專利名稱：一種快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像的校正方法，尤其是一種快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的校正方法。
背景技術(shù)：
目前，《快速響應(yīng)矩陣碼QR Code》(中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18284-2000)給出的參考譯碼算法首先根據(jù)橫向和縱向的掃描確定FP(Finder Pattern，尋像圖形)，根據(jù)FP確定AP(AlignmentPattern，校正圖形)，然后根據(jù)FP和AP建立采樣網(wǎng)格，獲取解碼前的信息。在實(shí)踐中，對于QR Code(Quickly Response Code，快速響應(yīng)矩陣碼)圖像經(jīng)過旋轉(zhuǎn)變換后得到的圖像，為了準(zhǔn)確得到FP的位置，一般除了橫向和縱向的掃描外，還增加45度交叉方向的掃描。
然而，由于成像條件的限制，QR Code圖像往往會產(chǎn)生透視變換，以上的方法即使能夠順利地找到FP，也無法根據(jù)參考譯碼算法得到正確的AP位置和采樣網(wǎng)格，即現(xiàn)有的算法無法魯棒地識別透視QR Code圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種通過魯棒地估計(jì)透視矩陣的參數(shù)實(shí)現(xiàn)QR Code圖像解碼目的的QR Code圖像的校正方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的校正方法，包括以下步驟1.1根據(jù)參考譯碼算法，掃描確定所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的三個尋像圖形點(diǎn)；1.2根據(jù)所述三個尋像圖形點(diǎn)分別確定所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的四條側(cè)邊的分布點(diǎn)集；1.3所述四條側(cè)邊的分布點(diǎn)集分別采用隨機(jī)抽樣一致性算法擬合得到四條側(cè)邊的擬合直線，所述四條側(cè)邊的擬合直線兩兩相交得到圖像坐標(biāo)系下所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的四個頂點(diǎn)；1.4采用奇異值分解方法估計(jì)所述四個頂點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系及世界坐標(biāo)系中的透視變換關(guān)系得到透視變換參數(shù)；1.5根據(jù)所述透視變換參數(shù)，對所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像重新采樣，得到校正后的快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像。
上述方案中，步驟1.2中四個側(cè)邊的分布點(diǎn)集的確定方法如下，其中，將所述三個尋像圖形點(diǎn)中與其余兩個尋像圖形點(diǎn)均相鄰的尋像圖形點(diǎn)記為第二尋像圖形點(diǎn)，與所述第二尋像圖形點(diǎn)順時針相鄰的尋像圖形點(diǎn)記為第三尋像圖形點(diǎn)，與所述第二尋像圖形點(diǎn)逆時針相鄰的尋像圖形點(diǎn)記為第一尋像圖形點(diǎn)以第二尋像圖形點(diǎn)為開始點(diǎn)，依第一尋像圖形點(diǎn)到第二尋像圖形點(diǎn)的方向及其反向方向進(jìn)行掃描得到掃描起點(diǎn)集，以所述掃描起點(diǎn)集中的每一點(diǎn)為起點(diǎn)，依第三尋像圖形點(diǎn)到第二尋像圖形點(diǎn)的方向進(jìn)行掃描得到所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像一側(cè)邊的分布點(diǎn)集；以第二尋像圖形點(diǎn)為開始點(diǎn)，依第三尋像圖形點(diǎn)到第二尋像圖形點(diǎn)的方向及其反向方向進(jìn)行掃描得到掃描起點(diǎn)集，以所述掃描起點(diǎn)集中的每一點(diǎn)為起點(diǎn)，依第一尋像圖形點(diǎn)到第二尋像圖形點(diǎn)的方向進(jìn)行掃描得到所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像一側(cè)邊的分布點(diǎn)集；以第三尋像圖形點(diǎn)為開始點(diǎn)，依第一尋像圖形點(diǎn)到第二尋像圖形點(diǎn)的方向及其反向方向進(jìn)行掃描得到掃描起點(diǎn)集，以所述掃描起點(diǎn)集中的每一點(diǎn)為起點(diǎn)，依第二尋像圖形點(diǎn)到第三尋像圖形點(diǎn)的方向進(jìn)行掃描得到所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像一側(cè)邊的分布點(diǎn)集；以第一尋像圖形點(diǎn)為開始點(diǎn)，依第二尋像圖形點(diǎn)到第三尋像圖形點(diǎn)的方向及其反向方向進(jìn)行掃描得到掃描起點(diǎn)集，以所述掃描起點(diǎn)集中的每一點(diǎn)為起點(diǎn)，依第二尋像圖形點(diǎn)到第一尋像圖形點(diǎn)的方向進(jìn)行掃描得到所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像一側(cè)邊的分布點(diǎn)集。
上述方案中，所述掃描采用數(shù)字微分分析方法，根據(jù)掃描過程中的深淺色的轉(zhuǎn)換進(jìn)行，即掃描色彩深色轉(zhuǎn)為淺色兩次后，所述掃描停止。
上述方案中，步驟1.3中直線的擬合步驟包括4.1預(yù)設(shè)匹配點(diǎn)數(shù)的閾值和擬合次數(shù)的閾值；4.2選定一未經(jīng)擬合的側(cè)邊的分布點(diǎn)集，選擇所述分布點(diǎn)集中的2到4個點(diǎn)形成一子點(diǎn)集；4.3對所述子點(diǎn)集進(jìn)行擬合，得到一所述側(cè)邊的擬合直線，并記錄所述分布點(diǎn)集中可以匹配到所述擬合直線上的點(diǎn)的數(shù)量和所述擬合直線的參數(shù)；4.4若匹配的點(diǎn)的數(shù)量達(dá)到或超過所述匹配點(diǎn)數(shù)的閾值，則以所述擬合直線為所述側(cè)邊的最終擬合結(jié)果，若還存在未經(jīng)擬合的側(cè)邊的分布點(diǎn)集，回到步驟4.2，否則結(jié)束擬合步驟；若匹配的點(diǎn)的數(shù)量未達(dá)到所述匹配點(diǎn)數(shù)的閾值，判斷擬合次數(shù)是否超出所述擬合次數(shù)的閾值，若未超過，回到步驟4.3，否則以記錄中匹配的點(diǎn)的數(shù)量最大的擬合直線為所述側(cè)邊的最終擬合結(jié)果，若還存在未經(jīng)擬合的側(cè)邊的分布點(diǎn)集，回到步驟4.2，否則結(jié)束擬合步驟。
上述方案中，所述透視變換參數(shù)是采用所述奇異值分解方法解由所述四個頂點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系及世界坐標(biāo)系中的透視變換關(guān)系構(gòu)造的線性方程組得到的。
上述方案中，三個尋像圖形點(diǎn)是利用橫向、縱向及45度交叉掃描所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像得到的。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在本發(fā)明提供的技術(shù)方案采用RANSAC(random sample consensus，隨機(jī)抽樣一致性)算法準(zhǔn)確得到QR Code圖像的四個頂點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，然后采用SVD(Singular ValueDecomposition，奇異值分解)方法來魯棒地估計(jì)透視矩陣的參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)QR Code圖像解碼的目的；由于RANSAC算法求解的點(diǎn)集元素較少，因此計(jì)算相對簡單快速，占用內(nèi)存較少，特別是在有內(nèi)存限制的條件下，可以利用該方法來實(shí)現(xiàn)QR Code圖像的識別。


圖1為本發(fā)明快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的校正方法；圖2為本發(fā)明一實(shí)施例三個尋像圖形點(diǎn)的示意圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例四個分布點(diǎn)集的示意圖；圖4為本發(fā)明一實(shí)施例四條擬合直線的示意圖；圖5為本發(fā)明一實(shí)施例經(jīng)過校正后的快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
參照圖1，一種快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的校正方法，包括以下步驟步驟一根據(jù)參考譯碼算法，利用橫向、縱向及45度交叉掃描確定QR Code圖像的三個FP點(diǎn)，如圖2中的P1、P2、P3；步驟二根據(jù)三個FP點(diǎn)分別確定四個方向的分布點(diǎn)集，如圖3中的L1、L2、L3、L4，具體確定步驟如下所述1、以P1為開始點(diǎn)，依P3到P1的方向及其反向方向進(jìn)行掃描得到掃描起點(diǎn)集，以所述掃描起點(diǎn)集中的每一點(diǎn)為起點(diǎn)，依P2到P1的方向進(jìn)行掃描得到所述QR Code圖像一側(cè)邊的分布點(diǎn)集L1；2、以P1為開始點(diǎn)，依P2到P1的方向及其反向方向進(jìn)行掃描得到掃描起點(diǎn)集，以所述掃描起點(diǎn)集中的每一點(diǎn)為起點(diǎn)，依P3到P1的方向進(jìn)行掃描得到所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像一側(cè)邊的分布點(diǎn)集L2；3、以P2為開始點(diǎn)，依P3到P1的方向及其反向方向進(jìn)行掃描得到掃描起點(diǎn)集，以所述掃描起點(diǎn)集中的每一點(diǎn)為起點(diǎn)，依P1到P2的方向進(jìn)行掃描得到所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像一側(cè)邊的分布點(diǎn)集L3；4、以P3為開始點(diǎn)，依P1到P2的方向及其反向方向進(jìn)行掃描得到掃描起點(diǎn)集，以所述掃描起點(diǎn)集中的每一點(diǎn)為起點(diǎn)，依P1到P3的方向進(jìn)行掃描得到所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像一側(cè)邊的分布點(diǎn)集L4；上述各步驟中的掃描均采用數(shù)字微分分析方法，根據(jù)掃描過程中的深淺色的轉(zhuǎn)換進(jìn)行，即掃描色彩深色轉(zhuǎn)為淺色兩次后，所述掃描停止。
步驟三四個分布點(diǎn)集L1、L2、L3、L4分別采用RANSAC算法擬合得到四條側(cè)邊的擬合直線，如圖4中的11、12、13、14，具體的擬合步驟如下所述1、預(yù)設(shè)匹配點(diǎn)數(shù)的閾值和擬合次數(shù)的閾值；2、選定一未經(jīng)擬合的側(cè)邊的分布點(diǎn)集，選擇所述分布點(diǎn)集中的2到4個點(diǎn)形成一子點(diǎn)集；3、對所述子點(diǎn)集進(jìn)行擬合，得到一所述側(cè)邊的擬合直線，并記錄所述分布點(diǎn)集中可以匹配到所述擬合直線上的點(diǎn)的數(shù)量和所述擬合直線的參數(shù)；4、若匹配的點(diǎn)的數(shù)量達(dá)到或超過所述匹配點(diǎn)數(shù)的閾值，則以所述擬合直線為所述側(cè)邊的最終擬合結(jié)果，若還存在未經(jīng)擬合的側(cè)邊的分布點(diǎn)集，回到步驟2，否則結(jié)束擬合步驟；若匹配的點(diǎn)的數(shù)量未達(dá)到所述匹配點(diǎn)數(shù)的閾值，判斷擬合次數(shù)是否超出所述擬合次數(shù)的閾值，若未超過，回到步驟3，否則以記錄中匹配的點(diǎn)的數(shù)量最大的擬合直線為所述側(cè)邊的最終擬合結(jié)果，若還存在未經(jīng)擬合的側(cè)邊的分布點(diǎn)集，回到步驟2，否則結(jié)束擬合步驟。
擬合直線完成后，四條側(cè)邊的擬合直線11、12、13、14兩兩相交得到圖像坐標(biāo)系下QR Code圖像的四個頂點(diǎn)，分別記為(x0，y0)、(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)；步驟四由于世界坐標(biāo)中的QR Code圖像的四個頂點(diǎn)(u0，v0)，(u1，v1)，(u2，v2)，(u3，v3)是已知的，因此，可以使用透視變換矩陣c00c01c02c10c11c12c20c21c22]]>建立圖像坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系之間的點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，其中i＝0，1，2，3ui＝(c00*xi+c01*yi+c02)/(c20*xi+c21*yi+c22)vi＝(c10*xi+c11*yi+c12)/(c20*xi+c21*yi+c22)并得到線性方程組x0y01000-x0*u0-y0*u0x1y11000-x1*u1-y1*u1x2y21000-x2*u2-y2*u2x3y31000-x3*u3-y3*u3000x0y01-x0*v0-y0*v0000x1y11-x1*v1-y1*v1000x2y21-x2*v2-y2*v2000x3y31-x3*v3-y3*v3·c00c01c02c10c11c12c20c21=u0u1u2u3v0v1v2v3]]>其中，c22＝1；采用SVD方法解上述線性方程組得到透視變換矩陣的解，即獲得了透視變換參數(shù)；步驟五根據(jù)所述透視變換參數(shù)，對QR Code圖像重新采樣，得到校正后的QR Code圖像。至此，QR Code圖像的校正過程已結(jié)束，得到的結(jié)果如圖5所示。接下去可根據(jù)參考譯碼算法對QR Code圖像進(jìn)行解碼從而實(shí)現(xiàn)QR Code圖像的識別。
權(quán)利要求
1.一種快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的校正方法，其特征在于，包括以下步驟1.1根據(jù)參考譯碼算法，掃描確定所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的三個尋像圖形點(diǎn)；1.2根據(jù)所述三個尋像圖形點(diǎn)分別確定所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的四條側(cè)邊的分布點(diǎn)集；1.3所述四條側(cè)邊的分布點(diǎn)集分別采用隨機(jī)抽樣一致性算法擬合得到四條側(cè)邊的擬合直線，所述四條側(cè)邊的擬合直線兩兩相交得到圖像坐標(biāo)系下所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的四個頂點(diǎn)；1.4采用奇異值分解方法估計(jì)所述四個頂點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系及世界坐標(biāo)系中的透視變換關(guān)系得到透視變換參數(shù)；1.5根據(jù)所述透視變換參數(shù)，對所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像重新采樣，得到校正后的快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)矩陣二維碼的識別方法，其特征在于步驟1.2中四個側(cè)邊的分布點(diǎn)集的確定方法如下，其中，將所述三個尋像圖形點(diǎn)中與其余兩個尋像圖形點(diǎn)均相鄰的尋像圖形點(diǎn)記為第二尋像圖形點(diǎn)，與所述第二尋像圖形點(diǎn)順時針相鄰的尋像圖形點(diǎn)記為第三尋像圖形點(diǎn)，與所述第二尋像圖形點(diǎn)逆時針相鄰的尋像圖形點(diǎn)記為第一尋像圖形點(diǎn)以第二尋像圖形點(diǎn)為開始點(diǎn)，依第一尋像圖形點(diǎn)到第二尋像圖形點(diǎn)的方向及其反向方向進(jìn)行掃描得到掃描起點(diǎn)集，以所述掃描起點(diǎn)集中的每一點(diǎn)為起點(diǎn)，依第三尋像圖形點(diǎn)到第二尋像圖形點(diǎn)的方向進(jìn)行掃描得到所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像一側(cè)邊的分布點(diǎn)集；以第二尋像圖形點(diǎn)為開始點(diǎn)，依第三尋像圖形點(diǎn)到第二尋像圖形點(diǎn)的方向及其反向方向進(jìn)行掃描得到掃描起點(diǎn)集，以所述掃描起點(diǎn)集中的每一點(diǎn)為起點(diǎn)，依第一尋像圖形點(diǎn)到第二尋像圖形點(diǎn)的方向進(jìn)行掃描得到所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像一側(cè)邊的分布點(diǎn)集；以第三尋像圖形點(diǎn)為開始點(diǎn)，依第一尋像圖形點(diǎn)到第二尋像圖形點(diǎn)的方向及其反向方向進(jìn)行掃描得到掃描起點(diǎn)集，以所述掃描起點(diǎn)集中的每一點(diǎn)為起點(diǎn)，依第二尋像圖形點(diǎn)到第三尋像圖形點(diǎn)的方向進(jìn)行掃描得到所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像一側(cè)邊的分布點(diǎn)集；以第一尋像圖形點(diǎn)為開始點(diǎn)，依第二尋像圖形點(diǎn)到第三尋像圖形點(diǎn)的方向及其反向方向進(jìn)行掃描得到掃描起點(diǎn)集，以所述掃描起點(diǎn)集中的每一點(diǎn)為起點(diǎn)，依第二尋像圖形點(diǎn)到第一尋像圖形點(diǎn)的方向進(jìn)行掃描得到所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像一側(cè)邊的分布點(diǎn)集。
3.如權(quán)利要求2所述的快速響應(yīng)矩陣二維碼的識別方法，其特征在于所述掃描采用數(shù)字微分分析方法，根據(jù)掃描過程中的深淺色的轉(zhuǎn)換進(jìn)行，即掃描色彩深色轉(zhuǎn)為淺色兩次后，所述掃描停止。
4.如權(quán)利要求1至3其中之一所述的快速響應(yīng)矩陣二維碼的識別方法，其特征在于步驟1.3中直線的擬合步驟包括4.1預(yù)設(shè)匹配點(diǎn)數(shù)的閾值和擬合次數(shù)的閾值；4.2選定一未經(jīng)擬合的側(cè)邊的分布點(diǎn)集，選擇所述分布點(diǎn)集中的2到4個點(diǎn)形成一子點(diǎn)集；4.3對所述子點(diǎn)集進(jìn)行擬合，得到一所述側(cè)邊的擬合直線，并記錄所述分布點(diǎn)集中可以匹配到所述擬合直線上的點(diǎn)的數(shù)量和所述擬合直線的參數(shù)；4.4若匹配的點(diǎn)的數(shù)量達(dá)到或超過所述匹配點(diǎn)數(shù)的閾值，則以所述擬合直線為所述側(cè)邊的最終擬合結(jié)果，若還存在未經(jīng)擬合的側(cè)邊的分布點(diǎn)集，回到步驟4.2，否則結(jié)束擬合步驟；若匹配的點(diǎn)的數(shù)量未達(dá)到所述匹配點(diǎn)數(shù)的閾值，判斷擬合次數(shù)是否超出所述擬合次數(shù)的閾值，若未超過，回到步驟4.3，否則以記錄中匹配的點(diǎn)的數(shù)量最大的擬合直線為所述側(cè)邊的最終擬合結(jié)果，若還存在未經(jīng)擬合的側(cè)邊的分布點(diǎn)集，回到步驟4.2，否則結(jié)束擬合步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的快速響應(yīng)矩陣二維碼的識別方法，其特征在于所述透視變換參數(shù)是采用所述奇異值分解方法解由所述四個頂點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系及世界坐標(biāo)系中的透視變換關(guān)系構(gòu)造的線性方程組得到的。
6.如權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)矩陣二維碼的識別方法，其特征在于三個尋像圖形點(diǎn)是利用橫向、縱向及45度交叉掃描所述快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像得到的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速響應(yīng)矩陣二維碼圖像的校正方法，包括以下步驟1.根據(jù)參考譯碼算法，掃描確定QR Code圖像的三個FP點(diǎn)；2.根據(jù)三個尋FP點(diǎn)分別確定四條側(cè)邊的分布點(diǎn)集；3.四條側(cè)邊的分布點(diǎn)集分別采用RANSAC算法擬合得到四條側(cè)邊的擬合直線，四條側(cè)邊的擬合直線兩兩相交得到圖像坐標(biāo)系下QR Code圖像的四個頂點(diǎn)；4.采用SVD方法估計(jì)四個頂點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系及世界坐標(biāo)系中的透視變換關(guān)系得到透視變換參數(shù)；5.根據(jù)透視變換參數(shù)，對QR Code圖像重新采樣，得到校正后的QR Code圖像。本發(fā)明所述技術(shù)方案通過魯棒地估計(jì)透視矩陣的參數(shù)實(shí)現(xiàn)了QR Code圖像解碼的目的。
文檔編號G06K9/18GK101093543SQ20071007494
公開日2007年12月26日 申請日期2007年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日
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