一种形变QR二维码图像填充增强识别方法

本发明属于数字图像处理，具体涉及一种形变qr二维码图像填充增强识别方法。

背景技术：

1、二维码通常在黑白相间的平面上，按照一定规律、采用特定的几何图形，记录数据符号信息。二维码使用若干个与二进制比特信息相对应的几何图形表示文字、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。

2、典型的二维码为快速响应(quick response，简称qr)二维码，主要基于2015年国际标准iso/iec 18004:information technology-automatic identification and datacapture techniques–qr code bar code symbology specification。该标准规定了qr二维码编码过程中模式、数据编码、错误校正、数据掩码信息格式和版本等信息，给出了qr二维码解码过程和性能要求。qr二维码图像符号由功能图形和编码区格式两部分组成。其中，功能图形又分为位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形和校验图形；编码区格式又分为格式信息、版本信息及数据和纠错编码。

3、qr二维码的解码过程分为预处理、图形数据采样和译码三个阶段。第一阶段，对qr二维码图像进行预处理，包括降噪、灰度化以及几何校正等过程；其次寻找qr二维码图像中位置探测图形，根据位置探测图形中心点之间的距离以及外边沿点之间的距离估计每个模块所占用像素的数量，再根据探测图形中心点的位置来确定采样区域，通过图形数据采样得到qr二维码对应的信息矩阵；第三阶段，根据qr二维码的信息矩阵，首先，对格式信息进行译码，得到掩码类别信息和纠错等级信息；然后，将掩码信息与二维码数据信息进行异或得到编码信息；最后，根据纠错等级信息采用里德-所罗门(reed solomon，简称rs)码对每一个分块中的信息进行译码，合并各分块信息，从而恢复qr二维码的数据符号信息。

4、通常情况下，位置探测图形完整的qr二维码图像具有很高的识别率。然而，在具体应用中，受qr二维码的承载材料不完整等因素影响，错误率往往超过rs码纠错能力，造成qr二维码译码失败。打印在瓦楞纸、泡沫箱等柔性材料上的qr二维码，边角部分容易缺失导致位置探测图形不完整并且容易发生折叠，从而造成qr二维码难以识别。如何对qr二维码的缺失的位置探测图形部分进行填充，增强qr二维码图像质量，提高图形识别率是急需解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种形变qr二维码图像填充增强识别方法，包括以下步骤：

2、s1.检测形变qr二维码，得到可识别位置探测图形和不可识别位置探测图形；

3、s2.复制可识别位置探测图形并放置在不可识别位置探测图形的填充位置上，然后确定三个角点；

4、s3.通过角点计算仿射变换矩阵，采用仿射变换矩阵对形变qr二维码进行校正得到校正二维码；

5、s4.采用msrcr算法对校正二维码进行三基色通道滤波，得到滤波二维码图像；

6、s5.拉伸滤波二维码图像并进行自适应直方图均衡化得到增强二维码，对增强二维码进行识别。

7、进一步的，三个角点分别为位于qr二维码左侧上部的位置探测图形的左上角、左侧下部的位置探测图形的左下角、右侧上部的位置探测图形的右上角。

8、进一步的，步骤s1检测形变qr二维码，得到可识别位置探测图形和不可识别位置探测图形，包括：

9、预设图像完整度检测条件，将qr二维码中满足图像完整度检测条件的模块图形作为可识别位置探测图形；若可识别位置探测图形的数量大于1且小于3，则预设相应数量的不可识别位置探测图形，并进行填充位置查找；

10、所述图像完整度检测条件是指黑白模块满足比例1:1:3:1:1。

11、进一步的，对预设的不可识别位置探测图形进行填充位置查找，包括：

12、获取可识别位置探测图形中任意两条相交的位置探测图形边界线，并分别记为第一位置探测图形边界线和第二位置探测图形边界线；

13、获取qr二维码的四条二维码边界线；

14、提取一条与第一位置探测图形边界线平行的二维码边界线，记为第一二维码边界线；同时提取一条与第二位置探测图形边界线平行的二维码边界线，记为第二二维码边界线；

15、根据第一位置探测图形边界线、第一二维码边界线、第二位置探测图形边界线、第二二维码边界线的长度，预估不可识别位置探测图形的填充位置。

16、进一步的，步骤s4采用仿射变换矩阵对qr二维码进行校正得到校正二维码，表示为：

17、

18、其中，表示仿射变换矩阵，仿射变换矩阵中的参数为变化参数，b1、b2为图像平移参数，(x,y)表示qr二维码的像素点，(x’,y’)表示校正二维码的像素点。

19、进一步的，采用msrcr算法对校正二维码进行三基色通道滤波，表示为：

20、

21、其中，r(x,y,z)表示滤波二维码图像(x,y)点处的z色通道，gn()表示高斯滤波函数，n＝1,2,...,n表示尺度数量，n表示最大尺度数量；i(x,y,z)表示校正二维码(x,y)点处的z色通道。

22、本发明的有益效果：

23、能够有效对qr二维码缺失的位置探测图形部分进行填充，增强qr二维码图像质量，一定程度上提高图形识别率。

24、通过msrcr、自适应直方图均衡化图像增强算法对图像三通道进行滤波，减少填充部分与周围非填充部分的灰度差异，并进一步提升图像质量，提高图形识别率。

技术特征：

1.一种形变qr二维码图像填充增强识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种形变qr二维码图像填充增强识别方法，其特征在于，三个角点分别为位于qr二维码左侧上部的位置探测图形的左上角、左侧下部的位置探测图形的左下角、右侧上部的位置探测图形的右上角。

3.根据权利要求1所述的一种形变qr二维码图像填充增强识别方法，其特征在于，步骤s1检测形变qr二维码，得到可识别位置探测图形和不可识别位置探测图形，包括：

4.根据权利要求3所述的一种形变qr二维码图像填充增强识别方法，其特征在于，对预设的不可识别位置探测图形进行填充位置查找，包括：

5.根据权利要求1所述的一种形变qr二维码图像填充增强识别方法，其特征在于，步骤s4采用仿射变换矩阵对qr二维码进行校正得到校正二维码，表示为：

6.根据权利要求1所述的一种形变qr二维码图像填充增强识别方法，其特征在于，采用msrcr算法对校正二维码进行三基色通道滤波，表示为：

技术总结
本发明属于数字图像处理技术领域，具体涉及一种形变QR二维码图像填充增强识别方法；包括检测形变QR二维码中，得到可识别位置探测图形和不可识别位置探测图形；复制可识别位置探测图形并放置在不可识别位置探测图形的填充位置上，然后确定三个角点；通过角点计算仿射变换矩阵，采用仿射变换矩阵对形变QR二维码进行校正得到校正二维码；采用MSRCR算法对校正二维码进行三基色通道滤波，得到滤波二维码图像；拉伸滤波二维码图像并进行自适应直方图均衡化得到增强二维码，对增强二维码进行识别；本发明提高了QR二维码识别率。

技术研发人员：王婧琳,刘天祥,吴广富,陈莉,翁明江
受保护的技术使用者：重庆邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15