基于LBS云平臺(tái)的微信小程序二維碼區(qū)域定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陸霞

摘? 要： 針對(duì)傳統(tǒng)定位系統(tǒng)存在定位耗時(shí)長(zhǎng)以及定位準(zhǔn)確度差的問(wèn)題，提出并設(shè)計(jì)基于LBS云平臺(tái)的微信小程序二維碼區(qū)域定位系統(tǒng)。系統(tǒng)整體架構(gòu)分為L(zhǎng)BS云服務(wù)、中心數(shù)據(jù)處理和小程序二維碼定位端三部分。從服務(wù)器端模塊、處理器以及定位模塊入手設(shè)計(jì)硬件，為系統(tǒng)構(gòu)建提供基礎(chǔ)。軟件設(shè)計(jì)中，采集微信小程序二維碼區(qū)域圖像，對(duì)圖像邊緣特征進(jìn)行增強(qiáng)與濾波處理，依據(jù)處理后的圖像邊緣特征確定定位目標(biāo)，完成微信小程序二維碼區(qū)域定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)的定位耗時(shí)相當(dāng)于傳統(tǒng)系統(tǒng)的50%，定位準(zhǔn)確率始終保持在99.5%以上，具有顯著優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞： 二維碼區(qū)域; 定位系統(tǒng); LBS云平臺(tái); 圖像采集; 邊緣特征處理; 仿真實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)： TN967?34; TP391.44? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2020）04?0180?03

Design of WeChat mini program two?dimensional code region positioning system

based on LBS cloud platform

LU Xia

（School of Information and Engineering， Nanjing Normal University Taizhou College， Taizhou 225300， China）

Abstract： In allusion to the problems of long time?consumption positioning and poor positioning accuracy in the traditional positioning system， a two?dimensional code area positioning system based on micro?message small program on LBS cloud platform is proposed and designed. The overall architecture of the system is constructed， which is divided into three parts： LBS cloud service， central data processing and two?dimensional code positioning terminal of small program. The hardware is designed from three modules： server module， processor module and positioning module， which provides the basis for the system construction. In the software design， the images of two?dimensional code area of the WeChat applet are collected. The image edge features are performed the enhancement and filtering processing， after which the location object is determined to complete the design of the two?dimensional code area location system of the WeChat applet. The experimental results show that the positioning time?consuming of the system is about 50% of the traditional system， and the positioning accuracy is always above 99.5%， which has significant advantages.

Keywords： two?dimensional code; positioning system; LBS cloud platform; image capture; edge feature processing; simulation experiment

0? 引? 言

微信小程序是由騰訊公司推出的一款用戶與服務(wù)相互連接的新的方式，它可以在微信內(nèi)被快速、便捷的獲取，用戶不需要下載和安裝任何APP，就可以獲取需要的服務(wù)，且微信小程序功能豐富，具有出色的用戶體驗(yàn)[1?3]。其中的二維碼技術(shù)可滿足用戶對(duì)信息量不斷增加的需求，因而在各領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，在二維碼識(shí)別過(guò)程中，主要使用的是二維碼區(qū)域的定位技術(shù)。目前，LBS云平臺(tái)（基于位置的服務(wù)）等多種平臺(tái)經(jīng)常被用于信息定位，并取得了一些較好的研究成果。

文獻(xiàn)[4]提出結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的二維碼條碼區(qū)定位方法，通過(guò)圖像預(yù)處理得到二維碼的區(qū)域塊，并過(guò)濾得出正確的二維碼圖像，進(jìn)而定位得出二維碼信息。該方法提高了定位效率，但定位耗時(shí)較長(zhǎng)。文獻(xiàn)[5]通過(guò)對(duì)位置判斷的方法，完成對(duì)二維碼的定位研究，首先利用雙邊濾波去除圖像噪聲，然后通過(guò)輪廓檢測(cè)進(jìn)行二維碼區(qū)域的粗定位，最后利用位置判別算法對(duì)細(xì)化圖像骨架，完成二維碼的定位，但定位過(guò)程中消耗流量過(guò)多。文獻(xiàn)[6]在未知環(huán)境下，利用單目視覺(jué)測(cè)距對(duì)移動(dòng)機(jī)器人定位進(jìn)行研究，給出二維碼世界坐標(biāo)，得出基于二維碼的機(jī)器人絕對(duì)坐標(biāo)值，避免了編碼器短距離定位存在的誤差，該方法的定位成功率較高，但存在定位耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題。

針對(duì)上述研究存在的問(wèn)題，提出并設(shè)計(jì)一種基于LBS云平臺(tái)的微信小程序二維碼區(qū)域定位系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明，該系統(tǒng)定位耗時(shí)短，且定位準(zhǔn)確度高，性能較好。

1? 微信小程序二維碼區(qū)域定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1? 系統(tǒng)整體架構(gòu)

基于LBS云平臺(tái)的微信小程序二維碼區(qū)域定位系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)圖1可以看出，系統(tǒng)主要由LBS云服務(wù)、中心數(shù)據(jù)處理和小程序二維碼定位端三部分組成。在LBS云服務(wù)過(guò)程中設(shè)置位置傳感器，對(duì)二維碼區(qū)域信息進(jìn)行采集。中心數(shù)據(jù)處理部分則主要由數(shù)據(jù)庫(kù)、Web服務(wù)器和處理器協(xié)同運(yùn)行，數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，Web服務(wù)器負(fù)責(zé)接收LBS云服務(wù)信息，對(duì)發(fā)送信息至客戶端，處理器則負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)信息的處理。小程序二維碼定位端部分，由微信服務(wù)器接收系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)二維碼區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)定位，則可以獲取小程序發(fā)布的信息，顯示在移動(dòng)用戶界面。

1.2? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.2.1? 服務(wù)器端模塊

服務(wù)器端模塊主要包括傳感器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，以及信息壓包、解包模塊等，其流程圖如圖2所示。

當(dāng)收到客戶發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，進(jìn)行二維碼區(qū)域定位，服務(wù)器是其中需要重點(diǎn)使用的工具。服務(wù)器架設(shè)在網(wǎng)絡(luò)上，通過(guò)指定IP地址及端口號(hào)與外界進(jìn)行連接。利用傳感器對(duì)二維碼區(qū)域信息進(jìn)行采集[7?8]，由于格式適用以及數(shù)據(jù)量的問(wèn)題，服務(wù)器給出標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式，對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓包和解包處理，并將最終數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，為二維碼區(qū)域定位奠定基礎(chǔ)。

1.2.2? 處理器

采用多核處理器對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，多核處理器通常是指芯片級(jí)多處理器。在單個(gè)集成電路中，利用多核處理器可實(shí)現(xiàn)多個(gè)芯片單元構(gòu)建，且各芯片單元間可信息共享[9]。多核處理器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3中，多核處理器通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總線與緩存器相連接，對(duì)緩存區(qū)二維碼區(qū)域定位待使用數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。各處理器對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)方式與訪問(wèn)時(shí)間相同，多個(gè)核心處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，以提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理效率。

1.2.3? 定位模塊

定位模塊主要負(fù)責(zé)完成二維碼區(qū)域定位，首先建立二維碼區(qū)域坐標(biāo)圖，然后當(dāng)服務(wù)器運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)入二維碼區(qū)域坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)，同時(shí)調(diào)用該區(qū)域?qū)?yīng)的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，利用定位器獲取二維碼區(qū)域的準(zhǔn)確信息，完成區(qū)域信息定位[10]。

1.3? 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

對(duì)微信小程序二維碼區(qū)域定位過(guò)程中，首先對(duì)二維碼區(qū)域邊緣圖像進(jìn)行采集，增強(qiáng)圖像邊緣特征，并作出濾波處理，進(jìn)而根據(jù)二維碼圖像的邊緣特征來(lái)確定定位目標(biāo)區(qū)域。

設(shè)原始二維碼區(qū)域圖像邊緣特征為[E]，則有：

[E=meanLX+stdLX] （1）

式中：[meanLX]為矩陣元素均值;[stdLX]為矩陣元素標(biāo)準(zhǔn)差。

假設(shè)圖像的信號(hào)方差值為[σ2i，j]，則含噪二維碼區(qū)域圖像實(shí)行維納濾波后，獲取的增強(qiáng)結(jié)果可表示為：

[Si，j=Eσ2i，jσ2i，j+Ni，jyi，j]? ? ? ?（2）

式中：[Si，j]代表增強(qiáng)后圖像;[yi，j]代表含噪圖像在小波分解下產(chǎn)生的小波系數(shù)。

根據(jù)上述濾波處理后的圖像，可得到二維碼定位目標(biāo)區(qū)域，表示為：

[Wi，j=Si，j1+β]? ? ? ? ? （3）

式中：[Wi，j]表示二維碼定位目標(biāo)區(qū)域;[β]代表圖像定位系數(shù)。

依據(jù)上述二維碼目標(biāo)區(qū)域定位計(jì)算過(guò)程，可完成微信小程序二維碼區(qū)域定位。

2? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1? 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

為充分驗(yàn)證本文系統(tǒng)的性能，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)分析。使用100張像素大小為720×480的二維碼圖像進(jìn)行測(cè)試，系統(tǒng)使用的后臺(tái)服務(wù)器型號(hào)是Dell PowerEdge R720，配有32核64 GB內(nèi)存的Intel[?] Xeon[?]處理器，服務(wù)器的操作系統(tǒng)是Windows 10，系統(tǒng)以Microsoft SQL Server 2008為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。以上述實(shí)驗(yàn)環(huán)境和參數(shù)設(shè)置為依據(jù)，對(duì)本文系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，性能指標(biāo)分別為：定位耗時(shí)與定位準(zhǔn)確度。

2.2? 定位耗時(shí)對(duì)比

為驗(yàn)證本文系統(tǒng)的優(yōu)越性能，對(duì)本文系統(tǒng)與文獻(xiàn)[5]系統(tǒng)的定位耗時(shí)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖4所示。

根據(jù)圖4可知，本文系統(tǒng)與文獻(xiàn)[5]系統(tǒng)的定位耗時(shí)走勢(shì)基本一致，均隨著數(shù)據(jù)記錄時(shí)間的推移逐漸增加，但本文系統(tǒng)始終低于文獻(xiàn)[5]系統(tǒng)，且存在較大的差異。在10 min的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間之內(nèi)，本文系統(tǒng)的平均定位耗時(shí)約為3 min，文獻(xiàn)[5]系統(tǒng)的平均定位耗時(shí)約為6 min，相當(dāng)于本文系統(tǒng)的2倍，驗(yàn)證了本文系統(tǒng)的優(yōu)越性。這是因?yàn)樵谙到y(tǒng)硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用多個(gè)核心處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，以此提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理效率，進(jìn)而節(jié)省定位耗時(shí)。

2.3? 定位準(zhǔn)確度對(duì)比

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)微信小程序二維碼區(qū)域的精準(zhǔn)定位。對(duì)比本文系統(tǒng)與文獻(xiàn)[6]系統(tǒng)對(duì)微信小程序二維碼區(qū)域的定位準(zhǔn)確程度結(jié)果驗(yàn)證本文方法的定位準(zhǔn)確性。為了使實(shí)驗(yàn)更加精準(zhǔn)，設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為10 min，在相同的條件下對(duì)比本文系統(tǒng)與文獻(xiàn)[6]系統(tǒng)的定位準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖5所示。

分析圖5可知，隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的不斷增加，本文系統(tǒng)定位準(zhǔn)確度始終保持在99.5%以上，說(shuō)明本文方法的定位準(zhǔn)確度較高。文獻(xiàn)[6]系統(tǒng)的定位準(zhǔn)確度較為不穩(wěn)定，有較大幅度的波動(dòng)，均未達(dá)到99.5%，最高達(dá)到99.25%。從以上對(duì)比數(shù)據(jù)中可以看出，本文系統(tǒng)具有較高的定位準(zhǔn)確度。

3? 結(jié)? 論

在微信小程序使用過(guò)程中，二維碼區(qū)域定位技術(shù)得到廣泛的使用，為用戶帶來(lái)極大的方便。本文提出并設(shè)計(jì)了一種基于LBS云平臺(tái)的微信小程序二維碼區(qū)域定位系統(tǒng)，從硬件和軟件兩個(gè)方面做出了具體描述，設(shè)計(jì)完成微信小程序二維碼區(qū)域定位系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠快速完成對(duì)二維碼區(qū)域的準(zhǔn)確定位，具有良好的應(yīng)用性能。

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