專利名稱：一種基于Hough變換的條碼邊界搜索方法
一種基于Hough變換的條碼邊界搜索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種條碼邊界搜索方法，特別涉及一種基于Hough變換的條碼邊界搜 索方法。
背景技術(shù)：
條碼技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門容編碼、印刷、識別、 數(shù)據(jù)采集和處理于一身的新興技術(shù)。條碼技術(shù)由于其識別快速、準(zhǔn)確、可靠以及成本低等優(yōu) 點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于商業(yè)、圖書管理、倉儲(chǔ)、郵電、交通和工業(yè)控制等領(lǐng)域，并且勢必在逐漸興 起的“物聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用中發(fā)揮重大的作用。目前被廣泛使用的條碼包括一維條碼及二維條碼。一維條碼又稱線形條碼是由平 行排列的多個(gè)“條”和“空”單元組成，條形碼信息靠條和空的不同寬度和位置來表達(dá)。一 維條碼只是在一個(gè)方向(一般是水平方向)表達(dá)信息，而在垂直方向則不表達(dá)任何信息，因 此信息容量及空間利用率較低，并且在條碼損壞后即無法識別。二維條碼是由按一定規(guī)律在二維方向上分布的黑白相間的特定幾何圖形組成，其 可以在二維方向上表達(dá)信息，因此信息容量及空間利用率較低，并具有一定的校驗(yàn)功能。二 維條碼可以分為堆疊式二維條碼和矩陣式二維條碼。堆疊式二維條碼是由多行短截的一 維條碼堆疊而成，代表性的堆疊式二維條碼包括PDF417、Code 49、Code 16K等。矩陣式 二維條碼是由按預(yù)定規(guī)則分布于矩陣中的黑、白模塊組成，代表性的矩陣式二維條碼包括 Codeone、Aztec、Date MatriX、QR 碼等。在現(xiàn)有技術(shù)的條碼解碼過程中往往需要通過Hough變換對條碼邊界進(jìn)行搜索，例 如PDF417條碼的層邊界。如圖1所示，Hough變換的基本原理為假設(shè)在直角坐標(biāo)系中存在 一條原點(diǎn)距離為P，方位角為θ的直線，則直線上每一點(diǎn)滿足公式P = xcos θ +ysin θ 0 在條碼邊界搜索過程中，首先對參數(shù)空間(P、Θ)進(jìn)行離散化，再將采樣像素點(diǎn)的圖像空 間坐標(biāo)x、y變換到參數(shù)空間(P、Θ)的多個(gè)離散區(qū)域。具體來說，按預(yù)定步長將參數(shù)空間 (P、Θ)劃分出多個(gè)離散區(qū)域，每個(gè)離散區(qū)域?qū)?yīng)于P、θ不同的離散值。對于每一個(gè)采 樣像素點(diǎn)的圖像空間坐標(biāo)x、y，利用不同的θ離散值通過上述變換公式計(jì)算對應(yīng)的P值， 以確定其所落入的離散區(qū)域。在變換過程中，利用二維累加器矩陣將落入不同區(qū)域的采樣 像素點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行累加，進(jìn)而得到如圖2所示的累加值矩陣，并將累加值最大的區(qū)域所對 應(yīng)的P、θ作為條碼邊界的最佳直線擬合參數(shù)。例如，在圖2中，選擇累加值為90的區(qū)域 對應(yīng)的P =7及θ =90作為條碼邊界的最佳直線擬合參數(shù)。然而，在上述方法中，僅將 單個(gè)區(qū)域內(nèi)的累加點(diǎn)數(shù)量作為判斷最佳直線擬合參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，未考慮到周邊區(qū)域，因此在 實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)出現(xiàn)誤差。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)條碼邊界搜索中僅考慮單個(gè)離散區(qū)域內(nèi)的累加值導(dǎo)致出現(xiàn)誤 差的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于Hough變換的條碼邊界搜索方法，其通過加權(quán)求和方式綜合考慮多個(gè)離散區(qū)域，提高了條碼邊界檢測的準(zhǔn)確度。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于Hough變換的條碼 邊界搜索方法，該條碼邊界搜索方法包括a.對參數(shù)空間進(jìn)行離散化，以形成多個(gè)離散區(qū) 域；b.利用Hough變換將條碼邊界上的多個(gè)采樣像素點(diǎn)的圖像空間坐標(biāo)變換到參數(shù)空間的 多個(gè)離散區(qū)域內(nèi)；c.對落入各離散區(qū)域內(nèi)的采樣像素點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行累加；d.將各離散區(qū)域 的累加值與周邊離散區(qū)域的累加值進(jìn)行加權(quán)求和；e.基于加權(quán)求和后的累加值確定條碼 邊界的直線擬合參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟d中，加權(quán)求和的權(quán)重值隨著各離散區(qū)域與周 邊離散區(qū)域之間距離的增大而減小。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟e中，選擇加權(quán)求和后的累加值最大的離散區(qū) 域所對應(yīng)的參數(shù)空間坐標(biāo)作為直線擬合參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，圖像空間為直角坐標(biāo)空間，參數(shù)空間為極坐標(biāo)空間。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟a中，在條碼邊界的方位角的可能取值范圍內(nèi) 選擇多個(gè)角度離散值，并在條碼邊界的原點(diǎn)距離的可能取值范圍內(nèi)選擇多個(gè)距離離散值， 多個(gè)離散區(qū)域分別對應(yīng)于不同角度離散值和距離離散值。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟b中，對于條碼邊界的每一采樣像素點(diǎn)的直角 坐標(biāo)，將各角度離散值分別代入公式P = XCOS θ +ysin θ，確定其所對應(yīng)的距離離散值，以 確定采樣像素點(diǎn)所落入的離散區(qū)域，其中x、y為直角坐標(biāo)，θ為角度離散值，Ρ為對應(yīng)的 距離離散值。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于Hough變換的條 碼邊界搜索方法，該條碼邊界搜索方法包括a.在條碼邊界的方位角的可能取值范圍內(nèi) 選擇多個(gè)角度離散值，并在條碼邊界的原點(diǎn)距離的可能取值范圍內(nèi)選擇多個(gè)距離離散 值；b.對于條碼邊界的每一采樣像素點(diǎn)的直角坐標(biāo)，將各角度離散值分別代入公式P = xcos θ +ysin θ，以確定其所對應(yīng)的距離離散值，其中x、y為直角坐標(biāo)，θ為角度離散值，P 為對應(yīng)的距離離散值；c.根據(jù)各角度離散值與對應(yīng)距離離散值對二維累加器矩陣中的對 應(yīng)矩陣元素進(jìn)行累加，以使二維累加器矩陣的各矩陣元素分別表示角度離散值和距離離散 值的對應(yīng)組合的出現(xiàn)次數(shù)；d.將各矩陣元素的累加值與周邊矩陣元素的累加值進(jìn)行加權(quán) 求和；e.基于各矩陣元素的加權(quán)求和后的累加值確定條碼邊界的直線擬合參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟a中，多個(gè)角度離散值以固定角度步長依次遞 增，多個(gè)距離離散值以固定距離步長依次遞增。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟d中，加權(quán)求和的權(quán)重值隨著各矩陣元素與各 周邊矩陣元素之間距離的增大而減小。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在步驟e中，選擇加權(quán)求和后的累加值最大的矩陣元 素所對應(yīng)的角度離散值和距離離散值作為條碼邊界的直線擬合參數(shù)。通過上述方法，以加權(quán)求和方式獲得多個(gè)離散區(qū)域的加權(quán)累加值，以便在確定條 碼邊界的直線擬合參數(shù)時(shí)綜合考慮多個(gè)離散區(qū)域，提高了條碼邊界搜索的準(zhǔn)確性。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)hough變換原理的示意圖2是利用現(xiàn)有技術(shù)條碼邊界搜索方法獲得的累加值矩陣的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的條碼邊界搜索方法的流程圖；圖4是利用本發(fā)明的條碼邊界搜索方法獲得的加權(quán)求和后的累加值矩陣的示意 圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明提供了一種基于Hough變換的條碼邊界搜索方法，該條碼邊界搜索方法通 過對不同離散區(qū)域的累加值進(jìn)行加權(quán)求和來判斷條碼邊界的最佳直線擬合參數(shù)，可進(jìn)一步 提高搜索準(zhǔn)確性。如圖3所示，在本發(fā)明的條碼邊界搜索方法中，首先對參數(shù)空間(極坐標(biāo)空間) 進(jìn)行離散化，以形成多個(gè)離散區(qū)域。具體來說，在條碼邊界的方位角θ的可能取值范圍 (θ fflin, θ_)內(nèi)選擇多個(gè)角度離散值Gi，并在條碼邊界的原點(diǎn)距離ρ的可能取值范圍 (Pfflin, PfflJ內(nèi)選擇多個(gè)距離離散值Py多個(gè)離散區(qū)域分別對應(yīng)于不同角度離散值Qi* 距離離散值Pp在優(yōu)選實(shí)施例中，角度離散值Qi和距離離散值P ^以固定角度步長Δ θ 和固定距離步長Δ ρ依次遞增。隨后，利用Hough變換將條碼邊界上的多個(gè)采樣像素點(diǎn)的圖像空間坐標(biāo)變換到參 數(shù)空間的多個(gè)離散區(qū)域內(nèi)。具體來說，對于條碼邊界的每一采樣像素點(diǎn)的直角坐標(biāo)x、y，將 各角度離散值θ i分別代入公式P = xcos θ +ysin θ，以確定其所對應(yīng)的距離離散值ρ j, 由此可判定每一采樣像素點(diǎn)所落入的離散區(qū)域。接著，對落入各離散區(qū)域內(nèi)的采樣像素點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行累加。具體來說，在進(jìn)行條碼 邊界搜索前，產(chǎn)生一二維累加器矩陣Α，并將各矩陣元素Α(θρ ρρ置0。隨后，在條碼邊界 搜索過程中，根據(jù)通過上述計(jì)算得出的各角度離散值θ i與對應(yīng)距離離散值P j對二維累加 器矩陣A中的對應(yīng)矩陣元素Α( θ ρ Pj)進(jìn)行累加。也就是，根據(jù)各角度離散值Qi和計(jì)算 得出的距離離散值P」將對應(yīng)的矩陣元素Α( θ ρ ρ ρ進(jìn)行加1，以使二維累加器矩陣A的各 矩陣元素Α( θ ” ρ ρ分別表示角度離散值θ i和距離離散值P j的對應(yīng)組合的出現(xiàn)次數(shù)。 在對全部采樣像素點(diǎn)進(jìn)行上述操作后，可獲得與現(xiàn)有技術(shù)相同累加值矩陣，如圖2所示。在獲得上述累加值矩陣后，將各離散區(qū)域的累加值與周邊離散區(qū)域的累加值進(jìn)行 加權(quán)求和。具體來說，將各矩陣元素Α( θ ” Pj)的累加值與周邊矩陣元素的累加值進(jìn)行加 權(quán)求和。例如，在本實(shí)施例中，將各矩陣元素Α( θ ” ρ ρ的累加值與相鄰矩陣元素的累加值 進(jìn)行加權(quán)求和，并且在本實(shí)施例中的權(quán)重值為1/2。也就是，各矩陣元素Α( θ ” ρ ρ的累加 值進(jìn)一步與相鄰矩陣元素的累加值的1/2進(jìn)一步求和。當(dāng)然，本發(fā)明中所提到的周邊離散 區(qū)域或周邊矩陣元素并不限于直接相鄰的離散區(qū)域或矩陣元素，而是可以包括一定范圍內(nèi) 的所有離散區(qū)域或矩陣元素。例如，可以將各離散區(qū)域的累加值與距離其三個(gè)離散區(qū)域單 位以內(nèi)的所有周邊離散區(qū)域的累加值進(jìn)行加權(quán)求和。此時(shí)，加權(quán)求和的權(quán)重值隨著各離散 區(qū)域(矩陣元素)與周邊離散區(qū)域(周邊矩陣元素)之間距離的增大而減小。隨后，基于加權(quán)求和后的累加值確定條碼邊界的直線擬合參數(shù)。本實(shí)施例中，選擇 加權(quán)求和后的累加值最大的離散區(qū)域所對應(yīng)的參數(shù)空間坐標(biāo)作為直線擬合參數(shù)。具體來 說，如圖2和圖4所示，在加權(quán)求和前，累加值最大的區(qū)域?yàn)槔奂又?0的矩陣元素，而在加 權(quán)求和后，累加值最大的區(qū)域?yàn)槔奂又禐?66(原累加值為88)的矩陣元素。在本發(fā)明中，
6選擇加權(quán)求和后累加值為166的矩陣元素所對應(yīng)的角度離散值θ = 88和距離離散值P =10作為條碼邊界的直線擬合參數(shù)，而非選擇在加權(quán)求和前的累加值為90的矩陣元素所 對應(yīng)的角度離散值θ =90和距離離散值P = 7作為條碼邊界的直線擬合參數(shù)。本發(fā)明通過加權(quán)求和方式獲得多個(gè)離散區(qū)域的加權(quán)累加值，以便在確定條碼邊界 的直線擬合參數(shù)時(shí)綜合考慮多個(gè)離散區(qū)域，提高了條碼邊界搜索的準(zhǔn)確性。在上述實(shí)施例中，僅對本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本 專利申請后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
一種基于Hough變換的條碼邊界搜索方法，其特征在于，所述條碼邊界搜索方法包括a.對參數(shù)空間進(jìn)行離散化，以形成多個(gè)離散區(qū)域；b.利用Hough變換將條碼邊界上的多個(gè)采樣像素點(diǎn)的圖像空間坐標(biāo)變換到所述參數(shù)空間的所述多個(gè)離散區(qū)域內(nèi)；c.對落入各所述離散區(qū)域內(nèi)的采樣像素點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行累加；d.將各所述離散區(qū)域的累加值與周邊離散區(qū)域的累加值進(jìn)行加權(quán)求和；e.基于加權(quán)求和后的累加值確定所述條碼邊界的直線擬合參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的條碼邊界搜索方法，其特征在于，在所述步驟d中，加權(quán)求和 的權(quán)重值隨著各所述離散區(qū)域與所述周邊離散區(qū)域之間距離的增大而減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的條碼邊界搜索方法，其特征在于，在所述步驟e中，選擇所述 加權(quán)求和后的累加值最大的離散區(qū)域所對應(yīng)的參數(shù)空間坐標(biāo)作為所述直線擬合參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的條碼邊界搜索方法，其特征在于，所述圖像空間 為直角坐標(biāo)空間，所述參數(shù)空間為極坐標(biāo)空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的條碼邊界搜索方法，其特征在于，在所述步驟a中，在所述條 碼邊界的方位角的可能取值范圍內(nèi)選擇多個(gè)角度離散值，并在所述條碼邊界的原點(diǎn)距離的 可能取值范圍內(nèi)選擇多個(gè)距離離散值，所述多個(gè)離散區(qū)域分別對應(yīng)于不同角度離散值和距 離離散值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的條碼邊界搜索方法，其特征在于，在所述步驟b中，對于 所述條碼邊界的每一所述采樣像素點(diǎn)的直角坐標(biāo)，將各角度離散值分別代入公式P = xcos θ +ysin θ，確定其所對應(yīng)的距離離散值，以確定所述采樣像素點(diǎn)所落入的離散區(qū)域， 其中x、y為直角坐標(biāo)，θ為角度離散值，P為對應(yīng)的距離離散值。
7.一種基于Hough變換的條碼邊界搜索方法，其特征在于，所述條碼邊界搜索方法包括a.在條碼邊界的方位角的可能取值范圍內(nèi)選擇多個(gè)角度離散值，并在所述條碼邊界的 原點(diǎn)距離的可能取值范圍內(nèi)選擇多個(gè)距離離散值；b.對于所述條碼邊界的每一采樣像素點(diǎn)的直角坐標(biāo)，將各所述角度離散值分別代入公 式P =XCOS θ +ysin θ，以確定其所對應(yīng)的距離離散值，其中X、y為直角坐標(biāo)，θ為角度離 散值，P為對應(yīng)的距離離散值；c.根據(jù)各角度離散值與對應(yīng)距離離散值對二維累加器矩陣中的對應(yīng)矩陣元素進(jìn)行累 加，以使所述二維累加器矩陣的各矩陣元素分別表示所述角度離散值和所述距離離散值的 對應(yīng)組合的出現(xiàn)次數(shù)；d.將各所述矩陣元素的累加值與周邊矩陣元素的累加值進(jìn)行加權(quán)求和；e.基于各所述矩陣元素的加權(quán)求和后的累加值確定所述條碼邊界的直線擬合參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的條碼邊界搜索方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述多個(gè) 角度離散值以固定角度步長依次遞增，所述多個(gè)距離離散值以固定距離步長依次遞增。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的條碼邊界搜索方法，其特征在于，在所述步驟d中，加權(quán)求和 的權(quán)重值隨著各所述矩陣元素與各周邊矩陣元素之間距離的增大而減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的條碼邊界搜索方法，其特征在于，在所述步驟e中，選擇加權(quán)求和后的累加值最大的矩陣元素所對應(yīng)的角度離散值和距離離散值作為所述條碼邊界的 直線擬合參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于Hough變換的條碼邊界搜索方法，該條碼邊界搜索方法包括對參數(shù)空間進(jìn)行離散化，以形成多個(gè)離散區(qū)域；利用Hough變換將條碼邊界上的多個(gè)采樣像素點(diǎn)的圖像空間坐標(biāo)變換到參數(shù)空間的多個(gè)離散區(qū)域內(nèi)；對落入各離散區(qū)域內(nèi)的采樣像素點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行累加；將各離散區(qū)域的累加值與周邊離散區(qū)域的累加值進(jìn)行加權(quán)求和；基于加權(quán)求和后的累加值確定條碼邊界的直線擬合參數(shù)。通過上述方法，以加權(quán)求和方式獲得多個(gè)離散區(qū)域的加權(quán)累加值，以便在確定條碼邊界的直線擬合參數(shù)時(shí)綜合考慮多個(gè)離散區(qū)域，提高了條碼邊界搜索的準(zhǔn)確性。
文檔編號G06K7/10GK101908124SQ201010189790
公開日2010年12月8日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者張清財(cái), 王賢福, 胡倫育, 陳再輝 申請人:福建新大陸電腦股份有限公司