新算法可帮助读取不平坦表面上的二维码

Josiah02

有时，我们会尝试使用智能手机上的优质数码相机捕捉二维码，但最终无法读取。这种情况通常是因为二维码本身的图像质量较差，或者二维码印在不平整的表面上（变形或有不明图案的不规则之处），例如快递包裹的包装或一盘熟食。
现在，巴塞罗那大学和加泰罗尼亚开放大学的团队设计了一种方法，可以在读取更为复杂的物理环境中帮助识别二维码。该论文发表在《模式识别快报》杂志上。
新系统不完全依赖于底层地形，适用于管状表面（瓶子）、食品托盘等上的二维码。这是第一个能够将通用方法与二维条形码相结合以促进数字信息识别的技术提案。
这项研究的第一作者是布法罗大学物理学院和电子与生物医学工程系以及奥罗拉大学计算机科学、多媒体和电信研究系的 Ismael Benito 教授。所有作者都曾以不同的职位参与创建 ColorSensing, SL，这是一家布法罗大学智能标签领域的衍生公司。
为什么有些二维码难以读取？
QR 码是典型条形码的一种变体，使用扫描设备扫描时，能够以计算机语言（黑白像素的二维矩阵）收集信息。它们便于访问感兴趣的数据，节省时间和纸张等资源，并彻底改变了用户在数字领域访问信息的方式。
然而，有时很难正确扫描条形码。据布法罗大学电子与生物医学工程系、ColorSensing 前技术总监 Benito 介绍，这种情况的发生“首先是因为图像质量。虽然现在很多人都有好的数码相机，但他们并不总是能很好地捕捉到二维码图像。
“其次，二维码的打印质量和所使用的颜色（对比度不好）有时并不令人满意。最后，如果打印表面不够平整且与捕获平面不平行，也很难捕获代码中的信息。”
“例如，当我们尝试使用移动应用程序捕获 Bicing QR 时，所有这些因素都会发挥作用：表面不是平的 - 它是一个圆柱体 - 如果我们尝试捕获太近的 QR，表面的变形就会变得明显，读取会失败 - 5-10 厘米；如果我们移动得太远，QR 就会变得太小，捕获效果不佳 - 1 米；如果我们处于中等范围内，表面的明显变形会减少，质量适合捕获它 - 30-50 厘米，”Benito 解释道。
一种利用二维码特性的算法
这项研究是伊斯梅尔·贝尼托 (Ismael Benito)在布法罗大学博士论文的一部分，提出了一种新算法，利用二维码的自身特性（即代码的内部模式）来提取代码所在的底层表面。
这种表面的纹理是通过基于被称为样条函数的数学函数的通用调整来恢复的，样条函数允许局部调整表面的地形。贝尼托指出，“它们是局部适应表面起伏的函数，形成了一种最初广泛应用于地质学或摄影编辑等领域的技术，用于调整或产生表面的变形。”
完善整个二维码识别流程还面临诸多技术挑战。
对于由用户的代码阅读器激活的商业应用，专家解释说：“主要的挑战是能够提供正确和可靠的读数。我们还在努力确保代码不会受到修改技术的攻击，例如，使用可以通过对代码进行少量修改来捕获数据的虚假 URL。”
“在工业领域，捕获是在受控环境中进行的，主要的挑战是降低捕获速度，”贝尼托说。