一种DM码定位及识别的方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及一种DM码定位及识别的方法与系统，其中方法包括：获取原图像的二值化图像；从二值化图像中提取包含DM码的有效区域；从有效区域中得到置信单边缘图像；对其进行霍夫变换，在霍夫变换域的参数空间里寻找到第一条查找模式边所对应的响应点后建立角度屏蔽区，再寻找角度屏蔽区之外的第二条查找模式边，并获取两条查找模式边端点处的三个定位点；通过旋转带方向的像素累加器获取DM码的两条切换模式边并求解第四个定位点；根据四个定位点对DM码进行反透视变换得到标准DM码图像并对标准DM码图像进行网格划分；对网格划分后的DM码进行码字提取，还原码字信息。本发明专利技术在DM图像存在严重污损的情况下仍然能高校定位与识别DM码。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种DM码定位及识别的方法与系统，属于数字图像处理与编码、译码领域。
技术介绍
DirectPartMarking(直接零件标识，以下简称DPM)方法可在产品上记录永久性的标识。在工业领域，通常利用DPM方法将一维条码或二维条码标记在产品表面，并通过图像定位、识别技术与编、解码技术以提取条码信息，用于在生产环节中实现产品的生产追踪、装配管理、生命周期维护等，进一步实现动态编号管理、装配排序、产品统计等功能。另外，这些技术的结合还能在产品的返修和维护过程中充当串号读取、维修记录追溯等重要角色，大大加速产品的生产、流通、管理以及维护的效率。DataMatrix(以下简称DM码)是二维矩阵图像，由探测图形和数据区组成。其中探测图形是一个模块的宽度，是数据区的边界，其中全部由深色模块组成的两条邻边构成了“L”形实线的两条查找模式边，“L”对面由交替的深浅模块组成的邻边构成了两条切换模式边。探测图形主要用于限定符号的单元结构，也可用于确定符号的物理尺寸，以及解决符号定位和失真等问题。数据区是由多个正方形深浅模块所组成的正方形区域，信息储存方式是深浅模块的不同排列组合，以二进制码方式来编码数据，因此计算机可直接读取。DM码是目前所有条码中尺寸最小的，容易标记在细小零件上，特别适用于小零件的标记与识别，进一步便于产品的工业串号管理和产品追踪等。此外，DM码用于定位和搜寻的查找模式边在直线检测操作中较为容易被检测，故DM码被广泛应用于DPM方法中的工业产品直接部件标示。但这类应用通过化学或物理碰撞方法在工业产品表面直接生成，因此与常规印刷二维码不同，工业DM码的定位和识别存在以下难题：(1)工业DM码通常直接印刷在工件表面，如金属、塑料、玻璃等，然后通过光学手段读取印刷在此类表面上的DM码，但由于光照、角度等原因，容易使画面局部过曝或欠曝，使DM码无法正常读取；(2)工业DM码贯穿产品的整个生命周期，在经过长时间的工作和使用后，标记在产品表面的DM码会产生磨损、残缺、划痕等物理缺陷，这些关键部位的缺陷将直接导致无法有效定位DM码区域以及DM码读取失败。专利技术专利CN201010564851.0改进了传统的霍夫变换，利用加邻域模板遍历霍夫域，对于检测锯齿状的DM码边缘能取得很好的效果。并且其使用所有的网格划分方式来对实际的DM码进行一一匹配，以匹配度最大的网格划分方式作为DM码实际的网格划分方式。然而，由于上述的DM码缺陷可知，DM码根据受损程序不同，还可能出现DM码探测图形和数据区中某些模块的缺失，从而导致DM码探测图形的定位错误以及在对DM码进行网格划分时数据块的单位长度出现错误。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种DM码定位及识别的方法与系统。为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：根据本专利技术的第一方面，提供一种DM码定位及识别的方法，包括如下步骤：S1、获取原图像的二值化图像；S2、从二值化图像中提取包含DM码的有效区域；S3、对有效区域进行单边缘提取，得到DM码的置信单边缘图像；S4、通过置信单边缘图像得到有效单边缘图像，并对有效单边缘图像进行霍夫变换，在霍夫变换域的参数空间里寻找到第一条查找模式边所对应的响应点后建立角度屏蔽区，寻找到角度屏蔽区之外的第二条查找模式边所对应的响应点，进而定位DM码的两条查找模式边，并获取DM码第一、第二条查找模式边端点处的三个定位点；S5、通过旋转带方向的像素累加器获取DM码的两条切换模式边，并求解这两条切换模式边交点处的第四个定位点；S6、根据DM码的四个定位点，对DM码进行反透视变换，还原得到标准DM码图像，并对标准DM码图像进行网格划分；S7、对网格划分后的DM码进行码字提取，还原码字信息。进一步，优选地，步骤S2可使用基于“核”查找器的区域生长法从二值化图像中提取包含DM码的有效区域，所述基于“核”查找器的区域生长法仅对角点信息响应，并设置为包括如下步骤：S21、提取二值化图像的角点；S22、定位角点的最大响应区域，所述最大响应区域为正方形，并且此步骤中的最大响应区域为DM码的有效区域的一部分；S23、最大响应区域的各条边分别朝着背离最大响应区域的方向以生长半径为步长独立绘制对应边的矩形，所述生长半径的值大于等于5个像素长度且小于等于50个像素长度；S24、设定第一阈值，若某一个或几个矩形范围内包含的角点数量大于第一阈值，则将对应的矩形作为DM码的有效区域的一部分后更新最大响应区域的边长，并继续沿对应方向以生长半径为步长独立绘制对应边的矩形，否则终止对应方向有效区域的生长，所述第一阈值的大小为大于等于10且小于等于100。进一步，优选地，步骤S2可使用行统计法从二值化图像中提取包含DM码的有效区域，所述行统计法仅对角点信息响应，并设置为包括如下步骤：S21、提取二值化图像的角点；S22、对二值化图像进行区域划分，不同区域的大小相同所述区域的边长长度为大于等于8个像素且小于等于32个像素长度；S23、统计每个区域内的角点数量，以角点最密集的区域作为起点区域，并设定第二阈值，此步骤中起点区域为DM码的有效区域的一部分，所述第二阈值的大小为大于等于10且小于等于100；S24、将起点区域所在行作为搜索行，在起点区域的左、右方向上独立进行搜索，若邻接区域的角点数量大于第二阈值，则将相应的邻接区域作为DM码的有效区域的一部分，并继续沿对应方向搜索判断，否则终止对应方向有效区域的搜索；S25、将搜索行不断上移一行，并将上一搜索行中有效区域的两个端点区域与一个中点区域独立作为新的起点区域，重复步骤S24，直到新的起点区域的角点数量均小于第二阈值；S26、将步骤S24中搜索行不断下移一行，并将上一搜索行中有效区域的两个端点区域与一个中点区域独立作为新的起点区域，重复步骤S24，直到新的起点区域的角点数量均小于第二阈值。进一步，优选地，步骤S2可使用坐标投影法从二值化图像中提取包含DM码的有效区域，所述坐标投影法仅对角点信息响应，并设置为包括如下步骤：S21、提取二值化图像的角点；S22、统计所有角点对应的横、纵坐标值；S23、设定一个第三阈值，并对所有的坐标值进行一维膨胀操作，当最大连通域的长度大于其它连通域长度的第三阈值倍时停止膨胀操作；S24、对所有膨胀后的横、纵坐标值的重叠区域进行提取，得到DM码的有效区域。进一步，优选地，在步骤S2之后，可以对DM码的有效区域进行滤波预处理，以滤出噪声。进一步，优选地，步骤S3可使用canny边缘检测算子对有效区域进行单边缘提取，得到DM码的置信单边缘图像。进一步，步骤S4包括如下步骤：S41、获取DM码有效区域的宽度和高度，若宽度与高度的比值基本满足正方形条件，则对置信单边缘图像进行挖空操作，以排除DM码中远离探测图形的数据区，否则不进行挖空操作，最终得到有效单边缘图像；S42、对有效单边缘图像进行霍夫变换，得到霍夫变换域的参数空间；S43、对霍夫变换域的参数空间进行最大值检测，获取最大响应点对应的中心像素值，中心像素值所对应的参数即为第一条查找模式边的直线参数；S44、在霍夫变换域的参数空间建立角度屏蔽区；S45、在角度屏蔽区之外对霍夫变换域的参数空间进行最大值检测，获取最大响应点对应的中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DM码定位及识别的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取原图像的二值化图像；S2、从二值化图像中提取包含DM码的有效区域；S3、对有效区域进行单边缘提取，得到DM码的置信单边缘图像；S4、通过置信单边缘图像得到有效单边缘图像，并对有效单边缘图像进行霍夫变换，在霍夫变换域的参数空间里寻找到第一条查找模式边所对应的响应点后建立角度屏蔽区，寻找到角度屏蔽区之外的第二条查找模式边所对应的响应点，进而定位DM码的两条查找模式边，并获取DM码第一、第二条查找模式边端点处的三个定位点；S5、通过旋转带方向的像素累加器获取DM码的两条切换模式边，并求解这两条切换模式边交点处的第四个定位点；S6、根据DM码的四个定位点，对DM码进行反透视变换，还原得到标准DM码图像，并对标准DM码图像进行网格划分；S7、对网格划分后的DM码进行码字提取，还原码字信息。

【技术特征摘要】
1.一种DM码定位及识别的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取原图像的二值化图像；S2、从二值化图像中提取包含DM码的有效区域；S3、对有效区域进行单边缘提取，得到DM码的置信单边缘图像；S4、通过置信单边缘图像得到有效单边缘图像，并对有效单边缘图像进行霍夫变换，在霍夫变换域的参数空间里寻找到第一条查找模式边所对应的响应点后建立角度屏蔽区，寻找到角度屏蔽区之外的第二条查找模式边所对应的响应点，进而定位DM码的两条查找模式边，并获取DM码第一、第二条查找模式边端点处的三个定位点；S5、通过旋转带方向的像素累加器获取DM码的两条切换模式边，并求解这两条切换模式边交点处的第四个定位点；S6、根据DM码的四个定位点，对DM码进行反透视变换，还原得到标准DM码图像，并对标准DM码图像进行网格划分；S7、对网格划分后的DM码进行码字提取，还原码字信息。2.根据权利要求1所述的一种DM码定位及识别的方法，其特征在于，步骤S2包括如下步骤：S21、提取二值化图像的角点；S22、定位角点的最大响应区域，所述最大响应区域为正方形，并且此步骤中的最大响应区域为DM码的有效区域的一部分；S23、最大响应区域的各条边分别朝着背离最大响应区域的方向以生长半径为步长独立绘制对应边的矩形，所述生长半径的值大于等于5个像素长度且小于等于50个像素长度；S24、设定第一阈值，若某一个或几个矩形范围内包含的角点数量大于第一阈值，则将对应的矩形作为DM码的有效区域的一部分后更新最大响应区域的边长，并继续沿对应方向以生长半径为步长独立绘制对应边的矩形，否则终止对应方向有效区域的生长，所述第一阈值的大小为大于等于10且小于等于100。3.根据权利要求1所述的一种DM码定位及识别的方法，其特征在于，步骤S2包括如下步骤：S21、提取二值化图像的角点；S22、对二值化图像进行区域划分，不同区域的大小相同，所述区域的边长长度为大于等于8个像素且小于等于32个像素长度；S23、统计每个区域内的角点数量，以角点最密集的区域作为起点区域，并设定第二阈值，此步骤中起点区域为DM码的有效区域的一部分，所述第二阈值的大小为大于等于10且小于等于100；S24、将起点区域所在行作为搜索行，在起点区域的左、右方向上独立进行搜索，若邻接区域的角点数量大于第二阈值，则将相应的邻接区域作为DM码的有效区域的一部分，并继续沿对应方向搜索判断，否则终止对应方向有效区域的搜索；S25、将搜索行不断上移一行，并将上一搜索行中有效区域的两个端点区域与一个中点区域独立作为新的起点区域，重复步骤S24，直到新的起点区域的角点数量均小于第二阈值；S26、将步骤S24中搜索行不断下移一行，并将上一搜索行中有效区域的两个端点区域与一个中点区域独立作为新的起点区域，重复步骤S24，直到新的起点区域的角点数量均小于第二阈值。4.根据权利要求1所述的一种DM码定位及识别的方法，其特征在于，步骤S2包括如下步骤：S21、提取二值化图像的角点；S22、统计所有角点对应的横、纵坐标值；S23、设定第三阈值，并对所有的坐标值进行一维膨胀操作，当最大连通域的长度大于其它连通域长度的第三阈值倍时停止膨胀操作；S24、对所有膨胀后的横、纵坐标值的重叠区域进行提取，得到DM码的有效区域。5.根据权利要求1所述的一种DM码定位及识别的方法，其特征在于，步骤S4包括如下步骤：S41、获取DM码有效区域的宽度和高度，若宽度与高度的比值基本满足正方形条件，则对置信单边缘图像进行挖空操作，以排除DM码中远离探测图形的数据区，否则不进行挖空操作，最终得到有效单边缘图像；S42、对有效单边缘图像进行霍夫变换，得到霍夫变换域的参数空间；S43、对霍夫变换域的参数空间进行最大值检测，获取最大响应点对应的中心像素值，中心像素值所对应的参数即为第一条查找模式边的直线参数；S44、在霍夫变换域的参数空间建立角度屏蔽区；S45、在角度屏蔽区之外对霍夫变换域的参数空间进行最大值检测，获取最大响应点对应的中心像素值，中心像素值所对应的参数即为第二条查找模式边的直线参数；S46、获取DM码第一、第二条查找模式边端点处的三个定位点，所述三个定位点包括第一、第二条查找模式边的交点与第一、第二条查找模式边的另外两个端点。6.根据权利要求5所述的一种DM码定位及识别的方法，其特征在于，步骤S43和/或步骤S45中对霍夫变...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东，
申请(专利权)人：深圳元启智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44