一种与图像融合的艺术化二维码生成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种与图像融合的艺术化二维码生成方法及装置。方法是：结合图像视觉显著性与高斯约旦消元法，调整二维码码字，生成二维码与图像结合的二值艺术化二维码；建立二维码模块的扫描误差模型，设置预期的二维码模块扫描误差约束，局部调整二维码模块的灰度值，与输入图像的灰度化结果融合，生成灰度艺术化二维码；建立图像亮度调整方案，调整彩色原图的像素值，使其转化为灰度图后结果与灰度艺术化二维码一致，生成彩色艺术化二维码。装置包括编码信息及图像获取模块、信息编码模块、二维码与图像融合模块和结果图像输出或显示模块。本发明专利技术将二维码与图片融合获得艺术化效果，有效改善二维码视觉效果，并保证了二维码的扫描健壮性。

An artistic two-dimensional code generation method and device for image fusion

The invention relates to an artistic two-dimensional code generation method and an image fusion device. Methods: the combination of visual saliency and Gauss Jordan elimination method, the adjustment of the two-dimensional code code, two-dimensional code generation and image combination of artistic value of two dimensional code scanning; error model of two-dimensional code module, two-dimensional code scanning module set error constraint expectation, adjust the local gray value of two-dimensional code module, fusion the results of the input image and the gray, gray art generated two-dimensional code; establish the image brightness adjustment, adjust color image pixel value, which is transformed into gray and gray art after the results of two-dimensional code, two-dimensional code generation of color art. The device comprises a coding information and an image acquisition module, an information coding module, a two-dimensional code and an image fusion module, and a result image output or display module. The invention combines two-dimensional code and picture to obtain artistic effect, effectively improves the visual effect of the two-dimensional code, and ensures the scanning robustness of the two-dimensional code.

【技术实现步骤摘要】
一种与图像融合的艺术化二维码生成方法及装置
本专利技术涉及二维码
，尤其涉及一种用于与图像融合的艺术化二维码生成的方法及装置。
技术介绍
由于智能手机的普及，二维码被广泛应用于连接线下与线上生活，其有着信息容量大，成本低，易于制作等优点，但是与此同时，其仅有黑白块构成的外观，使其缺乏视觉美感，与其他平面设计产品等难以融合，对产品品牌传播等缺少直观促进效果，难以满足用户个性化需求。二维码的美化过程，一直致力于提升二维码外观的视觉效果，使其变得更加有趣，更易传播。手工地改变二维码外观，往往成本较高，且不易操作，而采用自动化方式更改二维码外观，由于其便利性与低成本，更易被大众接受。二维码美化过程中的核心挑战在于改变二维码外观的同时，确保二维码中原包含信息不受影响，保证其仍能较容易被通用的扫描器扫描。将这种被通用扫描器容易扫描的特性，称为扫描健壮性。较好的扫描健壮性，可以保证二维码在现实生活场景中使用时，减少由于光照、噪音、遮挡以及扫描偏转角度等对二维码解析过程带来的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种与图像融合的艺术化二维码生成方法及装置，并保证获得的二维码在视觉效果及扫描健壮性上均具有较好性能。本专利技术提供一种与图像融合的艺术化二维码生成方法，实现步骤为：步骤1，获取二维码及输入图像二值化结果，构造操作码集合调整二维码码字，生成二值艺术化二维码；步骤2，获取输入图像的灰度化结果，并根据二维码扫描过程，建立二维码模块的扫描误差模型，设置预期的二维码模块扫描误差约束，在该约束条件下，局部调整二维码模块的灰度值，使其与输入图像的灰度化结果融合，生成灰度艺术化二维码；步骤3，获取输入图像的彩色原图及二值艺术化二维码对应的多通道图像，建立图像亮度调整方案，调整彩色原图的像素值，使其转化为灰度图后结果与灰度艺术化二维码一致，生成彩色艺术化二维码。基于本专利技术所述方法，还提供了一种与图像融合的艺术化二维码生成装置，其中，该装置包括以下模块：编码信息及图像获取模块，用于获取待编码的文本信息及需要融合的图像；信息编码模块，用于获取的文本信息进行编码，生成对应的二维码编码数据；二维码与图像融合模块，采用所述的与图像融合的艺术化二维码生成方法，进行二维码与图像融合，生成二值艺术化、灰度艺术化、或彩色艺术化二维码；结果图像输出或显示模块，用于对生成的二值艺术化、灰度艺术化、或者彩色艺术化二维码进行输出或者显示。相对于现有技术，本专利技术的优点和积极效果在于：1)本专利技术方法和装置可以较好的平衡二维码视觉效果与二维码扫描健壮性之间的关系，有策略的对图像中像素点亮度进行调整以获取更优显示效果，将二维码与图片融合获得艺术化效果，并容易生成不同风格的艺术化二维码图像，为二维码增加视觉意义；2)本专利技术方法和装置中，采用基于局部图像色彩调整的优化策略，可以生成一种同时拥有较好的视觉效果与较强的扫描健壮性的艺术化二维码。附图说明图1是QR码符号分布情况示意图；图2是本专利技术的艺术化二维码生成方法的整体流程示意图；图3是基于高斯约旦消元法的二维码码字调整方法示意图；图4是二维码采样概率示意图；图5是利用本专利技术生成的艺术化QR码示例的灰度图；图6是利用局部调整模块灰度值生成的不同风格QR码的灰度图。具体实施方式本专利技术通过分析通用二维码扫描器的实现原理，建立了一种新的误差分析模型，从理论上分析并解决二维码扫描健壮性控制问题，并依此提出一种与图像融合的艺术化二维码生成方法和装置，在尽可能保留二维码美化视觉效果的同时，保证并提升二维码扫描健壮性。本实施方法说明中，主要依据二维码中的其中一种常见编码标准，即QR码，进行该
技术实现思路
的叙述。但是，本专利技术的范围涵盖所有二维码，例如，DataMatrix，MaxiCode,Aztec，QRCode，Vericode，PDF417，Ultracode，Code49，Code16K等，即包含但不限于艺术化QR码的生成。此处使用QR码作为样例进行说明，仅仅是为了更好的阐述生成步骤。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。为了更加清楚表达艺术QR码的生成过程，首先在图1中给出了QR码的基本组成，可以看出，QR码主要由位置探测符号、校正图形、定位图形、格式信息、版本信息、数据码字和纠错码字等构成。本专利技术将整个艺术QR码生成过程的目标划分为三个阶段，分别为二值艺术化QR码合成、灰度艺术化QR码合成、以及彩色艺术化QR码合成。其中，在二值艺术化QR码的合成过程当中，主要所采用的方法为QR码码字调整，即通过利用图像视觉显著性特征与高斯约旦消元法等，在QR码编码阶段，对QR码的码字进行调整，并使其尽量与图像的二值化结果进行匹配，从而在最终合成的彩色QR码中避免视觉冲突；而灰度艺术化QR码的合成过程当中，主要核心为通过分析通用QR码扫描器的扫描过程，建立阈值化误差与采样误差模型，模拟QR码模块的阈值化及降采样过程，从而估算QR码对每个模块的采样正确概率，并依此作为反馈信息，对QR码模块的灰度值进行调整，保证最终生成的QR码扫描健壮性；而在彩色QR码生成过程中，通过建立一种新的亮度调整方案，根据灰度化QR码的灰度信息以及原图的彩色的信息，计算每个像素点各通道的色彩值变化，从而在保证其灰度化结果与灰度艺术化QR码一致的情况下，为图像增加色彩。图2展示了生成彩色艺术QR码的整个流程，按照上述叙述，其中Qb为对应的二值化艺术QR码，Qg为对应的灰度艺术化QR码，而Qc为最终生成的彩色艺术化QR码。下面分别对各个目标阶段中所采用的方法进行说明。步骤一，根据二维码编码的特点，结合高斯约旦消元法及图像显著性特征等调整二维码码字，在保证二维码原包含信息不变的情况下，使二维码外观与图像二值化结果相近，生成二值艺术化二维码。步骤1.1，预处理。为使生成的二值化艺术QR码色彩分布情况接近原图色彩，需要先对原图处理生成一张二值化图像。如图2所示，首先获取输入的原图像I的灰度图像Ig，然后再利用阈值化方法对图像Ig处理，获取对应的二值化图像Ib。由于灰度化图像Ig的边长n往往比QR码的边长模块数l大很多，l＝4V+17，V为QR码版本，所以，如果仅仅依靠对图像Ig进行缩放并二值化容易在最终合成的QR码中引起不好的视觉效果。为避免上述现象发生，本专利技术首先将图像Ig按照QR模块划分为多个正方形的子模块，每个子模块的边长为将第k个子模块记作Mk，最终将模块Mk转化后的二值化结果为：其中，代表二值化图像Ib中第k个元素，即图像Ig的第k个模块的二值化结果，ζ(b，t)表示利用阈值t对b进行二值化操作，表示图像Ig中点x的像素值，而G(x)为像素x的权重值，且在本专利技术实施例中，将其设置为高斯分布值：其中x∈Mk，代指在第k个模块的(i,j)位置上的权重值，需要注意的是，公式中，第k个模块的位置(i,j)，即全局中的像素x的位置，仅仅是两者所采用的坐标系不同，所以表达方式不同。参数σ1为设置的常数，本专利技术实施例将参数σ1直接取值为步骤1.2，构造操作码集合。根据QR码扫描过程可知，QR码在扫描过程中，模块排列顺序只需要保证能通过校验，即可被扫描器接受。而根据QR码底层编码方式可知，QR码的数据编码方式采用了Reed-Solomon编码，其符合以下几个特点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与图像融合的艺术化二维码生成方法，其特征在于，实现步骤如下：步骤1，获取二维码及输入图像的二值化结果，构造操作码集合调整二维码码字，生成二值艺术化二维码Q

【技术特征摘要】
1.一种与图像融合的艺术化二维码生成方法，其特征在于，实现步骤如下：步骤1，获取二维码及输入图像的二值化结果，构造操作码集合调整二维码码字，生成二值艺术化二维码Qb；步骤2，获取输入图像的灰度化结果，建立二维码模块的扫描误差模型，并设置预期的二维码模块扫描误差约束，在该约束条件下，局部调整二维码模块的灰度值，使其与输入图像的灰度化结果融合，生成灰度艺术化二维码Qg；步骤3，获取输入图像的彩色原图及二值艺术化二维码对应的多通道图像，建立图像亮度调整方案，调整彩色原图的像素值，使其转化为灰度图后结果与灰度艺术化二维码一致，生成彩色艺术化二维码Qc。2.如权利要求1所述的一种与图像融合的艺术化二维码生成方法，其特征在于，所述的步骤1，具体实现步骤为：步骤1.1，将输入的原图像进行灰度化后，再利用阈值化方法获取对应的二值图像；步骤1.2，构造操作码集合，用于调整二维码编码数据；设置操作码的长度和结构与二维码的编码数据相同，将操作码的输入数据区域与填充数据区域的第k位设置为1，其他位都设置为0，按照二维码校验规则生成操作码的校验数据区域；步骤1.3，根据原图像视觉显著性分布情况，利用高斯约旦消元法及操作码之间的异或操作，对步骤1.2得到的操作码进行组合，调整操作码集合，将部分操作码的可控模块移动至校验数据区域，优先构造出控制显著性较高区域的操作码；步骤1.4，利用步骤1.3所获取的操作码集合，调整二维码的编码数据；将操作码与二维码的编码数据进行异或操作，改变指定位置的值，使二维码在该位置所对应的色彩值与图像二值化结果Ib对应位置的色彩相同。3.如权利要求2所述的一种与图像融合的艺术化二维码生成方法，其特征在于，所述的步骤1.1中利用阈值化方法获取二值图像的过程为：所述的二维码为QR码；首先将灰度图像Ig划分为多个正方形的子模块，每个子模块的边长n为灰度图像的边长，l为二维码的边长模块数；其中，第k个子模块Mk转化后的二值化结果为：其中，ζ(b，t)表示利用阈值t对b进行二值化操作，表示模块Mk中的像素x，G(x)为像素x的权重值，且将G(x)设置为高斯分布值：(i,j)指像素x的位置坐标，σ1为设置的常量。4.如权利要求2所述的一种与图像融合的艺术化二维码生成方法，其特征在于，所述的步骤1.3中，决定哪些是显著性较高区域的操作码，及如何进行可控模块的筛选时，利用视觉显著性、边沿检测以及启发式约束三种因素线性组合的方式来共同决定优先级顺序，设W表示优先级顺序的矩阵，则：W＝λ1Edge+λ2Sal+λ3Heu其中，λ1、λ2和λ3为权重，三者的和为1，且λ3的值设置为小于0.1；Edge是对输入图像做边沿检测并进行合并均值操作后得到的结果，Sal是对输入图像I做视觉显著性区域提取并进行合并均值操作后得到的结果，Heu是启发式变量结果，用于帮助在边沿检测与视觉显著性相差不大的情况下，让离图像中心近的点，更容易获得较高权重，第(x,y)个模块位置取得的启发式变量结果Heux,y为：

【专利技术属性】
技术研发人员：李青锋，牛建伟，徐明亮，许威威，李翔，
申请(专利权)人：北京矩石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11