TW200300911A - Method for reading two dimensional bar codes - Google Patents

Description

200300911 β玉、發明說明（1) •【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種二維條碼之讀取方法，尤其是關於 一種可使讀取裝置小型化，同時可使讀取速度提高的二維 條碼之讀取方法。 、【先前技術】^_ - - 就二維條碼之一種而言、較為人所知者有由美國之英 =克達拉布斯（Intact Labs)有限公司所開發的英達克達 所C INTACT CODE)。該英達克達碼，係由二維黑白點圖案 ，成者’其與一維條碼相較可跳躍性地進行高密度的資 —稽ί β ^此，利用印刷有該英達克達碼等的紙片以作為 料莫二，^己錄Ϊ體，即可將音樂資料、圖像資料、文字資 資訊旦了，= f:訊予以密碼化並將之記錄。英達克達瑪之 細，二著點圖案之密度而變化，點（亦稱為晝素）越 」5己錄越多的資訊量。 例如’—纟隹彳I夂ζ庄 品之庫存管理或本，藉由附在各種商品上，即玎利用於商 少，所以只能^己…貝^理。但是，由於可記錄的5凡3：較 螞而存取ΐ 錄例如商品之檢索碼。因此，根據該檢索 訊。 以獲付存儲_於資料庫内的大量商品資 ，相對於此，具、 中，例如有4 〇 〇位一英達克達碼之資訊量由於在1 C m 2之 1己錄大量的商品次凡組至5 0 0位元組，所以可在〆張紙片中 點。 貢’而有不需要設置外部資料庫等的優 以往，在印品| 於紙片上的英達克達碼之讀取係採用掃

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五、發明說明（2) 描器等的線排感測器（1 i n e s e n s 〇 r )。然後，透過線排残 測器所讀取的英達克達碼，在被數位資料化之後，例如 由被取入個人電腦中，並執行重製程式，以將該英達克^ 碼重製成原來的記錄資訊。另外，英達克達碼之重製程 式，可透過現今的網際網路廣泛地傳播配送。 【發明内容】 士然而，如前面所述，由於印刷於紙片上的英達克達 取係採用掃描器等的線排感測器，所以需要使線排感 =1本身移動的驅動電路等，因會使讀取裝置變得複雜1 ，化，同柃要在每一線排上讀取，故有讀速度變 吊忮的間顥點。 p 域感測器上：：：2讀取裝置之小型化而縮短裝設於區 克達螞之圖像中私斗“、、點距離時，由於會在經攝影的英達 之記錄資訊的問^ $變或亮度，所以有無法重製正確 之焦點距離、或減二，了解決此問題，雖有考慮增長透鏡 致讀取裝置之大 奂達克達碼之資訊量，但是前者會招 達碼之特徵。 化及局價格化，而後者則會損及英達克 本發明即是有你 、 者，而其目的係在:^述習知技術之問題而開發完成 時使讀取速度提言土使英達克達碼之讀取裝置小型化，同

第7頁 200300911 t ，瓦、發明說明（3) 又，本發明之另一目的，係在於當裝設有近焦點透鏡 且利用區域感測器來讀取英達克達碼時，藉由對經攝影的 英達克達碼之圖像施予畸變或亮度斑之校正，即可重製正 石$的記錄資訊。 . 本發明之特徵為包含有：使用區域、感測器來攝影印刷 於紙片等上的二維條碼，以對於自該種區域感測器所得的 二維條碼之圖像’ (1 )施予射景》(projection transformation)變換之畸 變校正的步驟； φ ( 2 )施予上述圖像所呈現之亮度斑校正的步驟；以及 (3 )根據上述二個步驟所校正的二維條碼之圖像資料 進行該二維條碼之解碼的步驟。 〜 根據該種構成，由於在二維條碼之讀取上採用區域感 測器，所以比起利用線排感測器之讀取，能大幅地提高讀 取速度。 又，由於設有對區域感測器所攝影之二維條碼的圖像 校正所呈現之畸變或亮度斑的上述（1 )( 2 )之軟體處理步 驟，所以可採用既廉價又小型化的近焦點透鏡之區域感測 器，結果，可使讀取裝置小型化。 • 較佳的實施態樣係如下所述。 亦即，進行上述射影變換之畸變校正的步驟，係包含 -有：根據方形格子之四個頂點的座標及使用區域感測器所 攝影之該方形格子之四個頂點的座標，以求出畸變校正資 料的步驟；以及根據該畸變校正資料，對於自區域感測器

314161. ptd 第8頁 200300911 五、發明說明（4) 所得的二維條碼之圖像，施予射影變換之畸變校正的步 驟。 又，施予圖像所呈現之亮度斑校正的步驟，係包含 有：將自區域感測器所得的二維條碼之圖像分割成複數個 區塊的步驟；以及在每一區塊上施予亮度校正的步驟。 然後，在每一區塊上施予亮度校正的步驟，係包含 有：在每一區塊上，從該區塊内之晝素的亮度分佈中求出 區塊基準值的步驟；以及從圖像整體之亮度分佈中求出整 體基準值的步驟；而且，根據區塊基準值及整體基準值， 在每一區塊上施予亮度校正。 【實施方式】 其次，參照圖式說明本發明之實施形態。第1圖係顯 示二維條碼之讀取系統之構成的方塊圖。當印刷有二維條 碼（例如，英達克達碼）之紙片5 0 (例如，名片等）插入讀取 裝置之插槽（slot)(未圖示）時LED 1就會點亮，並照射印刷 有英達克達碼之碼區域5 1。然後，英達克達碼之圖像會透 過透鏡2，而由CCD或CMOS等的圖像感測器3變換成電信 號。上述LED卜透鏡2、CMOS圖像感測器3係構成攝影機。 CMOS圖像感測器3之輸出信號係經由圖像處理電路4， 施予圖像處理並變換成特定形式的數位資料。來自圖像處 理電路4之圖像資料，係按照來自C P U 5之命令，而由 JPEG6、圖像記憶體7完成壓縮作業。 又，經壓縮的圖像資料，係經由USB介面8、USB電纜 線9，而發送至個人電腦1 0中。另外，CPU5係按照儲存於

314161. ptd 第9頁 200300911 ，五、發明說明（5) 程式記憶體1 1 (例如，快閃記憶體）中的程式，來控制 JPEG6、圖像記憶體7及USB介面8等。個人電腦1 0，係對 所接收的圖像資料施予後述之各種的校正作業。 另外，在上述二維條碼之讀取系統中，除了個人電腦 _ 1 0以外的構成部分，係構成使用區域感測器之讀取裝置。 第2圖係說明二維條碼之讀取方法的流程圖。在步驟 ‘ 1 0 1中，係利用如上所述使用區域感測器的讀取裝置來進 行二維條碼之讀取。 其次，移行至個人電腦1 0之軟體處理。在步驟1 0 2 係對取入個人電腦1 0中的圖像資料，施予射影變換之 圖像的畸變校正。其係在透鏡2為近焦點的情況或透鏡2有 傾斜的情況，會在經攝影的圖像中發生畸變並·對之進行校 正的步驟。 其次，在步驟1 0 3中施予圖像之亮度斑的校正。其係 因LED 1無法以均等的亮度照射印刷有英達克達碼之區域 5 1，而在圖像上會發生亮度之不均勻，故對之進行校正的 步驟。其特徵係將圖像分割成複數個區塊，並在每一區塊 上進行校正者。另外，執行步驟1 0 2、1 0 3的順序亦可為相 反。 鲁其次，在步驟1 0 4中，進行施有.校正的圖像資料之解 碼。例如藉由執行英達克達碼之重製程式，英達克達碼即 -可獲得解讀，並可重製文字或圖像等的記錄資訊。 以下，係參照圖式詳細說明上述步驟1 0 2之「射影變 換之圖像畸變校正」、步驟1 0 3之「區塊分割之亮度斑校

314161. ptd 第10頁 200300911 五、發明說明（6) 正j ° 第3、4圖係說明射影變換之圖像畸變校正的示意圖。 所謂射影變換，係指為了縮小圖像之某部分，或是為了放 大某部分所進行的圖像處理之手法。射影變換，係首先指 定想要變換之四邊形的四個頂點之座標，且在變換各自的 頂點之後藉由指定使之移動至哪一個座標上即可求出。 第3圖（A )係利用讀取裝置攝影二維條碼的圖像。為了 使讀取裝置小型化而採用近焦點的透鏡2，且攝影機之接 近攝影距離（透鏡2與印刷於紙片5 0上之二維條碼間的距 離）非常短。因此，可知所攝影的二維條碼之周邊係帶有 圓形。由於該圖像畸變，所以無法以原來狀態對碼進行解 碼。又，攝影機之接近攝影距離越短該畸變就變得越大。 因此，為了校正該畸變，首先利用讀取裝置，攝影印 刷於相同紙片50上的方形格子，以獲得第3圖（B)的圖像。 當看到該圖像時，就可知道方形格子畸變的樣態。求出該 畸變的方形格子之畸變正方形的四個頂點之座標0、P、 Q、 R(第 4圖）。 透過射影變換將以上所求出的畸變正方形分別變換成 正方形。例如，第4圖中，藉由使射影變換前之頂點0、 P、Q、R移動至頂點0’、P’、Q、R，以獲得射影變換後之 正方形。如此，就如第3圖（C )所示，可知畸變的方形格子 被校正的樣態。由於從以上可了解到是否只要相對於各自 之畸變的正方形而如何地使其中的晝素移動即可，所以必 須從該等的頂點求出射影變換矩陣，並將之預先記錄起來

314161. ptd 第 11 頁 200300911 、發明說明 (7) 作 為 校 正 資 料 0 缺 後 使 用 該 校 正 資 料 ? 對 經 攝 影 的 二維 條 碼 之圖 像 (第3圖 (A)〕 卜 施 予 射 影 變 換 〇 如 此 就 可 獲得 如 第 3圖 (D) 所 示 之 經 校 正 後 的 圖 像 0 田 看 到 該 圖 像 時 ，可 知 圖 像之 周 邊 的 圓 形 被 校 正 的 樣 態 〇 後 根 據 該 校 正後 的 圖 可 進 行 二 維 條 碼 之 重 製 〇 其 次 參 昭 第 5圖至第7圖 說 明 步 驟 1( ]3之 「區塊分割 之 亮 度 斑 校 正 J 〇 在 利 用 使 用 區 域 感 測 器 之讀 取 裝 置攝 影 —'* 維 條 石馬 的 情 況 理 想 上 是 可 獲 得 如 第 5圖（A)所 示 之亮 度 m 的 圖 像 〇 缺 而 實 際 上 從 安 裝 於 讀 取 裝 置 上 之 LED1 的 位 置之 影 響 等 來 看 可 獲 得 如 第 5圖（ :B)所 示 之 亮 度 有不 均 勻 的圖 像 〇 在 第 5圖（B)所 示 之 圖 像 的 例 子 中 由 於L E D 1係 接近 紙 片 5 0之 上 下 來 配 置 所 以 圖 像 之 上 下 較 亮 ，而 越 靠 近圖 像 之 中 央 就 變 得 越 暗 〇 因 而 在 該 原 來 狀 態 下 並 無 法 正 確 地 重製 二 維 條碼 〇 因 此 在 該 種 的 圖 像 上 除 了 度 的 圖 像 處 理， 當 為 了獲 得 理 想 的 圖 像 ， 而 施 予 比 某 基 準 值 (臨限值： )還暗 的 顏 色變 換 $ /古、 色 ， 或 是 比 某 值 還 亮 的 顏 色 變 換 成 白 色 之處 理 (以下 7 1 • 丨為 二 值 化 處 理 )時， ，就可獲得第5圖 (C )所示的圖像。 在 此 係 顯 示 二 維 條 碼 之 圖 像 的 上 下 部分 中 斷 的例 子 〇 此 係 因 圖 像 上 下 部 分 之 較 亮 區 域 之 圖 素的 厂 黑 色」 比 中 央 部 分 之 較 暗 區 域 之 圖 素 的 厂 白 色 J 還 亮， 而 當 以一 個 基 準 值 進 行 亮 度 校 正 時 1 圖 像 上 下 部 分 之 較亮 區 域 之圖 素

314161.ptd 第12頁 200300911 五、發明說明（8) 的「黑色」就會變換成白色之故。 為了解決該問題而進行如下的校正處理。 將由讀取裝置所攝影之二維條碼的圖像資料分割成矩 陣狀的複數個區塊B i。第5圖（D )係顯示該區塊分割的例 子。然後，在每一區塊B i上根據基準值進行亮度校正。具 體而言，如第6圖所示，求出一個區塊B i中之圖素（點）之 亮度（晝素值）的分佈。 在此，晝素值係將亮度數值化者，且在0至2 5 5之間變 化。晝素值0為最暗，而畫素值2 5 5為最亮。由於圖像内有 黑色及白色之晝素，所以該晝素偉之分佈係假設被分成黑 色及白色之二個分佈。因此，選擇該二個分佈之中間的畫 素值來作為基準值Ai。因而，基準值A i係在每一區塊B i上 顯示反映區塊之亮度之各自的值。另外，在完全無法分辨 黑色及白色之分佈的情況，可從黑色及白色之分佈中利用 演算來求出大致在中間值的值，並將之當作基準值A i。 另一方面，求出圖像整體之亮度（晝素值）的分佈。然 後，從該整體之分佈中以同樣方式求出整體基準值AT。第 7圖係用以說明亮度斑校正之概念圖。橫軸係表示圖像之 一方向的座標。例如為第5圖（D )之紙面上下方向的軸。 以橫軸來看時係被分割成B 1至B 6之六個區塊。縱軸係 表示圖像（晝素）之亮度。區塊Bl、B2、B3、B4、B5、B 6之 基準值分別為A卜A 2、A 3、A 4、A 5、A 6。然後，整體基準 值係以AT表示。 然後，各區塊之亮度係根據其區塊之基準值A i與整體

314161.ptd 第13頁 200300911 •五 、發明說明 (9) 基 準 值 AT來 校 正 〇 例如 ， 在 區 塊 B1中 由 於 Al> AT， 所 以 按 昭 Am AT之 差 Δ A1 會 將 白 色 及 g 色 之 分 佈 朝 較 暗 的 一 方 移 位 〇 在 區 塊 B3中 由 於 A3< AT， 所 以 按 照 A 3與 AT之 差 Δ kc i， 會 將 白 色 及 黑 色 之 分 佈 朝 較 亮 的 一 方 移 位 〇 如 此 可 在 每 一 區 塊 上 進 行 度 校 正 〇 妙； Ό、 後 5 對 於 經 校 正 的 圖 像 藉 由 進 行 二 值 化 處 理 即 可 獲 得 經 二 值 化 後 的 二 維 條 碼 資 料 〇 另 外 在 本 實 施 形 態 中 雖 係 舉 例 說 明 英 達 克 達 碼 以 作 為 維 條 石馬 但 是 本 發 明 並 未 限 定 於 該 種 碼 其 亦 可 廣 泛 • >用 於 一 般 的 二 維 條 碼 之 讀 取 〇 又 在 本 實 施 形 態 中 雖 係 利 用 個 人 電 腦 10之 軟 體 處 理 來 進 行 圖 像 畸 變 之 校 正 及 亮 度 斑 之 校 正 ， 但 是 亦 可 利 用 内 建 於 讀 取 裝 置 中 的 CPU5 來 進 行 〇 該 情 況 下 係 在 程 式 1己 憶 體 1 1中 儲 存 有 上 述 校 正 處 理 用 的 程 式 > 及 二 維 條 碼 之 解 碼 處 理 用 的 重 製 程 式 〇 CPU5 係 按 照 該 等 的 程 式 而 進 行 校 正 處 理 及 解 碼 處 理 〇 [ 發 明 之 效 果 ] 根 據 本 發 明 則 由 於 在 對 區 域 感 測 器 所 得 的 二 維 條 碼 之 圖 像 ， 進 行 近 焦 點 透 鏡 之 圖 像 變 的 校 正 及 近 距 離 0S 明 • 亮 度 斑 的 校 正 之 後 利 用 重 製 程 式 來 進 行 二 維 條 碼 之 解 碼 ， 所 以 可 謀 求 讀 取 裝 置 整 體 之 小 型 化 9 同 時 比 起 掃 描 器 -等 的 讀 取 還 能 謀 求 讀 取 處 理 之 速 化 〇

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314161. ptd 第]4頁 200300911 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明實施形態之二維條碼之讀取系統 構成的方塊圖。 第2圖係用以說明本發明實施形態之二維條碼之讀取 方法的流程圖。 第3圖（A )至（D)係用以說明射影變換之圖像畸變校，正 的示意圖。 第4圖係用以說明射影變換之圖像畸變校正的示意 圖。 第5圖（A )至（D)係用以說明圖像之亮度斑校正的示意 圖。 第6圖係用以說明圖像之亮度斑校正的示意圖。 第7圖係用以說明圖像之亮度斑校正的示意圖。 1 LED 2 透鏡 3 CMOS圖像感測器 4 圖像處理電路 5 CPU 6 JPEG 7 圖像記憶體 8 USB介面 9 USB電纜線 10 個人電腦 11 程式記憶體 50 紙片 51 碼區域 A1至 A6、 Ai 基準值 AT 整體基準值 BIS B6、 Bi 區塊

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Claims (1)

1. 200300911 申請專利範圍 1. 2. 3. —種二 對 射影變 施 根 進行該 如申請 施予上 根 器所攝 以求出 根 得的二 驟。 如申請 中，施 含有： 將 成複數 在 維條 於自 換之 予上 據上 二維 專利 述射 據方 影而 畸變 據該 維條 專利 予上 自上述區域 個區塊的步 每一上述區 4.如申請專利範圍第 區塊上 上述區 出區塊基準 在每一上述 在 佈中求 每 碼之讀取方法，其特徵為包含有： 區域感測器所得的二維條碼之圖像，施予 畸變校正的步驟； 述圖像所呈現之亮度斑校正的步驟；以及 述二個步驟所校正的二維條碼之圖像資料 條碼之解碼的步驟。 範圍第1項之二維條碼之讀取方法，其中， 影變換之畸變校正的步驟，係包含有： 形格子之四個頂點的座標及使用區域感測 呈畸變之該方形格子之四個頂點的座標， 校正資料的步驟；以及 畸變校正資料，對於自上述區域感測器所 碼之圖像，施予射影變換之畸變校正的步 範圍第1或2項之二維條碼之讀取方法，其 述圖像所呈現之亮度斑校正的步驟，係包 感測器所得的二維條碼之圖像分割 驟；以及 塊上施予亮度校正的步驟。 3項之二維條碼之讀取方法，其中， 施予亮度校正的步驟，係包含有： 塊上，從該區塊内之晝素的亮度分 值的步驟；以及

   1111 314161. ptd 第16頁 200300911 - — 六、申請專利範圍 從上述圖像整體之亮度分佈中求出整體基準值的 步驟；而且， 根據上述區塊基準值及整體基準值，在每一上述 區塊上施予亮度校正。 5 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之二維條碼之讀取 方法，其中，上述二維條碼係為英達克達碼（INTACTA CODE)。

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