CN100589116C - 一种透视快速响应矩阵二维码图案校正的方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透视快速响应矩阵二维码图案校正的方法及***，所述方法包括以下步骤：a：获取透视快速响应矩阵二维码图案；b：根据Sklansky算法求取快速响应矩阵二维码图案的凸包围盒，在包围盒的顶点中寻找图像坐标下的四个顶点；采用奇异值分解法来估计透视变换参数；c：根据得到的透视变换参数，对原图像进行重新采样，得到校正的快速响应矩阵二维码图案。本发明通过采用Sklansky算法，准确得到QR码图案的四个顶点的图像坐标，然后采用求解线性方程的方法来估计透视矩阵的参数，达到校正图像，正确解码的目的，解决了透视QR码图案解码困难的问题。

Description

一种透视快速响应矩阵二维码图案校正的方法及***

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种透视QR(快速响应矩阵二维码)图案校正的方法及***。

背景技术

目前，《快速响应矩阵码QR Code》(中华人民共和国国家标准GB/T 18284-2000)给出的参考译码算法首先根据横向和纵向的扫描确定寻像图形(Finder Pattern，FP)，根据寻像图形，确定校正图形(AlignmentPattern，AP)，然后根据FP和AP建立采样网格，获取格式解码前的信息。在实践中，对于QR码图案经过旋转变换后得到的图像，为了准确得到寻像图形的位置，一般除了横向和纵向的扫描外，还增加45度交叉方向的扫描。

然而，由于成像条件的限制，QR码图案往往会产生透视变换，以上的方法即使能够顺利地找到FP，也无法根据参考译码算法得到正确的AP位置和采样网格。因此，解决透视变换带来的译码困难是许多应用无法回避的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种透视QR码图案校正的方法及***。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种透视快速响应矩阵码图案校正的方法，包括以下步骤：

a：获取透视QR码图案；

b：根据Sklansky算法(一种已知算法)求取QR码图案的凸包围盒，用以下方法在包围盒的顶点中寻找图像坐标下的四个顶点：

b1：根据国标参考译码算法得到寻像图形；

b2：通过数字微分分析算法扫描得到四个***边的分布点；

b3：根据由Sklansky算法得到的凸包围盒，得到凸包围盒的n个顺序顶点，n1，n2，...np；如果p＞4，则求取相邻两点之间的距离，找到最小的距离的两个点nk和nl，根据相邻点ni、nk确定的线段l1，根据相邻点nl、nm确定的线段l2，用l1和l2的交点取代nk和nl点，直到只剩下四个顶点(x0，y0)，(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)为止；

采用SVD(奇异值分解)来估计透视变换参数：使用图像坐标系下的四个顶点和对应的世界坐标系下的四个顶点，根据透视参数，形成线形方程组，采用奇异值分解法来求解透视变换参数的值；

c：根据得到的透视变换参数，对原图像进行重新采样，得到校正的QR码图案。

其中，步骤c之后还包括，对校正后的QR码图案，根据国标的参考译码算法进行重新解码。

一种透视QR码图案校正的***，包括：图像获取模块、图像校正模块；

图像获取模块用于获取透视QR码图案；

图像校正模块根据Sklansky算法求取快速响应矩阵二维码图案的凸包围盒，用以下方法在包围盒的顶点中寻找图像坐标下的四个顶点：

b1：根据国标参考译码算法得到寻像图形；

b2：通过数字微分分析算法扫描得到四个***边的分布点；

b3：根据由Sklansky算法得到的凸包围盒，得到凸包围盒的n个顺序顶点，n1，n2，...np；如果p＞4，则求取相邻两点之间的距离，找到最小的距离的两个点nk和nl，根据相邻点ni、nk确定的线段l1，根据相邻点nl、nm确定的线段l2，用l1和l2的交点取代nk和nl点，直到只剩下四个顶点(x0，y0)，(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)为止；

采用奇异值分解法来估计透视变换参数：使用图像坐标系下的四个顶点和对应的世界坐标系下的四个顶点，根据透视参数，形成线形方程组，采用奇异值分解法来求解透视变换参数的值；

根据得到的透视变换参数，对原图像进行重新采样，得到校正的快速响应矩阵二维码图案。

上述方案，还包括图像识别模块；图像识别模块用于对校正后的图案，根据国标的参考译码算法进行重新解码，得到校正后的图像。

本发明具有如下有益效果：

本发明通过采用Sklansky算法，准确得到QR码图案的四个顶点的图像坐标，然后采用求解线性方程的方法来估计透视矩阵的参数，达到校正图像，正确解码的目的，从而解决了透视QR码图案解码困难的问题。

附图说明

图1为本发明***结构图；

图2A/2B/2C/2D为本发明顶点获取示意图；

图3为图2中透视图案经过校正后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

请参阅图1所示***结构图，包括：图像获取模块101、图像校正模块102、图像识别模块103；图像获取模块101可以通过摄像头直接获取图像，也可以通过图像文件等其他手段获取图像；图像校正模块102利用Sklansk算法得到凸包围盒并估计其图像坐标下的四个顶点，建立图像坐标和世界坐标系之间的点的对应关系，并根据得到的透视变换参数，对原图像进行重新采样，得到校正的QR码图案；图像识别模块103用于对校正后的图案，根据国标的参考算法进行重新解码，得到校正后的图像。

本发明中通过图像校正模块可以得到校正后的QR码图像。主要步骤如下：

(1)首先，图像校正模块根据国家标准提出的参考译码算法，利用横向和纵向扫描，加上45度交叉扫描，得到三个FP点(P1，P2，P3)；如图2A所示；

(2)图像校正模块以P1为起点，分别以P3-＞P1和P1-＞P3为方向，扫描出一组起始点集S1；从S1中点开始，以P2-＞P1为方向，扫描出一组分布点L1；同理，得到分布点L2，L3和L4；方向扫描采用DDA方法；如图2B所示；

(3)图像校正模块根据点集L1，L2，L3和L4，求取***掩模，去处背景图象；如图2C所示；

(4)图像校正模块采用Sklansky算法求取凸包围盒，如图2D所示；得到凸包围盒的n个顺序顶点，n1，n2，...np；

(5)如果p＞4，则求取相邻两点之间的距离，找到最小的距离的两个点nk和nl，根据相邻点ni、nk确定的线段l1，根据相邻点nl、nm确定的线段l2，用l1和l2的交点取代nk和nl点，直到只剩下四个顶点(x0，y0)，(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)为止；

(6)由于世界坐标中的四个矩形顶点(u0，v0)，(u1，v1)，(u2，v2)，(u3，v3)是已知的，因此，可以使用矩阵C

$\left[\begin{array}{ccc}c00& c01& c02\\ c10& c11& c12\\ c20& c21& c22\end{array}\right]$

建立图像坐标系和世界坐标系之间的点的对应关系：

ui＝(c00*xi+c01*yi+c02)/(c20*xi+c21*yi+c22)

vi＝(c10*xi+c11*yi+c12)/(c20*xi+c21*yi+c22)

并得到线形方程组：

$\left[\begin{array}{cccccccc}x0& y0& 1& 0& 0& 0& -x0*u0& -y0*u0\\ x1& y1& 1& 0& 0& 0& -x1*u1& -y1*u1\\ x2& y2& 1& 0& 0& 0& -x2*u2& -y2*u2\\ x3& y3& 1& 0& 0& 0& -x3*u3& -y3*u3\\ 0& 0& 0& x0& y0& 1& -x0*v0& -y0*v0\\ 0& 0& 0& x1& y1& 1& -x1*v1& -y1*v1\\ 0& 0& 0& x2& y2& 1& -x2*v2& -y2*v2\\ 0& 0& 0& x3& y3& 1& -x3*v3& -y3*v3\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}c00\\ c01\\ c02\\ c10\\ c11\\ c12\\ c20\\ c21\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}u0\\ u1\\ u2\\ u3\\ v0\\ v1\\ v2\\ v3\end{array}\right]$

其中，cij是矩阵系数，c22＝1；

(7)图像校正模块采用SVD解上述线形方程，得到矩阵C的解；

(8)图像校正模块根据得到的透视变换参数C，对原图像进行重新采样，得到校正的QR码图案，如图3所示；

(9)图像识别模块对校正后的图案，根据国标的参考算法进行重新解码，即可解码。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种透视快速响应矩阵二维码图案校正的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a：获取透视快速响应矩阵二维码图案；

b：根据Sklansky算法求取快速响应矩阵二维码图案的凸包围盒，用以下方法在包围盒的顶点中寻找图像坐标下的四个顶点：

b1：根据国标参考译码算法得到寻像图形；

b2：通过数字微分分析算法扫描得到四个***边的分布点；

b3：根据由Sklansky算法得到的凸包围盒，得到凸包围盒的n个顺序顶点，n1，n2，...np；如果p＞4，则求取相邻两点之间的距离，找到最小的距离的两个点nk和nl，根据相邻点ni、nk确定的线段l1，根据相邻点nl、nm确定的线段l2，用l1和l2的交点取代nk和nl点，直到只剩下四个顶点(x0，y0)，(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)为止；

采用奇异值分解法来估计透视变换参数：使用图像坐标系下的四个顶点和对应的世界坐标系下的四个顶点，根据透视参数，形成线形方程组，采用奇异值分解法来求解透视变换参数的值；

c：根据得到的透视变换参数，对原图像进行重新采样，得到校正的快速响应矩阵二维码图案。

2、如权利要求1所述的透视快速响应矩阵二维码图案校正的方法，其特征在于，步骤c之后还包括，对校正后的快速响应矩阵二维码图案，根据国标的参考译码算法进行重新解码。

3、一种透视快速响应矩阵二维码图案校正的***，其特征在于，包括：

图像获取模块、图像校正模块；

所述图像获取模块用于获取透视快速响应矩阵二维码图案；

所述图像校正模块根据Sklansky算法求取快速响应矩阵二维码图案的凸包围盒，用以下方法在包围盒的顶点中寻找图像坐标下的四个顶点：

b1：根据国标参考译码算法得到寻像图形；

b2：通过数字微分分析算法扫描得到四个***边的分布点；

b3：根据由Sklansky算法得到的凸包围盒，得到凸包围盒的n个顺序顶点，n1，n2，...np；如果p＞4，则求取相邻两点之间的距离，找到最小的距离的两个点nk和nl，根据相邻点ni、nk确定的线段l1，根据相邻点nl、nm确定的线段l2，用l1和l2的交点取代nk和nl点，直到只剩下四个顶点(x0，y0)，(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)为止；

采用奇异值分解法来估计透视变换参数：使用图像坐标系下的四个顶点和对应的世界坐标系下的四个顶点，根据透视参数，形成线形方程组，采用奇异值分解法来求解透视变换参数的值；

根据得到的透视变换参数，对原图像进行重新采样，得到校正的快速响应矩阵二维码图案。

4、如权利要求3所述透视快速响应矩阵二维码图案校正的***，其特征在于，还包括图像识别模块；图像识别模块用于对校正后的图案，根据国标的参考译码算法进行重新解码，得到校正后的图像。

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