CN103268507A

CN103268507A - 一种三维码的编码方法

Info

Publication number: CN103268507A
Application number: CN2013101442279A
Authority: CN
Inventors: 程明智; 杜艳平; 齐英群; 张国生; 张阳; 陆利坤
Original assignee: Beijing Institute of Graphic Communication
Current assignee: Beijing Institute of Graphic Communication
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2033-04-23
Also published as: CN103268507B

Abstract

本发明公开了一种三维码的编码方法，包括以下步骤：将要形成三维码的信息用二进制数据进行标示；选择承印物，根据所述承印物X轴和Y轴形成的面积以及所述用二进制数据标示的信息量，确定在承印物的Z轴方向上打印凹点的密集程度；在承印物的Z轴上打印凹点，通过用所述凹点和非凹点表示所述二进制数据标示的信息量。从而，本发明能够使得三维码的编码更为简单，易于产业化。

Description

一种三维码的编码方法

技术领域

本发明涉及信息技术领域，特别是指一种三维码的编码方法。

背景技术

随着高科技的飞速发展，人们一直在研究如何改变手工数据输入，提高输入质量和输入速度。上世纪40年代后期，美国的两位工程师NormWoodland和Bernard Silver发明了用代码表示食品项目的自动识别设备，并于1949年获得了美国专利，这也是条码技术最早的专利记录。限于当时印刷工艺的限制，这一技术并未得到推广应用。

直到70年代，美国超级市场委员会制定出通用商品代码（UPC码），条码技术才逐渐进入零售业、库存管理等商业领域。1973年，美国统一编码委员会（UCC）对UPC编码的标准化使得条码技术进入了蓬勃发展时期；而欧洲编码协会（EAN）的发展壮大进一步促使条码技术逐渐成为了一种世界通用的商业语言。

80年代，研究者相继开发出了一些密度更高的一维码（One-Dimensional Bar Code），如EAN128码和93码。这个时期开始，国内外都开始大规模地使用一维码，应用领域包括包装管理、物流管理等。国内最典型的应用有超市收银扫描以及药监码。一维条形码的应用可以提高信息录入的速度，减少差错率，但是一维条形码也存在一些不足之处：数据容量较小：30个字符左右；只能包含字母和数字；条形码尺寸相对较大（空间利用率较低）；条形码遭到损坏后便不能阅读。

为了解决传统一维条码的不足，在20世纪90年代发明了二维条码。二维条码除了具有一维条码的优点外，还有信息量大、可靠性高、保密防伪性强等优点。自从1991年美国Symbol公司推出PDF417二维条形码以来，全世界已经推行了几种比较成功的二维条形码，其中美国的PDF417、由日本丰田子公司Denso Wave于1994年发明的QR码、由美国国际资料公司(International Data Matrix,简称ID Matrix)1989年发明DM码应用最为广泛。

随着条码应用的进一步推广，人们对条码的信息容量提出了更高的要求，希望条码能够传载更多的信息，此时二维条码的信息容量也不能满足要求。理论上，我们可以采用增大条码尺寸或增大条码密度来解决这个问题，但是这两种解决方案都有一定的局限性。增大条码尺寸需要条码载体提供更大的印制面积，往往在实际应用的场合中，对条码的尺寸有很强的限制，例如证件、单据本身尺寸的限制，不可能给条码提供的太大印制面积；而增大条码密度，需要印制设备、识读设备有更高的精度，成本高，而且增大条码密度会明显降低条码的抗干扰能力，极大限制了条码使用的环境。比如，现有二维码的最大容量不超过3.7K字节，对应汉字不超过1800个汉字，而且随着承载内容的增加，在固定物理尺寸下，二维码的图像分辩率要求很高，不利于常用的视频采集。

在这种背景下，在二维码的基础上，韩国延世大学教授Tack Don Han率先发明了三维码（Color Code），并在日韩两国得到了一定的应用。我国深圳大学光电子学研究所牛憨笨院士的团队在2004年开发出“任意进制三维码生成与识别系统”，该三维码是利用色彩或灰度（或称黑密度）来表示第三维，一个编码单元尺寸在0.4×0.4mm的条件下，每平方厘米可容纳2.5K字节。2008年，上海彩码信息科技有限公司开发出第一代彩码核心系统，是在传统的二维码基础之上发展产生的一种新型信息条码产品，它在传统平面矩阵二维的基础上，加入矩阵单元渲染颜色作为新的一维，构成了彩色条码图案。

无论是牛憨笨院士的三维码还是上海彩码，或者是韩国Tack Don Han教授的三维码（Color Code），从研究成功到现在的几年期间，在市场上的使用并不多，主要原因是以颜色的不同来携带信息时，由于颜色的识别对外部光线环境要求非常高，而且色彩管理本身存在很多不易于产业化的因素，所以目前国内外并没有完全得到商用的三维码应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种三维码的编码方法，能够使得三维码的编码更为简单，易于产业化。

基于上述目的本发明提供的三维码的编码方法，包括以下步骤：

将要形成三维码的信息用二进制数据进行标示；

选择承印物，根据所述承印物X轴和Y轴形成的面积以及所述用二进制数据标示的信息量，确定在承印物的Z轴方向上打印凹点的密集程度；

在承印物的Z轴上打印凹点，通过用所述凹点和非凹点表示所述二进制数据标示的信息量。

可选地，所述要形成三维码的信息用二进制数据进行标示，是采用将要形成三维码的信息存储到计算机中形成二进制数据。

进一步地，在所述三维码的编码方法中，根据要形成三维码的信息在计算机中存储时的二进制数据和所述选择的承印物X轴和Y轴形成的面积，确定在承印物的Z轴方向上打印凹点的密集程度。

进一步地，所述的承印物Z轴方向上打印凹点的密集程度用凹点的直径大小来进行控制，当承印物承载的信息量大时，则打印的凹点直径小，凹点的密集程度大；当承印物承载的信息量小时，则打印的凹点直径大，凹点的密集程度小。

进一步地，所述的要形成三维码的信息包括图片、文字和声音。

从上面所述可以看出，本发明提供的一种三维码的编码方法，通过承印物上的凹点和非凹点来表示出用二进制数据标示的要形成三维码的信息。从而，本发明实现了真正意义上的三维空间的三维码。

附图说明

图1为本发明实施例一种三维码的编码方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

参阅图1所示，为本发明实施例一种三维码的编码方法的流程示意图，包括：

步骤101，将要形成三维码的信息用二进制数据进行标示。

在本发明的一个实施例中，要形成三维码的信息可以是图片、文字、声音等等多媒体信息，将该些信息存储到计算机中，从而形成了一种用二进制数据表示的信息，即由0或者1组成的信息标示。

步骤102，选择承印物，根据所述承印物的X轴和Y轴形成的面积以及所述用二进制数据标示的信息量，确定在承印物的Z轴方向上打印凹点的密集程度。具体实施过程如下：

1）选择承印物：根据实际情况可以分别设定承印物在X轴、Y轴、Z轴方向上的大小。

2）获得用二进制数据标示的要形成三维码的信息的信息量：在本发明的实施例中，可以通过要形成三维码的信息存储到计算机中之后，得到二进制数据的比特流作为要形成三维码的信息的信息量。

3）确定在承印物的Z轴方向上打印凹点的密集程度：使用承印物的Z轴方向上的凹点和非凹点来承载二进制数据的信息，其承印物承载信息量的能力完全取决于承印物Z轴方向上凹点的密集程度。

在本发明的实施例中，承印物Z轴方向上凹点的密集程度可以用凹点的直径大小来进行控制。当承印物需要承载的信息量大时，则可以将打印的凹点直径设置小一些，凹点的密集程度就大；当承印物需要承载的信息量小时，则可以将打印的凹点直径设置大一些，凹点的密集程度就小。

若承印物的X轴方向与Y轴方向形成的面积为1cm²，其承印物上需要承载的信息量为40K的比特bit，也就是5K字节。如果以一个凹点表示信息“0”，一个非凹点表示信息“1”的这种编码方式下，则在这1cm²的承印物上需要打印出可识读的凹点和非凹点数量为40K个。那么，在承印物上1cm长度的直线上需要能够打印200个凹点或非凹点，也就是在1cm²的承印物上需要打印200行的凹点或非凹点，每行有200个凹点或非凹点。于是，凹点的直径大小要求就是1cm/200=50微米。

步骤103，在承印物的Z轴方向上打印凹点，用凹点和非凹点表示出二进制数据的信息，实现了真正意义上的三维立体空间的三维码。

从上面的描述可以看出，本发明实现的一种三维码的编码方法，创造性地提出了通过用承印物上的凹点和非凹点表示出三维码的信息；而且，本发明所述的三维码的编码方法真正意义上的使三维码在三维空间上得到了标示；同时，本发明所述的三维码易于产业化的生产，对环境要求低，实用性极强；并且，明显提高了信息的承载量，以QR二维码为例，QR二维码中版本40的理论信息承载量最大，也就3706个字节，由于二维码是通过图像识别进行识读，在现有普通摄像头分辨率在500万象素前提下，1cm²大小的二维码图形，在可方便识读的情况下，其实际信息承载量在212字节左右，本发明的三维码在1cm²的承印物的情况下，可识读信息量在5000字节左右，达到目前二维码的实际信息承载量的20倍以上；另外，将要形成三维码的信息存储到计算机中，从而形成二进制数据表示的信息量，使三维码的编码方法更为快捷，成本也得到了降低；与此同时，本发明所述的三维码的编码方法实现起来简便易行。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种三维码的编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

将要形成三维码的信息用二进制数据进行标示；

2.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述要形成三维码的信息用二进制数据进行标示，是采用将要形成三维码的信息存储到计算机中形成二进制数据。

3.根据权利要求2所述的编码方法，其特征在于，在所述三维码的编码方法中，根据要形成三维码的信息在计算机中存储时的二进制数据和所述选择的承印物X轴和Y轴形成的面积，确定在承印物的Z轴方向上打印凹点的密集程度。

4.根据权利要求3所述的编码方法，其特征在于，所述的承印物Z轴方向上打印凹点的密集程度用凹点的直径大小来进行控制，当承印物承载的信息量大时，则打印的凹点直径小，凹点的密集程度大；当承印物承载的信息量小时，则打印的凹点直径大，凹点的密集程度小。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的编码方法，其特征在于，所述的要形成三维码的信息包括图片、文字和声音。