QR码研究及其在机器人自定位上的应用

摘要

二维码作为一种信息载体，已被广泛应用到各行各业。它避免了一维码在存储容量、纠错能力等方面的缺陷，具有高信息容量、高可靠性、识读方便、能够设置加密以及成本较低的特征。二维码的这些特征使得它被广泛应用，本文在介绍二维码的一般应用领域的同时，通过对二维码特征的分析与研究，设计出能够进行识别阴影、倾斜以及远距离情况下的QR码译码系统，并将其应用到Nao机器人的自定位中，并对它在机器人定位中的应用进行了分析与实现。
　　本文研究的主要内容有以下几个部分:
　　首先，对QR码的编码原理进行了研究，对QR码进行了纠错编码以及掩摸处理，设计了编码系统。
　　其次，通过大量的文献阅读，对二维码区域在背景图像中的粗定位算法进行了研究，设计了一种基于黑白比和灰度共生矩阵对比度特征的二维码区域粗定位算法。然后通过将图像的形态学处理与最小二乘法相结合的方式对粗定位之后的二维码进行精确定位，比传统的定位算法在实时性上有了一定的提高，利用本文算法设计的译码系统可以有效的识别存在污损、光照不均以及倾斜情况下的二维码。
　　最后，将本文设计的二维码与译码系统应用到Nao机器人自定位中，通过坐标系的转换关系设计了机器人的自定位算法，设计了机器人查找二维码的查找策略，并进行了实现，实验结果证明，在距离较近时，定位比较准确。
　　对机器人自定位的结果进行评估，说明了定位结果有较好的准确性。

目录

声明

摘要

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 一维码的发展历程

1．2．2 二维码码制的研究现状

1．2．3 二维码识别方法的研究现状

1．3 论文的主要研究内容

1．4 论文的内容安排

第2章 二维码识别方法分析

2．1 二维码

2．1．1 二维码简介

2．1．2 二维码优缺点分析

2．1．3 二维码在实际中的应用

2．3 QR码的识别原理与基本结构

2．3．1 QR码的结构

2．3．2 QR码的主要特点

2．4 本章小结

第3章 QR码编码模块设计与方法研究

3．1 QR码数据编码技术

3．2 Reed-Solomon纠错算法研究

3．2．1 理论基础

3．2．2 Reed-Solomon码编码算法

3．2．3 Reed-Solomon码译码算法

3．2．4 Reed-Solomon码在QR码中的编码

3．3 掩摸技术

3．4 实验结果

3．6 本章小结

第4章 QR码解码模块的设计与分析

4．1 摄像头采集图像的预处理

4．1．1 图像的灰度化

4．1．2 图像的去噪

4．1．3 图像的二值化

4．2 图像中QR码的粗定位算法改进

4．3 常规QR码定位算法介绍

4．4 改进的QR码定位算法

4．4．1 算法流程

4．4．2 位置探测图形中心坐标的获取

4．4．3 边缘提取

4．4．4 直线拟合

4．5 QR码图像的几何纠正

4．5．1 平面投影转换

4．5．2 双线性插值

4．6 QR码的译码

4．7 实验结果分析

4．8 本章小结

第5章 QR码在机器人自定位上的应用

5．1 引言

5．2 NAO机器人视觉传感器介绍

5．3 坐标系的转换

5．4 基于QR码的机器人自定位算法

5．4．1 摄像机坐标系下的计算

5．4．2 世界坐标系下的计算

5．5 基于QR码的机器人自定位的实现

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

硕士期间完成论文情况