专利名称：一种基于Hough变换的条码边界搜索方法
一种基于Hough变换的条码边界搜索方法
技术领域：
本发明涉及一种条码边界搜索方法，特别涉及一种基于Hough变换的条码边界搜 索方法。
背景技术：
条码技术是在计算机技术与信息技术基础上发展起来的一门容编码、印刷、识别、 数据采集和处理于一身的新兴技术。条码技术由于其识别快速、准确、可靠以及成本低等优 点，被广泛应用于商业、图书管理、仓储、邮电、交通和工业控制等领域，并且势必在逐渐兴 起的“物联网”应用中发挥重大的作用。目前被广泛使用的条码包括一维条码及二维条码。一维条码又称线形条码是由平 行排列的多个“条”和“空”单元组成，条形码信息靠条和空的不同宽度和位置来表达。一 维条码只是在一个方向(一般是水平方向)表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息，因 此信息容量及空间利用率较低，并且在条码损坏后即无法识别。二维条码是由按一定规律在二维方向上分布的黑白相间的特定几何图形组成，其 可以在二维方向上表达信息，因此信息容量及空间利用率较低，并具有一定的校验功能。二 维条码可以分为堆叠式二维条码和矩阵式二维条码。堆叠式二维条码是由多行短截的一 维条码堆叠而成，代表性的堆叠式二维条码包括PDF417、Code 49、Code 16K等。矩阵式 二维条码是由按预定规则分布于矩阵中的黑、白模块组成，代表性的矩阵式二维条码包括 Codeone、Aztec、Date MatriX、QR 码等。在现有技术的条码解码过程中往往需要通过Hough变换对条码边界进行搜索，例 如PDF417条码的层边界。如图1所示，Hough变换的基本原理为假设在直角坐标系中存在 一条原点距离为P，方位角为θ的直线，则直线上每一点满足公式P = xcos θ +ysin θ 0 在条码边界搜索过程中，首先对参数空间(P、Θ)进行离散化，再将采样像素点的图像空 间坐标x、y变换到参数空间(P、Θ)的多个离散区域。具体来说，按预定步长将参数空间 (P、Θ)划分出多个离散区域，每个离散区域对应于P、θ不同的离散值。对于每一个采 样像素点的图像空间坐标x、y，利用不同的θ离散值通过上述变换公式计算对应的P值， 以确定其所落入的离散区域。在变换过程中，利用二维累加器矩阵将落入不同区域的采样 像素点的数量进行累加，进而得到如图2所示的累加值矩阵，并将累加值最大的区域所对 应的P、θ作为条码边界的最佳直线拟合参数。例如，在图2中，选择累加值为90的区域 对应的P =7及θ =90作为条码边界的最佳直线拟合参数。然而，在上述方法中，仅将 单个区域内的累加点数量作为判断最佳直线拟合参数的标准，未考虑到周边区域，因此在 实际应用过程中会出现误差。
发明内容为了克服现有技术条码边界搜索中仅考虑单个离散区域内的累加值导致出现误 差的技术问题，本发明提供了一种基于Hough变换的条码边界搜索方法，其通过加权求和方式综合考虑多个离散区域，提高了条码边界检测的准确度。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供一种基于Hough变换的条码 边界搜索方法，该条码边界搜索方法包括a.对参数空间进行离散化，以形成多个离散区 域；b.利用Hough变换将条码边界上的多个采样像素点的图像空间坐标变换到参数空间的 多个离散区域内；c.对落入各离散区域内的采样像素点的数量进行累加；d.将各离散区域 的累加值与周边离散区域的累加值进行加权求和；e.基于加权求和后的累加值确定条码 边界的直线拟合参数。根据本发明一优选实施例，在步骤d中，加权求和的权重值随着各离散区域与周 边离散区域之间距离的增大而减小。根据本发明一优选实施例，在步骤e中，选择加权求和后的累加值最大的离散区 域所对应的参数空间坐标作为直线拟合参数。根据本发明一优选实施例，图像空间为直角坐标空间，参数空间为极坐标空间。根据本发明一优选实施例，在步骤a中，在条码边界的方位角的可能取值范围内 选择多个角度离散值，并在条码边界的原点距离的可能取值范围内选择多个距离离散值， 多个离散区域分别对应于不同角度离散值和距离离散值。根据本发明一优选实施例，在步骤b中，对于条码边界的每一采样像素点的直角 坐标，将各角度离散值分别代入公式P = XCOS θ +ysin θ，确定其所对应的距离离散值，以 确定采样像素点所落入的离散区域，其中x、y为直角坐标，θ为角度离散值，Ρ为对应的 距离离散值。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供一种基于Hough变换的条 码边界搜索方法，该条码边界搜索方法包括a.在条码边界的方位角的可能取值范围内 选择多个角度离散值，并在条码边界的原点距离的可能取值范围内选择多个距离离散 值；b.对于条码边界的每一采样像素点的直角坐标，将各角度离散值分别代入公式P = xcos θ +ysin θ，以确定其所对应的距离离散值，其中x、y为直角坐标，θ为角度离散值，P 为对应的距离离散值；c.根据各角度离散值与对应距离离散值对二维累加器矩阵中的对 应矩阵元素进行累加，以使二维累加器矩阵的各矩阵元素分别表示角度离散值和距离离散 值的对应组合的出现次数；d.将各矩阵元素的累加值与周边矩阵元素的累加值进行加权 求和；e.基于各矩阵元素的加权求和后的累加值确定条码边界的直线拟合参数。根据本发明一优选实施例，在步骤a中，多个角度离散值以固定角度步长依次递 增，多个距离离散值以固定距离步长依次递增。根据本发明一优选实施例，在步骤d中，加权求和的权重值随着各矩阵元素与各 周边矩阵元素之间距离的增大而减小。根据本发明一优选实施例，在步骤e中，选择加权求和后的累加值最大的矩阵元 素所对应的角度离散值和距离离散值作为条码边界的直线拟合参数。通过上述方法，以加权求和方式获得多个离散区域的加权累加值，以便在确定条 码边界的直线拟合参数时综合考虑多个离散区域，提高了条码边界搜索的准确性。
图1是现有技术hough变换原理的示意图2是利用现有技术条码边界搜索方法获得的累加值矩阵的示意图；图3是根据本发明的条码边界搜索方法的流程图；图4是利用本发明的条码边界搜索方法获得的加权求和后的累加值矩阵的示意 图。
具体实施方式本发明提供了一种基于Hough变换的条码边界搜索方法，该条码边界搜索方法通 过对不同离散区域的累加值进行加权求和来判断条码边界的最佳直线拟合参数，可进一步 提高搜索准确性。如图3所示，在本发明的条码边界搜索方法中，首先对参数空间(极坐标空间) 进行离散化，以形成多个离散区域。具体来说，在条码边界的方位角θ的可能取值范围 (θ fflin, θ_)内选择多个角度离散值Gi，并在条码边界的原点距离ρ的可能取值范围 (Pfflin, PfflJ内选择多个距离离散值Py多个离散区域分别对应于不同角度离散值Qi* 距离离散值Pp在优选实施例中，角度离散值Qi和距离离散值P ^以固定角度步长Δ θ 和固定距离步长Δ ρ依次递增。随后，利用Hough变换将条码边界上的多个采样像素点的图像空间坐标变换到参 数空间的多个离散区域内。具体来说，对于条码边界的每一采样像素点的直角坐标x、y，将 各角度离散值θ i分别代入公式P = xcos θ +ysin θ，以确定其所对应的距离离散值ρ j, 由此可判定每一采样像素点所落入的离散区域。接着，对落入各离散区域内的采样像素点的数量进行累加。具体来说，在进行条码 边界搜索前，产生一二维累加器矩阵Α，并将各矩阵元素Α(θρ ρρ置0。随后，在条码边界 搜索过程中，根据通过上述计算得出的各角度离散值θ i与对应距离离散值P j对二维累加 器矩阵A中的对应矩阵元素Α( θ ρ Pj)进行累加。也就是，根据各角度离散值Qi和计算 得出的距离离散值P」将对应的矩阵元素Α( θ ρ ρ ρ进行加1，以使二维累加器矩阵A的各 矩阵元素Α( θ ” ρ ρ分别表示角度离散值θ i和距离离散值P j的对应组合的出现次数。 在对全部采样像素点进行上述操作后，可获得与现有技术相同累加值矩阵，如图2所示。在获得上述累加值矩阵后，将各离散区域的累加值与周边离散区域的累加值进行 加权求和。具体来说，将各矩阵元素Α( θ ” Pj)的累加值与周边矩阵元素的累加值进行加 权求和。例如，在本实施例中，将各矩阵元素Α( θ ” ρ ρ的累加值与相邻矩阵元素的累加值 进行加权求和，并且在本实施例中的权重值为1/2。也就是，各矩阵元素Α( θ ” ρ ρ的累加 值进一步与相邻矩阵元素的累加值的1/2进一步求和。当然，本发明中所提到的周边离散 区域或周边矩阵元素并不限于直接相邻的离散区域或矩阵元素，而是可以包括一定范围内 的所有离散区域或矩阵元素。例如，可以将各离散区域的累加值与距离其三个离散区域单 位以内的所有周边离散区域的累加值进行加权求和。此时，加权求和的权重值随着各离散 区域(矩阵元素)与周边离散区域(周边矩阵元素)之间距离的增大而减小。随后，基于加权求和后的累加值确定条码边界的直线拟合参数。本实施例中，选择 加权求和后的累加值最大的离散区域所对应的参数空间坐标作为直线拟合参数。具体来 说，如图2和图4所示，在加权求和前，累加值最大的区域为累加值90的矩阵元素，而在加 权求和后，累加值最大的区域为累加值为166(原累加值为88)的矩阵元素。在本发明中，
6选择加权求和后累加值为166的矩阵元素所对应的角度离散值θ = 88和距离离散值P =10作为条码边界的直线拟合参数，而非选择在加权求和前的累加值为90的矩阵元素所 对应的角度离散值θ =90和距离离散值P = 7作为条码边界的直线拟合参数。本发明通过加权求和方式获得多个离散区域的加权累加值，以便在确定条码边界 的直线拟合参数时综合考虑多个离散区域，提高了条码边界搜索的准确性。在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本 专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
权利要求
一种基于Hough变换的条码边界搜索方法，其特征在于，所述条码边界搜索方法包括a.对参数空间进行离散化，以形成多个离散区域；b.利用Hough变换将条码边界上的多个采样像素点的图像空间坐标变换到所述参数空间的所述多个离散区域内；c.对落入各所述离散区域内的采样像素点的数量进行累加；d.将各所述离散区域的累加值与周边离散区域的累加值进行加权求和；e.基于加权求和后的累加值确定所述条码边界的直线拟合参数。
2.根据权利要求1所述的条码边界搜索方法，其特征在于，在所述步骤d中，加权求和 的权重值随着各所述离散区域与所述周边离散区域之间距离的增大而减小。
3.根据权利要求2所述的条码边界搜索方法，其特征在于，在所述步骤e中，选择所述 加权求和后的累加值最大的离散区域所对应的参数空间坐标作为所述直线拟合参数。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的条码边界搜索方法，其特征在于，所述图像空间 为直角坐标空间，所述参数空间为极坐标空间。
5.根据权利要求4所述的条码边界搜索方法，其特征在于，在所述步骤a中，在所述条 码边界的方位角的可能取值范围内选择多个角度离散值，并在所述条码边界的原点距离的 可能取值范围内选择多个距离离散值，所述多个离散区域分别对应于不同角度离散值和距 离离散值。
6.根据权利要求5所述的条码边界搜索方法，其特征在于，在所述步骤b中，对于 所述条码边界的每一所述采样像素点的直角坐标，将各角度离散值分别代入公式P = xcos θ +ysin θ，确定其所对应的距离离散值，以确定所述采样像素点所落入的离散区域， 其中x、y为直角坐标，θ为角度离散值，P为对应的距离离散值。
7.一种基于Hough变换的条码边界搜索方法，其特征在于，所述条码边界搜索方法包括a.在条码边界的方位角的可能取值范围内选择多个角度离散值，并在所述条码边界的 原点距离的可能取值范围内选择多个距离离散值；b.对于所述条码边界的每一采样像素点的直角坐标，将各所述角度离散值分别代入公 式P =XCOS θ +ysin θ，以确定其所对应的距离离散值，其中X、y为直角坐标，θ为角度离 散值，P为对应的距离离散值；c.根据各角度离散值与对应距离离散值对二维累加器矩阵中的对应矩阵元素进行累 加，以使所述二维累加器矩阵的各矩阵元素分别表示所述角度离散值和所述距离离散值的 对应组合的出现次数；d.将各所述矩阵元素的累加值与周边矩阵元素的累加值进行加权求和；e.基于各所述矩阵元素的加权求和后的累加值确定所述条码边界的直线拟合参数。
8.根据权利要求7所述的条码边界搜索方法，其特征在于，在所述步骤a中，所述多个 角度离散值以固定角度步长依次递增，所述多个距离离散值以固定距离步长依次递增。
9.根据权利要求7所述的条码边界搜索方法，其特征在于，在所述步骤d中，加权求和 的权重值随着各所述矩阵元素与各周边矩阵元素之间距离的增大而减小。
10.根据权利要求7所述的条码边界搜索方法，其特征在于，在所述步骤e中，选择加权求和后的累加值最大的矩阵元素所对应的角度离散值和距离离散值作为所述条码边界的 直线拟合参数。
全文摘要
本发明公开了一种基于Hough变换的条码边界搜索方法，该条码边界搜索方法包括对参数空间进行离散化，以形成多个离散区域；利用Hough变换将条码边界上的多个采样像素点的图像空间坐标变换到参数空间的多个离散区域内；对落入各离散区域内的采样像素点的数量进行累加；将各离散区域的累加值与周边离散区域的累加值进行加权求和；基于加权求和后的累加值确定条码边界的直线拟合参数。通过上述方法，以加权求和方式获得多个离散区域的加权累加值，以便在确定条码边界的直线拟合参数时综合考虑多个离散区域，提高了条码边界搜索的准确性。
文档编号G06K7/10GK101908124SQ201010189790
公开日2010年12月8日 申请日期2010年6月1日 优先权日2010年6月1日
发明者张清财, 王贤福, 胡伦育, 陈再辉 申请人:福建新大陆电脑股份有限公司