各个数据元素与数据元素定位信 息的各元素符号的位置关系，确定所述各个数据元素的位置信息；步骤13 根据所述各个数据元素的位置信息按照二维码数据元素的排放顺序，读 取待识读二维码中的数据元素。步骤10中，整体定位信息是指用于对二维码图形进行整体定位的信息，数据元素 定位信息是指用于对二维码图形中的数据元素进行定位的信息。各种二维码图形符号的结 构各不相同，一般来说，二维码图形的寻像图形或确定二维码位置关系的图形符号是整体 定位信息；称为矫正信息或称为数据定位信息或称为同步信息等的图形符号是数据元素定 位信息。整体定位信息和数据元素的定位信息是分布在二维码图形不同位置上的。抽取综合定位信息的各个元素符号的特征点，构成综合定位信息的离散特征点信 息，其具体实现方式可以包括以下步骤Al 步骤Cl 步骤Al 抽取选取的各个元素符号的中心点作为综合定位信息的特征点，并获取 各个特征点的位置坐标和光学特征标志；步骤Bl 在待识读二维码所在的区域中选取一个数据点作为参考点，并将各个特 征点的位置坐标转换为对该参考点的相对坐标；步骤Cl 按照待识读二维码的分辨率与标准二维码的分辨率的比例对各个特征 点的相对坐标进行转换，转换后的各个特征点的位置坐标和光学特征标志构成综合定位信 息的离散特征点信息。例如，待识读二维码的分辨率为A，标准二维码的分辨率为B，一特征 点的相对坐标为X，则转换后的该特征点的位置坐标为X*(A/B)。步骤11中，确定待识读二维码所在的区域的具体方法可以为根据待识别二维码 的光学特征及几何形状特征，对二维码图形进行边界搜索，得到待识别二维码所在的区域； 或者，根据人为设定确定待识别二维码所在的区域。
步骤11中，根据综合定位信息的离散特征点信息在待识读二维码区域内查找待 识别二维码的综合定位信息对应的元素符号，其具体实现可以包括以下步骤A2 步骤C2 步骤A2 在待识别二维码所在的区域，对离散特征点信息中的特征点的位置坐标 进行平移和/或旋转的数学变换，每次数学变换后，求取离散特征点信息与待识别二维码 的匹配指标；这里，求取每次数学变换后离散特征点信息与待识别二维码的匹配指标的具体方 法为首先，在待识别二维码所在区域内查找本次数学变换后的各个坐标对应的数据点； 然后，对于查找到的各个数据点，判断该数据点的光学特征标志是否与该数据点对应的特 征点的光学特征标志一致，若不一致，则将该数据点确定为不匹配点；最后，计算(N_m)/N 的结果作为本次数学变换后离散特征点信息与待识别二维码的匹配指标，其中m为确定的 不匹配点的个数，N为离散特征点信息中特征点的个数。数据点是将特征点的位置坐标进 行平移和/或旋转的数学变换后得到的数据点，将该特征点称为该数据点对应的特征点。步骤B2 对于求取得到的多个匹配指标中的最大匹配指标对应的数学变换，确定 该数学变换后的各个位置坐标在待识别二维码所在区域内对应的数据点；较佳的，在确定数学变换后的各个位置坐标在待识别二维码所在区域内对应的数 据点之前，可以首先判断最大匹配指标是否大于预先设定的判定指标Q，在判断为是时，判 定查找到待识别二维码的综合定位信息，然后确定最大匹配指标对应的数学变换后的各个 位置坐标在二维码所在区域内对应的数据点，并转步骤C2 ；在判断为否时，判定没有查找 到待识别二维码综合定位信息，整个流程结束。步骤C2 对于步骤B2确定的各数据点，在待识别二维码区域内查找中心点距离该 数据点最近的元素符号，将查找到的各个元素符号作为待识别二维码的综合定位信息对应 的元素符号。或者，根据标准二维码图形的综合定位信息对应的各元素符号的位置关系和 步骤B2确定的各元素符号在待识别二维码所在区域内的数据点，确定待识别二维码的综 合定位信息对应的各元素符号在待识别二维码所在区域内的准确位置。步骤C2中，确定待识别二维码的综合定位信息对应的各元素符号在待识别二维 码所在区域内的准确位置，其具体实现可以包括以下步骤步骤C21 选取标准二维码图形的综合定位信息对应的各元素符号中的边角元素 符号作为第一个元素符号，将第一个元素符号作为当前元素符号，到步骤C24 ；例如，如图3 所示的FZ码的边角元素符号为XO或SO，XO的下一相邻元素符号为XI，以此类推，相应的 最后一个元素符号为X23 ；SO的下一相邻元素符号为Si，以此类推，相应的最后一个元素符 号为SM ；步骤C22 判断当前元素符号与上一相邻元素符号的光学特征是否一致，若不一 致，则到步骤C24 ；若一致，到步骤C23 ；步骤C23 判断当前元素符号与下一相邻元素符号的光学特征是否一致，若一致， 则将下一相邻元素符号作为当前元素符号，继续执行步骤C23 ；若不一致，则到步骤C24 ；步骤C24:根据上一相邻元素符号的特征点的位置偏移量，修正当前元素符号的 数据点的位置(例如，将当前元素符号的数据点的位置坐标与上一相邻元素符号的特征点 的位置偏移量相加)，在不存在上一相邻元素符号时，所述位置偏移量为0 ；将待识读二维 码所在区域内光学特征与当前元素符号一致并且中心点距离修正后数据点最近的元素符号的位置确定为当前元素符号在待识读二维码中的准确位置；并将该元素符号的中心点确 定为当前元素符号的特征点，求取当前元素符号的特征点与修正前数据点的位置坐标的差 值，将该差值作为当前元素符号的特征点的位置偏移量；若当前元素符号与除当前元素符 号之外的最近得到准确位置的元素符号不相邻，则按照平均算法确定当前元素符号与所述 最近得到准确位置的元素符号之间各元素符号在待识读二维码中的准确位置；判断当前元 素符号是否为最后一个元素符号，若是，则结束本流程；否则，将当前元素符号的下一相邻 元素符号作为当前元素符号，返回步骤C22。步骤12中，根据数据元素定位信息的元素符号在待识读二维码所在区域内的位 置，以及二维码中各个数据元素与数据元素定位信息的各元素符号的位置关系，确定各个 数据元素的位置信息，其具体实现方法可以包括步骤A3 步骤C3 步骤A3 获取二维码数据区按位流顺序的各个数据元素与二维码中数据元素定 位信息对应的各元素符号的位置关系；步骤B3 在步骤B中查找到的综合定位信息对应的元素符号中，提取数据元素定 位信息对应的元素符号；步骤C3 根据提取的元素符号的中心点的位置坐标和各个数据元素与数据元素 定位信息对应的各元素符号的位置关系，计算得到数据区按位流顺序的各个数据元素的位 置坐标，将该位置坐标作为对应数据元素的位置信息。较佳的，在步骤13之后，对于读取到的各个数据元素，将该数据元素的光学特征 与设置的待识别二维码所在区域光学特征的阈值进行比较，根据比较结果确定该数据元素 的光学特征标志；例如，根据待识别二维码上亮度的中间值，确定黑、白点的亮度判定阈值， 当数据元素的亮度低于该阈值，判定数据元素为黑点；当数据元素的亮度高于该阈值，判定 该数据元素为白点。然后，将确定的各个数据元素的光学特征标志按照二维码数据元素的排放顺序存 入数据区，完成二维码位流数据的恢复。下面以具体实施例对上述方法进行说明实施例一本实施例通过对本发明人的前一项发明《二维码标签的符号生成方法及装置》的 二维码(简称FZ码)的识别过程，说明本发明对于二维码符号数据的识读方法。本实施例 一按照实际应用的环境，对如图2所示的FZ码，进行符号数据的识读。在一张银行票据上， 应用FZ 二维码，标示本张票据的诸多要素信息。识读过程是在一张票据图像上进行。具体 包括如下步骤步骤101 在票据图像分辨率已知并且票据二维码印制分辨率也已知的情况下， 基本元素符号的长度是已知的。本实施例中，基本元素符号的长度d = 5。否则，要通过搜 索FZ码的数据元素定位信息，获得基本元素符号的长度。在图3中边界黑色方块的边长即 为基本元素符号的长度。二维码在票据图像中的区域，可以人为界定，也可根据二维码的几 何和光学特征，通过图像搜索确定。步骤102 确定综合定位信息。在FZ码中，综合定位信息是由方向定位信息和数 据元素定位信息构成。如图3中边界SO到S23和XO到X23黑色或白色方块所示。其中方 向定位信息是数据元素定位信息S1、S3、X1、X3兼用的。根据基本元素符号的长度，在综合定位信息中，确定SO到S23和XO到X23元素符号的中心点的坐标，并根据各元素符号的颜 色，设置颜色标志。为综合定位信息的离散点设计数据结构DW，声明数据结构DW dws[24], dwx[24]，以描述综合定位信息的离散特征点。

struct DW { int x,y; //点坐标intlab; //黑色、白色标志1:黑色；0:白色选择二维码图形的中心点作为参考点，将离散特征点的坐标转换为对此参考点的 相对坐标。得到48个离散特征点的χ、y坐标及颜色标志值lab。步骤103 以参考点为基准，对48个离散点，在旋转变量alf、平移变量x、y构成 的三维空间进行旋转、平移的数学变换。每次变换求取48个离散点与二维码图形的匹配指 标。变换后的离散特征点与对应图像上的点光学特征一致，该点为匹配点，否则为不匹配 点。将不匹配点的个数作为评价值，匹配指标=48-评价值。在步骤101确定的二维码在票 据图像中的区域所界定的三维空间进行搜索获得评价值最小的空间点(alfd、xd、yd)。其 中alfd是旋转角度，xd、yd是参考点的坐标，根据此空间点得到变换后的48个离散特征点 确定了二维码图形在票据图像中的粗略位置。根据基本元素符号的长度，在获得最大匹配指标的48个离散特征点附近搜索对 应基本元素符号的中心点。获得二维码图形的精确定位。本实施例中，方向定位信息是数据 元素定位信息Si、S3、XI、X3兼用的，所以SO到S4、XO到X4是连续的黑色基本元素符号， 精确定位方法是通过定位SO和S4，然后在小范围内按平均值定位Si、S2、S3。按同样方法 定位 X1、X2、X3。综合定位信息的离散特征点与对应图像点光学特征一致的判定是在BMP图像上 进行的。根据二维码基本元素符号的特征，主要是判定点是黑或是白。首先根据票据图像 上亮度的中间值，确定黑、白点的亮度判定阈值，当图像点不是彩色点且亮度低于该阈值， 判定该点为黑点；当图像点不是彩色点且亮度高于该阈值，判定该点为白点。然后根据综合 定位信息的离散特征点的标志判定光学特征是否一致。步骤104 根据FZ码的特征，数据元素符号布置在数据元素定位信息符号之间。通 过Si、Xi相对的数据定位信息dws[i]、dwx[i]，可按列定位每一个数据元素符号。本实施 例中，FZ码数据元素定位信息符号之间有8行数据符号。按下式计算第i列第η行数据元 素SJfiid的坐标dix = (dwx[i], x-(dws[i], χ)/9 ；diy = (dwx[i]. y-(dws[i]. y)/9 ；SJ[ijn]. χ = dws[i]· x+dix*n ；SJ[i>n]. y = dws [i] · y+diy*n ；其中，dix、diy是该列数据符号x、y坐标的增量。由于FZ码这种短距离、双向数据 元素定位信息的定位方法，按上式计算就能获得数据元素的准确定位。本实施例中，数据区共有M字节数据，经编码、纠错、加密、掩码等处理后获得 24字节的192个位流数据。排放规则定为按字节顺序排放在对应数据定位信息元素 的对应列，每列数据由Si向Xi排列，字节数据低位在前高位在后。上面计算的数据元素SJ「i,n1的坐标，对应此排列规则的顺序是=SJh11. . . SJr0j8lSJ [1,1]· · · SJ[1,8]SJ[2a]. · · SJ[2，8].........SJ [23,1]· · · SJ [23，8] °按照这种方法获得的数据元素坐标的位流顺序与实际二维码图像的旋转方向无关。步骤105 根据票据图像上亮度的中间值，确定黑、白点的亮度判定阈值，当图像 上数据元素坐标点亮度低于该阈值，判定该点为黑点；当亮度高于该阈值，判定该点为白 点。按步骤104确定的数据元素符号的定位信息的顺序，确定每一个数据元素的数值，并按 生成排列规则，将位流数据恢复到M字节的数据区中。针对变形较大的二维码图形，本发明实施例提供另一种二维码符号数据的识读方 法，本方法与上述二维码符号数据的识读方法的区别在于，本方法在抽取标准二维码图形 中综合定位信息对应的各元素符号的特征点后，需要根据待识读二维码的边界特征点和各 边界特征点对应的元素符号长度，对抽取的各个特征点进行线性变形处理，将线性变形处 理后的特征点的信息作为综合定位信息的离散特征点信息。参见图4，本发明实施例提供另一种二维码符号数据的识读方法，具体包括以下步 骤步骤40 选取标准二维码图形中的整体定位信息和数据元素定位信息对应的元 素符号作为综合定位信息，抽取综合定位信息的各元素符号的特征点；步骤41 根据确定的待识读二维码的边界特征点和各边界特征点对应的元素符 号长度，对抽取的各个特征点进行线性变形处理，将线性变形处理后的特征点的信息作为 综合定位信息的离散特征点信息；步骤42 确定待识读二维码所在的区域，根据综合定位信息的离散特征点信息在 待识读二维码所在区域内查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素符号；步骤43 根据查找到的待识别二维码的综合定位信息中数据元素定位信息的元 素符号在待识读二维码所在区域内的位置，以及二维码中各个数据元素与数据元素定位信 息的各元素符号的位置关系，确定各个数据元素的位置信息；步骤44 根据各个数据元素的位置信息按照二维码数据元素的排放顺序，读取待 识读二维码中的数据元素。步骤41中，待识读二维码的边界特征点和各边界特征点对应的元素符号长度的 确定方法可以如下首先，对待识读二维码进行边界搜索，将搜索得到的反映边界变形特征的数据点 作为待识读二维码的边界特征点；然后，对于各个边界特征点，确定该边界特征点对应的元 素符号的长度。步骤41中对抽取的特征点进行线性变形处理，将线性变形处理后的特征点的信 息作为综合定位信息的离散特征点信息，其具体实现可以包括以下步骤A2 步骤C2 步骤A2 从待识读二维码的各边界特征点中选择一个边界特征点作为线性变形 的基准点；步骤B2 在待识读二维码的各边界特征点中，选择与基准点同行或同列的另一个 边界特征点，根据选择的两个边界特征点的元素符号长度确定变形系数，根据该变形系数 对选择的两个边界特征点之间的综合定位信息的各元素符号的特征点的位置坐标进行线性变形；这里，根据选择的两个边界特征点的元素符号长度确定变形系数的方法可以为 变形系数等于后一边界特征点的元素符号长度减去前一边界特征点的元素符号长度，其结 果再除以两个边界特征点之间的综合定位信息对应的元素符号的个数。根据计算得到的变 形系数对两个边界特征点之间的综合定位信息对应的第i个元素符号的特征点的位置坐 标进行线性变形的方法为计算第i个元素符号和第i个元素符号之前的各元素符号的符 号长度，将计算得到的各符号长度相加即为对第i个元素符号的特征点的位置坐标线性变 形后的结果；其中，第j个元素符号的符号长度等于变形系数与j的乘积再加上前一边界特 征点的元素符号长度的结果，j大于等于1并且小于等于i。步骤C2 在待识读二维码所在的区域中选取一个数据点作为参考点，将线性变形 后的各个特征点的位置坐标转换为对该参考点的相对坐标，转换后的各个特征点的相对坐 标和该特征点的光学特征标志构成综合定位信息的离散特征点信息。较佳的，在步骤43之后、步骤44之前，对于步骤43确定的数据元素的位置信息， 若该数据元素的前一行和/或前一列的对应数据元素的位置信息已确定，则按照所述对应 数据元素的位置信息和该数据元素与所述对应数据元素的线性关系，对该数据元素的位置 信息进行修正。较佳的，在对数据元素的位置信息进行修正之后，对于确定的数据元素的位置信 息，若与该数据元素相邻的四个数据元素的光学特征标志不完全相同，则根据元素符号的 长度，对该数据元素的位置信息进行修正。下面以具体实施例对上述方法进行说明实施例二 对于变形较大的二维码图像如图5所示，其变形特征一般都是线性的或准线性 的，为了提高识读的准确性，具体包括如下步骤步骤201 对票据图像中FZ 二维码图形的边界进行搜索，获得FZ 二维码图形外轮 廓的形状、方向定位信息及基本元素符号的长度。由于FZ 二维码的标准外形轮廓是矩形， 经线性变形后，外形轮廓至少保持四边形的特征。搜索后得到由P0、pl、p2、p3四个边界特 征点间直线构成四边形轮廓形状。四边形的4个边界特征点坐标反应了二维码图形的变形 特征。方向定位信息S 1、S3、X1、X3分别位于p0、p3点附近。搜索得到的基本元素符号的 长度在P0、pl、p2、p3四点附近是不同的，分别为d0、dl、d2、d3。根据搜索到的四边形轮廓 形状也界定了二维码图形的区域。步骤202 由图3中边界SO到S23和XO到X23黑色或白色方块符号构成FZ 二维 码的综合定位信息。根据FZ 二维码中方向定位信息与二维码图形的位置关系，可确定特征点p0附近 的综合定位信息对应的图形符号的标示序号是SO。选择边界特征点pO，作为线性变形的基 准点。为综合定位信息的离散特征点设计数据结构DM，声明DM dms[24], dmx[M]，以描述综合定位信息的离散特征点
权利要求
1.一种二维码符号数据的识读方法，其特征在于，包括以下步骤A、选取标准二维码图形中的整体定位信息和数据元素定位信息对应的元素符号作为 综合定位信息，抽取综合定位信息的各个元素符号的特征点，构成综合定位信息的离散特 征点信息；B、确定待识读二维码所在的区域，根据所述综合定位信息的离散特征点信息在所述区 域内查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素符号；C、根据查找到的待识别二维码的综合定位信息中数据元素定位信息的元素符号在所 述区域内的位置，以及二维码中各个数据元素与数据元素定位信息的各元素符号的位置关 系，确定所述各个数据元素的位置信息；D、根据所述各个数据元素的位置信息按照二维码数据元素的排放顺序，读取所述待识 读二维码中的数据元素。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中抽取综合定位信息的各个元素 符号的特征点，构成综合定位信息的离散特征点信息包括Al、抽取选取的各个元素符号的中心点作为综合定位信息的特征点，并获取所述各个 特征点的位置坐标和光学特征标志；Bi、在所述待识读二维码所在的区域中选取一个数据点作为参考点，并将所述各个特 征点的位置坐标转换为对所述参考点的相对坐标；Cl、按照所述待识读二维码的分辨率与所述标准二维码的分辨率的比例对所述各个特 征点的相对坐标进行转换，转换后的各个特征点的位置坐标和光学特征标志构成综合定位 信息的离散特征点信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中确定待识读二维码所在的区域 包括根据所述待识别二维码的光学特征及几何形状特征，对所述二维码图形进行边界搜 索，得到所述待识别二维码所在的区域；或者，根据人为设定确定所述待识别二维码所在的区域。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中根据所述综合定位信息的离散 特征点信息在所述区域内查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素符号包括A2、在所述待识别二维码所在的区域，对所述离散特征点信息中的特征点的位置坐标 进行平移和/或旋转的数学变换，每次数学变换后，求取离散特征点信息与所述待识别二 维码的匹配指标；B2、对于求取得到的多个匹配指标中的最大匹配指标对应的数学变换，确定该数学变 换后的各个位置坐标在所述区域内对应的数据点；C2、根据综合定位信息对应的各元素符号的相互位置关系和步骤B2确定的各元素符 号在所述区域内的数据点，确定待识别二维码的综合定位信息对应的各元素符号在所述区 域内的准确位置。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤B中在确定该数学变换后的各个位置坐 标在所述区域内对应的数据点之前，该方法进一步包括判断所述最大匹配指标是否大于预先设定的判定指标；在判断为是时，判定查找到所述待识别二维码的综合定位信息，并确定所述最大匹配指标对应的数学变换后的各个位置坐标在所述区域内对应的数据点，转步骤C2 ； 在判断为否时，判定没有查找到待识别二维码综合定位信息，本流程结束。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤C2确定待识别二维码综合定位信 息的各元素符号在所述区域内的准确位置包括C21、选取综合定位信息对应的各元素符号中的边角元素符号作为第一个元素符号，将 第一个元素符号作为当前元素符号，到步骤C24 ；C22、判断当前元素符号与上一相邻元素符号的光学特征是否一致，若不一致，则到步 骤C24 ；若一致，到步骤C23 ；C23、判断当前元素符号与下一相邻元素符号的光学特征是否一致，若一致，则将下一 相邻元素符号作为当前元素符号，继续执行步骤C23 ；若不一致，则到步骤C24 ；C24、根据上一相邻元素符号的特征点的位置偏移量，修正当前元素符号的数据点的位 置，在不存在所述上一相邻元素符号时，所述位置偏移量为0 ；将光学特征与当前元素符号 一致并且中心点距离修正后数据点最近的元素符号的位置确定为当前元素符号的准确位 置；并将该元素符号的中心点确定为当前元素符号的特征点，求取当前元素符号的特征点 与修正前数据点的位置坐标的差值，将该差值作为当前元素符号的特征点的位置偏移量; 若当前元素符号与除当前元素符号之外的最近得到准确位置的元素符号不相邻，则按照平 均算法确定当前元素符号与所述最近得到准确位置的元素符号之间的各元素符号的准确 位置；将当前元素符号的下一相邻元素符号作为当前元素符号，返回步骤C22。
7.如权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括A3、获取二维码数据区按位流顺序的各个数据元素与二维码中数据元素定位信息对应 的各元素符号的位置关系；B3、在所述步骤B中查找到的综合定位信息对应的元素符号中，提取数据元素定位信 息对应的元素符号；C3、根据提取的元素符号的中心点的位置坐标和所述各个数据元素与数据元素定位 信息对应的各元素符号的位置关系，计算得到数据区按位流顺序的各个数据元素的位置坐 标，将该位置坐标作为对应数据元素的位置信息。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤D之后，该方法进一步包括对于读取到的各个数据元素，将该数据元素的光学特征与设置的所述待识别二维码所 在区域光学特征的阈值进行比较，根据比较结果确定该数据元素的光学特征标志；将确定的各个数据元素的光学特征标志按照二维码数据元素的排放顺序存入数据区， 完成二维码位流数据的恢复。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述每次数学变换后，求取离散特征点信息 与所述待识别二维码的匹配指标包括A4、在所述区域内查找本次数学变换后的各个坐标对应的数据点； B4、对于查找到的各个数据点，判断该数据点的光学特征标志是否与该数据点对应的 特征点的光学特征标志一致，若不一致，则将该数据点确定为不匹配点；C4、计算(N-m)/N的结果作为本次数学变换后离散特征点信息与所述待识别二维码的 匹配指标，所述m为步骤B4确定的不匹配点的个数，所述N为所述离散特征点信息中特征 点的个数。
10.一种二维码符号数据的识读方法，其特征在于，包括以下步骤A、选取标准二维码图形中的整体定位信息和数据元素定位信息对应的元素符号作为 综合定位信息，抽取综合定位信息的各元素符号的特征点；B、根据确定的待识读二维码的边界特征点和各边界特征点对应的元素符号长度，对所 述抽取的各个特征点进行线性变形处理，将线性变形处理后的特征点的信息作为综合定位 信息的离散特征点信息；C、确定所述待识读二维码所在的区域，根据所述综合定位信息的离散特征点信息在所 述区域内查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素符号；D、根据查找到的待识别二维码的综合定位信息中数据元素定位信息的元素符号在所 述区域内的位置，以及二维码中各个数据元素与数据元素定位信息的各元素符号的位置关 系，确定所述各个数据元素的位置信息；E、根据所述各个数据元素的位置信息按照二维码数据元素的排放顺序，读取所述待识 读二维码中的数据元素。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤B中确定待识读二维码的边界特 征点和各边界特征点对应的元素符号长度包括Al、对所述待识读二维码进行边界搜索，将搜索得到的反映边界变形特征的数据点作 为所述待识读二维码的边界特征点；Bi、对于各个边界特征点，确定该边界特征点对应的元素符号的长度。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤B中对所述特征点进行线性变形 处理，将线性变形处理后的特征点的信息作为综合定位信息的离散特征点信息包括A2、从所述各个边界特征点中选择一个特征点作为所述线性变形的基准点；B2、在所述步骤Al中抽取的各个边界特征点中，选择与所述基准点同行或同列的另一 个边界特征点，根据选择的两个边界特征点的元素符号长度确定变形系数，根据该变形系 数对所述两个边界特征点之间的所述综合定位信息的各元素符号的特征点的位置坐标进 行线性变形；C2、在所述待识读二维码所在的区域中选取一个数据点作为参考点，将所述线性变形 后的各个特征点的位置坐标转换为对所述参考点的相对坐标，转换后的各个特征点的相对 坐标和该特征点的光学特征标志构成所述综合定位信息的离散特征点信息。
13.如权利要求10-12中任一所述的方法，其特征在于，在所述步骤D之后、所述步骤E 之前，该方法进一步包括对于确定的数据元素的位置信息，若该数据元素的前一行和/或前一列的对应数据元 素的位置信息已确定，则按照所述对应数据元素的位置信息和该数据元素与所述对应数据 元素的线性关系，对该数据元素的位置信息进行修正。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在对数据元素的位置信息进行修正之后， 该方法进一步包括对于确定的数据元素的位置信息，若与该数据元素相邻的四个数据元素的光学特征标 志不完全相同，则根据元素符号的长度，对该数据元素的位置信息进行修正。
15.一种二维码符号数据的识读装置，其特征在于，该装置包括离散特征点抽取单元，用于选取标准二维码图形中的整体定位信息和数据元素定位信息对应的元素符号作为综合定位信息，抽取综合定位信息的各个元素符号的特征点，构成 综合定位信息的离散特征点信息；综合定位信息确定单元，用于确定待识读二维码所在的区域，根据所述综合定位信息 的离散特征点信息在所述区域内查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素符号；数据元素定位单元，用于根据查找到的待识别二维码的综合定位信息中数据元素定位 信息的元素符号在所述区域内的位置，以及二维码中各个数据元素与数据元素定位信息的 各元素符号的位置关系，确定所述各个数据元素的位置信息；数据元素读取单元，用于根据所述各个数据元素的位置信息按照二维码数据元素的排 放顺序，读取所述待识读二维码中的数据元素。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述离散特征点抽取单元用于抽取选取的各个元素符号的中心点作为综合定位信息的特征点，并获取所述各个特征 点的位置坐标和光学特征标志；在所述待识读二维码所在的区域中选取一个数据点作为参考点，并将所述各个特征点 的位置坐标转换为对所述参考点的相对坐标；按照所述待识读二维码的分辨率与所述标准二维码的分辨率的比例对所述各个特征 点的相对坐标进行转换，转换后的各个特征点的位置坐标和光学特征标志构成综合定位信 息的离散特征点信息。
17.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述综合定位信息确定单元用于在所述待识别二维码所在的区域，对所述离散特征点信息中的特征点的位置坐标进行 平移和/或旋转的数学变换，每次数学变换后，求取离散特征点信息与所述待识别二维码 的匹配指标；对于求取得到的多个匹配指标中的最大匹配指标对应的数学变换，确定该数学变换后 的各个位置坐标在所述区域内对应的数据点；根据综合定位信息对应的各元素符号的位置关系和步骤B2确定的各元素符号在所述 区域内的数据点，确定待识别二维码的综合定位信息对应的各元素符号在所述区域内的准 确位置。
18.如权利要求15-17中任一所述的装置，其特征在于，所述数据元素定位单元用于 获取二维码数据区按位流顺序的各个数据元素与二维码中数据元素定位信息对应的各元素符号的位置关系；在所述综合定位信息确定单元查找到的综合定位信息对应的元素符号中，提取数据元 素定位信息对应的元素符号；根据提取的元素符号的中心点的位置坐标和所述各个数据元素与数据元素定位信息 对应的各元素符号的位置关系，计算得到数据区按位流顺序的各个数据元素的位置坐标， 将该位置坐标作为对应数据元素的位置信息。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括二维码位流恢复单元，用于对于读取到的各个数据元素，将该数据元素的光学特征与 设置的所述待识别二维码所在区域光学特征的阈值进行比较，根据比较结果确定该数据元 素的光学特征标志；将确定的各个数据元素的光学特征标志按照二维码数据元素的排放顺 序存入数据区，完成二维码位流数据的恢复。
20.一种二维码符号数据的识读装置，其特征在于，该装置包括离散特征点抽取单元，选取标准二维码图形中的整体定位信息和数据元素定位信息对 应的元素符号作为综合定位信息，抽取综合定位信息的各元素符号的特征点；离散特征点变形单元，用于根据确定的待识读二维码的边界特征点和各边界特征点对 应的元素符号长度，对所述抽取的各个特征点进行线性变形处理，将线性变形处理后的特 征点的信息作为综合定位信息的离散特征点信息；综合定位信息确定单元，用于确定所述待识读二维码所在的区域，根据所述综合定 位信息的离散特征点信息在所述区域内查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素符 号；数据元素定位单元，用于根据查找到的待识别二维码的综合定位信息中数据元素定位 信息的元素符号在所述区域内的位置，以及二维码中各个数据元素与数据元素定位信息的 各元素符号的位置关系，确定所述各个数据元素的位置信息；数据元素读取单元，用于根据所述各个数据元素的位置信息按照二维码数据元素的排 放顺序，读取所述待识读二维码中的数据元素。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述离散特征点变形单元用于对所述待识读二维码进行边界搜索，将搜索得到的反映边界变形特征的数据点作为所 述待识读二维码的边界特征点；对于各个边界特征点，确定该边界特征点对应的元素符号 的长度。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述离散特征点变形单元用于从所述各个边界特征点中选择一个特征点作为所述线性变形的基准点；在抽取的各个边界特征点中，选择与所述基准点同行或同列的另一个边界特征点，根 据选择的两个边界特征点的元素符号长度确定变形系数，根据该变形系数对所述两个边界 特征点之间的所述综合定位信息的各元素符号的特征点的位置坐标进行线性变形；在所述待识读二维码所在的区域中选取一个数据点作为参考点，将所述线性变形后的 各个特征点的位置坐标转换为对所述参考点的相对坐标，转换后的各个特征点的相对坐标 和该特征点的光学特征标志构成所述综合定位信息的离散特征点信息。
23.如权利要求20-22中任一所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括第一位置修正单元，用于对于所述数据元素定位单元确定的数据元素的位置信息，若 该数据元素的前一行和/或前一列的对应数据元素的位置信息已确定，则按照所述对应数 据元素的位置信息和该数据元素与所述对应数据元素的线性关系，对该数据元素的位置信 息进行修正。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括第二位置修正单元，用于在对数据元素的位置信息进行修正之后，对于确定的数据元 素的位置信息，若与该数据元素相邻的四个数据元素的光学特征标志不完全相同，则根据 元素符号的长度，对该数据元素的位置信息进行修正。
全文摘要
本发明公开了一种二维码符号数据的识读方法，该方法为选取标准二维码图形中的综合定位信息，抽取综合定位信息的元素符号的特征点，构成综合定位信息的离散特征点信息；确定待识读二维码所在的区域，根据离散特征点信息在该区域内查找待识别二维码的综合定位信息对应的元素符号；根据查找到的数据元素定位信息的元素符号在该区域内的位置，以及二维码中数据元素与数据元素定位信息的元素符号的位置关系，确定数据元素的位置信息；根据数据元素的位置信息按照二维码数据元素的排放顺序，读取待识读二维码中的数据元素。本发明还公开了一种二维码符号数据的装置。采用本发明能够高效、准确地识读二维码符号数据。
文档编号G06K7/10GK102043940SQ20091023544
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月14日 优先权日2009年10月14日
发明者曾培祥 申请人:北京方正奥德计算机系统有限公司, 北大方正集团有限公司