菊花绽放：微信是如何识别小程序码的？

作者：lincolnlin,endyxu,changoran

【小程序码-设计篇】菊花绽放 一文中介绍了小程序码的设计过程，本文继续分享我们在小程序码识别上面的一些心得，权当抛砖引玉，欢迎有共同兴趣的同事一起讨论。

识别之前，我们需要对照片做什么处理

打开扫一扫，扫码引擎通常采集到的图片是这样子的。

引擎其实并不关心这朵菊花是什么颜色，因此，我们把图片简化，处理成灰度图。

二值化可以让引擎做的事情更简单，因此再将灰度图处理成位图。

如何在黑白图中快速找到菊花的位置

细心的朋友肯定注意到，每一朵菊花都有两个共同点：

• 3 个圆形的“牛眼”（定位点）
• 右下角的“小程序 LOGO”

以上是小程序码的定位信息，准确的定位是识别的第一步。

如何快速找出所有可能的定位点

在设计这个菊花码时，我们是按照 0.8 : 1.2 : 1 : 1.2 : 0.8 绘制定位点的。

为什么不采用 1:1:1:1:1 的比例？因为前者比例比较贴近黄金比例，更符合人类审美需求。（下图右为 1:1:1:1:1）

基于这个特性，使用水平，垂直，45 度角等三个方向的扫描线扫描全图。如果三个方向的黑白像素都接近这个比例，显然它极可能是一个定位点。

怎么定位“小程序 LOGO”

最简单的方法，根据 3 个定位点的位置，预估小程序 LOGO 的中心位置（平行四边形）

在很多扭曲的情况下，上述方法仍有较大偏差。因此我们提出了一种改进方法:基于 LOGO 为圆形的特性，将预估的中心点修正到圆心位置

具体校正方法如下：

拍摄出来的码这么“歪”，能否进行“摆正”

由于上文中，我们已经找到了码在图像中的位置，但由于这个码可能已经被旋转，扭曲，所以，我们需要再做一次矩阵变换（透视变换），将其变换到直角坐标系。变换后的码，已经比较易于被机器解读了。

怎么读码

二维码怎么读码

上述流程和传统二维码识别的核心思想并无二致，如果你坚持看到这里，说明你已经知道如何识别二维码了。

经过透视变换，二维码其实已经变成了单位矩阵（如上图，你可以理解一个小块为一个像素点，这里为了方便阅读，放大了），那么，我们顺着二维码的编码路径，就能完整地读出编码信息了。

小程序码怎么读码

其实，按照二维码的套路，我们可以把透视变换后的图，进行编码区域划分。值得注意的是，这里一个彩色小块并非一个像素点，而是一片区域。一个编码块是 0 还是 1，取决于该区域上的黑色像素（面积）的比例，我们称之为“投票法”。

是否有其他读码方案

但在实际应用中，我们发现该方法对于扭曲的场景，识别效率很低，鲁棒性不佳。经过各种尝试和思考，我们借鉴了一维码的识别思路 ——“采样法”。

举个例子，上图中，我们用红色扫描线采样一维码的信息，对于采样的一行像素，我们根据比例读出具体的编码。

类比该方案，我们利用小程序码为“放射线”编码的特性，采样每一条放射线上的一个像素序列，根据黑白比例读出每一条线的编码信息。

目前扫码引擎的性能如何，能应对什么场景

在测试阶段，我们内部自行拍摄采集了各种场景下的大量测试样本，做了如下评测

包括如下场景