识别码的设备和方法.pdf

本申请给出一种从码图像识别码、并抽取码图像中表示的数据的设备和方法，该码图像以物理的或电子学的方法表达。本方法包括的步骤有：接收其中含有码图像的原始图像；检测包含在原始图像中的背景图像；抽取排除了背景图像的码图像区域；识别码图像的形状及类型和在每一单元中表示的颜色或色调；把从每一单元识别的颜色或色调转换为对应的字符、数字、或符号；和产生码数据。接收码图像，其中把预定的数据表示为颜色或色调，并且不论码图像识别时所处的环境如何，都能精确地辨别原来的颜色或色调。

1.  一种识别码的设备，本设备包括：
图像捕获部分，用于捕获其中包含码图像的原始图像；
彩色转换部分，使用环境变数校正原始图像中识别的颜色或色调，把校正的颜色或色调转换为用于产生码图像的标准颜色或标准色调，最后产生以标准颜色或标准色调表示的标准图像；
二进制编码转换部分，按照预定的参考值，把原始图像中的颜色或色调，分为两种颜色，并产生二进制编码图像；
图像处理部分，用于从二进制编码图像中抽取排除码图像面积的面积，把与标准图像中抽取面积对应的面积的颜色，设置为背景颜色，据此辨别码图像面积与其他面积，抽取码图像面积中包含的多个单元，最后识别每一单元中表示的标准颜色或标准色调；和
码转换部分，按照字符、数字、或符号与对应的颜色或色调之间的关系，从码图像每一单元识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，并产生码数据。

2.  按照权利要求1的设备，其中彩色转换部分的环境变数，是考虑原始图像输入时的环境而设置的参数以辨别原始图像的颜色或色调，并且该彩色转换部分用该环境变数，校正原始图像中识别的每一像素值。

3.  按照权利要求1的设备，其中二进制编码转换部分的预定参考值，被设置为红、绿、及蓝(RGB)基色模式中的R、G、及B值的平均值或它们之中的最小值或最大值，色度饱和值(HSV)基色模式中的V值，色度饱和强度(HSI)基色模式中的I值，或青绛红黄黑(CMYK)基色模式中的K值。

4.  按照权利要求1的设备，其中的图像处理部分，把位于二进制编码图像边缘的像素的颜色，设置为背景颜色，还把与该背景颜色设置的像素邻接的像素颜色，设置为背景颜色，从而辨别码图像面积与其他面积。

5.  按照权利要求1的设备，其中的图像处理部分，接收其中码图像面积与其他面积被背景颜色相互分开的图像，把该图像分为多块，从各块中检测其颜色或色调不是背景颜色的区域，选择该多块之中有最大区域的一块，检测包含在该块中的码图像面积的中心点，和在中心点的基础上搜索整个图像，从而检测有不是背景颜色的颜色或色调的区域，作为码图像面积。

6.  按照权利要求1的设备，其中的码转换部分，在属于每一单元的像素的颜色或色调之中，识别有最大分布的颜色或色调，作为对应单元的颜色或色调。

7.  一种识别码的设备，本设备包括：
图像捕获部分，用于捕获其中包含码图像的原始图像；
二进制编码转换部分，按照预定的参考值，把原始图像中的颜色或色调，分为两种颜色，并产生二进制编码图像；
图像处理部分，用于从二进制编码图像中抽取排除码图像面积的面积，把与标准图像中抽取面积对应的面积的颜色，设置为背景颜色，据此辨别码图像面积与其他面积，抽取码图像面积中包含的多个单元，最后识别每一单元中表示的标准颜色或标准色调；
彩色转换部分，使用环境变数，校正对码图像面积包含的每一单元识别的颜色或色调，并把校正的颜色或色调，转换为用于产生码图像的多种标准颜色或标准色调；和
码转换部分，按照字符、数字、或符号与对应的颜色或色调之间的关系，从码图像每一单元识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，并产生码数据。

8.  按照权利要求7的设备，其中彩色转换部分的环境变数，是考虑原始图像输入时的环境而设置的参数以辨别原始图像的颜色或色调，并且该彩色转换部分用该环境变数，校正原始图像中识别的每一像素值。

9.  按照权利要求7的设备，其中的图像处理部分，把位于二进制编码图像边缘的像素的颜色，设置为背景颜色，还把与该背景颜色设置的像素邻接的像素颜色，设置为背景颜色，从而辨别码图像面积与其他面积。

10.  按照权利要求7的设备，其中的图像处理部分，接收其中码图像面积与其他面积被背景颜色相互分开的图像，把该图像分为多块，从各块中检测其颜色或色调不是背景颜色的区域，选择块之中有最大区域的一块，和在中心点的基础上搜索整个图像，从而检测有不是背景颜色的颜色或色调的区域，作为码图像面积。

11.  一种识别码的方法，本方法包括的步骤有：
捕获其中包含码图像的原始图像；
使用环境变数，校正从原始图像中识别的颜色或色调；
把校正的颜色或色调，转换为用于产生码图像的标准颜色或标准色调，并产生以标准颜色或标准色调表示的标准图像；
按照预定的参考值，把原始图像中的颜色或色调分为两种颜色，并产生二进制编码图像；
从二进制编码图像中抽取排除码图像面积的面积，把与标准图像中抽取面积对应的面积的颜色，设置为背景颜色，据此辨别码图像面积与其他面积；
抽取码图像面积中包含的多个单元，并识别每一单元中表示的标准颜色或标准色调；和
按照字符、数字、或符号与对应的颜色或色调之间的关系，从码图像每一单元识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，并产生码数据。

12.  一种识别码的方法，本方法包括的步骤有：
捕获其中包含码图像的原始图像；
按照预定的参考值，把原始图像中的颜色或色调分为两种颜色，并产生二进制编码图像；
从二进制编码图像中抽取排除码图像面积的面积，并把与标准图像中抽取面积对应的面积的颜色，设置为背景颜色，据此辨别码图像面积与其他面积；
抽取码图像面积中包含的多个单元，并识别每一单元中表示的标准颜色或标准色调；
使用环境变数，校正原始图像中对码图像面积包含的每一单元识别的颜色或色调；
把校正的颜色或色调，转换为用于产生码图像的标准颜色或标准色调；和
按照字符、数字、或符号与对应的颜色或色调之间的关系，从码图像每一单元识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，并产生码数据。

13.  一种用于实施权利要求11的方法的计算机可读媒体。

14.  一种用于实施权利要求12的方法的计算机可读媒体。

15.  一种识别码的设备，本设备包括：
图像捕获部分，用于捕获其中包含码图像的原始图像；
图像处理部分，用于从原始图像中抽取码图像，并识别包括在码图像中多个单元表示的颜色或色调；
码设置部分，其中设置字符、数字、或符号与对应的颜色或色调之间的关系；和
码转换部分，按照在码设置部分中设置的关系，从码图像每一单元识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，并产生码数据。

16.  按照权利要求15的设备，其中的图像处理部分，按照原始图像捕获时对环境的考虑而设置环境变数，并用该环境变数，校正原始图像中识别的颜色或色调。

17.  按照权利要求15的设备，其中的图像处理部分，抽取码图像区域，其中已从原始图像中排除背景图像部分，辨别该码图像的形状和类型，并在此基础上辨别码图像区域中包含的单元。

18.  按照权利要求15的设备，其中的图像处理部分，在环境变数的基础上，把原始图像转换为二进制编码图像，该环境变数是按照原始图像输入时的亮度状态设置的，从该二进制图像中抽取背景图像区域，把原始图像中与抽取面积对应的面积的颜色，设置为背景颜色，从而辨别码图像区域与其他区域，并从原始图像中抽取码图像区域。

19.  一种识别码的方法，本方法包括的步骤有：
接收其中包含码图像的原始图像；
检测包含在原始图像中的背景图像，并抽取排除了背景图像的码图像区域；
从码图像区域辨别码图像的形状及类型；
辨别包含在码图像区域中的单元；
识别每一单元中表示的颜色或色调；和
把每一单元中识别的颜色或色调，转换为对应的字符、数字、或符号，并产生码数据。

20.  一种用于实施权利要求19的方法的计算机可读媒体。

识别码的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于识别码图像，和用于抽取码图像中表示的信息的设备，该码图像是以物理的或电子学的方法表达的，同时还涉及相应的方法。
背景技术
用于表示如字符、数字、或符号等可识别数据的方法中，有时考虑到数据的保密或显示空间，把字符、数字、或符号表示为图像。同样，为了从把数据表示为图像的码图像中读出原来的数据，必须提供适当的解码器。
发明内容
为解决上述问题，本发明的一个目的，是提供一种用于识别码的设备，能从把数据表示为颜色或色调的码图像中，读出原来的数据，并提供相应的方法。
因此，为达到上述目的，按照本发明的一个方面，是提供一种识别码的设备。该设备包括：图像捕获部分、彩色转换部分、二进制编码转换部分、图像处理部分、和码转换部分，该图像捕获部分，用于捕获内含码图像的原始图像；该彩色转换部分，使用环境变数，校正原始图像中识别的颜色或色调，把校正的颜色或色调，转换为用于产生码图像的多种标准颜色或标准色调，最后产生以标准颜色或标准色调表示的标准图像；该二进制编码转换部分，按照预定的参考值，把原始图像的颜色或色调分为两种颜色，最后产生二进制编码图像；该图像处理部分，用于从二进制编码图像中抽取排除了码图像面积的面积，把与标准图像中抽取面积对应的面积的颜色，设置为背景颜色，据此辨别码图像面积与其他面积，抽取码图像面积中包含的多个单元，最后识别每一单元中表示的标准颜色或标准色调；该码转换部分，按照字符、数字、或符号与对应的颜色或色调之间的关系，从码图像每一单元识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，最后产生码数据。
为达到上述目的，按照本发明的另一个方面，是提供一种识别码的设备。该设备包括：图像捕获部分、二进制编码转换部分、图像处理部分、彩色转换部分、和码转换部分，该图像捕获部分，用于捕获内含码图像的原始图像；该二进制编码转换部分，按照预定的参考值，把原始图像的颜色或色调分为两种颜色，最后产生二进制编码图像；该图像处理部分，用于从二进制编码图像中抽取排除了码图像面积的面积，把与标准图像中抽取面积对应的面积的颜色，设置为背景颜色，据此辨别码图像面积与其他面积，抽取码图像面积中包含的多个单元，最后识别每一单元中表示的标准颜色或标准色调；该彩色转换部分，使用环境变数，校正对码图像面积包含的每一单元识别的颜色或色调，最后把校正的颜色或色调，转换为用于产生码图像的多种标准颜色或标准色调；该码转换部分，按照字符、数字、或符号与对应的颜色或色调之间的关系，从码图像每一单元识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，最后产生码数据。
为达到上述目的，按照本发明的另一个方面，是提供一种识别码的方法。该方法包括的步骤有：捕获内含码图像的原始图像；用环境变数校正从原始图像中识别的颜色或色调；把校正的颜色或色调，转换为用于产生该码图像的多种标准颜色或标准色调，并产生标准颜色或标准色调表示的标准图像；按照预定的参考值，把原始图像的颜色或色调分为两种颜色，并产生二进制编码图像；从二进制编码图像中抽取排除码图像面积的面积，并把与标准图像中抽取面积对应的面积的颜色，设置为背景颜色，据此辨别码图像面积与其他面积；抽取码图像面积内包含地多个单元，并识别每一单元中表示的标准颜色或标准色调；最后是按照字符、数字、或符号与对应的颜色或色调之间的关系，从码图像每一单元识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，并产生码数据。
为达到上述目的，按照本发明的另一个方面，是提供一种识别码的方法。该方法包括的步骤有：捕获内含码图像的原始图像；按照预定的参考值，把原始图像的颜色或色调分为两种颜色，并产生二进制编码图像；从二进制编码图像中抽取排除码图像面积的面积，并把与标准图像中抽取面积对应的面积的颜色，设置为背景颜色，据此辨别码图像面积与其他面积；抽取码图像部分内包含的多个单元，并识别每一单元中表示的标准颜色或标准色调；用环境变数，校正原始图像中对码图像面积包含的每一单元识别的颜色或色调；把校正的颜色或色调，转换为用于产生码图像的多种标准颜色或标准色调，并产生以标准颜色或标准色调表示的标准图像；最后是按照字符、数字、或符号与对应的颜色或色调之间的关系，从码图像每一单元识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，并产生码数据。
附图说明
通过结合附图详细说明本发明各优选实施例，本发明的上述目的和优点将变得更为明显，附图有：
图1A按照本发明的第一实施例，画出识别码设备的方框图，而图1B是流程图，表明图1A所示设备的操作；
图2A至2E画出用该设备读出的码图像的各种例子，图3A至3C画出用于把预定数据转换为图像的码转换表例子，而图4画出把码图像纳入名片的一个例子；
图5按照本发明的第二实施例，画出该设备的方框图，而图6是流程图，表明图5所示设备的操作；
图7A至7F表明从原始图像获得的黑白图像的结果；
图8A至8F表明从黑白图像中消除噪声的步骤；
图9是流程图，表明识别码图像每一像素中表示的标准颜色的步骤；
图10至14画出用于解释图9的例子；和
图15按照本发明的第三实施例，画出该设备的方框图，而图16是流程图，表明图15所示设备的操作。
具体实施方式
后面，通过参照附图说明本发明各优选实施例，详细说明本发明。
图1A按照本发明的第一实施例，画出识别码设备的方框图，而图1B是流程图，表明图1A所示设备的操作。图2A至2E画出用该设备读出的码图像的各种例子，图3A至3C画出用于把预定数据转换为图像的码转换表例子，而图4画出把码图像纳入名片的一个例子。该设备为识别码而读出在物理媒体上表示的码图像(图4的右下角画出的四边形图像)，并抽取与码图像对应的原来的码数据。码图像是一种用码转换表把数字、字符、或符号转换而成的图像，且可以按各种方式表示，如图2A至2D所示。首先参照图1A和1B，说明识别码的设备的功能和操作。
在步骤21，图像捕获部分11捕获包括“码图像”的图像，该码图像以物理的方法或电子学的方法表示。要最终抽取的码数据，是作为图像形状表示在码图像中。图像捕获部分11通过图像输入装置，如扫描器、数字照相机、PC照相机、传感器、或传真机，读出以物理方法表示的图像，并把读出的图像转换为可以用电子学方法处理的图像数据。在此，图像捕获部分11的输出被称为“原始图像”，并把原始图像格式化，成为计算机能够处理的图像文件。一般说，伴随码图像的噪声图像或背景，通常包含在原始图像之中。
图像处理部分13从原始图像抽取码图像，并识别包含在码图像中各个单元的颜色或色调。在步骤22，根据诸如环境变数和/或基色模式等参数，从原始图像抽取码图像区域。在步骤23，图像处理部分13在原始图像基础上产生关于码图像的数据，并辨别码图像的形状、位置、或类型。在步骤24，图像处理部分13辨别包含在码图像中的单元的数量、形状、和位置。在步骤25，图像处理部分13检测每一单元的颜色或色调。图像处理部分13按照捕获原始图像时对环境的考虑，建立环境变数、用该环境变数校正各个单元的颜色或色调，并据此检测每一单元原来的颜色或色调。
图像处理部分13从原始图像抽取除去背景图像部分的码图像区域，并辨别码图像的形状及类型，从而在此基础上，辨别包含在码图像区域中的单元。最好在黑白环境变数的基础上，把原始图像转换为黑白图像，该黑白环境变数是根据原始图像输入状态的亮度设置的。黑白图像的背景图像部分的颜色，最好以特有的背景颜色设置，该特有的背景颜色不用来表示码数据。然后，在黑白图像中，与背景图像部分对应的原始图像部分的彩色，最好用背景颜色设置，并通过辨别码图像部分与背景部分，从原始图像抽取码图像区域。通过使用该黑白图像，可以降低抽取码图像区域的算术运算要求。
最好是，图像处理部分13接收图像，其中码图像部分与其他部分被背景颜色分隔，图像处理部分13把接收的图像分为许多块，对每一块检测其颜色或色调不同于背景颜色的区域，从全部块中选出有最大区域的一块，检测该选出块包含的码图像区域的中心点，和在该中心点的基础上搜索整个图像，据此检测其颜色或色调不同于背景颜色的区域，作为码图像区域。
码设置部分17在表示数据的字符、数字、或符号，与对应的颜色或色调之间，建立一种关系(即图3A至3C)。在步骤26，码转换部分15按照码设置部分17提供的关系，从码图像每一单元的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，据此产生码数据。
下面说明环境变数设置的例子，该环境变数用来读出图像每一像素的颜色或色调。环境变数可以在RGB模式中设置为R、G、或B，在HSV模式中设置为H、S、或V，或者是R、G、和B与H、S、和V的组合，以便使颜色值或色调值归一化，该值是按照读出原始图像时对环境的考虑，在原始图像中识别的。换句话说，用于彩色环境变数的值，被加在原始图像像素的颜色或色调值上，或从原始图像像素的颜色或色调值中减去。例如，颜色或色调值可以是RGB基色模式中的红、绿、及蓝；HSV基色模式中的色度、饱和度、及值(强度)；CMYK基色模式中的青、绛红、黄、及黑；或HIS基色模式中的色度、强度、及饱和度。调整原始图像中表示的颜色或色调，以便校正读出原始图像时的环境，从而获得原来的颜色/色调。
一般说，初始的环境变数，是根据用于照明的是荧光灯或三波长灯的假定设置的。否则，在原始图像输入摄像机之前，用一张白纸作为参考背景，然后按照外界照明设置环境变数。例如，来自卤素灯的红光较强，因而设置环境变数以消除卤素灯发出的红光的影响。其次，如果用环境变数把检测的实际彩色归一化，可以降低照明的影响，并能够获得接近原来彩色的彩色。
下面说明一个用环境变数校正颜色或色调的例子。假定码图像包括8种颜色，且编码是用图3B所示的码变换表进行的。在原始图像的一个像素中表示的RGB值被识别为(100，100，100)，和环境变数设置为(+100，-50，+50)的情形中，对该像素的校正RGB值，通过对RGB值和环境变数施行算术运算得到的值是(200，50，150)。对该校正的RGB值的每一分量，如果该分量大于128，则把该分量变换到255。否则，把该分量转换为0。结果是，最后的RGB值是(255，0，255)，据此，该颜色或色调被辨别为绛红。
例1)，在RGB基色模式中，每一RGB分量的最大值是255，而最小值是0。因此，(255，0，0)表示红，(0，255，0)表示绿，(0，0，255)表示蓝，(0，0，0)表示黑，和(255，255，255)表示白。在x是R、G、及B的值，和y是各R、G、及B环境变数值的情形中，对每一像素最后的RGB值的分量，确定如下。
f(x)＝255，if x+y≥128(where 0≤x，y≤255)
       0，otherwise                         (1)
例2)通过向RGB值指配预定的权重，可以获得YIQ和YUV基色模式，且该两种模式与RGB模式相似。就是说，YIQ基色模式可以用Y＝0.299R+0.587G+0.114B，I＝0.596R-0.274G-0.322B，Q＝0.211R-0.532G+0.312B获得。Y表示亮度，而I和Q分别表示红和蓝的程度。
f(y)＝white，y≥0.5
      black，otherwise                    (2)
例3)CMYK基色模式是通常用于印刷的基色模式，在CMYK基色模式中，每一彩色分量用百分数或比值表示。CMYK基色模式与RGB值的关系，由(R/255，G/255，B/255)表示。在x是C、M、Y、或K的值，和y是与各彩色分量对应的环境变数值的情形中，对每一像素最后的CMYK值的分量，确定如下。
f(x)＝1，if x+y≥0.5(where 0≤x，y≤1)
f(x)＝0，otherwise                       (3)
例4)在HSV和HIS基色模式的情形，色度值用角度表示。注意，在x是色度值，和彩色环境的值的设置是使0≤Trg＜Tgb＜Tbr≤360的情形，可以采用的辨别颜色的一种方法如下。
f(x)＝red，  if Tbr≤x＜Trg
      green，if Trg≤x＜Tgb               (4)
      blue， if Tgb≤x＜Tbr
例5)对Commission Internationale de I′E clairage(CIE)基色模式，彩色的值在x-y图上表示。在这种情形下，x和y被用作辨别颜色的参考值，据此，可以采用的辨别颜色的一种方法如下。
f(x)＝red，   if x≥0.4
      green， if x＜0.25，y≥0.4
      blue，  if x＜0.25，y＜0.25              (5)
      gray，  otherwise
与一般环境和按该一般环境设置的环境变数之间的关系有关的数据，存储在数据库中，并读出对实际工作环境预先设置的数据，据此使用环境变数。环境变数是按经验确定的，要能使输入光学装置读出的彩色被校正成原来的彩色，或者通过分析输入光学装置的光学特征和外界的照明，使能辨别码图像与背景，从而没有误差地识别彩色的同时，还不受装置或环境的影响。此外，还可以形成两组或更多组目标不同的环境变数。换句话说，各组环境变数之一，可以是用于从背景分离码图像的环境变数，而另一组环境变数可以用于辨别从背景分离的码图像的颜色或色调。例如，在使用红光照明的环境中，用RGB模式辨别彩色时，R的值可以较高。因此，光学装置读出的R值被降低至预定的权重值，从而排除环境的影响。当亮照明环境中的码图像被HSV模式辨别为黑和白时，则增加V分量的权重值，从而辨别彩色。在暗照明的环境中，按HSV模式从排除黑或白的彩色中辨别黑白颜色时，降低V分量的权重值，同时也降低S分量的权重值，并据此辨别彩色。当重新设置环境变数时，要确定光学装置从码图像每一单元获得的R、G、B、H、S、和/或V值的分布，并参考该分布重新设置环境变数及其权重值。
用图1A所示识别码的设备处理码图像，及与码图像对应的码数据的例子，将在下面说明。图2A至图2D画出各种码图像例子，这些码图像能用本发明的识别码图像设备识别。在图中，可以实现各种形状的单元，例如，四边形、圆形、椭圆形、十字形、或蜂窝形，并在形成码图像时，可以用这些形状的组合。码图像或单元的形状和大小，可以按照码图像要表示的数据内容及数量，适当地选择。由多个单元组成的码图像，可以实现各种形状，例如，四边形、圆形、椭圆形、十字形、或蜂窝形，还包括类似于图2D所示条形码的码图像。
图2E根据码图像中表示的数据的作用，画出码图像的区域。码图像包括数据区域291，它至少由一个数据单元形成，其中的颜色、色调、形状、图案、或它们的组合，是按数据内容的不同而编码的。数据区域291可以由一个或多个数据单元形成，其中的字符被编码成图像，且每一数据单元可以表示一个字符，或一组多个数据单元可以表示一个或多个字符。例如，字符“A”可以表示为一个红的单元，也可以表示为两个单元，如一个红的单元和一个绿的单元。包含在数据区域291的码数据，包括字符、数字、和符号，还可以包含名字、地址、电话号码、传真号码、网络的主机地址、在互连网中使用的域名和IP地址、统一资源定位器(URL)、协议、或依赖于用户要求的文件名。
码图像还可以包括奇偶性区域293、参考区域295、和控制区域297三种区域至少一种。奇偶性区域293包括奇偶性单元，用于检查数据区域291表示的单元的识别误差。参考区域295包括至少一个参考单元，该区域提供参考颜色、参考色调、参考形状、参考图案、或它们的组合，用于确定数据区域291中形成的数据单元的颜色、色调、形状、图案、或其组合。控制区域297包括至少一个控制单元，其中在数据区域291用数据表示的、用于提供命令或服务的控制数据被编码。本文此后，除数据区域291外，所有区域，即奇偶性区域293、参考区域295、和控制区域297，统称“辅助区域”，而包括在该辅助区域中的单元，统称辅助单元。
奇偶性区域293根据码数据内容，确定是颜色还是色调(或可能的话，还有形状和/或图案)适合数据单元的表示。在奇偶性区域293中，奇偶性数据是根据码值获得的，该码值指定给每一数据单元中表示的对应的颜色或色调，且奇偶性单元是由对应于奇偶性数据的颜色或色调形成的。
参考区域295用于设置参考颜色(或参考色调、参考形状、或必要时要求的参考图案)，用于识别数据区域291和/或辅助区域的单元中表示的颜色(或色调、形状、或图案)。每一区域的单元中的颜色，可以按诸如红绿蓝(RGB)基色模式、色度饱和值(HSV)基色模式、青绛红黄黑(CMYK)基色模式、色度饱和强度(HSI)基色模式、CIE基色模式、YIQ或YUV基色模式等基色模式表示。即使在由黑白色调(灰度等级)形成码的情形中，每一单元的数据，也能够在参考区域295表示的黑和/或白的色调基础上准确识别。
此外，用于辨别区域的边界区域，还可以在码图像中包含的区域之间实施。此外，在每一区域中各单元之间，还可以再包括用于辨别单元的边界区域。边界区域可以包括线，或特定颜色或图案形成的单元，且边界线或边界单元可以由黑或白形成。
印出的彩色随印刷机类型或印刷纸张材料而不同，同一颜色的识别也按扫描器或摄像机的特性而稍有差异。考虑到这些因素，参考区域295中包含的参考单元，为数据区域291中表示的颜色的辨别，提供参考。就是说，即使输出的颜色随使用的输出装置而不同，或输入的颜色也按使用的输入装置如扫描器而不同，但参考区域295的颜色与数据区域291的颜色之间的色差是恒定的，所以能够精确地识别数据区域291中单元的颜色。因此，数据区域291中单元的颜色，与参考区域295的参考颜色比较，有相对的色差，因而，数据区域291中单元的颜色，是在RGB模式或HSV模式的基础上，通过与参考区域295的参考颜色比较而获得的，从而，即使图像输入装置或输出装置发生变化，数据单元的数据仍能被精确识别。在形状或图案输入至某一输入装置如摄像机的情形中，形状或图案可能偏斜或扭曲。参考区域295提供参考形状或参考图案，因此能够检测错误的输入状态，从而能够精确识别数据单元的形状或图案。
能够用数据区域291的码数据向用户提供的各种服务，与应用类型有关。例如，在把互连网上的家庭网页地址(即URL)表示为名片上的码图像的情形中，码图像通过计算机解码，同时运行计算机的网页浏览器或与该计算机连接的服务器，并据此编程与该家庭网页接触。此外，在把电子邮件地址表示为码图像的情形中，码图像被计算机解码，同时运行计算机的邮件软件，从而提供能够把电子邮件发送至电子邮件地址的环境。作为另一个例子，在码图像输入便携式终端的情形中，用户能够呼叫与码图像对应的电话号码，或接收有关地理学数据的服务。在该种情形中，自动服务功能可以通过分开的程序，或按照解码程序中的目标数据类型，自动实施。此外，其中以图像表示运行自动服务功能命令的控制区域297，包含在码图像之中，从而，通过使用从控制区域297解码的控制数据，能在解码程序中自动实施服务。
此外，用于控制数据区域291目标数据的命令或元数据，可以包括在控制区域297中。例如，在控制区域297中编码的数据，可以包括各种元数据，诸如数据区域291中形成的单元的解码顺序、参考区域295的参考单元位置、和奇偶性区域293的位置和性质。
图3A画出一个例子，其中用两比特数据表示四种颜色。如果每一单元有四种颜色之一，则能够用两比特数据表示。那么，在确定用四个相继单元表示一个字符的情形中，能够表示8比特，即256个字符。同时，在有同一颜色的四种形状的单元(如：小四边形、大四边形、小圆形、和大圆形)的情形中，能用两比特数据表示，而256种(8比特)数据可以在每一单元用四种不同颜色填充的情形中表示。
图3B画出一种码转换表例子，用于把各种字符(字母或专用字符)、数字、或形状转换为图像，且在该例子中，一个字符可以映射成一个或两个颜色单元。
借助使用图3B码转换表的编码方法，各种字符被转换成码值，然后把颜色分配给每一码值而产生码图像。在本实施例中，码图像用8种颜色产生，并使用两个相继的单元来表示一个字符或数字。从“000”到“111”的码值被分配给8种颜色，每一字符编码成两种颜色。例如，数字“3”分配的码值是“000 011”，编码为分配给码值“000”的颜色(黑)和分配给码值“011”的颜色(青)，因此图像成为两个相继的单元，一个黑色单元和一个青色单元。包括在码数据中的各种字符或数字，按照图3B所示码转换表转换为码值，然后，与码值对应的颜色，可以用四边形单元组合而成的四边形矩阵形状表示。
图3C画出一个实施例，其中的码图像是用灰度等级码产生的。灰度等级码是按照代替红(R)、绿(G)、和蓝(B)混合比的灰度等级调的亮度形成的。因此，在参考区域295中，参考色调被设置为黑、白二者之一，或灰度，同时，数据区域291中单元的编码值，由与参考区域295的参考色调比较的灰度差确定。在码图像中没有参考区域295的情形中，计算码图像每一单元的色调，并收集有相同色调的单元(单元集合)。把同样的码值分配给属于相同单元集合的单元，然后，解码中的误差可以用奇偶性区域293确定。在出现确定误差的情形中，要再次确定，在重新计算每一单元的色调，或用于形成一单元集合的参考被另行设置之后，误差是否出现。灰度等级码图像可以用于主要以黑白印刷的媒体，如报纸。
图4画出一个例子，其中使用上述编码系统，基本上在名片中采用码图像。在使用图1所示的识别码设备的情形中，用户能够用摄像机或扫描器，产生图像文件，其中包括名片右下角表示的四边形码图像部分，用户能够处理该图像文件并识别码图像表示的码数据。图5是按照本发明第二实施例的设备方框图，而图6是流程图，说明图5所示设备的工作原理。
图像捕获部分51捕获包含码图像的原始图像。被图像输入装置，如摄像机或扫描器捕获的图像文件，或者接收已有的电子文件格式的图像文件，并在必要时，把图像文件的数据格式加以转换。例如，压缩的视频图像文件被解压缩，并转换为有比特映像形状的图像文件。由此，图像文件可以作为原始图像存储在存储器52中。随同用户需要检测的码图像的外界噪声图像，也作为原始图像包括在其中。
控制部分58接收码图像的类型，按照捕获原始图像时对环境的考虑而设置环境变数，或读出已经存储的环境变数，并把环境变数传送至彩色滤光器53。存储器52临时存储图像处理需要的图像数据。
彩色滤光器53用环境变数，校正从原始图像识别的颜色或色调，把校正的颜色或色调转换为标准的颜色或标准的色调，用标准的颜色或标准的色调产生码图像，从而产生由标准的颜色或标准的色调表示的标准图像。注意，标准的颜色或标准的色调是指在产生码图像时，被设置的与字符、数字、或符号对应的颜色或色调(见图3A至图3C)。由于图像装置的特性或外界环境的影响，当码图像被图像输出装置打印时，或当码图像被图像输入装置处理时，显示在物理媒体中的码图像，可以不代表原来设置的颜色，或不能识别原来的颜色。例如，虽然绛红的RGB值是(255，0，255)，但从要表示为绛红的单元识别的RGB值，不精确地是(255，0，255)，而是接近(255，0，255)的某一值。因此，只要实际上被识别的颜色或色调，被转换为标准颜色或标准色调，就可以应用码转换表来抽取码数据。二进制编码滤波器54，按照预定的参考值(黑白环境变数)，把原始图像的颜色或色调转换为两种颜色，并产生二进制编码的图像。该二进制编码的图像可以作为黑白的图像实现，也可以作为两种特定颜色的图像实现。注意，参考值可以设置为R、G、和B值的平均值、或它们之间的最小值或最大值、HSV基色模式的V值、HSI基色模式的I值、或CMYK基色模式的K值。
预处理部分55接收原始图像和二进制编码图像，把二进制编码图像中排除码图像部分的那部分颜色，设置为专用的背景颜色，把与二进制编码图像中被设置为背景颜色部分对应的标准图像部分的颜色，设置为背景颜色，据此辨别码图像部分与其他部分。例如，位于二进制编码图像边缘的像素的颜色，被设置为背景颜色，然后，与设置为背景颜色的像素邻接的像素的颜色，也设置为背景颜色，据此辨别码图像部分与其他部分。注意，背景颜色被设置的颜色，是一种不用于产生码图像的颜色。特征点抽取部分56抽取包含在码图像中的多个单元，然后，识别每一单元中表示的标准颜色或标准色调。
解码器57按照字符、数字、或符号与对应颜色或色调之间的关系，从码图像每一单元已识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，并产生码数据。在属于每一单元的像素的颜色或色调之中，最好把最大分布的颜色或色调，识别为对应单元的颜色。
图5所示用于识别码的设备的工作原理，将在下面参照图6的流程图加以说明。在步骤61，捕获其中包括码图像的原始图像。在步骤62，按照捕获原始图像时对环境的考虑而设置环境变数，并用该环境变数校正从原始图像识别的颜色或色调。在步骤63，把校正的颜色或色调转换为用于产生码图像的多种标准颜色或标准色调，据此产生由该标准颜色或标准色调表示的标准图像。
在步骤64，按照预定的参考值，通过把原始图像的颜色或色调分为两种颜色，产生二进制编码图像。在步骤65，在二进制编码图像的基础上，把排除码图像部分的那部分颜色，设置为专用的背景颜色。在步骤66，把与二进制编码图像中被设置为背景颜色部分对应的标准图像部分的颜色，处理成背景颜色，从而能够辨别码图像部分与其他部分。
在步骤67，抽取码图像部分中包含的多个单元，然后识别在每一单元中表示的标准颜色或标准色调。在步骤68，按照字符、数字、或符号与对应的颜色或色调之间的关系，从码图像每一单元识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，据此产生码数据。
图5所示识别码的设备的功能及工作原理，将作更详细的说明。
二进制编码滤波器54按照黑白环境变数，把原始图像转换为黑白图像。黑白图像的使用，有助于辨别原始图像中包括的对象，并提高工作速度。把原始图像中每一像素的亮度值，与环境变数值比较，并作为黑白像素输出，从而产生黑白图像。黑白环境变数是指一种参数或参数集合，用于把原始图像中表示的彩色转换为黑或白，例如是红、绿、和蓝三值之和除以3的平均值，或者是HSV基色模式的值(亮度)。在原始图像总亮度相对较暗的情形中(在扫描时的外界环境稍暗，或由于图像装置的特性使亮度低时，即此情形)，设置低的黑白变数的值。在原始图像总亮度相对较高的情形中，设置高的黑白变数的值。
举例说，在原始图像像素中RGB值为(100，100，100)的情形中，像素的平均亮度是100。此时，假定环境变数的值是80，则其值比环境变数值更亮的像素，被识别为白。否则，该像素被识别为黑。
当一个彩色图像被二进制编码成为黑白图像时，通过把参考值应用于所有像素，可以产生黑或白的像素，或者，可以把整个图像分为若干部分，对每一部分设置参考值，然后把参考值应用于属于各部分的像素，产生黑或白的像素。就是说，利用局部阈值方法，把图像分成有预定大小的块，对属于每一块的亮度值求平均，并把该平均值设置为黑白环境变数。把每一像素的亮度值与黑白变数值比较，从而，能够对属于该块的像素，用二进制编码成黑或白。该方法在整个图像是局部暗或亮的情形中，最为有效。
当把彩色图像转换为黑白图像时，可以采用多阈值方法。该方法是获得属于该图像各像素的亮度值的直方图。从而获得亮度的频度。把该直方图分为高频度的亮度值和低频度的亮度值。普遍表明，各像素的亮度值收敛于特定的亮度值。因此，位于更高频度亮度值之中的低频度亮度值，被设置为多个黑白环境变数，然后把该多个环境变数，按顺序应用于彩色图像。结果是，在图像的亮度有较大变化的情形中，最适合的变数是从该多个环境变数之中选择的，这样能够产生合适的黑白图像。
图7画出的结果是从原始图像获得的黑白图像。图7A表明原始图像。原始图像实际上是彩色图像，但由于受到图形表示的限制而以灰度等级图像表示。图7B画出的例子表明像素的R、G、和B值被平均，然后把该平均值与参考值128比较，获得黑白图像。对图7C，参考值设置为90。图7D画出的例子是采用局部阈值方法。图7E画出的例子是把R、G、和B值中的最小值，与参考值128比较，获得的黑白图像，而对图7F，参考值设置为90。
预处理部分55接收彩色图像和黑白图像，把彩色图像与黑白图像比较，并据此从彩色图像和黑白图像中除去不需要的噪声图像。在黑白图像的基础上除去噪声图像的步骤，是借助除去背景图像和小噪声图像的步骤完成的，并将参照图8A到8F详细说明。
一般说来，白或有高照度的冗余空白，存在于码图像的周围，并把码图像区域与相邻区域分开。在除去背景图像的步骤中，检查噪声图像的邻接状态，然后除去背景图像。图8A至8F画出除去背景图像的步骤。首先，位于黑白图像边缘的噪声图像(见图8A)，即位于黑白图像边缘的像素中的黑色像素，把它们的颜色设置为专用的色调或颜色，该专用的色调或颜色，是在码图像单元中不用来表示颜色或色调的一种颜色或色调，并称之为“背景颜色”(见图8B)。整个区域都要检查，且与噪声图像邻接的像素也把它们的颜色设置为背景颜色。换句话说，按顺序检查与背景颜色表示的像素邻接的黑像素，并把这些像素的颜色设置为背景颜色(见图8C至8E)。如果再也没有与背景颜色像素邻接的黑像素，则设置为背景颜色的该部分被确定为噪声图像区域，并在排除噪声图像区域的该部分中，包括黑像素的部分被确定为码图像区域。在此情形中，为了检查噪声图像的邻接状态，有效的做法是，沿所有方向同时搜索属于噪声图像的像素，例如从左到右或从右到左，从上到下或从下到上。在除去小噪声图像的步骤中，从已经除去背景噪声图像的图像中，检查每一像素的邻接状态，与这些像素邻接的长度或面积小于参考值，那么可以确定该图像为小噪声图像，从而除去小噪声图像。举例说，在有预定面积的部分中，黑像素的数目小于参考值的情形下，与该部分对应的图像，可以确定为噪声图像。按此方式，当确定为噪声图像的部分同时已从黑白图像中排除白像素部分时，便形成码图像部分。
把从黑白图像中除去噪声图像得到的结果，应用于彩色图像，这样便从彩色图像中抽取码图像区域。例如，在确定为黑白图像中的噪声图像某一位置(坐标)的已有像素，也被确定为噪声图像，即使该像素是在彩色图像之中。
特征点抽取部分56接收已除去噪声图像的彩色图像和/或黑白图像，搜索构成特定对象的图像(码图像)的特征点及其区域，从该对象的特征点搜索有关码图像类型和位置的数据，和确定误差。特征点抽取部分56是通过执行如下步骤实施的：把标准图像分为块，搜索码图像区域，从码图像搜索区域抽取特征点，和确定码的类型。图9是流程图，表明识别码图像每一单元表示的标准颜色的步骤。
在步骤91，当输入的是以背景颜色表示(或已除去噪声图像)的标准图像的情形时，在步骤92，该标准图像被分为块，以便搜索码图像区域。图10A画出如何把整个图像分为有预定大小的块。表示为阴影四边形的部分代表有码图像的区域。在该图像被分为块之后的情形中，检查属于对应块的有意义的图像大小，估计码图像的位置。注意，有意义的图像是指排除了噪声图像部分的码图像部分，噪声图像部分的颜色是以背景颜色设置的。因此，对属于每一块的码图像区域为最大的块，搜索块的中心点，并在中心点的基础上，搜索码图像区域。换句话说，在步骤93，对每一块，检测属于不是背景区域的码图像区域的像素数量。在步骤94，检测属于码图像区域的像素数量为最大的块，并检测该块的中心点(或属于该块的码图像区域的中心点)。
整个图像区域被分为多块，然后搜索码图像区域，据此可以减少要求处理的算术运算。在码图像形状是四边形和码图像位置已粗略知道的情形，可以减少算术运算。在图10A计算每一块属于码图像的像素数量的情形中，属于码图像的像素数量在块6中为最大，并按顺序从块2、3、到5减少。那么，图像算术运算只在块2、3、5、和6中施行，不在块1、4、7、8、或9中施行，因为块1、4、7、8、或9中属于码图像区域的像素很少或没有，在这种情形下，可以极大地减少算术运算量。如图10B所示，在码图像包括多个空间上彼此分开的图像的情形中，有多个码图像区域。此时，最好首先在多个码图像中搜索大小为最大的图像区域，该区域被假定为码图像区域，然后按大小顺序检查其他图像区域。
接着，在把标准图像分为块的步骤中搜索中心点的基础上，执行搜索其中形成码图像的码区域的步骤。在步骤95，从该中心点搜索整个标准图像，并检测即将成为码图像区域的候选区域。在步骤96，检测候选区域的特征点，并据此确定码图像的形状及类型。在该步骤中，搜索由候选区域界限点形成的一个图区域，该区域可能是四边形区域或圆形区域，从而包括检测区域的图像成为码图像。之后，在步骤97，码图像中各单元区域相互辨别，然后在步骤98，在属于每一单元区域的像素颜色的基础上，识别对应单元中表示的标准颜色。
图11A至11C画出检测候选区域的步骤，检测以斜线标记的区域104，这是即将实际获得的码图像区域，和检测包括区域104的候选区域103。该步骤是通过从整个图像中选择部分必要的图像区域，并对该部分图像进行将来的算术处理，以便把处理简化。获得估计为码图像的图像区域的极值点(即在x和y坐标上有最小和最大值)，包括极值点的图被确定为候选区域103。例如，从选自图10A块2、3、5、和6的区域102中，在属于排除背景区域的图像像素中，获得x轴上有最小和最大值的坐标，及y轴上有最小和最大值的坐标，然后，由这些坐标形成的图(四边形)，被确定为候选区域。
用于搜索候选区域的方法，包括一种收缩搜索方法，和一种扩展搜索方法。借助扩展搜索方法，是在搜索与码图像对应的区域的同时，从中心点向外扩展。就是说，通过扩展确定为不是背景区域的码图像区域部分，来搜索码图像区域。借助收缩搜索方法，是通过从外部向中心点收缩来搜索码图像区域。在码图像是由四边形形成的情形，候选区域用一左上角坐标和一右下角坐标表示。在码图像是由圆形形成的情形，候选区域由中心点坐标和半径长度表示。
用于确定特征点的方法，包括一种对角线搜索方法或一种边界检测方法。借助对角线搜索方法(见图12A)，是用有临时斜率的线段，在候选区域中搜索特征点。例如，在码图像是由四边形形成的情形，为了在候选区域搜索四边形码图像的顶点，把角度为45度的对角线在候选区域的顶点拖动，从而搜索在外部与对角线接触的点形成的四边形区域。如图12A所示，属于不是背景区域的码图像区域的像素，通过使用角度为45度的对角线，在候选区域顶点开始接触对角线的点被确定为特征点。对角线相对于候选区域每一顶点，有预定的方向，例如按反时针或顺时针方向。
图12B和12C更详细画出对角线搜索方法。图12B中，当沿方向①的对角线检测到特征点时，如果有多个像素如图所示与对角线接触，则最后检测到的像素(图中像素@)被确定为特征点。之后，沿方向②、③、和④执行该步骤，从而检测码图像区域需要的特征点。其间，当用对角线检测方法检测特征点时，也可以不检测全部需要的特征点。例如，在四边形码图像的情形中，应该抽取四个特征点，但只需抽取三个特征点。在图12C，当特征点数量不够时，还要沿垂直和水平方向进行搜索。换句话说，沿方向⑤、⑥、⑦、和⑧检测最接近候选区域边界表面的码图像区域的像素。通过对角线搜索方法确定的特征点，可能与通过沿垂直/水平方向搜索确定的特征点不同。此时，或者取两个坐标的平均值，或者取两个坐标之一来确定特征点。
借助边界检测方法(见图13)，是跟踪候选区域中包含的码图像区域的外部边界，从而搜索特征点，如码图像的顶点。首先，选择包括边界的坐标作为候选坐标。其次，在检查相邻候选坐标的斜率，发现坐标之间的斜率没有变化的情形中，这些坐标用一种方法从候选坐标中除去(基于斜率的方法)。例如，在相邻候选坐标是(x_i-1，y_i-1)、(x_i，y_i)、和(x_i+1，y_i+1)的情形中，如果a₁＝(y_i-y_i-1)/(x_i-x_i-1)和a₂＝(y_i+1-y_i)/(x_i+1-x_i)，且a₁与a₂相同，或a₁与a₂之差小于预定值，那么坐标(x_i，y_i)不应确定为特征点。
此外，除基于斜率方法外，可以采用一种基于距离的方法。在相邻特征点候选坐标之间距离小于预定距离时，则把该坐标从特征点候选坐标中除去。就是说，在两个相邻候选坐标(x_i-1，y_i-1)和(x_i，y_i)之间的距离 | ( x i - x i - 1 ) 2 + ( y i - y i - 1 ) 2 | ]]>小于预定值，则该坐标从候选坐标(x_i，y_i)中除去。
接近边界时，用特征点检查边界的角度和长度，从而搜索码图像的形状和类型。作为一个例子，在一个码图像由5×5或8×5个单元形成的情形中，码图像的类型可以按照长宽比辨别。就是说，在宽度对长度之比类似的情形中，可以确定码图像为矩形，并可以识别为一5×5矩阵码图像。另一方面，在宽度与长度之差大于预定值的情形中，可以确定码图像为8×5的两维码图像。此外，组成码图像的单元的中心点，可以用长度比率和斜率(length rate and slope)查找。此外，要确定码图像是否按码图像的大小或面积，以及长度比率和斜率的考虑抽取。
图14A至14C画出把属于码图像区域的单元分割，并查找单元中心点的步骤。现在参考图14A，在本发明中的码图像，被确定为4×4四边形图像。码图像的长度和宽度分别被4除，获得被分割的单元的中心点坐标如图14B所示。
图14C表明用于搜索单元中心点的算法。在码图像的一边长度为L的情形中，当以码图像的边长L为基础，向X轴和Y轴引垂线，得到X轴的长度是W和Y轴的长度是H时，用来搜索与该边接触的第i单元中心的位置X_ci和Y_ci，由方程式6表示。注意，C是位于彩色码的行或列的单元数量。
  W＝L×cosθ
X C i = 2 t + 1 2 C × W , t = 0,1 , . . . , C - 1 , i = 1,2 , . . . , C ]]>
  H＝L×sinθ                                (6)
Y C i = 2 t + 1 2 C × H , t = 0,1 , . . . , C - 1 , i = 1,2 , . . . , C ]]>
与码一边接触的点的坐标，从方程式6获得，并在该坐标按与相反边同一顺序的点邻接的情形中，产生两线段相交的接触点，该点被确定为每一单元的中心点。方程式6仅对码图像的近摄摄影角及摄像机是90度时是理想的。因此，当近摄角小时(即在摄像机横卧的情形)，码图像发生畸变，从而产生误差。例如，当近摄角不断变小时，原来四边形的码图像以梯形的形式输入。因此，为了校正这一误差，需要一种额外的算术运算，但在一般的情形中，上述方程式已经足够。特别是，尽管畸变严重，但如果图像的尺寸大，单元的中心位置仍可用上述方程式或辅助的方程式搜索。除了上述方法外，在产生码图像时插入的单元之间的边界线或边界区域，也按照码图像区域中像素颜色分布的考虑，检测这些边界线，从而在该基础上辨别单元。
在步骤68，解码器57用特征点抽取部分56搜索的数据，对码图像解码，并再现码数据。确定每一单元的颜色/色调及检查奇偶性数据的步骤，是由控制器58利用彩色环境变数和分析信息(基色模式和码图像类型)的输入进行的。每一单元已检测的颜色或色调值，被对应的字符、数字、或符号代替。然后，通过奇偶性操作，可以确定异常性，在不存在异常性的情形中，输出对应的字符、数字、或符号。上述步骤在所有单元上进行，并把获得的字符、数字、或符号相对于每一单元连接，产生需要的码数据。
利用从特征点抽取部分56输入的每一单元中心坐标，检查每一单元的位置，在此基础上抽取预定的像素数，从而可以确定颜色。在对抽样的像素获得平均值后，可以用RGB模式确定颜色，或者在获得颜色角之后，可以用HSV模式确定用于表示对应单元的颜色。在用RGB模式确定颜色的情形中，经过用彩色环境变数转换颜色的步骤之后，码图像中抽样像素的每一RGB分量值，是0或255，所以该颜色是处于标准的颜色状态。因此，在抽样像素中有最高频度的颜色，被确定为对应单元的颜色。在彩色图像还没有转换为标准颜色而被输入的情形中，把彩色环境变数应用于抽样的像素，从而把抽样的像素转换为标准颜色，然后把有最高频度的颜色确定为对应单元的颜色。在用HSV模式确定颜色的情形中，在经过HSV转换的转换后，确定抽样像素的RGB值。
在码图像表示为三灰度级的情形中，获得每一单元的平均值，而在平均值按大小顺序排列的情形中，排列的平均值分布有相对高频度的部分，被会聚在三个位置，同时在该三个位置之间存在有相对低频度的间隔。获得最长间隔的中心点及在第二位置中的最长间隔的中心点，然后，如果把对应于两个中心点的值与每一单元的平均值比较，就能够确定每一单元属于哪一级(黑、灰、和白之间)。例如，获得了一个单元抽样像素的R、G、和B值的平均值，据此可以用作亮度值。用每一单元获得的亮度值，检查亮度值的分布，并把分布分为例如黑、白、和灰三组。然后，按最接近该单元亮度值的色调，确定单元的色调。
在码图像如图2E所示的情形中，从码图像的辅助区域(奇偶性区域、参考区域、和控制区域)辨别数据区域。在存在参考区域的情形中，在每一单元中表示的颜色、色调、形状、和图案，用参考区域确定，而在有奇偶性区域的情形中，可以确定数据单元的误差。
搜索包含在码图像中的形状、颜色、图案、和字符的步骤，是在解码步骤中要求的，除此之外，也在校正畸变图像的步骤中要求。注意，颜色的确定也可以用一种或多种方法，其中有红、绿、和蓝(RGB)模式，色度、饱和度、及值(HSV)模式，青、绛红、及黄(CMY)模式，和色度、亮度、和饱和度(HLS)模式。
抽取位于数据区域和/或辅助区域每一单元的码值，以便解码。在有参考区域的情形中，通过检测参考单元的颜色或色调，把参考颜色(或色调)、参考形状、或参考图案，用作解释所有区域中数据的参考。检测位于数据区域、奇偶性区域、或控制区域各单元的颜色、形状、和图案，然后，获得被检测对象与参考颜色、参考形状、和/或参考图案之间的差值，从而把该差值转换为每一单元的码值。在没有参考区域的情形中，与每一单元对应的码值，可以根据图像输入装置读出的颜色或色调、形状、和/或图案获得。
在有奇偶性区域的情形中，执行如下步骤：用从奇偶性区域获得的码值(即奇偶性数据)，检查相对于码图像每一行和列的奇偶性误差。通常用于优化照明的环境变数，及其权重值，可以预先设置，存储在解码程序或数据库中，用户可以选择最适合自己环境的环境变数。可以认为，奇偶性误差的出现，是用来读出颜色的目前设置的环境变数存在误差，此时，可以采用另外的环境变数再次读出颜色。如有必要，可以根据奇偶性数据，搜索码图像的方向和位置。
由上述步骤获得的每一单元的码值，用码转换表(见图3B)转换为包含可识别的字符的码数据，该字符包括数字和符号。在有控制区域用于设置与命令或服务有关事项的情形中，这些命令或服务需要用码数据使用，所以在码图像中，这些命令或服务是按照设置在控制区域中的数据提供的，否则，需要在程序中提供基本的服务。
图15按照本发明第三实施例，画出本设备的方框图，图16是流程图，说明图15所示设备的工作原理。与图5的设备比较，差别在于图5的设备先把原始图像每一像素的颜色，通过彩色滤光器转换为标准颜色，并进行图像处理，而图15的设备则从原始图像抽取需要的码图像，并用环境变数，把属于码图像区域每一像素(或在像素中抽样的像素)的颜色，通过彩色滤光器转换为标准颜色。其他功能或操作基本相同，又为方便起见，没有画出存储器。后面还要说明与图5设备的差别，除外，只要在处理顺序或操作上没有问题，两者的作用相同。
图15所示识别码的设备，捕获其中包含码图像的原始图像，在图像捕获部分151中，按照二进制编码转换部分153中预定的参考值，把原始图像的颜色或色调分为两种颜色，从而产生二进制编码图像。
预处理部分154把二进制编码图像中排除码图像部分的那部分颜色，设置为专用的背景颜色，把与二进制编码图像中被设置为背景颜色部分对应的原始图像部分的颜色，设置为背景颜色，从而辨别码图像部分与其他部分。特征点抽取部分155，抽取码图像部分中包含的多个单元，并识别在每一单元中表示的颜色或色调。
彩色滤光器156，按照捕获原始图像时对环境的考虑而设置环境变数，并用该环境变数，校正对码图像部分包含的每一单元识别的颜色或色调，把校正的颜色或色调转换为用于产生码图像的多种标准颜色或标准色调，从而产生由标准颜色或标准色调表示的标准图像。
解码器157按照字符、数字、或符号与对应的颜色或色调之间的关系，从码图像每一单元识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，最后产生码数据。
图15所示设备的操作，将参照图16说明。在步骤161，捕获其中包含码图像的原始图像。在步骤162，按照预定的参考值，把原始图像的颜色或色调，分为两种颜色，从而产生二进制编码图像。在步骤163，排除了码图像部分的那部分，按照二进制编码图像的基础，用专用的背景颜色表示。在步骤164，把与二进制编码图像中以背景颜色表示的部分对应的原始图像部分的颜色，处理成背景颜色，从而辨别码图像部分与其他部分。在步骤165，抽取码图像部分包含的多个单元，然后识别每一单元的颜色或色调。在步骤166，按照捕获原始图像时对环境的考虑而设置环境变数，并用该环境变数，校正对码图像部分包含的每一单元识别的颜色或色调。在步骤167，把校正的颜色或色调转换为用于产生码图像的多种标准颜色或标准色调，从而产生由标准颜色或标准色调表示的标准图像。在本实施例中，因为每一单元中心点位置及码类型已知，所以在每一单元中心点的基础上，对预定的像素抽样，同时只把环境变数用于抽样的像素，从而可以辨别单元的标准颜色或标准色调。最好是，与辨别每一单元标准颜色或标准色调有关的数据，存储在存储器中并用于产生码数据。结果，要求产生标准图像的步骤可以省略。
在步骤168，按照字符、数字、或符号与对应的颜色或色调之间的关系，从码图像每一单元识别的颜色或色调中，抽取对应的字符、数字、或符号，从而产生码数据。
按照本发明识别码的方法，可以用计算机程序体现。该程序可在用于计算机和一般运行该程序的数字计算机媒体中实施。该程序能够存储在计算机可读媒体中。该媒体包括磁性媒体如软盘或硬盘、以及光CD-ROM或数字视盘(DVD)。而且，该程序能用载波在如互连网上发送。而且，计算机可读媒体可以分散在与网络连接的计算机系统中，并能作为计算机可读码存储及用分散方法实施。
工业可应用性
如上所述，按照本发明的识别码的设备及其方法，能够接收其中对预定的数据用颜色或色调编码的码图像，不论码图像输入时的环境如何，都能够精确辨别原来的颜色或色调，从而能够获得需要的码数据。
虽然本发明已经参照优选实施例具体地指出及说明，本领域熟练人员应当了解，在不偏离本发明的精神与范围的情况下，可以在形式上和细节上作各种改变，本发明的精神及范围，由附于后的权利要求书确定。