[发明专利]一种用于移动机器人的二维码结构及解码方法

权利要求书

1.一种用于移动机器人的二维码结构的解码方法，所述解码方法适用的二维码结构特征在于：在正五边形平面图形基底上具有码图符号，其码图符号由具有与基底不同光学反射率的定位模块和单元模块组成，定位模块和单元模块排列在平面图形上，定位模块和单元模块之间、单元模块之间留有间隙；所述定位模块为实心圆形图案，其直径为大于或等于单元模块直径的两倍，定位模块与单元模块的之间的最短距离不小于定位模块的自身直径，定位模块的位置为顶部接近正多边形顶点处；所述单元模块为大小相同、n×n个等间距排列的实心圆形图案，排列于正五边形平面图形基底的中、下部，单元模块的圆心距离不小于单元模块直径的两倍，单元模块以长宽相等的矩阵方式排列；上述结构的二维码的解码步骤如下：

步骤1：获取码图符号图像；

步骤2：对获取的码图符号图像进行校正；

步骤3：对校正后的图像进行二值化；

步骤4：对二值化图像进行边缘提取；

步骤5：用计算不变量方法从边缘中检测二维码外轮廓边缘中的五条边；

步骤6：利用五条边对模块检测找出定位模块，确定当前的码图符号主方向；

步骤7：利用主方向计算从二维码的标准码图到当前获取图像的单映矩阵；

步骤8：利用单映矩阵将当前图像映射至标准码图；

步骤9：在映射后的图像中相应位置寻找单元模块，生成对应码词；

步骤10：码词还原及纠错。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：使用最优阈值算法对图像二值化，具体步骤如下：

步骤31：设定初始阈值T₀；

步骤32：在第t步，计算前景和背景的灰度均值，设前景均值为U_f，背景均值为U_b；

步骤33：计算第t+1步的阈值T^(t+1)＝(U_f+U_b)/2；

步骤34：如果T^(t+1)＝T^(t)则停止，否则返回步骤32。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述边缘提取，包括步骤如下：

步骤41：使用坎尼边缘检测算子处理二值化图像得到边缘图像；

步骤42：使用边缘细化技术将边缘细化为八邻域意义上的单像素连接边缘；

步骤43：对单像素连接边缘去除其大量短且曲率不近似为零即不是直线的边缘。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述检测外轮廓，包括步骤如下：

步骤51：遍历当前获取图像中的线段，根据这些线段的端点是否相互接近将所有线段分组，所有端点接近的线段分在一组；

步骤52：对包含小于五条线段的组不作处理，对包含五条线段的组计算不变量，对包含N＞5条线段的组做N中取5的组合，对每种组合情况计算不变量；

步骤53：将各不变量与标定得到的不变量进行比较，与其最接近的不变量对应的五条线段即为检测到的外轮廓之一部分，该五条线段所在的线段组中各线段为外轮廓的所有边。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述检测定位模块，包括步骤如下：

步骤61：在获取的图像中计算检测到的外轮廓所有边的交点位置；

步骤62：在交点位置D×D的邻域内搜索定位模块，D为定位模块直径；

步骤63：对各个模块大小进行比较，最大的为定位模块。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：利用检测到的定位模块确定当前获取图像中外轮廓的各顶点与标准码图中各顶点的对应关系以及当前获取图像中外轮廓的各顶点的位置，标准码图中各顶点的位置已知，故使用最小二乘法计算单映矩阵。