CN102254204A - 字形码的编码及译码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种字形码的编码及译码方法。该字形码由多个具有横竖线画特征的文字和多个定位符组成，当一组数据需要生成字形码时，首先根据每个数据与横竖线画特征之间的对应关系选择相对应的文字，将该组数据转换成由文字组成的字符编码；插入版本信息和定位符，将字符编码、版本信息和定位符按照行列矩阵方式排列成矩阵图形，生成字形码。本发明所提供的字形码具有识别特征简单、运算量小、处理速度快，同时对字符的定位裁剪要求不是很高等优点，将有力地推动电子凭证业务的进一步发展。

Description

字形码的编码及译码方法

技术领域

本发明涉及一种字形码的编码方法及译码方法，尤其涉及一种利用文字的横竖线画特征实现的字形码的编码方法及译码方法，属于二维码技术领域。

背景技术

二维码是用特定的几何图形按照一定规律在平面(二维方向)分布的黑白相间的矩形方阵记录数据符号信息的新一代条码技术，具有信息量大、纠错能力强、识读速度快、全方位识读等特点。

目前，利用具有拍照功能的手机拍摄二维码，从而获取相关增值服务的手机二维码业务已得到广泛应用。尤其是在团购推广、票务销售等商务活动中，二维码电子凭证的使用已经非常普遍。二维码电子凭证是将移动通信技术和二维码编码技术结合在一起，把交易或身份凭证信息编码成二维码图形，通过彩信、Wap Push等方式发送给手机用户；手机用户在使用时，通过识读设备进行识别、验证，并将识读出的信息作为交易或身份识别的凭证，从而完成各种商务活动流程的业务形式。

二维码有多种不同的编码方案(也称码制)。无论是哪一种类型的码制，都具有条码技术的一些共同特点：由特定的字符集组成、字符占有一定的宽度、具有一定的校验功能等。在现有的手机二维码业务中，得到广泛使用的是QR码和Data Matrix码。但这些编码方案仍然存在以下的不足：

1.二维码的图案非常复杂、线条过于纤细，普通的识读设备难以准确识读。以QR码为例，现有手机中自带的普通摄像头一般都无法满足识读QR码的要求，需要带有微距功能的高档产品才能胜任。

2.为了保证识读效果，二维码通常以彩信方式进行发送。但这样存在两方面的问题：一是部分手机并不支持彩信功能，无法在使用这类手机的用户中开展手机二维码业务，从而对业务推广造成了一定的限制；二是在实践中发现彩信存在到达率较低的问题。有关商家在以彩信方式发送二维码电子凭证时，总是担心出现用户收不到的问题。

为了解决上述问题，很多厂商推出了各具特色的二维码编码方案。例如在申请号为200910081774.0的中国发明专利申请中，提出了一种二维阵列码，包括：排列为二维阵列的多个等高编码字符。其中，每个所述编码字符对应于表示信息的比特组，并且在所述二维阵列的行方向上相邻的编码字符具有相等的中心距离；以及定位机构，所述定位机构定位所述编码字符排列的所述二维阵列的大小和/或方向。另外，在申请号为200910081773.6的中国发明专利申请中，提出了一种二维阵列码，包括：排列为二维阵列的多个编码字符，其中，每个所述编码字符对应于表示信息的比特组；以及定位机构，所述定位机构定位所述编码字符排列的所述二维阵列的大小和/或方向，其中，每个所述编码字符属于多个字符组之一，每个所述字符组中的字符具有相同或相近的特征，并且属于同一字符组的字符映射到相同的比特组。

上述编码方案可以使二维码的下发成本降低，用户使用的便利性提高。但是，这些编码方案中所使用的编码字符都是英文字母，缺乏明显的图形特征，相应的识读算法非常复杂，误码率比较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种字形码的编码方法及译码方法。该技术方案创造性地使用具有特定横竖线画特征的文字组成二维码，使二维码的发送/接收摆脱了彩信方式的制约，且识读效果良好。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种字形码的编码方法，所述字形码由多个具有横竖线画特征的文字和多个定位符组成，其特征在于：

当一组数据需要生成字形码时，根据每个数据与横竖线画特征之间的对应关系选择相对应的文字，将该组数据转换成由所述文字组成的字符编码；

插入版本信息和定位符，将所述字符编码、版本信息和定位符按照行列矩阵方式排列成矩阵图形，生成所述字形码。

其中较优地，所述文字为汉字或者平假名。

其中较优地，所述汉字为“一二三工丰丨卅川十井干土丁且日田山王圭丌口”中的一个或多个。

其中较优地，在生成字形码之前加入纠错数据，将所述纠错数据与该组数据一起转换成由所述文字组成的字符编码。

其中较优地，所述定位符至少有三个，由三个定位符组成的三角形在所述矩阵图形中占据尽可能最大的面积。

一种字形码的译码方法，所述字形码由多个具有横竖线画特征的文字和多个定位符组成，其特征在于：

当需要对所述字形码进行译码操作时，首先进行图像预处理操作，将矩阵图形进行二值化处理；

从所述矩阵图形中寻找定位符，确定所述字形码的几何参数；

根据所述字形码中的文字提取其代表的横竖线画特征，并根据所述横竖线画特征与数字编码的对应关系得到对应的数字串；

进行纠错处理，将纠错数据删除后得到所述字形码所对应的数据。

其中较优地，所述纠错处理采用Reed-Solomon算法。

其中较优地，所述几何参数包括所述字形码的空间位置和倾斜角度。

本发明所提供的字形码是利用文字的横竖线画特征编制而成的二维矩阵码，可以以短信方式发送和接收。该字形码具有识别特征简单、识读算法运算量小、处理速度快，同时对字符的定位裁剪要求不是很高等优点。通过字形码技术，解决了二维码电子凭证的到达率问题，将有力地推动电子凭证业务的进一步发展。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明所提供的字形码的一个示例；

图2为本发明所提供的字形码的基本结构示意图；

图3显示了三个定位符组成的不同三角形的各种示例；

图4为本发明所提供的字形码的编码过程流程图；

图5为本发明的一个实施例中，数字编码与字形码之间的对应关系示意图；

图6为本发明所提供的字形码的译码过程流程图。

具体实施方式

下面首先介绍矩阵式二维码的识读原理，进而对本发明所提供的字形码的技术特点进行详细具体的说明。

矩阵式二维码是在行列矩阵的相应元素位置上，用点(或其它形状)的出现表示二进制的“1”，点(或其它形状)的不出现表示二进制的“0”，通过点(或其它形状)的排列组合确定矩阵式二维码所代表的意义。在矩阵式二维码中，通常在固定的位置设置若干个位置探测图形和校正图形，例如QR码在左上角、右上角和左下角分别设置三个重叠的同心正方形作为位置探测图形。有关识读设备在识读矩阵式二维码时，首先找到二维码中的位置探测图形，从中获得二维码的空间位置和倾斜角度等几何参数，然后逐点识读某个元素位置上是否有相应的点(或其它形状)，进而生成二进制位流。该二进制位流通过预定的译码规则可以还原为用户可以识别的数据。

由于矩阵式二维码由多种图形组成，因此在实际使用时，矩阵式二维码通常制作成图片，以彩信方式对外发送/接收。在背景技术中已经提到，采用彩信方式发送/接收二维码一方面对业务推广造成了一定的限制，另一方面在实践中发现彩信存在到达率较低的问题。为此，本发明创造性地利用文字中具有的横竖线画替代现有矩阵式二维码中的点(或其它形状)，即文字中的一横代表一个特征、一竖代表一个特征、两横代表一个特征、两横一竖代表一个特征，依此类推。由此组成的矩阵式二维码被称为字形码。与现有技术相比较，这种基于横竖线画特征实现的字形码由于字形特征差别大，因此具有识别算法简单、解析误码率低、识别速度快等突出优点。

在图1所示的一个实施例中，该字形码由一组横竖线画特征明显的汉字和三个定位符组成。这些横竖线画特征明显的汉字包括“一二三工丰丨卅川十井干土丁且日田山王圭丌口”等。每一个汉字代表一个数据编码，它们采用行列矩阵方式进行排列。

在本发明所提供的字形码中，由于组成字形码的符号均为普通文字，而定位符也为键盘所支持的常规图形，因此字形码的发送/接收并不需要采用彩信方式，使用普通的短信方式发送和接收完全可行。这样一方面扩大了字形码的使用范围，另一方面也使彩信方式到达率低的缺陷得到根本解决。

图2显示了本字形码的基本结构。该字形码由三部分组成，第一部分是文字信息，第二部分是定位符，第三部分是版本信息。其中版本信息由字形码左上角的第一个字符表示，通过版本信息控制不同的编码规则和信息内容。定位符至少有三个。在图1所示的实施例中，该定位符用实体圆形“●”来表示，分别位于字形码的右上角、左下角和边缘上的一个位置。在其它的实施例中，该定位符可以采用其它键盘可以输出的图形如“◆”、“■”或“▲”等，也可以采用不同的空间分布方式。对此，下文中还有具体详细的说明。

在本字形码中，将一组数字信息，即由0123456789组成的十进制数字或者0123456789ABCDEF组成的十六进制数字，通过特殊的编码方式转换为一组文字信息，然后编制成行列矩阵方式排列的二维码。这里的文字信息具有一个共同特点，就是所使用的文字具有明显的横竖线画特征，例如汉字中的“一二三工丰丨卅川十井干土丁且日田山王圭丌口”等、日文片假名中的“コトエサヰニモユヨ”等。

以汉字为例，可以通过每个汉字的横竖笔画的数量不同区分不同的特征，如一横代表一个特征、一竖代表一个特征、两横代表一个特征、两横一竖代表一个特征，依此类推。例如“一”字只有一横，代表一个特征；“二”字具有两横，代表一个特征；“工”字具有两横一竖，也代表一个特征。这些特征可以用来代表不同的数字编码，进而通过数字编码翻译成用户希望表达的任何信息。表1显示了一些典型汉字所包含的横竖线画特征及其对应的数字编码。

横竖线画特征	包含的汉字	对应的数字编码(十六进制)
			1横	一	1
2横	二	2
			3横	三	3
1竖	丨	6
			2竖	儿	A
3竖	川	8
			1横1竖	十，丁	9
2横1竖	工，土干	4
			3横1竖	丰，王	5
2横2竖	井，口	0
			1横2竖	丌	B
1横3竖	卅，山	7
			3横2竖	日	C
4横1竖	圭	D
			3横3竖	田	E
4横2竖	且	F

表1  字形编码表

需要说明的是，上述横竖线画特征所对应的数字编码仅仅是一个实施例。对于本领域普通技术人员而言，可以根据实际编码的需要重新定义横竖线画特征所对应的数字编码，例如将“1横1竖”的横竖线画特征定义为代表十进制的数字7，“2横1竖”的横竖线画特征定义为代表十进制的数字8，“2横2竖”的横竖线画特征定义为代表十进制的数字9，“3横1竖”的横竖线画特征定义为代表十进制的数字0等。

在本字形码的另一个实施例中，所使用的文字信息主要由20个汉字字符组成，分别是“一二三工丰丨卅川十井干土丁且日田山王圭丌”。根据所需信息容最的不同，也可以选择其它不同的汉字组合。例如在本字形码的另一个实施例中，可以由10个汉字字符组成字形码。总而言之，通过特殊的汉字字形与数字的转换关系达到字形码的编码目的。

前已述及，本字形码可以使用“●”作为定位符，在整个矩阵图形中包含至少三个定位符。这三个定位符组成一个三角形，通过三角定位来识别字形码的空间位置和倾斜角度等几何参数。图3显示了三个定位符组成的不同三角形的各种示例。从这些示例可以看出，第一个定位符通常位于第一行的最左侧或最右侧，而第三个定位符通常位于最后一行的最左侧或最右侧，而第二个定位符可以选择中间行中最左侧或者最右侧的位置。三个定位符组成的三角形在矩阵图形中占据尽可能最大的面积，从而确保三角定位运算的效果。

本字形码可以采用Reed-Solomon算法进行错误检查和纠错。关于Reed-Solomon算法的具体介绍，可以参阅周专、王锐撰写的论文《Reed-Solomon编解码原理与FPGA实现》(载于《航空电子技术》2009年第2期)，在此就不具体赘述了。

下面分别说明该字形码的编码过程和译码过程。

如图4所示，当一组数字需要生成字形码时，首先根据该组数字的长度确定纠错数据，以便实现纠错编码，然后根据数字与横竖线画特征之间的对应关系，在表1中选择相对应的典型汉字，从而将该组数字转换为字符编码(即文字信息)，接下来进行插入版本信息和定位符的操作；将前述的文字信息、版本信息和定位符按照行列矩阵方式排列成矩阵图形，即生成本发明所提供的字形码。

如图5所示，在本发明的一个实施例中，假定整个字形码是4×7的字符矩阵，除开3个定位符和一个字符的版本信息，可用编码数据为24个字符，假定实际编码数据为14位数字-“12345678901234”，利用上述的纠错算法，可以计算出这14位数据的纠错数据为10位数字，如“1234567890”，则最终组成24位数字编码“123456789012345678901234”，其中前10位为纠错数据，后14位为实际编码数据。将这24位数字编码按表1翻译成字形码，则这24个数字对应的字形码数据为“一二三工丰丨卅川十井一二三工丰丨卅川十井一二三工”，将这24个字形码加上3个定位符和1个字符的版本信息排列成矩阵图形，就可以得到本发明所提供的字形码。

对于通过图4所示步骤生成的字形码，当需要进行译码操作时，如图6所示，首先由有关识读设备进行图像预处理操作，将字形码的图像进行二值化处理，然后从中寻找三个定位符，从而确定该字形码的空间位置和倾斜角度等几何参数。接着，根据字形码中的文字提取其代表的横竖线画特征，并根据横竖线画特征与数字编码的对应关系(参见表1)得到对应的数字串，接着利用Reed-Solomon算法等进行纠错处理，将纠错数据删除后就还原出该字形码所代表的数据。

从上述字形码的编码过程和译码过程可以看出，本发明所提供的字形码具有识别特征简单、运算量小、处理速度快，同时对字符的定位裁剪要求不是很高等优点，极大地降低了矩阵式二维码的推广难度。该字形码可以广泛应用于电子票务、电子优惠券、电子会员卡、电子回执等工作场合。

以上对本发明所提供的字形码的编码及译码方法进行了详细的说明。对本领域的技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (10)

1.一种字形码的编码方法，所述字形码由多个具有横竖线画特征的文字和多个定位符组成，其特征在于：

当一组数据需要生成字形码时，根据每个数据与横竖线画特征之间的对应关系选择相对应的文字，将该组数据转换成由所述文字组成的字符编码；

插入版本信息和定位符，将所述字符编码、版本信息和定位符按照行列矩阵方式排列成矩阵图形，生成所述字形码。

2.如权利要求1所述的字形码的编码方法，其特征在于：

所述文字为汉字或者平假名。

3.如权利要求2所述的字形码的编码方法，其特征在于：

所述汉字为“一二三工丰丨卅川十井干土丁且日田山王圭丌口”中的一个或多个。

4.如权利要求1所述的字形码的编码方法，其特征在于：

在生成字形码之前加入纠错数据，将所述纠错数据与该组数据一起转换成由所述文字组成的字符编码。

5.如权利要求1所述的字形码的编码方法，其特征在于：

所述定位符至少有三个，由三个定位符组成的三角形在所述矩阵图形中占据尽可能最大的面积。

6.一种字形码的译码方法，所述字形码由多个具有横竖线画特征的文字和多个定位符组成，其特征在于：

当需要对所述字形码进行译码操作时，首先进行图像预处理操作，将矩阵图形进行二值化处理；

从所述矩阵图形中寻找定位符，确定所述字形码的几何参数；

根据所述字形码中的文字提取其代表的横竖线画特征，并根据所述横竖线画特征与数字编码的对应关系得到对应的数字串；

进行纠错处理，将纠错数据删除后得到所述字形码所对应的数据。

7.如权利要求6所述的字形码的译码方法，其特征在于：

所述纠错处理采用Reed-Solomon算法。

8.如权利要求6所述的字形码的译码方法，其特征在于：

所述几何参数包括所述字形码的空间位置和倾斜角度。

9.如权利要求6所述的字形码的译码方法，其特征在于：

所述文字为汉字或者平假名。

10.如权利要求9所述的字形码的译码方法，其特征在于：

所述汉字为“一二三工丰丨卅川十井干土丁且日田山王圭丌口”中的一个或多个。

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