[划][OpenCV简单应用]
简介
需要实现一个类似于微信小程序码的圆形码。本文记录早期调研过程和遇到的技术难点。
背景
首先研究了普通二维码的实现原理。扫描二维码时，摄像头捕捉到的图形可以不是标准正方形。识别过程是：通过边缘检测确定三个位置标识点，再根据三点共面进行矩阵变换，得到标准正方形，然后按规律解码信息点。
当然中间还有很多细节需要处理，包括边缘检测算法、矩阵变换原理及实现、冗余容错等等。考虑到已有成熟的实现方案，这里不再重复实现。
技术选型
优先考虑前端实现以支持跨平台，但全局引入 OpenCV 的 JS 包负担较大，自行实现算法难度也较高。因此先从后端实现入手。
后端可以使用 C 或 Python 实现。尝试 C 语言后发现配置复杂，最终选用了 Python。虽然所有语言的包本质上都是通过官方编译工具生成的，但官方编译指南版本较旧，因此直接使用了 pip 版本的 OpenCV。
需求的码原型图大概是：三个同心圆，最小的是实心圆用于定位，次小的透明不遮挡背景，最大的存储信息。透明圆的背景干扰是一个潜在问题，但设计目标是降低遮挡率，避免像普通二维码一样完全覆盖大片区域。
整体思路与普通二维码类似：定位点识别、矩阵变换、信息解析。
实现
第一步，定位点识别。这一步比正方形更复杂，正方形通过边缘检测可以直接识别四个顶点，再根据定位点特征匹配。圆形只能确定一个圆心。一种方案是通过定位圆上的豁口来确定方向，但缺少现成的豁口识别方法。另一种方案是直接通过模板匹配，给定一个标准摆正的目标图，比对源图和目标图的特征点，直接得出变换后的图形，可以跳过部分步骤。
第二步，矩阵变换相对简单。提取 4 个特征点的图内坐标，与特征点的实际坐标联立解矩阵方程，将变换矩阵代入源图，对每个点做映射，得到纠偏后的图像。
第三步未能实现。主要原因是第一步的实现效果不理想：豁口方法缺少直接可用的 API，需要大量自定义开发；模板匹配受分辨率和图形复杂度影响较大，简单图形甚至摄像头误差就可能造成误判。完整实现可能需要较长时间积累相关知识。
Demo 及参考资料
Demo: https://github.com/test3207/spot2
参考资料：