一种基于二维码解码的快速定位识别的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于二维码识别技术领域，特别涉及一种基于二维码解码的快速定位识 别的方法。
【背景技术】
[0002] 现今社会，二维码技术日益成熟，被广泛的应用在各行各业。因此，制造业生管系 统以及仓储管理系统的自动化解决方案将要面对愈来愈多的关于二维码自动定位识别的 问题。
[0003] 目前，大部分制造业生产线对于产品二维码的扫描还是采用传统人工的方式，然 而每个环节都要检验是否存在不良品，并将不良品信息通过扫描二维码的方式传入生管系 统，如果通过人工完成检验不良品的过程将会增加大量的人力成本；即便采用自动化方案， 一般的自动化厂商所给出的设计方案也是以改进机械设计为主，即增加导向和定位装置， 继而再加装自动识别二维码模块，但是此种方案安装有定位装置，占用大量流水时间进而 会降低生产效率；完全不影响生产效率可以依靠自动定位识别二维码的工业自动化系统， 但是成本过于昂贵。
[0004] 在自动化仓储管理系统中，自动导引车AGV占据了极其重要的一环，目前市场上 主流AGV是通过磁条、彩条、激光等实现AGV的自动导航，这些导航方式所能够提供的信息 主要是AGV与路线的偏转角度以及AGV在某标志点处进行何种动作，很少可以提供AGV在 整个工作空间之内的具体坐标，即便少数AGV可以提供，但是存储信息偏少，工作空间越 大，就越不可能反馈有效的实时方位坐标。
[0005] 因此，二维码识别技术领域急需一种基于二维码解码的快速定位识别的方法，与 其配套的二维码能够适应各种工况，对比度高、抗干扰能力强，投入成本低，仅需一套工业 相机和光源即可完成自动定位和识别的功能，工作效率快，每秒可以处理60张图片，最大 程度的满足流水线的生产需求。
【发明内容】
[0006] 本发明为了解决物品滞留在海关，无法即时发出的问题，针对其仓储系统提供了 一种基于二维码解码的快速定位识别的方法，技术方案如下： 一种基于二维码解码的快速定位识别的方法，包括如下步骤： 步骤一，对工业相机取得的整幅图像做中值滤波处理，减少干扰噪点的影响度； 步骤二，对图像分别做横向和纵向扫描，判断当前图像是否存在二维码，若存在，则取 得二维码在图像中的区域坐标，执行步骤三，若不存在，则结束本次操作； 步骤三，从整幅图像中截取二维码图像； 步骤四，将二维码图像做自适应二值化处理； 步骤五，以白色像素点为背景，对黑色像素点做连通域处理； 步骤六，过滤所有的连通域，筛选出4个边界； 步骤七，将二维码图像从基于图像的坐标系转换到基于二维码的坐标系； 步骤八，二维码分别在新坐标系下沿着X轴和y轴进行投影，获得二维码的方向性以及 取得二维码实边界的长度和坐标； 步骤九，获取二维码所有黑、白方块的重心坐标； 步骤十，判断黑、白方块的灰度值，进而获取整个二维码信息矩阵； 步骤十一，将二维码信息矩阵代入二维码解码模块通过二维码编码规则分析二维码信 息矩阵，取得解码信息。
[0007] 优选的，在上述一种基于二维码解码的快速定位识别的方法中，步骤二的具体操 作步骤为：特制的二维码周围有规则的分布四条狭长边界，每条扫描线穿过二维码区域必 然会符合一个条件，以横向扫描为例，首先穿过黑色边界AB，其次穿过中间的条码区，最后 穿过另一条黑色边界CD ;A、B、C、D四个点在整条扫描线中属于和相邻点对比灰度值变化最 大的一类点，|AB|和|⑶|的长度相近或相等，而且在整条扫描线中A、B点率先出现，C、D 点最后出现，竖向扫描与横向扫描原则相同；根据此二维码特征原则，可以判断出图像分别 做横向和纵向扫描时，扫描完毕后通过判断符合特征的扫描线数量来确认当前图像中有无 二维码存在；若存在，则取得二维码在图像中的坐标位置，即保存A点和D点的坐标，用于确 认二维码在整幅图像中的位置。
[0008] 优选的，在上述一种基于二维码解码的快速定位识别的方法中，步骤五中对黑色 像素点做连通域处理的具体步骤为：将所有能够通过相邻黑色像素点依次连接在一起的黑 色像素点归为一个连通域。
[0009] 优选的，在上述一种基于二维码解码的快速定位识别的方法中，二维码图像包括4 个边界在内的连通域个数大于等于5个。
[0010] 优选的，在上述一种基于二维码解码的快速定位识别的方法中，步骤六的具体步 骤为： 首先，在系统调试阶段取得4个边界各自黑色像素点的数量，计算得出每个边界黑色 像素点数量的平均值为pixCount，进而设置4个边界黑色像素点的数量阈值为pixCount ; 然后统计每个连通域的黑色像素点数量，并依次与pixCount对比，保留黑色像素点数量与 pixCount相近的连通域； 进一步地，在系统调试阶段取得4个边界各自的特征值，计算得出每个边界特征值的 平均值为k，进而设置4个边界的特征值阈值为k，对保留下来的连通域做奇异值分解运算 SVD，将剩余连通域各自的特征值依次与k值对比，即可筛选出最接近二维码四个边界的连 通域； 最后，在系统调试阶段取得4个边界各自的重心X、Y坐标，4个重心能够组成一个正方 形，取得该正方形的边长为shortLen和对角线长度为longLen ;计算筛选出的连通域的重 心X、Y坐标，如果一个连通域的重心能够与其它3个连通域的重心一起组成一个四边形，将 该四边形的边长与对角线长度分别与shortLen值、longLen值对比，若均为相近值，则表明 4个边界被筛选出来；否则筛选下一个连通域，直至全部筛选完成。
[0011] 优选的，在上述一种基于二维码解码的快速定位识别的方法中，步骤七的具体步 骤为： 首先，建立基于图像的坐标系X0Y，设平行的2条边界在基于图像的坐标系内的重心坐 标分别为（XO，YO)、（X1，Y1); 进一步地，计算二维码偏转角度，具体公式为：angle=atan2 (Yl-YO, Xl-XO)，angle表 示二维码偏转角度； 进一步地，在靠近二维码边界区域选择点〇 (oxl，oyl)，此时〇点的坐标是基于图像坐 标系X0Y下，通过公式转换〇点的坐标； ox=oxlX cos(angle)- oylX sin (angle)； oy=oxlX sin(angle)+ oylX cos (angle)； 进一步地，通过以下公式转换二维码区域所有像素点的坐标，建设基于二维码的坐标 系 xoy ; x=XX cos (angle) - YX sin (angle)-〇x ； y=XX sin (angle) + YX cos (angle) _oy〇
[0012] 优选的，在上述一种基于二维码解码的快速定位识别的方法中，步骤八的具体步 骤为： 首先，在基于二维码xoy坐标系下，将不包含4个边界的二维码区域图像分别向x、y 方向做投影，投影柱最高的部分是二维码的实边部分，进而判断出二维码的方向性； 进一步地，利用投影结果取得xoy坐标系下二维码实边界长度和黑白块的宽度以及实 边界交点坐标。
[0013] 优选的，在上述一种基于二维码解码的快速定位识别的方法中，步骤九的具体步 骤为： 首先，根据步骤八中求出的二维码实边界长度和黑白块的宽度以及实边界交点坐标， 依次推断正方形其余三点的坐标； 进一步地，连接做出2条扫描线，每条扫描线均穿过虚边界的黑方块和白方块，确定每 个方块的重心坐标； 进一步地，校验取得的方块重心坐标是否有效，统计扫描线上的黑、白方块信息，确定 灰度值，若为255,则该点所在的方块为白色方块；若为0,则该点所在的方块为黑色方块， 查看点各自所在方块是否是黑白间隔排列，即二维码的一个独特特征是虚边界黑白方块依 次间隔排列，若符合则表明二维码虚边界每个黑、白方块重心坐标获取成功，否则失败退 出； 进一步地，将2条扫描线上的所有黑、白方块重心坐标进行交叉组合，得到整个二维码 所有黑白方块的重心坐标。
[0014] 步骤十，判断黑、白方块的灰度值，进而获取整个二维码信息矩阵，具体步骤为： 通过步骤九中的重心点查找到对应的信息块，取得当前信息块的颜色值，设黑色二维 码信息块数值为1，白色为〇,得出二维码的信息矩阵。
[0015] 本发明的有益效果： 1、二维码采用覆膜防水处理，可重复清洁，能够适应各种工况环境。
[0016] 2、二维码背景为白色，二维码码块和边界为黑色，与背景相比对比度的程度最高。
[0017] 3、二维码周边存在特制的四个边界，通过步骤一去除噪点影响，步骤二对图像做 横纵扫描查找四个边界来判断当前图像是否存在有效的二维码，极大提高了抗干扰能力。
[0018] 4、本发明能够运