專利名稱：Qr碼識(shí)別系統(tǒng)及其識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二維條形碼，尤其涉及一種形成于金屬面上的QR碼識(shí)別系統(tǒng)及識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
二維條形碼作為一種新的信息存儲(chǔ)和傳遞技術(shù)，廣泛應(yīng)用于商品標(biāo)識(shí)、安全防偽和電子商務(wù)等眾多領(lǐng)域。二維條形碼利用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在二維方向上分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的；在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“ 1”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過影像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。常見的國際標(biāo)準(zhǔn)二維條形碼有PDF417、Data Matrix、Maxi Code及QR Code等各種標(biāo)準(zhǔn)，其中以超高速識(shí)讀(Quick Response Code, QR Code)應(yīng)用最為廣泛，QR碼具有超高速、全方位(360度)識(shí)讀的特點(diǎn)，能有效地表示漢字，在諸多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，QR碼符號(hào)是由一系列小正方形信息塊組成的正方形數(shù)組，通過用明暗的灰度變化表示“0”或“ 1 ”，在QR碼應(yīng)用于汽車制造、飛機(jī)制造、武器制造及一切機(jī)械產(chǎn)品上時(shí)，要求在金屬面或塑料面上用雕刻來表現(xiàn)QR 碼，然而該表面經(jīng)過雕刻后，亮與暗的對(duì)比較印刷面為低，QR碼的識(shí)別難度大且容易產(chǎn)生失直
ο因此急需一種QR碼識(shí)別系統(tǒng)及識(shí)別方法來克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的是提供一種穩(wěn)定性高、具有較高識(shí)別性能的QR碼識(shí)別系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是提供一種能高效穩(wěn)定識(shí)別QR碼的QR碼識(shí)別方法。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所提供的一種QR碼識(shí)別系統(tǒng)，包括攝像機(jī)及與所述攝像機(jī)電連接的處理器，其中攝像機(jī)具有第一攝像機(jī)、第二攝像機(jī)、均勻光源、電源調(diào)節(jié)器、存儲(chǔ)器及控制器，第一攝像機(jī)包括相連的第一鏡頭及第一傳感器，第二攝像機(jī)包括相連的第二鏡頭及第二傳感器，第一傳感器及第二傳感器與控制器同步連接，均勻光源及存儲(chǔ)器分別與控制器電連接，電壓調(diào)節(jié)器分別與第一傳感器、第二傳感器、控制器及處理器電連接，控制器與處理器相連，設(shè)定第一基準(zhǔn)面與第二基準(zhǔn)面，第一鏡頭與第一基準(zhǔn)面正對(duì)，第一鏡頭中心的光軸與第二基準(zhǔn)面相交于焦點(diǎn)，第一鏡頭位于第二鏡頭與均勻光源之間且第一鏡頭、第二鏡頭及均勻光源位于同一平面，第二鏡頭的中心位于均勻光源的光軸入射經(jīng)過所述焦點(diǎn)在第二基準(zhǔn)面的反射線上。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所提供的一種QR碼識(shí)別方法，包括以下步驟首先，利用第一攝像機(jī)與第二攝像機(jī)同步取得QR碼對(duì)應(yīng)的第一影像及第二影像；再來，對(duì)第二影像做幾何轉(zhuǎn)換，得到正常的QR碼的第三影像；并且，分別將第一影像、第三影像的每一單元信息塊的像素值減去所在影像的平均像素值且對(duì)結(jié)果取絕對(duì)值并對(duì)應(yīng)形成第四影像、第五影像；
之后，將第四影像映射的單元信息塊的像素值與第五影像映射的單元信息塊的像素值進(jìn)行比較，并記錄差值形成第六影像；最后，設(shè)定門檻值，對(duì)所述第六影像進(jìn)行二值化。如上所述，本發(fā)明的QR碼識(shí)別系統(tǒng)和識(shí)別方法，利用差分信號(hào)的原理，采用兩臺(tái)攝像機(jī)的設(shè)計(jì)，通過攝像機(jī)的擺設(shè)角度進(jìn)行補(bǔ)光，能高效穩(wěn)定地對(duì)所述QR碼進(jìn)行識(shí)別，經(jīng)過影像處理后，對(duì)應(yīng)的像素值相減取絕對(duì)值，通過設(shè)定門檻值來判斷該區(qū)是0或1，然后進(jìn)行QR碼辨識(shí)，從而達(dá)到高效穩(wěn)定地識(shí)別所述QR碼的目的。


圖1為本發(fā)明QR碼的平面示意圖。圖2為圖1中所示的由亮平面代表的QR碼的白色單元信息塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1中所示的由散射面代表的QR碼的黑色單元信息塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明QR碼的制造方法的流程圖。圖5為本發(fā)明QR碼識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖6為本發(fā)明QR碼的識(shí)別原理示意圖。圖7為圖5中所示的第一攝像機(jī)、第二攝像機(jī)與控制器同步連接的示意圖。圖8為本發(fā)明QR碼識(shí)別方法的流程圖。圖中各附圖標(biāo)記說明如下QR碼10亮平面11
散射面12對(duì)位方塊13
第一攝像機(jī)210第一鏡頭212
第一傳感器212第二攝像機(jī)220
第二鏡頭222第二傳感器224
均勻光源230電源調(diào)節(jié)器240
存儲(chǔ)器250控制器260
處理器270第一基準(zhǔn)面280
第二基準(zhǔn)面290
具體實(shí)施例方式為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及效果，以下茲例舉實(shí)施例并配合附圖詳予說明。請(qǐng)參閱圖1至圖3，本發(fā)明涉及一種QR碼10，適用于在金屬面或塑料面上形成，所述QR碼10呈正方形并由若干個(gè)同樣呈正方形的單元信息塊按照一定規(guī)律無間隙地排列而成，其單元信息塊為黑色或白色，分別表示不同的二進(jìn)制值。本發(fā)明的QR碼10的白色單元信息塊表現(xiàn)為在金屬面上壓鑄形成的亮平面11，且代表各白色單元信息塊的亮平面11均與水平面形成一致的傾斜角P，其中，P優(yōu)選在0度至45度之間；所述QR碼10的黑色單元信息塊表現(xiàn)為散射面12，所述散射面12位于與水平面平行的同一平面上。通過亮平面11 來表現(xiàn)QR碼的白色單元信息塊，散射面12來表現(xiàn)黑色單元信息塊，加強(qiáng)亮暗對(duì)比度，加強(qiáng)可讀性和穩(wěn)定性。
參閱圖4，上述QR碼10的制造方法，包括以下步驟

SOOl 對(duì)應(yīng)QR碼的每一單元信息塊在金屬面上分別壓鑄形成亮平面，且每個(gè)單元信息塊上的亮平面均與水平面形成一致的傾斜角；S002 利用雷射雕刻機(jī)將QR碼的黑色單元信息塊對(duì)應(yīng)位置上的亮平面去除并分別形成位于與水平面平行的同一平面上的散射面。具體地，SOOl步驟之前還包括在所述金屬面上壓鑄形成對(duì)位方塊13，所述QR碼 10位于所述對(duì)位方塊13的一側(cè)，QR碼10的邊緣分別與對(duì)位方塊13的邊緣對(duì)應(yīng)垂直。通過對(duì)位方塊13的標(biāo)引，方便在金屬面上壓鑄形成傾斜度一致的亮平面11，且方便雷射雕刻機(jī)獲取QR碼10的位置信息，能準(zhǔn)確快速地消除掉QR碼10對(duì)應(yīng)的黑色單元信息塊上的亮平面11，形成所需的散射面12。請(qǐng)參閱圖5，本發(fā)明的QR碼識(shí)別系統(tǒng)，包括攝像機(jī)及與所述攝像機(jī)電連接的處理器270，攝像機(jī)包括第一攝像機(jī)210、第二攝像機(jī)220、均勻光源(light source，LS) 230、電源調(diào)節(jié)器240、存儲(chǔ)器250及控制器260，第一攝像機(jī)210及第二攝像機(jī)220與控制器260 同步連接，均勻光源230及存儲(chǔ)器250分別與控制器260電連接，電壓調(diào)節(jié)器240分別與第一攝像機(jī)210、第二攝像機(jī)220、控制器260及處理器270電連接，控制器260與處理器270 相連，其中，存儲(chǔ)器250用于存儲(chǔ)影像數(shù)據(jù)，處理器270可以是PC終端，其通過電壓調(diào)節(jié)器 240為第一攝像機(jī)210、第二攝像機(jī)220及控制器260提供電源。請(qǐng)參閱圖6及圖7，具體地，第一攝像機(jī)210包括第一鏡頭212及第一傳感器214， 第二攝像機(jī)220包括第二鏡頭222及第二傳感器224，第一鏡頭212及第二鏡頭222用于采集影像，第一傳感器214及第二傳感器224與控制器260同步相連。配合參閱第六圖，設(shè)定第一基準(zhǔn)面280與第二基準(zhǔn)面290，第一基準(zhǔn)面280與水平面平行，第二基準(zhǔn)面290與第一基準(zhǔn)面280之間的夾角與所述傾斜角識(shí)大小一致，第一鏡頭212與第一基準(zhǔn)面280正對(duì)，第一鏡頭212的中心的光軸Ll與第二基準(zhǔn)面290相交于焦點(diǎn)0，第一鏡頭212位于第二鏡頭 222與均勻光源230之間且第一鏡頭212、第二鏡頭222及均勻光源位230于同一平面，第二鏡頭222的中心位于均勻光源230的光軸L2入射經(jīng)過焦點(diǎn)0在第二基準(zhǔn)面290的反射線L3上。本發(fā)明的QR碼10的識(shí)別系統(tǒng)采用兩臺(tái)攝像機(jī)的設(shè)計(jì)，通過攝像機(jī)的擺設(shè)角度進(jìn)行補(bǔ)光，具體地，進(jìn)行影像采集時(shí)，第一鏡頭212與QR碼10正對(duì)，即亮平面11與第一基準(zhǔn)面280對(duì)應(yīng)，散射面12與第二基準(zhǔn)面290對(duì)應(yīng)。第一鏡頭212與散射面12垂直并與亮平面11相交于焦點(diǎn)0，此時(shí)第一鏡頭212與亮平面11上經(jīng)過點(diǎn)0的法線L4之間的夾角為爐， 均勻光源230的光軸L2及第二鏡頭222的中心與法線L4之間的夾角均為θ，θ角大于爐角。采集影像時(shí)，如果為完整光滑的金屬亮平面11，第二鏡頭222由于均勻光源230的加強(qiáng)作用可得到比較亮的像素值，兩攝像機(jī)取得的亮度值相減>0，而在同一為黑色圖塊，即散射面12所表示的黑色單元信息塊上，因?yàn)榱疗矫?1被雷射雕刻機(jī)打成非光滑的散射面 12，因此第一鏡頭212與第二鏡頭222獲取的數(shù)值接近，兩攝像機(jī)取得的亮度值兩者相減靠近0，通過設(shè)定門檻值來做0與1的區(qū)隔即可以實(shí)現(xiàn)解碼。具體地，參閱圖7，所述傳感器可采用CMOS影像傳感器芯片或C⑶傳感芯片，以 OV系列攝像頭芯片為例，與控制器260同步連接時(shí)，第一傳感器214的數(shù)據(jù)引腳、第二傳感器224的數(shù)據(jù)引腳分別與控制器的I/O引腳相連，將傳感器獲得的影像信號(hào)傳送給控制器260，第一傳感器214及第二傳感器2 對(duì)應(yīng)的重置引腳(SENSOR RESET pin) U2C CLK引腳、12C Data引腳、MCLK引腳同時(shí)對(duì)應(yīng)與控制器同步連接，而第二傳感器的水平參考信號(hào) (HSYNC)引腳、垂直同步信號(hào)(VSYNC)引腳、像素時(shí)鐘(PIXELCLK)引腳單獨(dú)與控制器連接， 利用SENSOR RESET Pin來使第一傳感器214與第二傳感器2M同時(shí)進(jìn)入初始化狀態(tài)，利用共同的12CCLK/12C Data引腳對(duì)兩傳感器進(jìn)行初始化的命令設(shè)定，利用其中一組的功能信號(hào)引腳HSYNC/VSYNC/PIXEL CLK來做同步訊號(hào)，即可以同時(shí)接收兩傳感器的影像數(shù)據(jù)。請(qǐng)參閱圖8，本發(fā)明的QR碼識(shí)別方法，包括以下步驟SlOl 采用識(shí)別系統(tǒng)對(duì)所述QR碼進(jìn)行影像采集，利用第一攝像機(jī)與第二攝像機(jī)同步取得所述QR碼對(duì)應(yīng)的第一影像及第二影像；S102 對(duì)第二影像做幾何轉(zhuǎn)換，得到正常的QR碼的第三影像；S103:分別將第一影像、第三影像的每一單元信息塊的像素值減去所在影像的平均像素值且對(duì)結(jié)果取絕對(duì)值并對(duì)應(yīng)形成第四影像、第五影像；S104:將第四影像、第五影像中對(duì)應(yīng)的單元信息塊的像素值進(jìn)行比較，并記錄差值形成第六影像；S105 設(shè)定門檻值，對(duì)所述第六影像進(jìn)行二值化。由于第一鏡頭212與第二鏡頭222的采集角度不同，第二鏡頭222因拍攝角度的原因造成獲得的影像存在幾何變形，獲取的條形碼影像并非正方形而是任意四邊形，因此需要通過S102的幾何轉(zhuǎn)換步驟來矯正幾何失真，以得到由正常的QR碼影像。在第六影像中判斷QR碼是靠近0或遠(yuǎn)離0，根據(jù)攝像機(jī)的特性選取合適的門檻值做0與1的區(qū)隔，將 QR碼譯碼為二進(jìn)制字符，通過此識(shí)別方式達(dá)到高效穩(wěn)定地識(shí)別所述QR碼的目的。如上所述，本發(fā)明的QR碼識(shí)別系統(tǒng)和識(shí)別方法，利用差分信號(hào)的原理，采用兩臺(tái)攝像機(jī)的設(shè)計(jì)，通過攝像機(jī)的擺設(shè)角度進(jìn)行補(bǔ)光，能高效穩(wěn)定地對(duì)所述QR碼進(jìn)行識(shí)別，經(jīng)過影像處理后，對(duì)應(yīng)的像素值相減取絕對(duì)值，通過設(shè)定門檻值來判斷該區(qū)是0或1，然后進(jìn)行QR碼辨識(shí)，從而達(dá)到高效穩(wěn)定地識(shí)別所述QR碼的目的。
權(quán)利要求
1.一種QR碼識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于包括攝像機(jī)及與所述攝像機(jī)電連接的處理器，其中攝像機(jī)具有第一攝像機(jī)、第二攝像機(jī)、均勻光源、電源調(diào)節(jié)器、存儲(chǔ)器及控制器，第一攝像機(jī)包括相連的第一鏡頭及第一傳感器，第二攝像機(jī)包括相連的第二鏡頭及第二傳感器，第一傳感器及第二傳感器與控制器同步連接，均勻光源及存儲(chǔ)器分別與控制器電連接，電壓調(diào)節(jié)器分別與第一傳感器、第二傳感器、控制器及處理器電連接，控制器與處理器相連，設(shè)定第一基準(zhǔn)面與第二基準(zhǔn)面，第一鏡頭與第一基準(zhǔn)面正對(duì)，第一鏡頭中心的光軸與第二基準(zhǔn)面相交于焦點(diǎn)，第一鏡頭位于第二鏡頭與均勻光源之間且第一鏡頭、第二鏡頭及均勻光源位于同一平面，第二鏡頭的中心位于均勻光源的光軸入射經(jīng)過所述焦點(diǎn)在第二基準(zhǔn)面的反射線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的QR碼識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述QR碼呈正方形并由若干同樣呈正方形的單元信息塊按照一定規(guī)律無間隙地排列而成，其單元信息塊為黑色或白色， 分別表示不同的二進(jìn)制值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的QR碼識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述QR碼的白色單元信息塊表現(xiàn)為在金屬面上壓鑄形成的亮平面，且代表各白色單元信息塊的亮平面均與水平面形成一致的傾斜角識(shí)，所述QR碼的黑色單元信息塊表現(xiàn)為散射面，所述散射面位于與水平面平行的同一平面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的QR碼識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述第一基準(zhǔn)面與水平面平行，第二基準(zhǔn)面與第一基準(zhǔn)面之間的夾角與所述傾斜角識(shí)大小一致。
5.一種QR碼識(shí)別方法，包括如下步驟首先，利用第一攝像機(jī)與第二攝像機(jī)同步取得QR碼對(duì)應(yīng)的第一影像及第二影像；再來，對(duì)第二影像做幾何轉(zhuǎn)換，得到正常的QR碼的第三影像；并且，分別將第一影像、第三影像的每一單元信息塊的像素值減去所在影像的平均像素值且對(duì)結(jié)果取絕對(duì)值并對(duì)應(yīng)形成第四影像、第五影像；之后，將第四影像映射的單元信息塊的像素值與第五影像映射的單元信息塊的像素值進(jìn)行比較，并記錄差值形成第六影像；最后，設(shè)定門檻值，對(duì)所述第六影像進(jìn)行二值化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種QR碼識(shí)別系統(tǒng)及其識(shí)別方法，該QR碼識(shí)別方法包括步驟首先，利用第一攝像機(jī)與第二攝像機(jī)同步取得QR碼對(duì)應(yīng)的第一影像及第二影像；再來，對(duì)第二影像做幾何轉(zhuǎn)換，得到正常的QR碼的第三影像；并且，分別將第一影像、第三影像的每一單元信息塊的像素值減去所在影像的平均像素值且對(duì)結(jié)果取絕對(duì)值并對(duì)應(yīng)形成第四影像、第五影像；之后，將第四影像映射的單元信息塊的像素值與第五影像映射的單元信息塊的像素值進(jìn)行比較，并記錄差值形成第六影像；最后，設(shè)定門檻值，對(duì)所述第六影像進(jìn)行二值化。本發(fā)明的QR碼識(shí)別系統(tǒng)和識(shí)別方法能高效穩(wěn)定地對(duì)所述QR碼進(jìn)行識(shí)別。
文檔編號(hào)G06K7/10GK102289647SQ201010209040
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者陳侑祥 申請(qǐng)人:富港電子(昆山)有限公司, 正崴精密工業(yè)股份有限公司