OpenCvSharp辅助DataMatrix二维码扫描

由于硬件二维码扫描头只能输出二维码内容,而在定位需求中,我还希望能知道扫描到的具体时间(解码也需要时间,但是硬件体现不出来),以及位置信息,所以尝试自己用摄像头做解码。


既然是DIY,就要从设备开始J ,我从某宝上买了一个120度广角免驱摄像头,如下图:


因为这货就是个小PCB板,好处是可以在购买时选择各种参数,但是不易站立,于是翻出我的电子垃圾组合了一下:


这下可以站起来了。


先试了下摄像头帧率,通过日志得出,大概确实是30帧左右,也就是每帧时间30ms+。

首先试了下直接将每帧传入解码,使用的是DataMatrix.net组件,代码:

private static DataMatrix.net.DmtxImageDecoder dmtxImageDecoder = newDataMatrix.net.DmtxImageDecoder();

List<string>

lstDataMatrixCode = dmtxImageDecoder.DecodeImage(BitmapConverter.ToBitmap(m.DmMat));

实测640x480的图片解码需要4~6s (i75600

2.4GHz 笔记本电脑)


所以基本思路就是将每帧的图片进行裁剪,只提取需要的区域,能大大减少运算量,同时,需要寻找二维码的区域,也可以定位二维码的所在位置。代码如下:

// 转换颜色空间,可以转化为yuv,下面是转化为灰度图

                Cv2.CvtColor(matDataMatrixSrc,matBinary, ColorConversionCodes.BGR2GRAY);

                //这里得到的二值图matBinary作为最后检测二维码的源

                //二值化:参数3为阈值,4为大于阈值的像素灰度值,5为二值化类型               

                doubledThreshould = 70;

                doubledMaxVal = 235;

                Cv2.Threshold(matBinary,matBinary, dThreshould, dMaxVal, ThresholdTypes.Binary);

经过边缘提取的效果如下:


如上图的效果不太理想,于是我尝试了做了高级形态变化之后再提取轮廓,效果如下:


效果还是不行,貌似还不如前一个版本。优化思路是考虑到模拟人类的视觉方式,所以先进行高强度的模糊化,然后进行二值化,再提取轮廓。效果如下:


对提取二维码的mat做了剧烈的模糊之后的效果好多了,基本上可以识别出大概的二维码所在范围了。下方的阴影区域属于干扰数据,后文再考虑如何优化去除。

接下来调整参数之后,绘制内接圆,并在内接圆的基础上绘制正方形区域,代码和效果如下:

OpenCvSharp.Point2f center;//圆心坐标

                float radius;//园半径

//寻找最小外接圆,输出中心点和半径

                   Cv2.MinEnclosingCircle(points[i],out center, out radius);

//绘制检测到的区域的正方形

                    Cv2.Rectangle(matDataMatrixSrc,pt1, pt2, Scalar.Green, 1, LineTypes.Link8);


然后继续优化一下具体参数,去掉内接圆和边缘绘制,效果如下:


下面的绿色大方块是检测到的阴影的干扰,考虑到阴影原图基本上是没有色彩变化的,和二维码的剧烈变化有很大差别,所以可以采用对原图去取阈值之后二值化,再用灰色色块对目标区域进行xor运算,然后统计xor之后,1的数量在总像素的占比,低于5%的话,即认为这是一张空白图,关键代码和效果如下:

Scalar s = new Scalar(235, 235,

235);//定义三通道颜色

            Mat n =new Mat(m.Rows, m.Cols,

MatType.CV_8UC1, s); //这里要用CV_8UC1,如果是载入图片用CV_8UC3,单色图片和rgb的区别

            Cv2.BitwiseXor(m, n, r);//xor运算一下,把不是235的颜色通过xor置为1


上图底部的灰色方框即为最后被排除的干扰。

接下来是对性能的优化,首先减少捕捉的帧运算,目标是每秒检测10次,故每3帧进行一次运算即可。由于dmtxImageDecoder.DecodeImage运算时间较长,故不能直接在主进程中而通过异步线程去执行,基本上可以得到一个较为可接受的结果。

最终效果如下:


最终效果就是把检测到的二维码显示在界面上。


GitHub:https://github.com/jiashu-sh/WinAppCvItemCap

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