[发明专利]一种快速运动过程中QR码实时提取方法

权利要求书

1.一种快速运动过程中QR码实时提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设计了一种多个二维码以矩阵式排列的标签样式；

S2：对于输入灰度原图进行抽取处理，并进行双阈值滤波，生成抽取图像；

S3：采用边缘检测算法对抽取图像进行处理，生成二值化的边缘图像；

S4：对于S3中的边缘图像，进行边缘点数统计，确定候选区域；

S5：对候选区域内的边缘图像进行腐蚀操作，生成二值化的腐蚀图像；

S6：对于S5中的腐蚀图像，采用基于霍夫变换的直线检测算法，检测边缘分割线；

S7：对于S6的边缘分割线，根据标签样式的图形特征进行聚类处理，提取最大有效分割线子集，计算交点，确定目标区域，计算二维码子图的顶点坐标；

S8：提取二维码子图，用于解码处理；

所述步骤S7的具体过程如下：

S7.1：对于S6的边缘分割线数组，按照极角值从小到大顺序排序，极角值相同的按照极径值从小到大顺序排序，极角值相同意味着具有平行线特征；

S7.2：遍历经过排序的边缘分割线数组，记录具有垂直或近似垂直关系的边缘分割线，构成边缘分割线数组的垂直特征子集，具体方法是：

对于边缘分割线数组中的元素a和b，设其极角值分别为α和β，如果满足下式，则认为α和β彼此垂直或近似垂直，判定对应的边缘分割线a和b符合垂直特征：

|β-(α+30°)|＜e

其中e是容许的角度误差；

S7.3：对于S7.2的符合垂直特征的边缘分割线数组子集中的每个数组元素，计算所包含的两个角度的边缘分割线数之和，寻找出具有最多线数的数组元素；

S7.4：对于S7.3的数组元素，对于所包含的两个角度，分别进行极径值间距特征进行提取，具体方法是：

设数组元素的两个极角值分别为α和β；

S7.4.1对于所有极角值等于α的边缘分割线数组，从最小极径值开始，计算后面的数组元素的极径值与其差值，如果满足下式的二维码图形尺寸要求，则认为这两个边缘分割线符合间距特征：

POLAR_RADIUS_MIN≤polar_radius_diff≤POLAR_RADIUS_MAX

其中，

polar_radius_diff是两个数组元素极径值的差值；

POLAR_RADIUS_MIN是二维码图形的最小宽度阈值；

POLAR_RADIUS_MAX是二维码图像的最大宽度阈值；

记录下符合间距特征的边缘分割线；

从极径值较大的数组元素，继续以上的遍历过程，寻找出所有符合间距特征的数组元组，组成对于极角值等于α的具备间距特征的边缘分割线数组；

S7.4.2按照与S7.4.1类似的过程处理，获得对于极角值等于β的具备间距特征的边缘分割线数组；

S7.5：对于S7.4获得的具有满足平行/垂直/间距图形特征的两个角度的边缘分割线数组，根据极径值间距特征在数组两边添加辅助分割线，获得二维码边缘分割线数组；

S7.6：对于S7.5的二维码边缘分割线数组，计算交点坐标，具体的方法是：

根据极坐标系与直角坐标系转换公式，对于已知两条极径和极角的直线(ρ₁，θ₁)和(ρ₂，θ₂)，与这两条直线的相交点的在直角坐标系下的坐标(x，y)，具备以下关系式：

可推导出，

由于计算交点的两条直线需要满足垂直特征，即垂直或近似垂直关系，即：

为了避免三角函数运算时出现作为除数的cos(θ₁)取值为0，可对θ₁以45°角为界分成两种情况来进行计算，即0°≤θ₁≤45°或135°≤θ₁＜180°；

对于具有平行/垂直/间距的图形特征的分割线数组，包含有两个具有垂直特征的角度，通过取每个角度的相邻两条分割线，对两个角度的四条分割线的交点计算，就可以计算出所需的含有四个交点的坐标组；

遍历所有的相邻分割线，就可以计算出每个目标区域的边缘分割线交点坐标组；

S7.7：对于S7.6获得的四个交点坐标，计算可覆盖其所构成的区域的矩形区域边界尺寸，如果该矩形区域的宽度和高度大于二维码图形的尺寸阈值要求，则判定该坐标组有效，记录矩形区域坐标组；

S7.8：对于S7.7获得的矩形区域，统计二值化腐蚀图像在该区域的黑点数量，如果统计值大于二维码图形所需的最小阈值，则判定该矩形区域的顶点坐标组为可用于截取二维码子图的有效坐标组；

S7.9：对于S7.8获得的效坐标组，根据抽取比例IMG_EXTRACT_SCALE计算出原图对应的坐标，用于截取输入原图像的二维码图像子图，以供解码使用。