一种环形码的边缘检测与定位识别方法技术

本发明专利技术公开了一种环形码的边缘检测与定位识别方法，属于二维码领域，具体包括以下步骤：获取待测图像；对待测图像进行预处理，通过分象限迭代中心算法确定环形码的中心坐标和半径，框选环形码最大外接圆和环形码的外接矩形，根据外接矩形从待测图像中截取环形码图像；对环形码图像进行预处理，通过择优算法筛选识别定位符并通过透视变换算法矫正。本发明专利技术为环形码设定形状，摒弃使用具有黑白比的形状作为定位符，抗干扰和变形能力较强，增强环形码的定位准确度。

Edge detection and location recognition of ring code

【技术实现步骤摘要】
一种环形码的边缘检测与定位识别方法
本专利技术涉及二维码
，特别是指一种环形码的边缘检测与定位识别方法。
技术介绍
传统方形二维码通常在三个角落嵌入双层方形作为定位区域，其黑白比例为1:1:3:1:1，利用矩形的各向等比性，很容易在真实场景中定位二维码位置，同时依据方形边缘，能框出数据码的编码区域，随后按照特定位置与顺序提取数据区黑白块，达到解码目的。利用此各向不变性，能够抗拍摄时场景的旋转、缩放等对二维码识别的干扰，但是一旦定位区域被污染，如外层矩形框被加粗，丢失像素等，很容易得到错误的数据区域，导致解码失败。新型二维码，如微信小程序中所使用的射线型“菊花码”，利用双层环形作为定位符。在实际使用中，依旧是依据某个比例找到找到定位符，确定二维码所在区域，随后依据每条射线上的黑白块获取二进制信息，虽然编码区域并非由定位区域划分，相对于传统二维码提高了定位准确度，但是按照比例寻找定位符的方式通常具有一个弊端：一般真实场景中的光照、污渍等干扰稍微影响到定位符的黑白比，就会导致解码失败。
技术实现思路
本专利技术提出一种环形码的边缘检测与定位识别方法，解决了现有技术中若二维码被污染，基于比例寻找定位符很容易得到错误的数据区域，导致解码失败的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种环形码的边缘检测与定位识别方法，具体包括以下步骤：S1，获取待测图像；S2，对待测图像进行预处理，通过分象限迭代中心算法确定环形码的中心坐标和半径，框选环形码最大外接圆和环形码的外接矩形，根据外接矩形从待测图像中截取环形码图像；S3，对环形码图像进行预处理，通过择优算法筛选识别定位符并通过透视变换算法矫正。作为本专利技术的一个优选实施例，步骤S2对待测图像进行预处理，具体包括以下步骤：对待测图像进行滤波二值化处理；提取二值图像中的连通区域，并滤除面积小于阈值的连通区域；将剩余连通区域的中心点存储至列表。作为本专利技术的一个优选实施例，对待测图像进行滤波二值化处理具体包括通过中值滤波法消除待测图像的部分噪点，通过大津算法进行图像二值化处理，通过开运算滤除小噪点和修复轮廓。作为本专利技术的一个优选实施例，步骤S2中通过分象限迭代中心算法确定环形码的中心坐标和半径，框选环形码最大外接圆和环形码的外接矩形，具体包括以下步骤：求中心点的平均点并将其作为坐标原点，划分四个象限；从三个象限中离平均点最近的点坐标，求取上述三个点坐标的圆心坐标，将该圆心坐标作为新的坐标原点划分四个象限进行迭代运算，迭代到中心位置较小范围内波动，确定为环形码中心位置坐标；根据最近的点坐标拟合圆或椭圆求取外切矩形，根据外切矩形得到环形码的内环半径；根据环形码中心位置坐标、内环半径、半径增量和半径增加数获得环形码最大半径，求取环形码的外接矩形。作为本专利技术的一个优选实施例，步骤S3中对环形码图像进行预处理具体指的是对环形码图像进行滤波二值化处理；提取二值图像中的连通区域，并滤除面积大于或小于阈值的连通区域。作为本专利技术的一个优选实施例，对环形码图像进行滤波二值化处理具体包括通过中值滤波法消除待测图像的部分噪点，通过大津算法进行图像二值化处理，通过开运算断开二值化图像中素材边缘的狭窄连接。作为本专利技术的一个优选实施例，步骤S3中根据定位符的设定形状获取候选定位符集合，通过择优算法筛选识别定位符设所有定位点集合为C，从定位点集合中选取三个点为一组求取圆心，将圆心与环形码的中心坐标进行对比，距离最近的圆心对应的三个点为定位符；通过点乘算法确定三个定位符的排序；根据三个定位符通过算术平均算法确定矫正符。作为本专利技术的一个优选实施例，通过三个定位符和矫正符的坐标对应环形码图像的坐标进行透视变换矫正。本专利技术的有益效果在于：为环形码设定形状，摒弃使用具有黑白比的形状作为定位符，抗干扰和变形能力较强，增强环形码的定位准确度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为环形码一个实施例的结构示意图；图2为本专利技术一种环形码的边缘检测与定位识别方法的流程图；图3为步骤S2的流程图；图4为步骤S3的流程图；图5为环形码解码流程图；图6为环形码定位放大与畸变矫正示例图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1展示了环形码各区域的结构图，其中各环黑点代表编码为1，白色区域代表编码为0，其余各模块功能为：装饰区仅为环形码装饰作用，可用于传递产品信息；定位区用于确定环形码所在位置，以及初始编码位置与编码方向；矫正区配合定位区可组成图像畸变矫正所需的参数变量，辅助信息区域则存储了传输内容类型，数据总长度，纠错参数等信息，在解码过程中可依据辅助信息区域确保传输信息的正确性；数据编码区为第二内环至最外环区域，包含传输信息以及纠错字的二进制编码。如图2所示，本专利技术提出了一种环形码的边缘检测与定位识别方法，环形码即为上述环形码，具体包括以下步骤：S1，获取待测图像；S2，对待测图像进行预处理，通过分象限迭代中心算法确定环形码的中心坐标和半径，框选环形码最大外接圆和环形码的外接矩形，根据外接矩形从待测图像中截取环形码图像；(1)由于使用摄像头拍摄二维码时容易受到环境噪声的影响，因此可先使用中值滤波消除部分噪点，随后使用大津算法进行图像二值化，使用开运算滤除小噪点与轮廓修复。(2)提取上述经过处理后的二值图像中的连通区域，计算各连通区域面积，滤除面积过小的轮廓。由于编码点都是实心黑圆构成，设其外接最小矩形的高为l，宽为w，初步滤除宽高比不满足0.6＜w/l＜1.8的区域。同时，利用最小外接矩形跟轮廓面积之间的比例可进一步筛除噪点区域，设cnt_area为轮廓面积，ret_area为小外接矩形面积，对不满足abs((cnt_area/rct_area)-1)<0.2条件的点滤除，将剩下的轮廓中心点集储存在列表里。(3)为了估算环形码的中心点，从环形码的形状与编码分布设计了一个利用算术平均点求取外圆轮廓的算法。经试验，在各种背景下步骤(2)中筛选得到的点集列表中所有点位置的算术坐标平均基本都会落在环形码内环内部，设点集为P＝{P1，P2，…Pn}，算术平均点求取公式为：以此算术平均点为坐标原点将点集划分四个象限，分别选三个象限各取离算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环形码的边缘检测与定位识别方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/nS1，获取待测图像；/nS2，对待测图像进行预处理，通过分象限迭代中心算法确定环形码的中心坐标和半径，框选环形码最大外接圆和环形码的外接矩形，根据外接矩形从待测图像中截取环形码图像；/nS3，对环形码图像进行预处理，根据定位符的设定形状获取候选定位符集合，通过择优算法筛选识别定位符并通过透视变换算法矫正。/n

【技术特征摘要】
1.一种环形码的边缘检测与定位识别方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1，获取待测图像；
S2，对待测图像进行预处理，通过分象限迭代中心算法确定环形码的中心坐标和半径，框选环形码最大外接圆和环形码的外接矩形，根据外接矩形从待测图像中截取环形码图像；
S3，对环形码图像进行预处理，根据定位符的设定形状获取候选定位符集合，通过择优算法筛选识别定位符并通过透视变换算法矫正。


2.根据权利要求1所述的一种环形码的边缘检测与定位识别方法，其特征在于，步骤S2对待测图像进行预处理，具体包括以下步骤：
对待测图像进行滤波二值化处理；
提取二值图像中的连通区域，并滤除面积小于阈值的连通区域；
将剩余连通区域的中心点存储至列表。


3.根据权利要求2所述的一种环形码的边缘检测与定位识别方法，其特征在于，对待测图像进行滤波二值化处理具体包括
通过中值滤波法消除待测图像的部分噪点，通过大津算法进行图像二值化处理，通过开运算滤除小噪点和修复轮廓。


4.根据权利要求2所述的一种环形码的边缘检测与定位识别方法，其特征在于，步骤S2中通过分象限迭代中心算法确定环形码的中心坐标和半径，框选环形码最大外接圆和环形码的外接矩形，具体包括以下步骤：
求中心点的平均点并将其作为坐标原点，划分四个象限；从三个象限中离平均点最近的点坐标，求取上述三个点坐标的圆心坐标，将该圆心坐标作为新的坐标原点划分四个象限进行迭代运算，迭...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐波，
申请(专利权)人：徐波，
类型：发明
国别省市：广东;44