計(jì)算機(jī)視覺(jué)與二維碼識(shí)別2023/1/30人工智能開(kāi)源硬件與python編程實(shí)踐情境導(dǎo)入共享單車應(yīng)用，其實(shí)就是通過(guò)“用戶手機(jī)-二維碼-云端后臺(tái)-智能車鎖”之間的信息傳遞來(lái)完成的。用戶使用手機(jī)先掃單車上二維碼，而后向云端發(fā)起解鎖請(qǐng)求。云端對(duì)用戶信息、單車信息進(jìn)行核查，而后將授權(quán)信息發(fā)送給手機(jī)。用戶通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙接口將解鎖指令和授權(quán)信息傳遞給單車的智能鎖，智能鎖核驗(yàn)授權(quán)信息后解鎖，并將解鎖成功的信息通知手機(jī)。手機(jī)將解鎖成功的信息回復(fù)給云端，云端開(kāi)始給用戶計(jì)費(fèi)。任務(wù)與目標(biāo)了解圖像處理及二維碼識(shí)別技術(shù)的基本原理、相關(guān)算法和應(yīng)用框架；掌握運(yùn)用人工智能開(kāi)源硬件設(shè)計(jì)智能應(yīng)用系統(tǒng)的方法，掌握Python語(yǔ)言的編程方法；應(yīng)用人工智能開(kāi)源硬件和Python相關(guān)算法模塊設(shè)計(jì)二維碼掃描與識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)；利用Python編程，編寫(xiě)二維碼提取及識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)二維碼的識(shí)別解碼功能，針對(duì)生活應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)一步創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有實(shí)用價(jià)值的二維碼應(yīng)用系統(tǒng)。知識(shí)拓展：二維碼二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的；使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過(guò)圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。它具有條碼技術(shù)的一些共性：每種碼制有其特定的字符集；每個(gè)字符占有一定的寬度；具有校驗(yàn)功能等。知識(shí)拓展：矩陣式二維碼

二維碼可以分為堆疊式二維碼和矩陣式二維碼。堆疊式二維碼由多行短截的一維條碼堆疊而成，其編碼原理是建立在一維條碼基礎(chǔ)之上，按需要堆積成二行或多行；矩陣式二維碼是建立在計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、組合編碼原理等基礎(chǔ)上的一種新型圖形符號(hào)自動(dòng)識(shí)讀處理碼制。矩陣式二維碼以矩陣的形式組成，在矩陣相應(yīng)元素位置上用“點(diǎn)”表示二進(jìn)制“1”，用“空”表示二進(jìn)制“0”，“點(diǎn)”和“空”的排列組成代碼。矩陣式二維碼在一個(gè)矩形空間通過(guò)黑、白像素在矩陣中的不同分布進(jìn)行編碼。知識(shí)拓展：二維碼的特點(diǎn)

編碼信息容量大?？扇菁{多達(dá)1850個(gè)大寫(xiě)字母，或2710個(gè)數(shù)字，或1108個(gè)字節(jié)，或500多個(gè)漢字，比普通條碼信息容量約高幾十倍。編碼范圍廣。二維碼可以把圖片、聲音、文字、簽字、指紋等可以數(shù)字化的信息進(jìn)行編碼，用條碼表示出來(lái)；可以表示多種語(yǔ)言文字；可表示圖像數(shù)據(jù)。容錯(cuò)糾錯(cuò)能力強(qiáng)。這使得二維碼因穿孔、污損等引起局部損壞時(shí)，照樣可以正確得到識(shí)讀，損毀面積達(dá)30%仍可恢復(fù)信息。譯碼可靠性高。它比普通條碼譯碼錯(cuò)誤率百萬(wàn)分之二要低得多，誤碼率不超過(guò)千萬(wàn)分之一。便于推廣應(yīng)用。可引入加密措施，保密性、防偽性好。二維碼形狀、尺寸大小可變，成本低，易制作，持久耐用。知識(shí)拓展：QRCode二維碼

特性描述符號(hào)規(guī)格21×21模塊（版本1）到177×177模塊（版本40），每提高一個(gè)版本，每邊增加4個(gè)模塊。數(shù)據(jù)類型與容量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為7,089個(gè)字符，字母數(shù)據(jù)為4,296個(gè)字符；參照最大規(guī)格符號(hào)40-L級(jí)：8位字節(jié)數(shù)據(jù)為2,953個(gè)字符，漢字?jǐn)?shù)據(jù)為1,817個(gè)字符。數(shù)據(jù)表示方法深色模塊表示二進(jìn)制"1"，淺色模塊表示二進(jìn)制"0"。糾錯(cuò)能力分為L(zhǎng)級(jí)、M級(jí)、Q級(jí)、H級(jí)四級(jí)，分別對(duì)應(yīng)可糾錯(cuò)7%、15%、25%、30%的數(shù)據(jù)碼字.結(jié)構(gòu)鏈接（可選）可用1-16個(gè)QRCode碼符號(hào)表示一組信息。每一符號(hào)表示100個(gè)字符信息。掩模（固有）可以使符號(hào)中深色與淺色模塊的比例接近1：1，使因相鄰模塊的排列造成譯碼困難的可能性降為最小。擴(kuò)充解釋（可選）這種方式使符號(hào)可以表示缺省字符集以外的數(shù)據(jù)（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希臘字母等），以及其他解釋（如用一定的壓縮方式表示的數(shù)據(jù)）或者對(duì)行業(yè)特點(diǎn)的需要進(jìn)行編碼。獨(dú)立定位功能QRCode碼可高效地表示漢字，相同內(nèi)容，其尺寸小于相同密度的PDF417條碼。市場(chǎng)上大部分條碼打印機(jī)都支持QRcode條碼，其專有的漢字模式更加適合我國(guó)應(yīng)用。知識(shí)拓展：QR碼圖形結(jié)構(gòu)QR碼的圖形要可以分為編碼區(qū)和功能圖形如圖所示,編碼區(qū)又可以分為數(shù)據(jù)與糾錯(cuò)碼、個(gè)格式信息模塊和個(gè)版本信息模塊版本號(hào)大于,功能圖形主要包括尋像圖像、定位圖像以及校正圖像。知識(shí)拓展：二維碼解碼識(shí)別技術(shù)分為五個(gè)步驟：圖像預(yù)處理、定位與校正、讀取數(shù)據(jù)、糾錯(cuò)以及譯碼。設(shè)計(jì)與實(shí)踐二維碼的定位與檢測(cè)圖像畸變校正二維碼識(shí)別Python程序調(diào)試、驗(yàn)證及完善二維碼結(jié)構(gòu)特征

二維碼掃描首先要做的就是要發(fā)現(xiàn)下圖中三個(gè)黑色正方形區(qū)域，如果找到這個(gè)三個(gè)區(qū)域，就成功的檢測(cè)到一個(gè)二維碼了；三個(gè)角上的正方形區(qū)域從左到右，從上到下黑白比例為1:1:3:1:1。二維碼的定位與檢測(cè)算法先對(duì)圖片進(jìn)行灰度處理，再對(duì)圖像做二值化處理；對(duì)二值化圖像在垂直y、水平x方向進(jìn)行形態(tài)學(xué)上的開(kāi)操作，即進(jìn)行先腐蝕后膨脹的操作；接下來(lái)標(biāo)記聯(lián)通區(qū)域，找到二維碼的三個(gè)特征區(qū)域；通過(guò)定位二維碼圖案找到二維碼所在的區(qū)域，提取這個(gè)區(qū)域。圖像畸變校正image.lens_corr([strength=1.8[,zoom=1.0]])方法進(jìn)行鏡頭畸變校正，以去除鏡頭造成的圖像魚(yú)眼效果。其中，strength值確定了對(duì)圖像進(jìn)行去魚(yú)眼效果的程度。zoom是在對(duì)圖像進(jìn)行縮放的數(shù)值。默認(rèn)值為1.0。鏡頭畸變校正的Python代碼如下：img=sensor.snapshot()img.lens_corr(1.3)#strengthof1.3isgoodforthe2.8mmlens.二維碼的識(shí)別image.find_qrcodes([roi])方法查找roi區(qū)域內(nèi)的所有二維碼，返回一個(gè)image.qrcode對(duì)象的列表。利用image.lens_corr方法消除鏡頭的桶形畸變。進(jìn)行二維碼的識(shí)別的Python代碼如下：img=sensor.snapshot()img.lens_corr(1.3)#對(duì)于2.8mm鏡頭strength的經(jīng)驗(yàn)值為1.3.forcodeinimg.find_qrcodes():print(code)二維碼的識(shí)別find_qrcodes函數(shù)只能用于識(shí)別QRCODE碼，應(yīng)用時(shí)需要注意；可以利用串口終端顯示區(qū)觀察二維碼的識(shí)別情況，通過(guò)print(code)把識(shí)別出的二維碼信息顯示出來(lái)；分析與思考互聯(lián)網(wǎng)上有很多在線二維碼生成器，了解他們的功能和用法，看看能否生成一批你所需要的二維碼。提出你的設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行嘗試。了解人工智能開(kāi)源硬件板的對(duì)外接口，利用人工智能開(kāi)源硬件板可以設(shè)計(jì)二維碼應(yīng)用系統(tǒng)嗎？針對(duì)你的創(chuàng)意還有什