[发明专利]一种基于最小二乘法的QR码图像定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二维条码的图像处理方法，尤其是涉及一种基于最小二乘法的QR码图像定位方法。

背景技术

QR码是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵二维码，也叫快速响应(Quick Response)码，它除具有一维条码及其它二维条码所有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图像多种文字信息、保密防伪性强等优点外，还具有超高速识读、全方位识读、能够有效地表示汉字等特点。国标GB/T18284-2000详细记载了QR码的标准。

QR条码的定位与校正方法一般是在轮廓图像的基础上，先通过Hough变换获取QR码的四个顶点。然后通过反透视变换进行图像的校正。(李军.QR码的图像恢复和识别技术研究与实现，江苏大学2010)

但是在实际操作过程中，对二值化图像通过Hough变换之后。拟合出来的边界直线有时候不唯一，如图1中，最下方拟合出了两条直线，分析其原因，因为Hough变换是一种类似投票机制的算法，在(r,θ)相近似的情况下无法将直线分离出来。同时也不能直接对原始图像进行Hough变换，因为QR码中没有明显的长直线。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于最小二乘法的QR码图像定位方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是，该方法的步骤如下：

步骤①二值化：对QR码图像进行二值化，得到QR码图像的二值图像；

步骤②获取QR码区域：对QR码图像的二值图像进行对图像进行数学形态学上的闭包运算，获取QR码的闭包图像，得到QR码区域图像；

步骤③获取QR码轮廓：使用Canny算子对QR码区域图像进行边缘提取，得到QR码轮廓图和轮廓点个数N；

步骤④建立坐标系：将图像的左上角设为坐标原点，水平方向为X轴方向，垂直方向为Y方向，建立直角坐标系；

步骤⑤计算QR码的最小外接矩：对QR码轮廓图进行最小外接矩计算，得到QR码的最小外接矩的四个顶点A、B、C、D，其中点A是最小外接矩的四个顶点中离坐标原点的欧式距离最近的点，点B、C、D按照逆时针顺序命名；

步骤⑥初始直线确定：利用线段AB和CD的中点M₁和N₁建立初始直线方程L₁:y=ax+b；

步骤⑦直线平移：对四边形区域AM₁N₁D内的图像轮廓点进行最小二乘直线拟合，得到拟合直线L₂：y=a₁x+b₁，直线L₂与QR码的最小外接矩相交于点M₂和N₂，计算坐落在四边形区域AM₂N₂D内的图像轮廓点个数N′；

步骤⑧直线平移终止判断：如果N'/N>5%，则将点M₁和点N₁移至点M₂和点N₁处，重复步骤⑦，如果满足不等式N'/N≤5%，则将直线L₂作为是QR码的1条边界；

步骤⑨下边界获取：获得另外一个四边形区域M₁BCN₁，对四边形区域M₁BCN₁进行步骤⑦-⑧的处理，以获得另一条边界；

步骤⑩左右边界获取：以线段AD的中点P₁和线段BC点Q₁为顶点，分别得到2个四边形区域ABQ₁P₁和P₁Q₁CD，对四边形区域ABQ₁P₁和P₁Q₁CD分别步骤⑦-⑨进行处理，获得QR码的另外两条边界。

本发明具有的有益的效果是：

本发明基于最小二乘法的QR码边界拟合算法克服了基于Hough变换直线拟合带来的额外误差，能快速、精确的确定QR码的四条边，从而定位QR码。

附图说明

图1是Hough变换拟合的直线图。

图2是梯形畸变失真的QR码图像图。

图3是图2的二值图像图。

图4是对图3处理后得到的QR码区域图像图。

图5是从图4提取的QR码轮廓图。

图6是轮廓图像的最小外接矩有abcd图。