本發(fā)明涉及移動(dòng)支付領(lǐng)域，特別涉及一種二維碼、條形碼等條碼圖像識(shí)別方法，本發(fā)明還提供了應(yīng)用這種圖像識(shí)別方法的系統(tǒng)，以及提供了在掃碼支付下采用這種方法、系統(tǒng)的裝置。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電子商務(wù)的興起，掃碼支付技術(shù)在移動(dòng)支付領(lǐng)域得到了普及應(yīng)用。為了提高掃碼支付成功率，條碼圖像識(shí)別的準(zhǔn)確性和快捷性是需要考慮的問題。現(xiàn)有技術(shù)采用的是內(nèi)置感光元件傳感器(主要感光元件如cmos或ccd傳感器)采集系統(tǒng)，如cn201510652810.x。采集系統(tǒng)采用自動(dòng)曝光模式進(jìn)行圖像采集，當(dāng)處于較暗環(huán)境時(shí)，感光元件會(huì)自動(dòng)增加曝光時(shí)間從而提高亮度。當(dāng)處于較亮環(huán)境時(shí)，感光元件會(huì)自動(dòng)減少曝光時(shí)間，避免過度曝光。

但現(xiàn)有的數(shù)字圖像采集方法并不完全適應(yīng)掃碼支付的情形。經(jīng)過發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，掃碼支付時(shí)還需要考慮如下問題：1、掃碼支付時(shí)，二維碼被形成于移動(dòng)通信終端(如智能手機(jī))的屏幕上，并被手握持著對(duì)準(zhǔn)掃碼裝置?，F(xiàn)有圖像采集方法的曝光時(shí)間是由環(huán)境亮度決定的，環(huán)境亮度較低時(shí)曝光時(shí)間會(huì)被自動(dòng)增加，而目標(biāo)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，過長(zhǎng)的曝光時(shí)間無法清晰捕捉運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。因此很多掃碼支付失敗的原因是計(jì)算曝光時(shí)間時(shí)僅考慮亮度，而沒有考慮掃碼目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)情況導(dǎo)致的。2、在實(shí)際應(yīng)用中，二維碼往往由移動(dòng)終端屏幕顯示，即使環(huán)境亮度不夠的情況下，通過屏幕自帶光源，在較少的曝光時(shí)間下也能夠采集到理想的條碼數(shù)字圖像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明彌補(bǔ)現(xiàn)有識(shí)別方法中采用自動(dòng)曝光技術(shù)的不足，提供一種針對(duì)移動(dòng)支付場(chǎng)合，特別是被掃碼目標(biāo)存在移動(dòng)的情形下，也能保持較高識(shí)別成功率的條碼圖像識(shí)別方法。

這種條碼圖像識(shí)別方法由如下技術(shù)特征所形成：

獲取至少兩幀連續(xù)的條碼圖像信息；

提取所述兩幀圖像的特征向量；

根據(jù)提取的特征向量計(jì)算前后兩幀圖像的區(qū)別度值；

當(dāng)所述區(qū)別度值大于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)區(qū)別度值計(jì)算需要配置的曝光時(shí)間，該區(qū)別度值與曝光時(shí)間成負(fù)相關(guān)；當(dāng)所述區(qū)別度值小于或等于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)圖像亮度計(jì)算需要配置的曝光時(shí)間。

由于條碼識(shí)別系統(tǒng)配置有限，因此如何設(shè)置算法以高效計(jì)算出曝光時(shí)間尤為重要。本發(fā)明同時(shí)還提供了上述方法的優(yōu)選步驟：

其中，提取圖像特征向量時(shí)，可將圖像劃分為多個(gè)圖像塊(如64*64的圖像塊)，計(jì)算每個(gè)圖像塊的灰度均值得到數(shù)組a，歸一化處理后得到數(shù)組b，所述的數(shù)組b作為圖像的特征向量。

然后，通過如下公式計(jì)算技術(shù)區(qū)別度值d

優(yōu)選的，經(jīng)過多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在大多數(shù)的移動(dòng)支付場(chǎng)景下，曝光時(shí)間范圍為1ms-30ms可以滿足目標(biāo)識(shí)別準(zhǔn)確的要求。

優(yōu)選的，還根據(jù)區(qū)別度值匹配需要配置的曝光增益，所述區(qū)別度值與曝光增益值成正相關(guān)。

優(yōu)選的，所述識(shí)別方法處于不斷循環(huán)中，直至識(shí)別成功，或者到達(dá)識(shí)別終止條件。識(shí)別終止條件可以設(shè)定為當(dāng)識(shí)別時(shí)間超過預(yù)定值，但沒有識(shí)別成功的，判斷到達(dá)終止條件。

本發(fā)明另一個(gè)目的在于提供應(yīng)用上述方法的系統(tǒng)。

該系統(tǒng)包括：

圖像獲取模塊，用于獲取至少兩幀連續(xù)的條碼圖像信息；

特征向量提取模塊，用于提取所述兩幀圖像的特征向量；

區(qū)別度值計(jì)算模塊，用于根據(jù)提取的特征向量計(jì)算前后兩幀圖像的區(qū)別度值；

曝光時(shí)間計(jì)算模塊，用于計(jì)算曝光時(shí)間，當(dāng)所述區(qū)別度值大于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)區(qū)別度值計(jì)算需要配置的曝光時(shí)間，該區(qū)別度值與曝光時(shí)間成負(fù)相關(guān)；當(dāng)所述區(qū)別度值小于或等于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)圖像亮度計(jì)算需要配置的曝光時(shí)間。還包括曝光增益計(jì)算模塊，當(dāng)所述區(qū)別度值大于預(yù)定閾值時(shí)，還根據(jù)區(qū)別度值匹配需要配置的曝光增益，所述區(qū)別度值與曝光增益值成正相關(guān)。

本發(fā)明還提供了應(yīng)用于上述方法和系統(tǒng)的裝置，包括：

攝像頭模塊，用于拍攝條碼圖像信息；

中央處理單元，適用于實(shí)現(xiàn)各指令；

存儲(chǔ)設(shè)備，適于存儲(chǔ)多條指令，所述指令適用于由中央處理單元加載并執(zhí)行：獲取至少兩幀連續(xù)的條碼圖像信息；提取所述兩幀圖像的特征向量；根據(jù)提取的特征向量計(jì)算前后兩幀圖像的區(qū)別度值；當(dāng)所述區(qū)別度值大于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)區(qū)別度值計(jì)算需要配置的曝光時(shí)間，該區(qū)別度值與曝光時(shí)間成負(fù)相關(guān)；當(dāng)所述區(qū)別度值小于或等于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)圖像亮度計(jì)算需要配置的曝光時(shí)間；所述的攝像頭模塊按照計(jì)算的曝光時(shí)間被配置。

優(yōu)選的方案中，該終端用于識(shí)別的條碼圖像被形成于具有自帶光源的終端屏幕上，該裝置計(jì)算獲得的曝光時(shí)間范圍為1ms-30ms。

優(yōu)選的方案中，當(dāng)所述區(qū)別度值大于預(yù)定閾值時(shí)，還根據(jù)區(qū)別度值計(jì)算需要配置的曝光增益，該區(qū)別度值與曝光增益成正相關(guān)；當(dāng)所述區(qū)別度值小于或等于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)圖像亮度計(jì)算需要配置的曝光增益；所述的攝像頭模塊按照計(jì)算的曝光增益被配置。

本申請(qǐng)的有益效果在于：

基于掃碼支付應(yīng)用場(chǎng)景的特殊性，對(duì)配置曝光時(shí)間選擇了一種更優(yōu)化的方案。首先，通過提取并計(jì)算連續(xù)兩幀圖像的特征向量差值，判斷兩幀圖像的區(qū)別幅度。當(dāng)區(qū)別程度大于預(yù)定閾值時(shí)，認(rèn)為識(shí)別目標(biāo)處于較大的變化狀態(tài)下，此時(shí)配置的曝光時(shí)間更小，避免無法獲得更清晰的圖像。在目前實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景中，被掃的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)往往是手機(jī)上的二維碼，由于手機(jī)屏幕自帶光源，即使較少的曝光時(shí)間也能采集到理想的二維碼數(shù)字圖像進(jìn)行識(shí)別。但是，又不能無限的減少曝光時(shí)間，因?yàn)槠毓鈺r(shí)間減少后，傳感器工作必須工作在高頻狀態(tài)下，單位時(shí)間里也必須采集更多的圖片，增加了中央處理單元的工作負(fù)荷。因此，當(dāng)區(qū)別程度小于或等于預(yù)定閾值時(shí)，即認(rèn)為識(shí)別目標(biāo)處于較小的變化狀態(tài)，還是以圖像亮度因素作為配置曝光時(shí)間的參數(shù)。本方法在掃碼支付的應(yīng)用場(chǎng)景下，具有識(shí)別成功率高和效率高的優(yōu)點(diǎn)。

此外，由于該方法主要應(yīng)用于移動(dòng)支付領(lǐng)域，因此系統(tǒng)的配置是有限的，與可采用高配置的電腦主機(jī)不同。在提取特征向量和計(jì)算區(qū)別度上采用了獨(dú)特的計(jì)算方法。以劃分圖像塊和灰度計(jì)算的方法實(shí)現(xiàn)特征向量的提取和區(qū)別度計(jì)算。方法兼顧了系統(tǒng)效率和二維碼識(shí)別度的問題。

為了進(jìn)一步提高識(shí)別度，本方法還采用了通過區(qū)別度配置曝光增益的方法。由于本方法的曝光時(shí)間與區(qū)別度為反比例，意味著如果目標(biāo)物體變化大，曝光時(shí)間少，進(jìn)入的光線也少，盡管能夠識(shí)別大部分二維碼圖像，但本方法同時(shí)提出可以適當(dāng)增加曝光增益(即增加感光器材的光敏感度)以提高識(shí)別率的問題。應(yīng)該說，在掃碼支付的應(yīng)用場(chǎng)景下，通過增加曝光增益，而不是優(yōu)選增加曝光時(shí)間，往往更能夠提高識(shí)別率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明條碼圖像采集方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明功能框圖；

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖1-2對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。

本發(fā)明提供一種條碼圖像識(shí)別裝置，包括攝像頭模塊和中央處理單元；攝像頭模塊包括鏡頭、感光元件cmos；中央處理單元用于處理提取的圖像信息并計(jì)算攝像頭模塊的曝光時(shí)間，攝像頭模塊按照計(jì)算的曝光時(shí)間被配置。

條碼信息被形成于移動(dòng)終端，如智能手機(jī)或智能平板電腦。圖像識(shí)別裝置識(shí)別條碼信息后，將識(shí)別信息加密，并通過手機(jī)基站或者通過路由器發(fā)送至結(jié)算服務(wù)器。結(jié)算服務(wù)器結(jié)算后，將反饋信息通過手機(jī)基站或路由器反饋回，最終完成移動(dòng)支付的整個(gè)過程。

因此，如何清晰、高效的識(shí)別移動(dòng)終端上的二維碼是本發(fā)明的改進(jìn)重點(diǎn)。

參閱圖1，作為一種條碼圖像識(shí)別方法，包括：

獲取至少兩幀連續(xù)的條碼圖像信息；可以根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合調(diào)整獲取的圖像格式，一般情況下為灰度圖像；

提取所述兩幀圖像的特征向量；

根據(jù)提取的特征向量計(jì)算前后兩幀圖像的區(qū)別度值；

通過該區(qū)別度值，采用不同的策略配置曝光時(shí)間，以達(dá)到獲取清晰圖像的目的。

如果所述區(qū)別度值大于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)區(qū)別度值計(jì)算需要配置的曝光時(shí)間，該區(qū)別度值與曝光時(shí)間成負(fù)相關(guān)。如果區(qū)別度值大于預(yù)定閾值，認(rèn)為當(dāng)前條碼運(yùn)動(dòng)幅度大，因此不能以圖像亮度計(jì)算曝光時(shí)間，而以區(qū)別度值作為計(jì)算依據(jù)。當(dāng)區(qū)別度值大時(shí)，說明條碼運(yùn)動(dòng)的幅度大，應(yīng)該減少曝光時(shí)間，以確保圖像的清晰度。

如果所述區(qū)別度值小于或等于預(yù)定閾值時(shí)，則認(rèn)為條碼的運(yùn)動(dòng)幅度不大，在可以正確識(shí)別的范圍內(nèi)，此時(shí)不以區(qū)別度值作為曝光時(shí)間配置的計(jì)算因素，而以圖像亮度計(jì)算需要配置的曝光時(shí)間。

在大多數(shù)的移動(dòng)支付場(chǎng)景下，曝光時(shí)間范圍為1ms-30ms就可以滿足目標(biāo)識(shí)別準(zhǔn)確性的要求。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，為了高效計(jì)算出曝光時(shí)間，采用如下方法提取圖像特征向量和計(jì)算區(qū)別度值。

將圖像劃分為多個(gè)圖像塊(如64*64的圖像塊)，計(jì)算每個(gè)圖像塊的灰度均值得到數(shù)組a，歸一化處理后得到數(shù)組b，所述的數(shù)組b作為圖像的特征向量。

提取連續(xù)兩幀圖像的特征向量b1和b2，計(jì)算b1與b2之間的相似度d，區(qū)別度值d計(jì)算公式如下，

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)所述區(qū)別度值大于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)區(qū)別度值還可以計(jì)算需要配置的曝光增益。增加曝光增益可以增加感光器件對(duì)光的靈敏度。高感光度對(duì)低光照靈敏，同時(shí)對(duì)噪雜信號(hào)也靈敏，但可以利用圖片軟件降噪功能減輕或去除噪雜信號(hào)。

在具體實(shí)施例中，曝光增益值由一組可選的數(shù)值構(gòu)成，這些可選的數(shù)值是由不同的感光元件cmos芯片生產(chǎn)廠家出廠時(shí)提供。由于不同的廠家的增益值數(shù)量和數(shù)值有所區(qū)別，因此，區(qū)別度值與增益值的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以通過實(shí)驗(yàn)獲得，改變cmos芯片這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系表也會(huì)隨之改變。區(qū)別度值與增益值的對(duì)應(yīng)關(guān)系被存儲(chǔ)到系統(tǒng)存儲(chǔ)單元中，被中央處理單元根據(jù)需要調(diào)取。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施例，還提供一種自動(dòng)學(xué)習(xí)算法以生成區(qū)別度值與增益值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。包括：讀取不同cmos芯片內(nèi)設(shè)置的增益值數(shù)量，形成相同數(shù)量的集合區(qū)域，不同的集合區(qū)域以不同的增益數(shù)值被賦值。在每遇到一個(gè)新的區(qū)別度值時(shí)，逐步按照各個(gè)集合區(qū)域的增益數(shù)值去配置攝像頭模塊，記錄在這種增益數(shù)值配置下的二維碼識(shí)別結(jié)果和識(shí)別時(shí)間。根據(jù)概率計(jì)算識(shí)別結(jié)果和識(shí)別時(shí)間最優(yōu)的配合方案，并把這種方案自動(dòng)記錄到存儲(chǔ)器中。等到下一次遇到該區(qū)別度值時(shí)，直接調(diào)用上次的增益數(shù)值。

一般情況下，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匹配和自動(dòng)學(xué)習(xí)算法計(jì)算獲得區(qū)別度值與增益數(shù)值成正相關(guān)。

參閱圖2，本發(fā)明還包括一種條碼圖像識(shí)別，包括：

圖像獲取模塊，用于獲取至少兩幀連續(xù)的條碼圖像信息；

特征向量提取模塊，用于提取所述兩幀圖像的特征向量；

區(qū)別度值計(jì)算模塊，用于根據(jù)提取的特征向量計(jì)算前后兩幀圖像的區(qū)別度值；

曝光時(shí)間計(jì)算模塊，用于計(jì)算曝光時(shí)間，當(dāng)所述區(qū)別度值大于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)區(qū)別度值計(jì)算需要配置的曝光時(shí)間，該區(qū)別度值與曝光時(shí)間成負(fù)相關(guān)；當(dāng)所述區(qū)別度值小于或等于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)圖像亮度計(jì)算需要配置的曝光時(shí)間。

本發(fā)明一種常見的應(yīng)用終端是移動(dòng)掃碼終端，但并不意味著只適用于移動(dòng)掃碼終端。更多的可能的應(yīng)用方式，比如：包括與有線或無線pos機(jī)集成的支付終端，大型的支付結(jié)算機(jī)器，具有掃描需求的銀行atm機(jī)，以及各種需要通過掃描二維碼、條形碼或未來的可能信息條碼，以進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)通(包括支付結(jié)算功能或其他功能)的裝置。

但作為一種優(yōu)選的實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種圖像識(shí)別裝置，包括：

攝像頭模塊，用于拍攝條碼圖像信息。該攝像頭模塊包括常規(guī)的具有快門的鏡頭模塊、感光元件cmos芯片以及電路模塊等。

中央處理單元，適用于實(shí)現(xiàn)各指令；

存儲(chǔ)設(shè)備，適于存儲(chǔ)多條指令，所述指令適用于由中央處理單元加載并執(zhí)行：

以上部件實(shí)現(xiàn)如下指令：獲取至少兩幀連續(xù)的條碼圖像信息；提取所述兩幀圖像的特征向量；根據(jù)提取的特征向量計(jì)算前后兩幀圖像的區(qū)別度值；當(dāng)所述區(qū)別度值大于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)區(qū)別度值計(jì)算需要配置的曝光時(shí)間，該區(qū)別度值與曝光時(shí)間成負(fù)相關(guān)；當(dāng)所述區(qū)別度值小于或等于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)圖像亮度計(jì)算需要配置的曝光時(shí)間；所述的攝像頭模塊按照計(jì)算的曝光時(shí)間被配置。

常規(guī)使用環(huán)境下，該終端用于識(shí)別的條碼圖像被形成于具有自帶光源的終端屏幕上，該裝置計(jì)算獲得的曝光時(shí)間范圍為1ms-30ms。在絕大部分情況下，該曝光時(shí)間范圍下滿足了二維碼識(shí)別的需求，特別是在二維碼具有變化狀態(tài)下，該終端仍能保證較大的識(shí)別成功率。

本發(fā)明的裝置也采用如下方法實(shí)現(xiàn)曝光增益的配置：當(dāng)所述區(qū)別度值大于預(yù)定閾值時(shí)，還根據(jù)區(qū)別度值計(jì)算需要配置的曝光增益，該區(qū)別度值與曝光增益成正相關(guān)；當(dāng)所述區(qū)別度值小于或等于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)圖像亮度計(jì)算需要配置的曝光增益；所述的攝像頭模塊按照計(jì)算的曝光增益被配置。

需要進(jìn)一步說明的是，由于本方法下優(yōu)先采用曝光時(shí)間與區(qū)別度為反比例的設(shè)計(jì)構(gòu)思，即意味著如果目標(biāo)物體運(yùn)動(dòng)變化大，則曝光時(shí)間少，進(jìn)入的光線也少，盡管能夠識(shí)別大部分二維碼圖像，但本方法同時(shí)提出可以適當(dāng)增加曝光增益(即增加感光器材的光敏感度)以提高識(shí)別率的問題。應(yīng)該說，在掃碼支付的應(yīng)用場(chǎng)景下，通過增加曝光增益，而不是優(yōu)選增加曝光時(shí)間，往往更能夠提高識(shí)別率。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。