一种QR码检测与校正提取方法及IP核技术

本发明专利技术涉及一种QR码检测与校正提取方法及IP核，是通过硬件电路直接对摄像头逐行、逐个像素输出的图像数据流进行QR码实时定位检测与QR码校正提取，而不需要拍照存储后才进行处理，可以极大地提高检测速度和识别率。该检测方法在QR码实时定位检测阶段是基于摄像头获取的相邻两帧图像中的二维码位置、形状等变化不大的基础上的，即在图像采集过程中二维码没有快速移动或形变的情况，处理一帧图像时依据的是前一帧图像得到的参数，在处理当前图像的同时更新相应的参数，为后一帧图像的处理提供依据。在QR码旋转校正与提取阶段，采用改进型CORDIC算法对QR码进行旋转校正和提取，用移位和加法代替乘除法，可以大大节省硬件资源。

【技术实现步骤摘要】
-种QR码检测与校正提取方法及IP核
本专利技术涉及条码识别
，更具体地，涉及一种QR码检测与校正提取方法及 IP核。
技术介绍
随着信息技术的飞速发展，一维条码作为一种自动识别技术已经不能满足信息系 统的数据录入的要求，因此二维条码应运而生。二维条码技术具有信息密度大、纠错能力 强、可表示多种信息、可加密、制作成本低等特点。常见的二维码码制有QR码、TOF417码、 Code 16K 码、DM 码等。 其中QR码（快速响应码）由于其信息容量大、纠错能力强、安全性高、成本低廉等 特点，被广泛应用于国防军事、电子商务、交通物流等各个领域。因此如何快速准确地对二 维码进行检测译码成为了国内外研究和开发的热点。目前，二维条码扫描解码技术主要有 两种：一是软件解码，一是终端解码。软件解码广泛应用于移动应用，通过软件算法程序对 二维条码进行解码，从而获取条码信息；终端解码广泛应用于仓储、物流、票务等领域，如二 维码扫描手持终端、检票机、PDA等，使用二维条码解码终端对二维条码进行解码及数据通 f目。 传统的二维条码解码终端采用的是基于嵌入式平台的软件解码方案，使用嵌入式 平台，通过采集并存储摄像模块的图像数据，利用处理器运行软件程序进行图像处理和解 码运算。该方案研发难度低，研发周期短。然而，该解决方案受限于处理器运算性能及软件 算法优化程度，存在处理速度慢、系统功耗高、集成度低及生产成本高的缺陷，且该方案需 要在拍摄到一帧图像后才能进行相应的图像处理和扫描译码，不具有实时性，当拍摄到的 图像不理想时（如运动模糊等）需要复杂的算法运算才能检测到二维条码。在二维条码应 用越来越广泛的大背景下，传统的软件解码方案显然满足不了二维条码发展的需求，限制 了二维条码技术的发展。 在实际生活中，摄像头获取到的图像通常会有一定的偏转，因此要从偏转的图像 中提取出端正的二维码图形，在硬件实现中，使用C0RDIC流水线对图形图像进行旋转，可 以极大地节省硬件资源。C0RDIC算法最早是1959年由J.E. Voider提出的，该算法是采 用一系列的移位和加法操作来近似计算三角函数、双曲线函数、指数、对数等基本函数的运 算，非常适用于硬件实现。C0RDIC算法的基本思想是通过一组级数收敛的角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种QR码检测与校正提取方法，其特征在于，通过硬件电路直接对摄像头逐行、逐个像素输出的图像数据流进行QR码实时定位检测，并采用改进型CORDIC算法对QR码进行旋转校正与提取，实现QR码的检测与校正提取。

【技术特征摘要】
1. 一种QR码检测与校正提取方法，其特征在于，通过硬件电路直接对摄像头逐行、逐 个像素输出的图像数据流进行QR码实时定位检测，并采用改进型CORDIC算法对QR码进行 旋转校正与提取，实现QR码的检测与校正提取。2. 根据权利要求1所述的QR码检测与校正提取方法，其特征在于，所述QR码实时定位 检测的实现方式如下：结合前后相邻两峽图像的扫描信息，实时获取当前图像中QR码的位 置及尺寸信息，其主要流程包括了图像灰度化、图像二值化、图像行转列、行列扫描、扫描点 筛选； 图像灰度化：将摄像头获取到的RGB图像转换成灰度图； 图像二值化：用于将获取到的灰度图像数据流转换成二值图像数据流；将一峽图像分 割成n*n的方块，计算出每个方块的灰度平均值，当下一峽图像数据流到来时，通过双线性 插值算法计算出该像素点所对应的阔值并进行对比，从而判断该点为黑0或白1，同时更新 每个方块的灰度平均值； 图像行转列：用于将按行传送的图像数据流转换成按列传输的数据流，供给后级列扫 描黑白条纹满足1:1:3:1:1的点，同时为后级QR码图像提取作缓存； 行列扫描：分为行扫描和列扫描，行、列扫描的实现方式相同；其中行扫描是对当前峽 图像的扫描；列扫描是对行转列输出的图像数据流进行扫描；行、列扫描的过程如下：使用 5个初值为0的计数器，计数器1用于计数当前条纹的宽度，每当黑白条纹切换时，对5个计 数器中的数值进行比较，判断其是否满足1:1:3:1:1的关系，若满足则记录该线段中点坐 标值和此5条条纹的平均宽度值及中间条纹的颜色，其条纹的颜色为黑0或白1，比较后将 前一个计数器的值赋值给后一个计数器，即计数器4的值赋值给计数器5,计数器3的值赋 值给计数器4, W此类推，并将计数器1中的值置为1，继续扫描，直到所有的像素点都扫描 完毕； 扫描点筛选；是在两峽图像之间的场同步期间进行的，主要包括W下H步：行列扫描 点合并，临近点合并，筛选满足等腰直角关系的点。3. 根据权利要求2所述的QR码检测与校正提取方法，其特征在于，所述扫描点筛选分 H步：行列扫描点合并，临近点合并，筛选满足等腰直角关系的点，其具体方式为： 行列扫描合并：当一峽数据传送完毕时，行列扫描即完成，将行和列扫描得到的点的位 置坐标、黑白条纹平均宽度值及中间条纹的颜色进行比对，若在误差允许范围内相等，则该 点在行列扫描中均满足1:1:3:1:1关系； 临近点合并：将临近范围内的点合并成一个点； 筛选满足等腰直角关系的点：将前级得到的点进行检测，按照排列组合的关系，检测每 H个点之间在允许误差范围内是否满足等腰直角关系，一旦检测到满足等腰直角关系的点 后即认为检测到QR码，并将检测到的点的相关信息按照顺序提供给后级。4. 根据权利要求1至3任一项所述的QR码检测与校正提取方法，其特征在于，所述采 用改进型CORDIC算法对QR码进行旋转校正与提取的具体实现方式为：在前级获得QR码的 位置信息后，通过同一条改进型CORDIC算法流水线的不同模式分别计算QR码的旋转角度 和对QR码进行校正提取； 首先采用矢量模式下的CORDIC改进算法模块计算出QR码的旋转角度，是在初始的流 水线前端增加一级迭代角度为a-3 = arctan(23)的流水级，使其能逼近0-360°内的任意 旋转角度；然后采用旋转模式下的CORDIC改进算法模块提取出旋转校正后的QR码图像。5. -种QR码检测与校正提取IP核，其特征在于，QR码检测与校正提取IP核的处理模 块采用硬件描述语言实现，包括： 摄像头接口模块：用于配置摄像头，使其输出相应格式的图像数据，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣军，谭洪舟，钟秀媚，朱雄泳，谢舜道，刘松劲，
申请(专利权)人：中山大学，中山大学花都产业科技研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44