基于生成对抗网络的QR码去模糊算法

目的 针对包装产品上QR码在采集过程中的运动模糊、失焦模糊,长期磨损形成的自模糊和环境中的噪声等因素,导致QR码无法识别的问题,提出一种基于生成对抗网络的QR码去模糊算法。方法 采用深度学习模型生成对抗网络对模糊核和环境噪声具有的强大拟合和估计能力,提取模糊QR码图像与真实图像的深层特征和差距,并通过生成器与判别器不断迭代对抗,使生成器具有由输入的模糊QR码产生与之对应的去模糊QR码图像的能力。结果 生成器能较好地对模糊核和环境噪声进行估计,而且能够实现对数据集内多种不同模糊程度QR码的去模糊,去模糊QR码图像效果较好,处理时间快,识别率较高。结论 采用基于生成对抗网络的QR码去模糊算法能够广泛应用于包装产品外壳上QR码的预处理过程,泛化能力较好,能有效提高扫描识别率。     

基于强度和梯度先验的L0正则化模糊QR码识别

目的研究因机械抖动,拍摄器材与图像存在一定距离或相对运动而产生运动模糊、散焦模糊等情况下的模糊QR码图像识别。方法采用基于强度和梯度先验的L_0正则化方法对模糊QR图像进行去模糊。优化模糊核尺寸的人为预估问题,提高程序效率。对1至15类常用QR码图像进行模糊仿真,再通过盲提取获得模糊核,用峰值信噪比PSNR值衡量该方法在QR码图像去模糊的复原精度。结果PSNR值随着QR码图像复杂度的增加而相对减少,但因QR码存在一定的容错率,在PSNR值为13以上且噪声、振铃小的情况下就能够被识别。文中算法相较于其他算法在型号较高的模糊QR码恢复方面识别率更高。结论基于强度和梯度先验的L0正则化方法对模糊QR码的恢复效果显著,且不是只针对某一类模糊QR码图像,对于多种类型的模糊QR码图像恢复都能有很好的效果。     

基于二值随机森林的非均匀光照QR码重构算法

目的 现实生活QR码在识别过程中,易受到非均匀光照因素的影响,导致QR码无法识别,为此提出一种基于二值随机森林的QR码像素值重构算法。方法 依据QR码图像的双峰特点和梯度值相等的特性,用于提取非均匀光照下受损QR码局部像素特征,并利用随机森林的分类方法确定QR码局部矩阵中间单个像素值,逐步实现受损QR码所有像素值的重构恢复。结果 实验表明与其他方法相比,该算法模型能够很好地利用局部特征提取QR码的真实像素值,并对受损QR码图像进行恢复,实验结果图像均具有较高水平。结论 采用基于二值随机森林的QR码重构算法,能够很好地处理因非均匀光照而导致的识别出错问题,并可以广泛应用于生活中的QR码识别过程,具有较强的实用性。     

基于小波变换的数字水印技术

目的研究一种基于二维码的信息化包装防伪技术。方法按照QR编码规则,将文字信息编码生成含彩色底纹的QR码载体图像和QR码水印图像;对彩色二维码进行空间转换提取其亮度分量,对水印QR码图像进行混沌置乱,把置乱后的水印图像利用离散小波变换嵌入到载体图像亮度分量经二级小波变换后的中频系数中,形成嵌入水印后的彩色QR码图像;客户终端运用提取算法从彩色载体QR码图像中提取QR水印。结果实验证明该算法具有较高的水印信息嵌入强度容忍度,并且可以抵抗旋转和剪切等几何攻击,对高斯噪声、椒盐噪声、低通滤波、均值滤波具有较强的鲁棒性。结论将二维码和数字水印结合的防伪技术应用于包装安全领域,有利于识别伪劣假冒商品,达到产品安全保护的目的。     

基于喷印工艺的彩色QR码生成参数优化研究

目的提高彩色QR码的喷印识别率。方法选取嵌入信息量、纠错等级、颜色转换、码眼转换等4个QR码生成参数,在不同打印尺寸和打印分辨率的喷印条件下进行实验,计算彩色QR码的喷印识别率,并提出优化方案。结果研究了各种参数影响彩色QR码喷印识别率的大小,打印尺寸、嵌入信息量、打印分辨率、纠错等级、颜色转换、码眼转换等6种参数对喷印识别率的影响依次递减。结论通过选择合适的参数优化方案,可提高彩色QR码的喷印识别率。     

包装物料形状特征提取和识别方法

目的为了提高包装过程物料抓取成功率,采用机器视觉设计一种物料识别和定位方法。方法以串联机械手臂为载体搭建一种基于机器视觉的物料识别、定位、抓取平台,包括物料传送模块、图像采集模块、视觉分拣模块、机器人控制模块和抓取模块等。重点论述相关图像处理算法,包括基于双边滤波的图像预处理方法,基于Canny算子的图像边缘检测,图像特征提取和质心定位等。最后进行实验研究。结果实验结果表明,码垛机器人的物料形状正确识别率可以达到99.25%,抓取成功率能够达到99.5%。结论所述物料形状识别和抓取定位方法可有效解决图像特征提取、定位等问题,具有识别率高、抓取准确等特点,能够满足包装搬运要求。     

基于Hough变换旋转校正的QR码全息水印算法

目的为了解决QR码图像不易隐藏水印的难题,提出一种针对QR码载体图像的强鲁棒性频率域数字水印算法。方法利用经双随机相位调制的傅里叶全息技术对水印进行加密,同时对QR码载体图像进行包含高斯模糊以及去除视觉敏感区域的预处理,将全息加密水印的奇异值矩阵加权嵌入到经过二级小波分解的QR码的中频系数后进行还原。Hough变换通过坐标系转换检测QR码图像同方向边缘的直线,后进行旋转校正,以提取水印。结果在合适的嵌入强度下,水印保持了良好的不可见性(PSNR=32.3)。经过二值化攻击、信号处理(滤波、噪声、压缩)、几何变换(平移、旋转、缩放)以及打印扫描处理等一系列攻击,提取出的水印依旧清晰可见。结论提出的算法针对各类攻击有较强的鲁棒性,可抵御任意角度旋转攻击,同时兼顾水印的不可见性,针对QR码的防伪技术具有一定的应用价值。     

边界噪声检测耦合差分曲率驱动的脉冲噪声图像降噪

目的提出边界识别噪声检测耦合差分曲率驱动扩散模型的脉冲噪声图像降噪算法,用于高密度(≥50%)脉冲噪声的消除。方法基于传统边界识别噪声检测BDND,定义噪声像素分类规则,设计新的边界识别噪声检测M-BDND机制;定位噪声边界,精确识别噪声像素点,形成噪声区域与完好区域;利用噪声像素点的周边信息形成掩码,对其进行修复,有效填补噪声像素点,而在完好区域只将像素点进行复制;构造了差分曲率驱动扩散模型控制噪声像素区域的扩散过程,完成图像复原,并对该模型进行了数值分析。结果与当前图像降噪技术相比,对于等密度随机值脉冲噪声而言,提出算法的误检率与虚警率更低;在噪声密度高达90%时,仍然具有可接受的降噪效果,能够更好地保留原图的边缘与细节特征,且复原图像的一维行距像更好,与真实图像的吻合程度高。结论该算法可用于高密度脉冲噪声的图像降噪处理。     

基于QR码的抗几何攻击数字全息水印

目的针对含水印QR码图像在扫描和解码过程中的几何攻击,提出一种基于数字全息和傅里叶-梅林变换的数字水印技术。方法以傅里叶-梅林变换构建几何不变域,并利用全息图的不可撕毁性,将水印以全息图的方式隐藏在QR码图像离散傅里叶变换中频幅度谱部分。结果通过对比实验表明,提出算法可以有效抵抗对含水印QR码图像进行的剪切、缩放和旋转等几何攻击,且算法简便,嵌入信息量大。结论在不影响QR码正确识别的基础上,提出算法的鲁棒性和不可见性之间能达到较好的平衡。     

改进的基于 QR 码的数字全息水印

目的提出改进的基于快速响应矩阵码(QR码)的数字全息水印。方法利用加密傅里叶全息技术对QR码进行加密并生成全息图,在标准颜色空间下,抽取彩色载体图像的L分量进行二级小波分解,将全息图嵌入到其分解后的低频系数中,以实现水印信息的隐藏。为提高QR码译码成功率,对提取后的水印进行十字型中值滤波处理。结论 QR码水印能够保存完整的水印信息,比普通图像水印鲁棒性强,且相比于其他基于QR码的数字全息水印算法具有更强的鲁棒性。     

Generating visually appealing QR codes using colour image embedding

Quick Response (QR) codes have become very popular in current scenario. Being machine readable, they appear like blocks of random black and white noise. With their increasing use in marketing material, many attempts have been made to make them visually appealing by embedding images and logos. We propose a colour image embedding method that uses circular modules to reduce the block-like appearance of the code. The luminance of the image pixels corresponding to the centric and surrounding regions of a circular code module is modified in such a way that they blend into the code with least visual distortion, and the resultant code demonstrates high degree of decoding robustness. The results of experiments to assess the visual appeal of the resultant codes, and their tolerance to noise and blur indicate that the visually appealing codes have decodability comparable to the original QR codes, thus justifying the attempt to embed image in an otherwise non-appealing QR code. The codes generated by the proposed method and three other state-of-the art methods are compared for visual appeal and decoding robustness. The results of the comparison indicate that the codes generated by the proposed method have visual appeal best amongst the codes generated by other state-of-the art methods. In terms of tolerance to noise and blur, they are the best amongst the codes which have comparable visual appeal, and second best amongst all.     

Haar整数频域变换耦合动态引力模型的加密算法

目的实现数字图像与QR二维码信息的安全保密。方法基于频域-空域双重加密的思想,提出Haar整数频域变换耦合动态引力模型的图像无损加密认证算法,并将该算法应用于QR二维码的加密传输。首先引入Haar小波变换,定义频域系数修整模型,将明文分解为4个子带;随后基于256位外部密钥,迭代3D Chen系统,建立混沌序列择取与优化机制,有效消除瞬态效应,从而输出3个优化子序列,通过融合这些序列,输出一组密钥流,基于升序排列,形成位置扰乱源,对4个子带完成频域置乱,再利用Haar逆变换,形成置乱密文;构建像素点质量动态估计模型,改进引力模型,对置乱密文完成空域扩散;定义密文深度分段扩散机制,对初始密文完成二次扩散,提高密文的NPCR(Number of Pixels Change Rate)与UACI(Unified Average Change Insensitive)值;最后,引入HASH检测机制,赋予算法决策功能,对图像在传输中是否遭到攻击进行认证。结果与基于混沌理论的加密技术相比,文中算法具备更高的安全性与抗剪切攻击能力,且解密图像的失真度最小;同时,对QR二维码信息也具有较高的保密度和较低的解密失真度,在安全加密的同时,也较好地保留了QR二维码的原有结构信息。结论文中算法具有较高的安全性,能够安全保护图像与QR二维码在网络中安全传输,在包装与印刷防伪条码领域具有较好的实际应用价值。     

基于RSM的二维码识别率影响因素研究

为提升QR(quick response)二维码在高速运动状态下的识别率，系统分析并筛选了可能影响二维码识别率的因素，进行了基于响应面方法的CCI(central composite inscribed)实验设计。将传送带速度、读码距离、读码角度、照度等因素划分为5个水平，并分别进行了静态、动态实验以及参数优化。动、静态实验结果表明，读码距离、读码角度与照度之间的交互作用对静态下二维码识别率有显著影响(p<0.05)，传送带速度、读码距离、读码距离与读码角度之间的交互作用、读码角度与照度之间的交互作用对动态下二维码识别率有显著影响。理论上，当传送带速度为80.6 m/min，读码距离为144.3 mm，读码角度为-25.6°，照度为683.0 lx时，可得识别率的最大优化值为98.4%。通过实验验证可知，影响因素的参数优化能有效提升二维码识别率。     

二维码印刷质量参数的影响因素分析

二维码印刷质量直接影响条码信息传递的准确性。为了分析影响二维码印刷质量的主要因素,基于二维码检验国家标准,研制了二维码图像采集平台。通过制作二维码测试样本,分析了灰度变化和几何变化对符号反差、调制比、轴向不一致、网格不一致等二维码印刷质量参数的影响。实验结果得出不同二维码质量参数分级的图像质量要求,为二维码的印刷质量检测和控制提供参考依据。