BR112020006028A2 - método e sistema computacional de geração de imagem com informação codificada, imagens dele obtidas e seu método e sistema de leitura - Google Patents

Abstract

A presente invenção enquadra-se na área da esteganografia, ou seja, na codificação de uma informação (como texto) dentro de outra informação, por exemplo, uma imagem. É objeto da presente invenção um método computacional de geração de pelo menos uma imagem com informação codificada que compreende os passos de i) associar uma informação a codificar a uma pluralidade de elementos gráficos, cada um dos elementos gráficos consistindo num símbolo de uma pluralidade de símbolos, assim gerando um padrão de elementos gráficos e ii) gerar pelo menos uma imagem compreendendo pelo menos um padrão obtido a partir do passo i). Este método vem introduzir uma forma robusta e altamente flexível de codificar informação numa imagem. Adicionalmente, são também objeto da presente invenção um sistema associado ao referido método, imagens obtidas a partir do referido método bem como um método e um sistema de leitura dessas imagens.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO MÉTODO E SISTEMA COMPUTACIONAL DE GERAÇÃO DE IMAGEM COM INFORMAÇÃO CODIFICADA, IMAGENS DELE OBTIDAS E SEU MÉTODO E SISTEMA DE LEITURA CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção enquadra-se na área da esteganografia, ou seja, na codificação de uma informação (como texto) dentro de outra informação, por exemplo, uma imagem.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O método de esteganografia mais conhecido do estado da técnica conhecido como LSB (Least Significant Bit, bit menos significativo), em que o bit menos significativo de pixels de uma imagem é usado para codificar uma informação. No entanto, quando se pretende recuperar essa informação a partir de uma imagem impressa, verifica-se que a técnica LSB não é robusta, pois tanto a impressão como a captura de imagem introduzem variações nas cores e posições dos pixels, destruindo a variação controlada por esta técnica.

[003] É conhecida do estado da técnica uma outra metodologia, designada de Q Art Code, em que uma região de um código QR (código de Quick Response, resposta rápida, uma tecnologia de código gráfico bidimensional) é alterada para que contenha uma imagem visualmente reconhecível. No entanto, tal técnica leva a que exista a necessidade de introdução de informação desnecessária na imagem, que consiste em padrões de controlo reconhecíveis na leitura. Existe ainda uma dependência da imagem como elemento estético e reconhecível por um ser humano na geração de uma imagem de acordo com esta metodologia, o que é altamente limitativo.

[004] A presente invenção vem assim introduzir uma forma robusta e altamente flexível de codificar informação numa imagem.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] É assim objeto da presente invenção um método computacional de geração de pelo menos uma imagem com informação codificada que compreende os passos de: i) associar uma informação a codificar a uma pluralidade de elementos gráficos, cada um dos elementos gráficos consistindo num símbolo de uma pluralidade de símbolos, assim gerando um padrão de elementos gráficos; ii) gerar pelo menos uma imagem compreendendo pelo menos um padrão obtido a partir do passo i).

[006] Tal método possibilita a geração de uma imagem de forma dependente a informação a codificar, trazendo elevada flexibilidade e segurança, pois a geração de um padrão de elementos gráficos antecipa a geração da imagem.

[007] Num modo melhorado do método da presente invenção, a geração do referido padrão do passo i) ser obtida a partir de: • obtenção de uma pluralidade de elementos gráficos, cada um com uma posição pré-definida; • associar a informação a codificar à pluralidade de elementos gráficos, assim determinando o símbolo de cada elemento gráfico e daí obtendo o padrão de elementos gráficos.

[008] Este conjunto de passos na geração do padrão permitem, de forma simples e rápida, obter um padrão gráfico, associando-lhe informação a codificar. Concretamente, uma “estrutura” – que corresponde ao conjunto de posições pré- definidas – encontra-se já especificada, sendo esse conjunto de posições utilizado para, associando-se a informação ao conjunto de símbolos obtido, codificar a informação num padrão que é obtido.

[009] Num outro modo melhorado do método da presente invenção, o passo i) compreende adicionalmente: • a obtenção de pelo menos um primeiro padrão que compreende uma pluralidade de elementos gráficos, cada elemento gráfico consistindo num primeiro símbolo de uma pluralidade de primeiros símbolos e

• a obtenção de pelo menos um segundo padrão que compreende uma outra pluralidade de elementos gráficos, cada outro elemento gráfico consistindo num segundo símbolo de uma pluralidade de segundos símbolos, sendo que: o as posições pré-definidas dos elementos gráficos do primeiro padrão são idênticas às posições pré-definidas de elementos gráficos do segundo padrão e o o primeiro padrão compreende o mesmo número de elementos gráficos que o segundo padrão.

[010] Consequentemente, de acordo com este modo melhorado do método de geração de uma imagem da presente invenção, é possível obter uma maior codificação da informação, garantindo uma maior segurança. Tal vantagem está associada ao facto de, por via da obtenção de pelo menos dois padrões – sendo que poderão estar ambos aplicados numa mesma imagem ou em imagens separadas – e relacionando os dois padrões entre si por via de terem o mesmo número de elementos gráficos e um conjunto de posições pré-definidas idêntico, é possível embeber determinada informação num padrão e outra informação relacionada noutro padrão. Como exemplo, este esquema permite que um padrão contenha informação cifrada com uma chave e o outro padrão consista na chave.

[011] Numa configuração preferida e vantajosa do método de geração da presente invenção, o passo ii), de geração de pelo menos uma imagem, compreende: • o seccionamento do padrão numa pluralidade de células de igual dimensão, cada célula sendo constituída por um número de elementos gráficos constituintes do padrão e • a inserção de cada uma das referidas células num elemento gráfico secundário de uma pluralidade de elementos gráficos secundários, assim obtendo um padrão composto.

[012] Este esquema é vantajoso na medida em que possibilita a criação de uma imagem graficamente mais complexa, separando diversos elementos de um mesmo padrão através de diversas “células” que contêm preferencialmente igual número de elementos gráficos. Assim, apenas o conhecimento prévio da disposição dos diversos elementos pelas diversas células configurando um padrão permitiria sequer conceber a existência de um padrão na imagem resultante. Consequentemente, tal configura uma maior segurança na informação codificada. Preferencialmente, a referida inserção consiste na sobreposição de cada uma das referidas células a um elemento gráfico secundário, cada elemento gráfico secundário tendo uma dimensão superior a cada célula de igual dimensão.

[013] Em ainda outra configuração preferida e vantajosa do método de geração da presente invenção, o passo ii), de geração de pelo menos uma imagem, compreende o preenchimento da totalidade de uma área pré-definida com o referido – pelo menos um – padrão, e com uma pluralidade de unidades de preenchimento que consistem num símbolo da mesma pluralidade de símbolos que os elementos gráficos, o símbolo de cada unidade de preenchimento sendo selecionado aleatoriamente de entre a pluralidade de símbolos. Assim, o padrão encontra-se completamente embebido em elementos gráficos idênticos entre si, pois a pluralidade de símbolos das ditas unidades de preenchimento é a mesma dos elementos gráficos que configuram o padrão, com a diferença que esses símbolos (das unidades de preenchimento) são obtidos aleatoriamente assim sendo, necessariamente, distintos dos símbolos dos elementos gráficos que constituem o padrão.

[014] Noutro modo melhorado do método de geração da presente invenção, o passo ii), de geração de pelo menos uma imagem, compreende adicionalmente os passos de: • obtenção de uma imagem base em escala de cinza e do valor de escala de cinza de cada pixel da imagem base; • conversão de cada pixel da referida imagem base numa célula quadrada com k pixels de lado, cada pixel consistindo num elemento gráfico, e cada um desses elementos gráficos consistindo num símbolo que por sua vez consiste num pixel de cor branca ou num pixel de cor preta, o número de elementos gráficos de cor branca ou preta numa célula quadrada correspondendo ao valor de escala de cinza do pixel a converter, assim obtendo uma imagem convertida a preto e branco; • substituição de uma área da imagem convertida a preto e branco com o padrão obtido a partir do passo i), esse padrão compreendendo uma pluralidade de elementos gráficos que consistem num símbolo que por sua vez consiste num pixel de cor branca ou num pixel de cor preta; • geração de pelo menos uma imagem compreendendo a referida imagem convertida a preto e branco.

[015] Este método de codificação criado sobre a metodologia acima descrita é baseado em dithering, i.e., passando uma imagem inicial – designada de imagem base – de uma escala de cinzentos para preto e branco, e daí codificando a informação por associação de pixels pretos e brancos a uma escala de cinza de um pixel da imagem base. Assim, a informação a codificar passa a estar embebida numa imagem que originalmente se encontrava em escala de cinzentos, desse modo proporcionando um método mais flexível, que é adequado para um maior número de imagens iniciais / de base.

[016] Em ainda outro modo vantajoso do método da presente invenção, a geração de pelo menos um padrão do passo i) compreende: • a obtenção de pelo menos dois símbolos distintos, e • a obtenção de um número pré-definido de elementos gráficos constituintes do padrão agrupados numa mesma célula e consistindo num dos referidos símbolos distintos, cada célula sendo constituída por um igual número de elementos gráficos, sendo que a informação codificada está associada à pluralidade de elementos gráficos pela proporção entre os elementos gráficos distintos numa mesma célula. Neste caso, há uma quantização de elementos gráficos, assim obtendo um nível adicional de codificação, associando a informação a codificar a um número pré-definido de elementos gráficos constituintes do padrão agrupados numa mesma célula. Neste caso, preferencialmente, as referidas pelo menos duas unidades de base distintas consistem num pixel de cor branca ou num pixel de cor preta, e o referido valor que corresponde a informação codificada consistindo num valor de escala de cinza, obtido de acordo a proporção de pixels de cor branca e pixels de cor preta numa mesma célula.

[017] Num outro modo vantajoso do método de geração da presente invenção, de maior complexidade, este compreende a geração de uma primeira imagem cujos símbolos consistem em formas geométricas e complexas e a geração de uma segunda imagem com base no referido esquema baseado em dithering cujos símbolos são do tipo pixel, a primeira imagem contendo pelo menos um padrão cujos elementos gráficos apresentam uma posição pré-definida idêntica à posição pré-definida dos elementos gráficos de pelo menos um padrão da segunda imagem. Tal consiste num modo mais específico de um outro anteriormente descrito, em que dois padrões em duas imagens distintas estão entre si por via de terem o mesmo número de elementos gráficos e um conjunto de posições pré-definidas idêntico, sendo possível embeber determinada informação num padrão e outra informação relacionada noutro padrão. Alternativamente, os dois padrões não estão relacionados entre si, sendo o número de elementos gráficos e/ou o conjunto de posições pré-definidas do primeiro padrão e do segundo padrão distintos. Preferencialmente, a primeira imagem corresponde a uma chave de desencriptação de informação codificada em pelo menos um padrão compreendido na segunda imagem.

[018] Em variados modos de realização do método da presente invenção, os referidos símbolos variam entre si por variação de cor e/ou forma.

[019] É igualmente objeto da presente invenção uma ilustração com informação codificada que compreende uma primeira imagem e uma segunda imagem obtidas a partir do método acima descrito, com uma primeira imagem obtida com base no referido esquema baseado em dithering cujos símbolos são do tipo pixel e uma segunda imagem cujos símbolos consistem em formas geométricas e complexas.

[020] Adicionalmente, é um objeto da presente invenção uma imagem digital com informação codificada obtida a partir do método acima descrito, em qualquer uma das suas configurações, sendo essa imagem digital preferencialmente retangular.

[021] Por outro lado, é um objeto da presente invenção uma imagem impressa num suporte físico com informação codificada que é obtida a partir do método acima descrito, em qualquer uma das suas configurações, e de um passo subsequente de: • impressão em suporte físico, esse suporte físico sendo preferencialmente à base de celulose ou • gravação num suporte físico, esse suporte físico sendo preferencialmente à base de metal, mais preferencialmente uma liga metálica, ou consistindo num filme de poliéster, metalizado ou não, oticamente variável, ou sendo à base um material polimérico, sendo essa imagem digital preferencialmente retangular. Esse suporte físico poderá consistir num selo, um rótulo ou uma etiqueta ou qualquer outro documento, como por exemplo uma cédula, um cartão de identificação ou uma certidão / certificado ou cartão postal. Uma outra alternativa viável consiste na gravação / impressão em dinheiro.

[022] Adicionalmente, é também um objeto da presente invenção uma ilustração com informação codificada que compreende pelo menos uma imagem digital como acima descrita ou pelo menos uma imagem em suporte físico como acima descrita, e uma área de periferia, a referida imagem estando disposta no interior da área de periferia, não a intersectando, e compreendendo preferencialmente um contorno substancialmente linear, disposta de tal forma que separa a área de periferia e a referida imagem. Preferencialmente, esse contorno substancialmente linear consiste numa sequência linear de células brancas com centro preto e células pretas com centro branco, ainda mais preferencialmente essas células conformando quadrados.

[023] A presente invenção contém ainda outro objeto, relacionado com a leitura de imagens tal como acima descritas ou, de outro modo, obtidas a partir do método de geração tal como acima descrito.

[024] É assim um objeto da presente invenção um método computacional de leitura de informação codificada numa imagem que compreende os seguintes passos: i) obtenção de uma imagem por sua vez obtida a partir do método de geração de uma imagem tal como acima descrito; ii) identificação de símbolos nessa imagem; iii) percorrer os símbolos identificados na imagem numa ordem pré- determinada, comparando conjuntos de símbolos com uma pluralidade de padrões armazenados.

[025] Tal permite a existência de tabelas que correspondem determinados conjuntos de símbolos a informação, ou seja, padrões armazenados a informação, assim conformando um dicionário.

[026] Num modo preferido e vantajoso do método de leitura da presente invenção, a referida obtenção de uma imagem compreende a aquisição digital de uma imagem impressa, essa imagem impressa compreendendo uma área de periferia, a referida imagem com símbolos estando disposta no interior da área de periferia, não a intersectando, e compreendendo um contorno substancialmente linear, disposta de tal forma que separa a área de periferia e a referida imagem. Tal configuração permite melhor identificar a região onde se encontram padrões e, consequentemente, esses mesmos padrões. Preferencialmente, a referida identificação de símbolos compreende a identificação da referida área de periferia e a consequente identificação de símbolos no interior dessa área de periferia.

[027] Num outro modo preferido e vantajoso do método de leitura da presente invenção, a referida identificação de símbolos numa imagem obtida compreende adicionalmente um passo de reposicionamento de pixels da imagem obtida, esse reposicionamento de pixels compreendendo:

• identificação de um conjunto vizinho de N pixels adjacentes a um primeiro conjunto de K x K pixels, N e K consistindo em números inteiros não negativos; • comparação do conjunto vizinho com um conjunto vizinho esperado, esse conjunto vizinho esperado consistindo num padrão armazenado; • determinação da posição que minimiza uma norma da diferença entre o conjunto vizinho e o conjunto vizinho esperado; • posicionamento de um novo pixel na posição do passo anterior; • propagação dos passos anteriores por todos os pixels da imagem obtida; assim obtendo uma imagem obtida reposicionada.

[028] Este conjunto de passos consiste numa metodologia altamente eficiente de reconhecimento de símbolos, ao contrário de métodos conhecidos do estado da técnica em que existe uma subdivisão de uma imagem em blocos com uma mesma quantidade de pixels, bastante susceptível a deformações aquando de uma fase de aquisição de imagem, como por exemplo uma fotografia. Preferencialmente, este método é implementado por comparação de pelo menos um primeiro pixel que tem uma cor distinta de P pixels adjacentes que têm uma mesma cor, P consistindo num número inteiro não negativo, com consequente alteração da cor desse primeiro pixel para a cor dos P pixels adjacentes, sendo P preferencialmente igual a 8.

[029] Num modo preferido do método de leitura da presente invenção, este compreende a identificação da cor e/ou da forma de símbolos presentes numa imagem obtida.

[030] É ainda um objeto da presente invenção um sistema computacional de geração de pelo menos uma imagem com informação codificada que compreende meios computacionais e meios de geração de imagem configurados para implementar o método de geração de pelo menos uma imagem com informação codificada da presente invenção, em qualquer uma das suas configurações. Preferencialmente configurados, os referidos meios estão adicionalmente configurados para gerar pelo menos uma ilustração e/ou pelo menos uma imagem de acordo com a presente invenção, como acima descritas.

[031] É também um objeto da presente invenção um aparelho de leitura de informação codificada numa imagem computacional que compreende meios computacionais e, preferencialmente, meios de leitura óptica que consistem preferencialmente numa câmara fotográfica, configurados para implementar o método de leitura de informação codificada numa imagem da presente invenção, em qualquer uma das suas configurações descritas.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[032] Figura 1 – representação de um modo de realização de uma ilustração (10) obtida a partir do método da presente invenção. Neste caso, a ilustração (10) contém duas imagens (20), cada uma delas compreendendo um padrão obtido a partir do referido método. As duas imagens (20) poderão estar relacionadas, nomeadamente através do mesmo número de elementos gráficos e um conjunto de posições pré-definidas idêntico. A imagem da esquerda compreende um conjunto de símbolos (11) tipo pixel e a imagem da direita um conjunto de símbolos (11) que consistem em formas geométricas e complexas. As características dos dois tipos de símbolo (11) são distintas, verificando-se desde logo que os símbolos (11) tipo pixel são de menor dimensão (tipicamente) e os símbolos (11) que consistem em formas geométricas e complexas permitem mais variadas formas.

[033] Figura 2 – representação de um modo de realização de uma imagem (20) obtida a partir do método da presente invenção. Esta imagem compreende símbolos (11) tipo pixel, que consistem em pixels pretos ou brancos, obtendo-se uma imagem (20) que representa uma árvore. Nessa imagem está compreendido um padrão obtido pelo método descrito, e que corresponde a informação codificada.

[034] Figura 3 – representação de um modo de realização de uma imagem (20) obtida a partir do método da presente invenção. Esta imagem compreende símbolos (11) que consistem em formas geométricas e complexas, que especificamente consistem em triângulos e quadrados (e que poderão também variar em cor), obtendo-se uma imagem (20) que contém não só um padrão mas também um conjunto de símbolos (11) obtidos aleatoriamente, assim “escondendo” ou embebendo o padrão numa imagem (20) geral. Também esse padrão é obtido pelo método descrito, e corresponde a informação codificada.

[035] Figura 4 – representação de um conjunto de padrões e imagens (20) obtidos a partir do método da presente invenção. Veja-se que as figuras a) e c) estão relacionadas, por conterem um mesmo padrão, que apenas varia nos símbolos (11) utilizados. As figuras b) e c) estão igualmente relacionadas, pois consistem em divisões de dois padrões que se relacionam, obtendo-se células, esses padrões variando apenas nos símbolos (11) utilizados. Essas divisões podem ser embebidas em elementos gráficos secundários, assim obtendo um padrão composto, como é o caso da Figura d) que contém o padrão da figura c), ou da figura e), que compreende duas células das figuras b) e d). A figura f) representa um determinado conjunto de posições pré-definidas numa célula constituinte de um padrão, e as figuras g) e h) representam, respectivamente, dois padrões com símbolos distintos (g) mas partilhando uma mesma sequência, associada à informação codificada presente em h).

[036] Figura 5 – representação de um modo de realização de imagens (20) obtidas a partir do método da presente invenção, a imagem (20) da esquerda consistindo no contorno substancialmente linear, disposta de tal forma que separa a área de periferia (15) e a referida imagem, com a configuração específica de uma sequência linear de células brancas com centro preto e células pretas com centro branco, essas células conformando quadrados. Na imagem (20) da direita, esse contorno substancialmente linear está compreendido numa ilustração (10) de acordo com a presente invenção delimitando duas imagens (20).

[037] Figura 6 – representação de um modo de realização de parte do processo de descodificação de informação numa imagem, incluindo uma fotografia adquirida (à esquerda, adquirida por via de, p. ex., uma câmara fotográfica) e uma imagem (20) onde o contorno substancialmente linear, neste caso consistindo num retângulo, já foi identificado.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[038] As configurações vantajosas mais gerais da presente invenção estão descritas no Sumário da invenção. Essas configurações são detalhadas de seguida, de acordo com outros modos vantajosos e/ou preferenciais de implementação da presente invenção.

[039] Num modo de realização da presente invenção, esta compreende a geração de um padrão, e consequentemente uma imagem, através de uma disposição de elementos gráficos (por exemplo: pixels de uma imagem (20) ou formas geométricas de um holograma) de modo a se codificar informação sem que tal seja inteligível para um humano que veja tal imagem. Neste modo de realização, os símbolos (11) que constituem os elementos gráficos que constituem as imagens (20) que por sua vez poderão ser de duas naturezas: Pixel (PM) e Shape Map (SM), ou seja, estes últimos (SM) consistem em formas geométricas e complexas. A Figura 1 ilustra esses dois tipos de elementos visuais. À esquerda, a representação de uma árvore é baseada em símbolos (11) do tipo PM (composta apenas por pixels pretos e brancos, apesar de quando vista de longe temos a sensação de haver pixels de outros tons de cinza), enquanto a representação da direita, composta por triângulos e quadrados é do tipo SM.

[040] Uma imagem (20) baseada em PM poderá consistir numa imagem (20) digital criada com uma resolução adequada para a técnica de impressão que será usada, bem como com a capacidade de uma câmera fotográfica ordinária reconhecer tais pixels a partir de uma fotografia da impressão de tal imagem. Uma imagem (20) baseada em SM poderá consistir numa imagem (20) composta por pequenas formas geométricas ou pequenos desenhos. Tal imagem (20) pode ser normalmente impressa (por exemplo, utilizando uma impressora a laser sobre um papel, offset), ou impressa noutros materiais (por exemplo, um holograma de segurança gerado por litografia de feixe de electrões).

[041] Um padrão consiste numa disposição de elementos gráficos que compõem uma imagem (20) ou elemento visual, ou pelo menos parte dessa imagem. Num modo de realização, a posição dos elementos é definida a partir de uma estrutura de leitura e escrita, que determina a posição dos elementos gráficos. Um padrão compreende elementos gráficos que por sua vez consistem em símbolos (11) de uma pluralidade de símbolos (11), e tal associação é armazenada no que se poderá designar de dicionário. Uma vez definido o dicionário, é possível criar um padrão e assim um elemento visual com uma mensagem codificada, bem como descodificar uma mensagem contida numa imagem.

[042] Um padrão é composto por elementos gráficos que poderão consistir em símbolos (11) de uma pluralidade de símbolos (11). Por exemplo, os símbolos (11) de uma imagem (20) a preto e branco consistem num pixel preto e num pixel branco. Além dos símbolos (11), é necessário definir uma estrutura de posições pré-definidas dos elementos gráficos que correspondem a símbolos (11). Esta estrutura define a posição de cada elemento gráfico. Uma vez definidas as posições, é possível obter diversos padrões.

[043] A Figura 4 apresenta dois padrões entre os quais variam apenas os símbolos (11) correspondentes aos elementos gráficos. Na imagem 4a é apresentado um elemento visual composto por símbolos (11) tipo SM. Os elementos gráficos são divididos em conjuntos com 4 unidades, conforme destacado na imagem 4b (células). Analogamente, as imagens 4c e 4d mostram padrões compostos por pixels pretos e brancos, bem como a sua divisão em células, de acordo com um modo de realização da presente invenção. Tais imagens (20) contêm 4 células, cada uma com 4 elementos gráficos. A totalidade das células conforma um padrão, ou seja, uma distribuição específica dos elementos gráficos. As células destacadas na imagem 4e foram criadas usando a estrutura ilustrada na imagem 4f. Dessa forma, os elementos de uma célula são interpretados de forma sequencial, conforme ilustrado na imagem 4g. Finalmente, neste modo de realização cada elemento gráfico está associado a um índice (a posição dos elementos gráficos, em sequência). Dessa forma, essa sequência gráfica pode ser interpretada abstratamente como uma sequência numérica. Neste exemplo, triângulos e pixels pretos estão associados ao índice 0, enquanto quadrados e pixels brancos estão associados ao índice 1. Esta sequência numérica permite definir um dicionário.

[044] Num modo de realização, é possível representar um dicionário de uma forma mais genérica substituindo o padrão aplicado a um conjunto de símbolos (11) por uma sequência de índices. Desta forma, um mesmo dicionário pode ser utilizado para codificar e descodificar informações em padrões gerados com elementos gráficos aos quais correspondem símbolos (11) distintos (com a restrição de que os dois padrões contenham um número igual de elementos gráficos).

[045] Num modo de realização, o padrão contém uma distribuição de elementos gráficos à qual é possível associar um determinado valor designado de quantum. Por exemplo, num padrão 2x2 formado por dois elementos gráficos, aos quais correspondem dois símbolos (11) distintos, podemos ter as seguintes configurações: Quantidade do Quantidade do Quantum símbolo 1 símbolo 2 0 4 0 1 3 1 2 2 2 3 1 3 4 0 4

[046] A partir da quantização de uma imagem (20) base podemos estabelecer uma relação entre um padrão e um quantum. Por exemplo, nos exemplos, considerando elementos gráficos correspondendo a pixels pretos (símbolo (11) 1) e brancos (símbolo (11) 2), é possível “quantizar” uma imagem (20) em escala de cinza em cinco tons de cinza (0, 64, 127, 192, 255). Cada tonalidade pode ser associada a um quantum específico. Dessa forma, é possível partir de uma imagem (20) em escala de cinza, “quantizar” essa imagem (20) e codificar uma mensagem nas posições associadas aos pixels/símbolos (11) cuja cor está associada ao quantum utilizado num dicionário.

[047] Num modo de realização do método de decodificação da presente invenção, este compreende o passo de percorrer uma imagem obtida (p. ex., por uma câmera fotográfica) por uma ordem específica procurando conjuntos de elementos gráficos que definam um padrão existente num dicionário, este dicionário encontrando-se armazenado. Uma vez identificado tal padrão, é possível identificar uma mensagem que lhe está associada, por consulta do referido dicionário.

[048] Para fins do presente modo de realização, considera-se que uma imagem (20) a descodificar está impressa. Desta forma, num primeiro passo, é necessário capturar uma fotografia desta imagem (20) e daí obter um ou mais padrões nela presentes para realizar um processo de descodificação.

[049] Neste modo de realização, e quanto a detalhes de aquisição da imagem, são utilizados dados brutos captados por uma câmera fotográfica.

[050] A partir destes dados brutos, é obtida uma imagem (20) retangular cuja resolução é um múltiplo inteiro da resolução de uma possível imagem obtida de acordo com a presente invenção contida na fotografia captada. Como as imagens (20) podem ter razão de aspecto distintos – de acordo com os símbolos (11) / unidades gráficas / padrões nelas presentes –, é necessário identificar um layout a partir dessa fotografia.

[051] Para esse efeito, neste modo de realização, é utilizado o referido contorno substancialmente linear, no presente modo de realização consistindo numa borda em torno da imagem (20) que pode ser eficientemente identificada. Tal pode ser implementado através de busca por contornos na imagem (20) capturada. Entre os contornos encontrados, é selecionado um contorno que é bem aproximado por um quadrilátero e cuja área é preferencialmente proporcional à resolução da fotografia. Em seguida, estima-se uma homografia a partir dos vértices desse retângulo. A partir dessa homografia, é possível aplicar um warping ou retificação na fotografia e, finalmente, realizar um recorte baseado no retângulo identificado. Esse processo resulta numa imagem (20) que pode ser maior do que a identidade visual, mas as suas dimensões mantêm a referida razão de aspecto.

[052] A Figura 6 apresenta à esquerda uma imagem (20) resultante de fotografia que contém uma imagem obtida de acordo com o método da presente invenção, com dois padrões. Essa imagem (20) compreende uma borda tal como a imagem (20) da esquerda da Figura 5. À direita é apresentada uma imagem (20) resultante do processo de identificação de borda do modo de realização acima descrito.

[053] A borda da imagem (20) da Figura 6 contém um contorno retangular preto contínuo posicionado na parte mais externa. Este contorno consiste em dois conjuntos de 3x3 elementos gráficos, esses elementos gráficos consistindo em símbolos (11) que por sua vez consistem em pixels brancos ou pretos (um conjunto com os 8 elementos gráficos externos consistindo em pixels pretos, e o interno branco: ou vice-versa). O processo do modo de realização acima descrito é baseado na borda, ou seja, no contorno contínuo externo.

[054] A abordagem do presente modo de realização do método de decodificação da presente invenção compreende um reposicionamento das amostras dos pixels que passam pelo centro dos padrões da referida borda. Para cada um desses pixels, é testado um conjunto de KxK pixels vizinhos e é comparada uma vizinhança ao redor desse conjunto vizinho com a vizinhança esperada (pois o padrão da borda é conhecido). A posição do pixel que minimiza a norma da diferença entre as vizinhanças será a nova posição da respectiva amostra.

[055] Esse reposicionamento é propagado aos pixels no interior da imagem (20) através de um processo de interpolação. As variações horizontais de bordas superiores e inferiores serão interpoladas para corrigir as abcissas das amostras, enquanto as variações verticais das bordas à direita e à esquerda serão utilizadas para corrigir as ordenadas das amostras.

[056] Além do referido reposicionamento global realizado a partir do reposicionamento de borda do presente modo de realização, também é implementada uma abordagem de reposicionamento local. Essa abordagem é realizada através da identificação de pontos isolados ao longo da imagem (20) com informação codificada. Estes pontos são pixels pretos em que os 8 vizinhos mais próximos são brancos, ou os pixels brancos cujos 8 vizinhos mais próximos são pretos (semelhantes aos utilizados na borda). Entre todos os contornos detectados, são escolhidos aqueles que satisfazem uma regra baseada em diâmetro e área ocupada pré-definidos.

[057] Neste modo de realização, a abordagem mais direta para reconhecer a cor de um pixel é utilizar um limiar pré-definido. Dessa forma, após determinar a posição da amostra, a cor do respectivo pixel será preta se o nível de cinza da amostra for menor do que o limiar, caso contrário, a cor do pixel será branca.

[058] Neste modo de realização, após identificada a área que contém a imagem (20) com informação codificada é iniciada uma pesquisa e identificação de formas nela contidas, ou seja, os elementos gráficos. Estes podem consistir em símbolos (11) que são formas básicas (como quadrados, triângulos, círculos etc.) ou formas mais complexas e elaboradas (como brasões, escudos etc.).

[059] No caso de formas simples, é realizada uma segmentação da zona da imagem (20) adquirida em secções e com um detector de contornos é identificada e registada a unidade gráfica presente em secção.

[060] No caso das formas mais complexas, é utilizado o mesmo processo, associado a um detector e descritor de características. Cada elemento gráfico deve ter um conjunto de características únicas, que permite identificar qual está presente em cada campo da célula. Tal identificação poderá ser realizada por quaisquer meios conhecidos do estado da técnica.

[061] A referida câmera fotográfica consiste em qualquer tipo de equipamento com capacidade de captação de imagem, podendo incluir um telemóvel ou um digitalizador.

[062] Como será evidente a um perito na especialidade, a presente invenção não deverá estar limitada aos modos de realização descritos no presente documento, sendo possíveis diversas alterações que se mantêm no âmbito da presente invenção.

[063] Evidentemente, as diferentes configurações e modos de realização acima apresentados são combináveis, nas diferentes formas possíveis, evitando-se aqui a repetição de todas essas combinações.

Claims (24)

REIVINDICAÇÕES

1. Método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada caracterizado por compreender os passos de: i) associar uma informação a codificar a uma pluralidade de elementos gráficos, cada um dos elementos gráficos consistindo num símbolo (11) de uma pluralidade de símbolos (11), assim gerando um padrão de elementos gráficos; ii) gerar pelo menos uma imagem (20) compreendendo pelo menos um padrão obtido a partir do passo i); e por os símbolos (11) constituírem os elementos gráficos e os elementos gráficos constituírem as imagens (20); e por os símbolos (11) consistirem em duas naturezas selecionadas de Pixel (PM) e/ou Shape Map (SM), em que o Shape Map (SM) consiste em formas geométricas e complexas.

2. Método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por a geração do referido padrão do passo i) ser obtida a partir de: • obtenção de uma pluralidade de elementos gráficos, cada um com uma posição pré-definida; • associar a informação a codificar à pluralidade de elementos gráficos, assim determinando o símbolo (11) de cada elemento gráfico e daí obtendo o padrão de elementos gráficos.

3. Método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por o passo i) compreender adicionalmente: • a obtenção de pelo menos um primeiro padrão que compreende uma pluralidade de elementos gráficos, cada elemento gráfico consistindo num primeiro símbolo (11) de uma pluralidade de primeiros símbolos (11) e • a obtenção de pelo menos um segundo padrão que compreende uma outra pluralidade de elementos gráficos, cada outro elemento gráfico consistindo num segundo símbolo (11) de uma pluralidade de segundos símbolos (11), sendo que: o as posições pré-definidas dos elementos gráficos do primeiro padrão são idênticas às posições pré-definidas de elementos gráficos do segundo padrão e o o primeiro padrão compreende o mesmo número de elementos gráficos que o segundo padrão.

4. Método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por o passo ii), de geração de pelo menos uma imagem, compreender: • o seccionamento do padrão numa pluralidade de células de igual dimensão, cada célula sendo constituída por um número de elementos gráficos constituintes do padrão e • a inserção de cada uma das referidas células num elemento gráfico secundário de uma pluralidade de elementos gráficos secundários, assim obtendo um padrão composto.

5. Método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por a referida inserção consistir na sobreposição de cada uma das referidas células a um elemento gráfico secundário, cada elemento gráfico secundário tendo uma dimensão superior a cada célula de igual dimensão.

6. Método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por o passo ii), de geração de pelo menos uma imagem, compreender o preenchimento da totalidade de uma área pré-definida com o referido, pelo menos um, padrão e com uma pluralidade de unidades de preenchimento que consistem num símbolo (11) da mesma pluralidade de símbolos (11) que os elementos gráficos, o símbolo (11) de cada unidade de preenchimento sendo selecionado aleatoriamente de entre a pluralidade de símbolos (11).

7. Método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3 caracterizado por o passo ii), de geração de pelo menos uma imagem, compreender adicionalmente os passos de: • obtenção de uma imagem (20) base em escala de cinza e do valor de escala de cinza de cada pixel da imagem (20) base; • conversão de cada pixel da referida imagem (20) base numa célula quadrada com k pixels de lado, cada pixel consistindo num elemento gráfico, e cada um desses elementos gráficos consistindo num símbolo (11) que por sua vez consiste num pixel de cor branca ou num pixel de cor preta, o número de elementos gráficos de cor branca ou preta numa célula quadrada correspondendo ao valor de escala de cinza do pixel a converter, assim obtendo uma imagem convertida a preto e branco; • substituição de uma área da imagem convertida a preto e branco com o padrão obtido a partir do passo i), esse padrão compreendendo uma pluralidade de elementos gráficos que consistem num símbolo (11) que por sua vez consiste num pixel de cor branca ou num pixel de cor preta; • geração de pelo menos uma imagem (20) compreendendo a referida imagem convertida a preto e branco.

8. Método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada de acordo com qualquer uma das reivindicações 2-7 caracterizado por a geração de pelo menos um padrão do passo i) compreender: • a obtenção de pelo menos dois símbolos (11) distintos, e • a obtenção de um número pré-definido de elementos gráficos constituintes do padrão agrupados numa mesma célula e consistindo num dos referidos símbolos (11) distintos, cada célula sendo constituída por um igual número de elementos gráficos,

sendo que a informação codificada está associada à pluralidade de elementos gráficos pela proporção entre os elementos gráficos distintos numa mesma célula.

9. Método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por as referidas pelo menos duas unidades de base distintas consistirem num pixel de cor branca ou num pixel de cor preta, e o referido valor que corresponde a informação codificada consistindo num valor de escala de cinza, obtido de acordo a proporção de pixels de cor branca e pixels de cor preta numa mesma célula.

10. Método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por compreender a geração de uma primeira imagem (20) de qualquer uma das reivindicações 1-6 cujos símbolos (11) que consistem em formas geométricas e complexas e a geração de uma segunda imagem (20) da reivindicação 7 cujos símbolos (11) são do tipo pixel, a primeira imagem (20) contendo pelo menos um padrão cujos elementos gráficos apresentam uma posição pré-definida idêntica à posição pré-definida dos elementos gráficos de pelo menos um padrão da segunda imagem (20).

11. Método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por a primeira imagem (20) corresponder a uma chave de desencriptação de informação codificada em pelo menos um padrão compreendido na segunda imagem (20).

12. Método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por os referidos símbolos (11) variarem entre si por variação de cor e/ou forma.

13. Ilustração (10) com informação codificada caracterizada por compreender uma primeira imagem (20) e uma segunda imagem (20) obtidas a partir do método de qualquer uma das reivindicações 11-12.

14. Imagem (20) digital com informação codificada caracterizada por ser obtida a partir do método de qualquer uma das reivindicações 1-12, sendo preferencialmente retangular.

15. Imagem impressa num suporte físico com informação codificada caracterizada por ser obtida a partir do método de qualquer uma das reivindicações 1-12 e de um passo subsequente de: • impressão em suporte físico, esse suporte físico sendo preferencialmente à base de celulose ou • gravação num suporte físico, esse suporte físico sendo preferencialmente à base de metal, mais preferencialmente uma liga metálica, ou consistindo num filme de poliéster, metalizado ou não, oticamente variável, ou sendo à base um material polimérico, sendo preferencialmente retangular.

16. Ilustração (10) com informação codificada caracterizada por compreender pelo menos uma imagem (20) da reivindicação 14 ou pelo menos uma imagem (20) da reivindicação 15, e uma área de periferia (15), a referida imagem (20) estando disposta no interior da área de periferia (15), não a intersectando, e compreendendo preferencialmente uma referência substancialmente linear, disposta de tal forma que separa a área de periferia (15) e a referida imagem.

17. Método computacional de leitura de informação codificada numa imagem (20) caracterizado por compreender os seguintes passos: i) obtenção de uma imagem obtida a partir do método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1-12; ii) identificação de símbolos (11) nessa imagem;

iii) percorrer os símbolos (11) identificados na imagem (20) numa ordem pré-determinada, comparando conjuntos de símbolos (11) com uma pluralidade de padrões armazenados.

18. Método computacional de leitura de informação codificada numa imagem (20) de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por a obtenção de uma imagem (20) compreender a aquisição digital de uma imagem impressa, essa imagem impressa compreendendo uma área de periferia (15), a referida imagem (20) com símbolos (11) estando disposta no interior da área de periferia (15), não a intersectando, e compreendendo um contorno substancialmente linear, disposta de tal forma que separa a área de periferia (15) e a referida imagem.

19. Método computacional de leitura de informação codificada numa imagem (20) de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por a identificação de símbolos (11) compreender a identificação da referida área de periferia (15) e a consequente identificação de símbolos (11) no interior dessa área de periferia (15).

20. Método computacional de leitura de informação codificada numa imagem (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 18-19 caracterizado por a referida identificação de símbolos (11) numa imagem obtida compreender adicionalmente um passo de reposicionamento de pixels da imagem obtida, esse reposicionamento de pixels compreendendo: • identificação de um conjunto vizinho de N pixels adjacentes a um primeiro conjunto de K x K pixels, N e K consistindo em números inteiros não negativos; • comparação do conjunto vizinho com um conjunto vizinho esperado, esse conjunto vizinho esperado consistindo num padrão armazenado; • determinação da posição que minimiza uma norma da diferença entre o conjunto vizinho e o conjunto vizinho esperado; • posicionamento de um novo pixel na posição do passo anterior;

• propagação dos passos anteriores por todos os pixels da imagem obtida; assim obtendo uma imagem obtida reposicionada.

21. Método computacional de leitura de informação codificada numa imagem (20) de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por é implementado por comparação de pelo menos um primeiro pixel que tem uma cor distinta de P pixels adjacentes que têm uma mesma cor, P consistindo num número inteiro não negativo, e com consequente alteração da cor desse primeiro pixel para a cor dos P pixels adjacentes, sendo P preferencialmente igual a 8.

22. Método computacional de leitura de informação codificada numa imagem (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por compreender a identificação da cor e/ou da forma de símbolos (11) presentes numa imagem obtida.

23. Sistema computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada caracterizado por compreender meios computacionais e meios de geração de imagem (20) configurados para implementar o método computacional de geração de pelo menos uma imagem (20) com informação codificada, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1-12, estando preferencialmente configurados para gerar pelo menos uma ilustração (10) com informação codificada, conforme definida na reivindicação 13, e/ou pelo menos uma imagem (20) digital com informação codificada, conforme definida na reivindicação 14, e/ou pelo menos uma imagem impressa num suporte físico com informação codificada, conforme definida na reivindicação 15.

24. Aparelho computacional de leitura de informação codificada numa imagem (20) caracterizado por compreender meios computacionais e, preferencialmente, meios de leitura óptica que consistem preferencialmente numa câmera fotográfica, configurados para implementar o método computacional de leitura de informação codificada numa imagem (20), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 17-22.