CN1260681C - 二维条形码的读出方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维条形码的读出方法。该方法是以二维条形码读出装置的小型化和读取的高速化为目的。该方法包括以下的步骤：使用面传感器对印刷在纸张等上的二维条形码进行摄像，针对得到的二维条形码，根据投影变换对图像实施畸变校正的步骤(102)；对图像实施亮度斑驳校正的步骤(103)；对上述两个步骤校正后的二维条形码的图像数据进行解码的步骤(104)。

Description

二维条形码的读出方法

技术领域

本发明涉及一种二维条形码的读出方法，尤其涉及在读出装置小型化的同时提高读出速度的二维条形码的读出方法。

背景技术

作为二维条形码的一种，美国Intacta Technologies，Inc.公司开发的INTACTA(OTCBB：ITAC)码(以下简称INTACTA.CODE码)是周知的。这种INTACTA.CODE码由二维的黑白点阵图案组成，和一维条形码相比可以大幅度提高高密度信息记录。因而，将这种INTACTA.CODE码印刷在纸张上可以作为一种信息记录媒体，可以使音乐数据、图像数据、文字数据等多媒体信息加密化记录下来。INTACTA.CODE码的信息量，依据点阵图案的密度变化，点阵(亦称像素)越细，就可以记录更大的信息量。

例如，各种商品使用一维条形码，可以实现对商品的库存管理和销售管理。然而，因为记录的信息量少的缘故，例如只能记录商品的检索码。所以，只能基于这种检索码，再查询数据库，从数据中获取大量的商品信息。

针对这种现状，在1平方厘米的INTACTA.CODE码中的信息量，例如400～500字节的情况下，一枚纸张可以记录大量的商品信息。同时也具有不必配置外部数据库的优点。

以往使用扫描器等线传感器来读取在纸张上印刷的INTACTA.CODE码。这样，使用线传感器读取的INTACTA.CODE码在数字数据化后，例如，导入计算机通过复原程序可以将INTACTA.CODE码的记录信息复原出来。现在，INTACTA.CODE码的复原程序在现今互联网中有广泛的发布。

发明内容

然而，上述读取纸张上印刷的INTACTA.CODE码的方式使用扫描器等线传感器，必须有驱动线传感器的驱动电路等，读取装置复杂且规模大，同时因为对每一线条要单独读取的缘故，存在着读出速度非常慢的问题。

鉴于上述情况，本发明者提出使用面传感器读取INTACTA.CODE码，在使读出装置小型化的同时，提高读出速度的想法。

为了实现读出装置的小型化，要缩短面传感器上透镜的焦距，这样，获得的INTACTA.CODE码的图像就会发生畸变和亮度斑驳，就会出现不能正确复原记录信息的问题。要解决这个问题，要么增长透镜的焦距，要么减少INTACTA.CODE码的信息量。前者导致读出装置的大型化和成本提高，后者则不能发挥INTACTA.CODE码的特长。

鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的是使INTACTA.CODE码读出装置小型化的同时，提高读出速度。

另外，本发明的其它目的包括，在使用装配短焦点透镜的面传感器读取INTACTA.CODE码时，通过对获取的INTACTA.CODE码图像的畸变和亮度斑驳实施校正，实现正确的记录信息的复原。

本发明的特征包括：使用面传感器对印刷在纸张等上的二维条形码摄像获取二维条形码的图像，针对该图像实施以下步骤：

(1)根据投影变换对畸变实施校正的步骤；

(2)对上述图像中出现的亮度斑驳实施校正的步骤；

(3)根据由上述2个校正步骤校正的二维条形码图像数据，对二维条形码实施解码的步骤。

这样的结构因为使用了面传感器来读取二维条形码，和用线传感器的方式相比，读取速度有大幅度提高。

另外，为了校正用面传感器摄像获取的二维条形码图像的畸变和亮度斑驳，需要设立上述软件处理的(1)、(2)步骤，这样就可以采用价格低廉的使用紧凑型短焦距镜头的面传感器，其结果，就可以实现读出装置的小型化。

希望的实施方式如下所述。

即，根据投影变换对畸变进行校正的步骤包括：基于正方格子的4个顶点座标和使用面传感器获得的畸变图像的正方格子的4个顶点座标求解校正数据的步骤，基于该畸变校正数据对上述面传感器获得的二维条形码图像根据投影变换实施畸变校正的步骤。

另外，对图像实施亮度斑驳校正的步骤包括：对面传感器获得的二维条形码图像实施复数条块分割的步骤，对每一个条块实施亮度校正的步骤。

对每一个条块实施亮度校正的步骤包括：针对上述每一个条块，根据该条块的像素亮度分布求解条块基准值的步骤，根据图像整体的亮度分布求解整体基准值的步骤，根据条块基准值和整体基准值，对每一条块实施亮度校正的步骤。

附图说明

图1是表示和本发明实施方式相关的二维条形码读出系统的构成的框图。

图2是说明和本发明实施方式相关的二维条形码读出方法的流程图。

图3是根据投影变换校正图像畸变的示意图。

图4是根据投影变换校正图像畸变的示意图。

图5是说明校正图像亮度斑驳的图。

图6是说明校正图像亮度斑驳的图。

图7是说明校正图像亮度斑驳的图。

符号说明：

1-LED/(发光二极管)；2-透镜；3-CMOS/(图像传感器)；4-图像处理电路；5-CPU(中央处理器)；6-JPEG(格式处理器)；7-图像内存；8-USB接口；9-USB电缆；10-个人电脑(微机)；50-纸片；51-条形码区域。

具体实施方式

下面，参照图面说明本发明的实施方式。图1是表示二维条形码的读出系统的构成的框图。将印刷有二维条形码(例如，INTACTA.CODE码)的纸片50(例如，名片等)插入读出装置的插槽(图中未标出)后，发光二极管LED1点亮，照射在印刷有INTACTA.CODE码的条码区域51。然后，INTACTA.CODE码图像通过透镜2，在CCD或CMOS等光敏图像传感器3上转换成电信号。上述的LED1、透镜2、CMOS图像传感器3构成摄像机(摄像系统)。

CMOS图像传感器3的输出信号经过图像处理电路4进行图像处理后转换成特定的数字数据。从图像处理电路4输出的图像数据，依从CPU5的指令，通过JPEG6、图像内存7被压缩。

另外，压缩后的图像数据、通过USB接口8、USB电缆9，输入到个人电脑10中。还有，CPU5按照程序内存11(例如，闪存)中程序的指令，对JPEG6、图像内存、USB接口8等实施控制。个人电脑10对接收到的图像数据进行各种校正(见后述内容)。

另外，在上述二维条形码读出系统中，除去个人电脑10的部分，构成了基于面传感器的读出装置。

图2是说明二维条形码读出方法的流程图。在步骤101中，上述基于面传感器的读出装置读取二维条形码。

另外，由个人电脑10实行软件处理。在步骤102中，针对个人电脑10获得的图像数据，根据投影变换对图像畸变实施校正。在透镜2为短焦距的情况和相对于透镜2倾斜的情况下，上述步骤是对拍摄的图像的畸变进行校正的步骤。

另外，在步骤103中，对图像的亮度斑驳实施校正。发光二极管LED1在印刷有INTACTA.CODE码的区域51不可能亮度均匀的照明，图像上有亮度的斑驳。上述步骤就是针对这种情况的校正步骤。其特征是，将图像分割成复数条块，针对每一条块进行校正。另外，步骤102和步骤103的实行顺序可以调换。

另外，在步骤104中，对校正后的图像数据进行解码。例如，通过执行INTACTA.CODE码的复原程序，将INTACTA.CODE码解码后，就可以得到文字或图像等的记录信息。

下面，针对上述步骤102的“通过投影变换校正图像畸变”、步骤103的“通过条块分割校正亮度斑驳”，参照图面进行详细说明。

图3、图4是通过投影变换校正图像畸变的说明图。所谓投影变换，就是对图像的某些部分进行缩小、而对某些部分进行放大的数据处理方法。投影变换首先将指定需变换的四边形的4个顶点座标，然后将每个顶点移动到变换后的座标，需要移动多少由投影变换决定。

图3(A)是由读出装置拍摄的二维条形码的图像。为了使读出装置小型化，使用的是短焦距透镜2，摄像机和拍摄距离(透镜2和纸片50上印刷的二维条形码之间的距离)非常短。因而，拍摄的二维条形码的周围变圆，像在角上打了结一样。由于图像畸变，这样不可能对条形码进行解码。另外，摄像机的拍摄距离越短，这种畸变就越严重。

为了校正畸变，在这里首先通过读出装置拍摄均匀地印刷在纸片50上的正方格子，得到图3(B)的图像。从图像中可以看出正方格子的畸变。求解出畸变正方格子的、畸变正方形的4个顶点座标O、P、Q、R(图4)。

将以上求解得到的畸变正方形进行投影变换，相应地变换成正方形。例如，在图4中，投影变换前的顶点O、P、Q、R分别移动到O’、P’、Q、R，就得到了投影变换后的正方形。这样，如图3(C)所示，畸变的正方形就被校正过来了。通过上述操作，就知道了对于每个正方形其中的像素怎样移动是合适的。通过这些顶点就可以求出投影变换行列，作为校正数据保存下来。

这样，使用校正数据对拍摄的二维条形码图像(图3(A))实施投影变换，就可以得到如图3(D)所示校正后的图像。从这个图像可以看出，图像周围的圆形畸变被校正过来了。这样，基于校正后的图像，就可能复原二维条形码。

接下来，针对步骤103的“通过条块分割校正亮度斑驳”，参照图5至图7进行详细说明。在使用基于面传感器的读出装置拍摄二维条形码的情况下，得到像图5(A)所示的亮度均匀的图像是理想情况。

然而，实际情况是，由于装配在读出装置上的LED1的位置的影响，得到的图像明亮不均，如图5(B)所示。在图5(B)所示的图像例子中，LED1是配置在纸片50的上下附近，故图像的上下明亮，图像的中央部分黯淡。

因此，这样的二维条形码不能够正确的复原。在这里，对这样的图像施加亮度的图像处理，为了得到理想的图像，将比某基准值(阈值)暗的颜色变换成黑色，另外将比某基准值(阈值)亮的颜色变换成白色(以下简称2值化处理)，就可以得到图5(C)这样的图像。

在这个例子中，将二维条形码图像的上下部分都切除了。原因是图像的上下部分的明亮区域中像素的“黑”比中央部分的黯淡区域中像素的“白”还要明亮，如果使用同一基准值进行亮度校正，则图像的上下部分的明亮区域中的像素“黑”都会变换成白。

为了解决这个问题，需要进行下面的校正处理。

将由读出装置拍摄的二维条形码的图像数据分割成点阵状的复数条块Bi。这种条块分割的例子如图5(D)所示。这样，各条块Bi按照各自的基准值实行亮度校正。具体的例子如图6所示，求出每一个条块Bi中像素(点)的亮度(像素值)的分布。

这里的像素值是亮度数值化的结果，在0～255之间变化。像素值0最暗，像素值255最亮。因为在图像中存在黑和白的像素，假定将像素值分成黑和白两种分布。这样，将这两种分布的中间的像素值选择为基准值Ai。因此，针对每一条块Bi，基准值Ai就成为反映条块亮度的数值。另外，在黑和白的分布不能完全分开的情况下，通过计算黑和白分布的约中间值作为基准值Ai。

另一方面，求出图像整体的亮度(像素值)。这样，通过整体的分布同样可以求出整体的基准值AT。图7是说明亮度校正的原理图。横轴代表图像的一个方向的座标，例如，图5(D)的纸面上下方向的轴。

在横轴方向上，被分割成了6个条块B1～B6。纵轴代表图像(像素)的亮度。条块B1、B2、B3、B4、B5、B6的基准值分别是A1、A2、A3、A4、A5、A6。整体基准值由AT表示。

这样，基于各条块的基准值Ai和整体基准值AT对各条块进行亮度校正。例如，对于条块B1，因为A1＞AT，对应于A1和AT的差值ΔA1，黑和白的分布移动到较暗的一方。对于条块B3，因为A3＜AT，对应于A3和AT的差值ΔA3，黑和白的分布移动到较亮的一方。

这样，对每一条块进行亮度校正。对校正后的图像进行2值化处理，就可以得到经2值化处理后的二维条形码数据。

在本实施方式中虽然以INTACTA.CODE码为例对二维条形码进行了说明，但本发明并不局限于这类码，也同样适用于一般意义上的二维条形码。

另外，在本实施方式中，利用个人电脑10的软件处理过程对图像畸变和亮度斑驳实施校正，使用读出装置中内附的CPU5也能达到同样的目的。在这种情况下，上述用于校正处理的程序、用于二维条形码解码处理的程序存放在程序内存11中。CPU5依照这些程序的指令实施校正处理和解码处理。

(发明的效果)

依据本发明，针对由面传感器获取的二维条形码图像，对短焦距透镜导致的图像畸变和近距离照明导致的亮度斑驳进行校正后，根据复原程序对二维条形码进行解码，在使得读出装置小型化的同时，可以实现比用扫描器读取更高速度的读取数据处理。

Claims (3)

1.一种二维条形码的读出方法，其特征在于：

包括以下步骤：

针对用面传感器得到的二维条形码的图像，根据投影变换实施畸变校正的步骤；

对所述图像出现的亮度斑驳实施校正的步骤；

根据对通过所述两个步骤校正后的二维条形码的图像数据对该二维条形码进行解码的步骤；

根据所述投影变换实施畸变校正的步骤包括：基于正方格子的4个顶点座标和用面传感器摄像获得的畸变图像的正方格子的4个顶点座标求解畸变校正数据的步骤；基于该畸变校正数据对所述面传感器获得的二维条形码图像根据所述投影变换实施畸变校正的步骤；

对所述图像出现的亮度斑驳实施校正的步骤包括：对所述面传感器获得的二维条形码图像实施复数条块分割的步骤；对所述每一个条块实施亮度校正的步骤。

2.根据权利要求1所述的二维条形码的读出方法，其特征在于，根据条块基准值及整体基准值，对所述每一个条块实施亮度校正的步骤包括：针对所述每一个条块，根据该条块内的像素亮度分布求解条块基准值的步骤；根据所述图像整体的亮度分布求解整体基准值的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的二维条形码的读出方法，其特征在于：所述二维条形码是一种INTACTA码(INTACTA.CODE)。

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