基于模块渲染和半色调合成的QR码美化技术研究

摘要

智能手机的普及和移动互联网的发展促进了QR码在广告宣传行业的广泛使用，越来越多的广告商青睐于把QR码印刷在宣传材料上，以吸引广告受众访问相应的宣传网站，从而有机结合线下推广和线上宣传，提高广告效率。但标准QR码的外观类似噪声信号，缺乏视觉美感，影响宣传效果。因此，对QR码进行美化以改善其视觉外观，可以增加视觉美感和视觉吸引力，提升宣传效果。但由于编码和解码的复杂性，QR码的美化会减弱其解码鲁棒性。本文在不影响解码鲁棒性的前提下，围绕QR码的美化技术展开研究，主要工作如下:
　　(1)提出一种基于模块渲染的QR码美化方法。该方法把彩色图像作为背景图像嵌入到QR码中后调整模块的分布，并对每个模块进行色彩渲染，得到与背景图像相似的彩色QR码。首先对给定的彩色图像进行显著性检测和阈值化处理，得到相应的显著性矩阵和二值图像;接着根据显著性矩阵和二值图像对QR码的码字进行权值统计和模块采样;然后结合加权随机抽样算法优化码字序列;最后根据优化后的码字序列，采用基于二分搜索的色彩调整算法对模块进行色彩渲染。实验结果表明，该方法生成的彩色QR码不仅具有较好的解码鲁棒性，而且改善了视觉外观，增加了视觉美感，更具有视觉吸引力。
　　(2)针对部分印刷设备对彩色QR码不友好的现实，本文进一步提出了一种基于半色调合成的QR码美化方法。该方法首先把给定的彩色图像转换成半色调图像，然后根据半色调图像上的网点分布，并结合改进的汉明距离统计算法和高效的不重复随机抽样算法对QR码的模块分布进行优化，最后将优化后的QR码和半色调图像进行融合，得到与半色调图像最相似的半色调QR码。经过实验分析证明，该方法生成的半色调QR码不仅保留了与标准QR码一样的抗遮挡、快速解码等特性，还有效地提升了视觉效果，具有很好的视觉吸引力。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 基于嵌入图像调整的美化方法

1．2．2 基于模块分布调整的美化方法

1．3 本文研究内容

1．4 本文组织结构

第2章 QR码相关介绍

2．1 引言

2．2 QR码的符号结构

2．2．1 功能图形区域

2．2．2 编码区域

2．3 QR码的编码

2．3．1 数据分析

2．3．2 数据编码

2．3．3 纠错编码

2．3．4 构造最终信息

2．3．5 模块布置

2．3．6 掩模处理

2．3．7 添加格式信息和版本信息

2．4 QR码的解码

2．5 QR码的纠错

2．6 本章小结

第3章 基于模块渲染的QR码美化

3．1 引言

3．2 视觉显著性检测技术简介

3．3 基于模块渲染的QR码美化方法

3．3．1 图像显著性区域检测及阈值化

3．3．2 码字模块采样及权重统计

3．3．3 加权随机抽样优化

3．3．4 模块灰度调整及色彩渲染

3．4 实验结果与分析

3．4．1 可读性实验

3．4．2 对比评价实验

3．5 本章小结

第4章 基于半色调合成的QR码美化

4．1 引言

4．2 数字半色调技术简介

4．3 基于半色调合成的QR码美化方法

4．3．1 图像半色调处理

4．3．2 码字模块采样

4．3．2 码字序列优化

4．3．4 半色调QR码合成

4．4 实验结果和分析

4．4．1 可读性实验

4．4．2 对比评价实验

4．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的成果

附录B 攻读学位期间参加的科研项目