CN112819120A

CN112819120A - 一种模糊可识别二维码及其生成、识别方法

Info

Publication number: CN112819120A
Application number: CN202110113696.9A
Authority: CN
Inventors: 谢舜道; 谭洪舟
Original assignee: Sun Yat Sen University
Current assignee: Sun Yat Sen University
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-01-27
Publication date: 2021-05-18
Anticipated expiration: 2041-01-27
Also published as: CN112819120B

Abstract

本发明提供一种模糊可识别二维码，包括定位图案、格式信息和数据；所述定位图案由模糊不变形状组成；所述格式信息存储于由模糊不变形状组成的定位图案的模糊不变特征中；所述定位图案间设置有数据带，所述数据存储于所述数据带上。本发明还提供一种模糊可识别二维码的生成、识别方法，其生成的模糊可识别二维码可以在模糊图像中直接被识别，不需要去模糊等预处理操作，简化识别流程，加快在模糊图像中的识别速度且在模糊图像中，利用模糊不变图形可以被快速识别的特点，可以快速定位到该二维码；同时，由于格式信息的存储使用了模糊不变特征，模糊并不能破坏这些特征，因此即使在严重模糊的图像中，仍然可以正确识别该二维码。

Description

一种模糊可识别二维码及其生成、识别方法

技术领域

本发明涉及二维码生成技术领域，更具体的，涉及一种模糊可识别二维码及其生成、识别方法。

背景技术

随着物联网技术的发展，作为一种重要的图形标识技术，二维码技术被广泛用于对物联网感知层的物品进行身份标识，例如商品溯源、智慧物流等。但是，随着物联网应用在越来越多场景中的普及，对标识技术的要求也越来越高。当被标识的物品在移动或者位置不固定时，摄像头往往无法获取到清晰的二维码图像。传统的方法是先对采集到的图像进行去模糊，再进行二维码的解码。然而，去模糊是一个病态问题，不但计算量大，而且一般情况下无法得到唯一解。因此，传统方法在花费大量计算的前提下，只能获得二维码解码成功率的小幅度提升。

公开号为WO2017084536A1的专利申请公开了一种智能图形识别二维码的编码***及方法、解码***及方法，编码***生成的智图码通过与图片的色彩吻合，形成融于图片的一边、两边或多边的色彩矩阵，并通过模糊识别，形成可以通过图案方式进行识别的智能图形识别二维码***。智能图形识别二维码的编解码***及方法，可使用不同色彩组合(如2种色彩、3种色彩、乃至8种色彩)，可以与图案结合或以图形方式呈现；在同一片区域可提高二维码表示的数据量；同时设置有色彩设定区域，通过识别色彩设定区域的数据识别出编码时使用的色彩数与色彩模式，并以该色彩模式进行识别，该技术虽然能提高二维码解码的效率及正确率，但其无法在严重模糊的图像中，实现二维码的准确识别，且计算量大，识别效果不佳。

发明内容

本发明为克服现有的二维码识别方法存在无法在严重模糊的图像中对二维码实现准确识别，且计算量大的技术缺陷，提供一种模糊可识别二维码及其生成、识别方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种模糊可识别二维码，包括定位图案、格式信息和数据；其中：

所述定位图案由模糊不变形状组成；

所述格式信息存储于由模糊不变形状组成的定位图案的模糊不变特征中；

所述定位图案间设置有数据带，所述数据存储于所述数据带上。

上述方案中，该模糊可识别二维码可以在模糊图像中直接被识别，不需要去模糊等预处理操作，简化识别流程，加快在模糊图像中的识别速度且在模糊图像中，利用模糊不变图形可以被快速识别的特点，可以快速定位到该二维码；同时，由于格式信息的存储使用了模糊不变特征，模糊并不能破坏这些特征，因此即使在严重模糊的图像中，仍然可以正确识别该二维码。

其中，所述定位图案由两个同心圆环和五个实心圆盘组成模糊不变形状；其中：两个同心圆环的内侧半径成固定的比例关系，该比例关系用于对二维码进行快速定位；五个实心圆盘的半径相等，并在与同心圆环内侧半径之间的比例关系也固定不变；五个实心圆盘的一个圆心设置在同心圆环的圆心上，其余四个的圆心设置在大的同心圆环的内侧圆周上。

上述方案中，首先对定位图案进行设计，当同心圆环内部被数据填满时，同心圆环可以近似认为是一个实心圆盘，而实心圆盘是一种模糊不变形状，即在模糊前与模糊后都能是相似的形状，不会因为模糊而变成另外的形状，因此可以在模糊图像中被快速识别出来。当两个实心圆盘都被识别出来后，可以通过简单比较两个同心圆环的半径比来排除图中二维码以外的圆形。五个实心圆盘中，一个处于同心圆环的中心，四个处于大的同心圆环上。处于圆环中心的实心圆盘用于估计同心圆环的半径，进而利用估计到的半径对另外四个圆盘进行精确定位。

其中，所述格式信息包括版本号，用于表示二维码的容量大小。所述格式信息存储于所述定位图案的五个实心圆盘组成的两个等腰三角形中，所述等腰三角形顶角在所述同心圆环的圆心上，其腰为大的同心圆环的半径，底角分别处在四个实心圆盘的圆心上；所述等腰三角形内角大小是一种模糊不变特征，用于存储格式信息。所述的两个等腰三角形两条腰共线形成大的同心圆环的直径，另外两条腰处于被该直径分成两个半圆的同一半圆内；两个等腰三角形除顶点外不相交，并且其中一个的顶角固定为Δ，另外一个顶角的大小根据二维码容量的不同，为iΔ,i＝1，2，3，Λ这些值中的一个，并且有iΔ<180°-2Δ。

上述方案中，由于这五个实心圆盘与其他部分之间都存在一定的空白区域，只要模糊之后其与其他部分之间仍然没有相交，则实心圆盘的质心(即圆心)坐标就是一种模糊不变特征，即该特征不会被图像是否模糊影响，所以这些实心圆盘的圆心组成的几何图形的内角也是模糊不变特征。使用模糊不变特征来存储格式信息，可以极大增加所述二维码的识别成功率，不容易发生因为模糊而无法识别的现象。

其中，所述数据带是一系列与所述定位图案中的同心圆环同心的圆环，每个数据数据带被均匀分割成扇环，每个扇环用于存储一个比特的数据，从而达到利用数据带存储数据的目的。所述数据带包括内圈数据带和外圈数据带；所述内圈数据带半径比小的同心圆环半径小、比实心圆盘半径大，而外圈数据带半径比大的同心圆环半径小、比小的同心圆环半径大。所述数据带的厚度都相等，其大小与数据容量有关，数据容量越大，数据带的厚度越小；同时，数据带的数量及半径、扇环大小随二维码的格式信息变化而变化。

一种模糊可识别二维码的生成方法，根据给定的二进制数据，选择合适的格式信息，并利用模糊不变特征将格式信息进行存储，生成相应的二维码，使给定的二进制数据存储于数据带中。

一种模糊可识别二维码的识别方法，其是根据拍摄了二维码的图像来对所述二维码进行识别的方法，其特征在于，识别出用于定位的同心圆环，根据同心圆环的内侧半径之比判断是否为所述二维码，若是，则进一步提取模糊不变特征中的格式信息，并根据格式信息划分出特定数量的数据带，并将每个数据带平均划分为扇环；根据每个扇环的颜色深浅还原出存储的二进制数据。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提供一种模糊可识别二维码及其生成、识别方法，其生成的二维码可以在模糊图像中直接被识别，不需要去模糊等预处理操作，简化识别流程，加快在模糊图像中的识别速度；在模糊图像中，利用模糊不变图形可以被快速识别的特点，可以快速定位到该二维码；同时，由于格式信息的存储使用了模糊不变特征，模糊并不能破坏这些特征，因此即使在严重模糊的图像中，仍然可以正确识别该二维码，有效解决了现有二维码识别方法存在无法在严重模糊的图像中对二维码实现准确识别，且计算量大问题。

附图说明

图1为本发明所述二维码的结构组成示意图；

图2为本发明一实施例中的二维码示意图；

图3为本发明一实施例中二维码的生成流程图；

图4为本发明一实施例中二维码的识别流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

为了解决现有方法从模糊图像识别二维码时计算量大及效果不佳的问题，提出一种基于模糊不变特征与模糊不变形状的模糊可识别二维码。下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，为本发明提出的模糊可识别二维码结构组成示意图。

S101为两个深色的同心圆环，大圆环内侧半径为R，外侧半径为1.1R，厚度为0.1R，小圆环内侧和外侧半径分别为0.5R和0.6R。

S102为四个半径为0.1R的深色实心圆盘，其圆心分别为点O、A、B、C和D，其中点O同时也是两个同心圆环的圆心，点A、B、C和D位于大圆环内侧圆周上，并且AOB为大圆盘内侧圆的直径，点C和D位于直径AOB的上侧。五个实心圆盘的圆心组成两个等腰三角形AOD和BOC，其中∠AOD＝Δ＝15°，∠BOC＝iΔ,i＝1，2，3，Λ。∠BOC存储了二维码的格式信息，包含但不限于版本号，不同版本号表示不同数据容量，表1给出一种实现方式。格式信息中，除了版本号，还可以有其他内容，例如数据的纠错等级等。

表1

S103为数据区，共包括阴影部分若干个内部和外部数据带，每个版本号对应的内外圈数据带数量如表1所示。每个数据带被进一步均匀地区分为扇环，每个扇环代表一个比特的数据，其中深色代表1，浅色代表0。所有扇环的数量之和为整个二维码的数据容量。

在具体实施过程中，如图2所示，为本发明的一个实施例。该实施例中，版本号为2，内外圈数据层数都为2，∠BOC＝75°。

在具体实施过程中，该模糊可识别二维码可以在模糊图像中直接被识别，不需要去模糊等预处理操作，简化识别流程，加快在模糊图像中的识别速度且在模糊图像中，利用模糊不变图形可以被快速识别的特点，可以快速定位到该二维码；同时，由于格式信息的存储使用了模糊不变特征，模糊并不能破坏这些特征，因此即使在严重模糊的图像中，仍然可以正确识别该二维码。

实施例2

更具体的，如图3所示，为本发明的模糊可识别二维码生成流程。在步骤S301，生成流程开始。在S302流程，用户输入被存储的二进制数据，该二进制数据可以是用户的原始数据，也可以是原始数据加上纠错编码之后的数据。在步骤S303，根据输入的二进制数据长度，选择适合的版本号。在步骤S304，根据版本号对应的二维码参数，例如表1所示的参数，生成对应的定位图案。在步骤S305，根据版本号和对应的二维码参数，把两个数据区划分成特定数量的数据带，并进一步把数据带均匀划分成扇环，输入的二进制数据中的每一个比特被依次转化为对应的扇环的明暗。在步骤S306，生成流程结束。

更具体的，如图4所示，为本发明的模糊可识别二维码识别流程。在步骤S401，识别流程开始。在步骤402，识别图中的所有同心圆环组，每个圆环组包含一大一小两个圆环，其圆心在同一点上，当然在具体的算法实现上，可以允许两个圆心的距离在一定误差范围内。在步骤S403，取出同心圆环组中的一组，判断其内侧半径之比，如果大小圆环内侧半径比为1:2，则认为这对圆环有可能是合法的二维码。当然在具体实现时，圆环的半径比也不需要是准确的1:2，可以允许一定的误差范围。如果半径比为1:2，则转到S405，否则转到S407。在步骤S405，根据圆环的半径信息以及圆盘半径和圆环半径之间的比例关系，可以估算出圆盘的半径。在步骤S406，根据前面估算是圆盘半径，可以依次识别出五个以上的圆盘，又根据五个圆盘之间的相对位置关系及圆盘与圆环之间的相对关系，可以准确识别出圆盘A、B、C、D和O，并且得到这些圆盘圆心的精确坐标。如果五个圆盘都识别成功，则转到S408否则转到S407。在步骤S407，判断是否还有未测试的同心圆环组，如果还有，则转到S403，否则转到S411。在步骤S408，根据识别到的圆盘坐标，还原存储的格式信息。在步骤S409，根据格式信息中指定的版本号，把数据区划分成特定数量的数据带及扇环。在步骤S410，根据扇环的明暗把存储的数据转化为二进制。在步骤S411，结束识别流程。

在具体实施过程中，本发明提供一种模糊可识别二维码及其生成、识别方法，其生成的二维码可以在模糊图像中直接被识别，不需要去模糊等预处理操作，简化识别流程，加快在模糊图像中的识别速度；在模糊图像中，利用模糊不变图形可以被快速识别的特点，可以快速定位到该二维码；同时，由于格式信息的存储使用了模糊不变特征，模糊并不能破坏这些特征，因此即使在严重模糊的图像中，仍然可以正确识别该二维码，有效解决了现有二维码识别方法存在无法在严重模糊的图像中对二维码实现准确识别，且计算量大问题。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种模糊可识别二维码，其特征在于，包括定位图案、格式信息和数据；其中：

所述定位图案由模糊不变形状组成；

2.根据权利要求1所述的一种模糊可识别二维码，其特征在于，所述定位图案由两个同心圆环和五个实心圆盘组成模糊不变形状；其中：

两个同心圆环的内侧半径成固定的比例关系；五个实心圆盘的半径相等，并在与同心圆环内侧半径之间的比例关系也固定不变；

五个实心圆盘的一个圆心设置在同心圆环的圆心上，其余四个的圆心设置在大的同心圆环的内侧圆周上。

3.根据权利要求1所述的一种模糊可识别二维码，其特征在于，所述格式信息包括版本号，用于表示二维码的容量大小。

4.根据权利要求2所述的一种模糊可识别二维码，其特征在于，所述格式信息存储于所述定位图案的五个实心圆盘组成的两个等腰三角形中，所述等腰三角形顶角在所述同心圆环的圆心上，其腰为大的同心圆环的半径，底角分别处在四个实心圆盘的圆心上；所述等腰三角形内角大小是一种模糊不变特征，用于存储格式信息。

5.根据权利要求4所述的一种模糊可识别二维码，其特征在于，所述的两个等腰三角形两条腰共线形成大的同心圆环的直径，另外两条腰处于被该直径分成两个半圆的同一半圆内；两个等腰三角形除顶点外不相交，并且其中一个的顶角固定为Δ，另外一个顶角的大小根据二维码容量的不同，为iΔ,i＝1，2，3，Λ这些值中的一个，并且有iΔ<180°-2Δ。

6.根据权利要求2所述的一种模糊可识别二维码，其特征在于，所述数据带是一系列与所述定位图案中的同心圆环同心的圆环，每个数据数据带被均匀分割成扇环，每个扇环用于存储一个比特的数据，从而达到利用数据带存储数据的目的。

7.根据权利要求6所述的一种模糊可识别二维码，其特征在于，所述数据带包括内圈数据带和外圈数据带；所述内圈数据带半径比小的同心圆环半径小、比实心圆盘半径大，而外圈数据带半径比大的同心圆环半径小、比小的同心圆环半径大。

8.根据权利要求6所述的一种模糊可识别二维码，其特征在于，所述数据带的厚度都相等，其大小与数据容量有关，数据容量越大，数据带的厚度越小；同时，数据带的数量及半径、扇环大小随二维码的格式信息变化而变化。

9.一种模糊可识别二维码的生成方法，所述二维码是权利要求1～8任一项所述的二维码，其特征在于，根据给定的二进制数据，选择合适的格式信息，并利用模糊不变特征将格式信息进行存储，生成相应的二维码，使给定的二进制数据存储于数据带中。

10.一种模糊可识别二维码的识别方法，其是根据拍摄了如权利要求1～8任一项所述的二维码的图像来对所述二维码进行识别的方法，其特征在于，识别出用于定位的同心圆环，根据同心圆环的内侧半径之比判断是否为所述二维码，若是，则进一步提取模糊不变特征中的格式信息，并根据格式信息划分出特定数量的数据带，并将每个数据带平均划分为扇环；根据每个扇环的颜色深浅还原出存储的二进制数据。