创芯科技 识读科技
0755-29485391

解析——二维码识别技术

发表时间:2021-11-17 11:48

  基于二维码识别相关的应用迅速进入人们的生活,扫二维码已成为连接线上线下成本最低的网络接入口之一。二维码识别技术原理是什么,又因何种优势能够改变我们的生活方式?本文将以二维码使用最广的QR码(Quick Response Code)为例,从QR码的优势、识别过程、算法、和应用方向等方面阐述二维码得以广泛使用的原因。

  目前,二维码在中国的最大应用领域就是移动支付。不少人已经习惯了出门不带现金,手机扫码走天下。根据第40次《中国互联网络发展状况统计报告》显示,截至2017年6月,我国手机网民规模达7.24亿,移动支付用户规模达5.02亿,4.63亿网民在线下消费时使用手机进行支付,而这其中很多都是通过扫二维码实现的。

1567663101389903.jpg


  资料来源:CNNIC 前瞻产业研究院整理

  接下来将对二维码识别技术及应用进行介绍,为了便于整体理解,首先阐述QR码的特点及优势,接着介绍QR码识别过程,并重点介绍图像预处理算法。然后讲述当前二维码识别技术的应用领域,最后演示ZLG QR码识别demo。

  1. QR码的特点及优势

  QR码是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵式二维条码,它除了具有二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图像多种信息、保密防伪性强等特点外,还具有能高速全方位识读、能有效表达汉字等主要特点。

  2. QR码的识别过程

  QR符合由编码区域和包括寻像图形、分隔符、定位图形和校正图形在内的功能图形组成。QR码结构图如下所示。

1567663114789299.jpg


  QR码结构图

  QR码识别常见的方法过程主要有图像预处理,定位位置探测图形、定位校正图形、透视变换、译码和纠错。

  图像预处理:灰度化、去噪、畸变矫正以及二值化等;

  定位位置探测图形:通过位置探测图形1:1:3:1:1的特征查找,允许容差0.5,水平和垂直方向扫描该特征,多次穿透即为候选位置探测图像,通过一些筛选策略剔除假位置探测图形确定真图形,再根据3个该图形之间的距离和旋转角度,确定它们的方位,分别为左上角,右上角和左下角。

2019.9.4.jpg


  位置探测图形特征

  定位校正图形:根据3个位置探测图像估计右下角校正符,类似定位位置探测图形定位该图形。

  透视变换:根据3个定位中心点和校正符中心点,和理想4个点的坐标,获取单应性矩阵,再通过透视变换获取标准正方形图像。透视变换公式如下:

1567663147735154.jpg


  透视变换效果图如下:

1567663175669071.jpg


  译码和纠错:译码是对二维码版本信息、格式信息、数据和纠错码进行解码和对比。将数据区转为0和1的比特流,并用 Reed-Solomon 纠错算法对比特流校验和纠错。判断QR码编码格式后译码,这样我们便得到了二维码包含的数据。

  3. QR码图像预处理

  常规的QR码识别过程容易受到环境影响而难以识别,往往需要一些预处理改善图像质量和识别环境。

  图像灰度化:摄像头输出的数据格式很多,黑白摄像头直接输出灰度图,而彩色摄像头输出格式有YUV422,YUV410,RGB565, RGB888等,二维码识别只需要单通道的灰度图,

  因此需要转化,以RGB888为例,转换公式如下:

image.png


  去噪:噪声的影响会使1:1:3:1:1的特征定位不准,以及数据阶段译码错误,常见的噪声主要是高斯噪声和椒盐噪声,可以采用高斯滤波,中值滤波或均值滤波来改善图像质量。

  畸变矫正:广角摄像头或鱼眼摄像头带有较大的畸变,越靠近视角边缘图像形变越大,对于畸变较大的图像而言,不仅1:1:3:1:1的特征的比例关系失调,数据区的数据没有标准的模块大小,会造成无法准确译码。对于这种情况,需通过畸变模型矫正,矫正成无畸变的图像。

  二值化:正常情况下背景和QR码目标区分明显,光照均匀,只需要简单使用全局二值化方法即可,常见的方法有固定阈值法、Otsu法,直方图双峰阈值化方法等。对于光照不均匀的情况,则不适用,会造成全局亮度失衡而无法正常识码,因此需要自适应局部阈值化方法处理,可以采用分块求阈值再均衡化的方法实现。

  4. QR码应用领域

  QR码是用某种特定的几何图形,按一定规律来记录数据符号信息。主要用途如下表

1567663445966152.jpg


1567663474557218.jpg


分享到:

联系邮箱:sales@pay-full.com联系电话:0755-29485391联系地址:广东省深圳市宝安区宝安大道华丰国际机器人产业园A栋710室
标富科技是专注解码芯片研发的科技制造公司,在条码、二维码解码和图像识别领域拥有自主研发实力和自主知识产权。