CN103336985B

CN103336985B - 二维码识别、识读和微缩制版的方法及装置

Info

Publication number: CN103336985B
Application number: CN201310293714.1A
Authority: CN
Inventors: 黄建军; 凌龙辉; 刘杰
Original assignee: Shenzhen University
Current assignee: Shenzhen University
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2033-07-12
Also published as: CN103336985A

Abstract

本发明公开了一种二维码识别方法，所述方法包括：确定码字块中标识头码点的排列方向、各标识头码点间的距离、各标识头码点的质心位置、显性直线的位置、内容数据部中的码元数；根据码字块中标识头码点的排列方向、各标识头码点间的距离、各标识头码点的质心位置、显性直线的位置、内容数据部中的码元数，得到整个码字块的虚拟状态框；根据整个码字块的虚拟状态框，得到内容数据部每个码元表示的编码值，再按照设定的顺序对每个码元表示的编码值进行组合，得到整个码字块的编码信息。相应的，本发明还公开了一种二维码识别装置、识读方法及微缩制版方法，能根据其中的显性直线定位码字块的大概位置，识别算法简单，且识别率高。

Description

二维码识别、识读和微缩制版的方法及装置

技术领域

本发明涉及编码及其识别技术领域，特别涉及一种二维码的编码、识别、识读及微缩制版方法。

背景技术

随着二维码识别技术的不断创新，隐形二维码技术也随之出现。例如，由台湾松翰、凌阳等公司设计出用于有声图书的光学辨识(OID，OpticalIdentification)码，OID码本质上是一种完全隐形的编码，OID码在学前教育的有声图书领域深受欢迎。

现在隐形二维码仅仅是单一的红外二维码或紫外二维码，在有声相册、有价票证(车票、邮票、股票、体育、演出或展览会门票)、盲人有声图书等需要定位编码位置的应用领域，全隐形的二维码由于做不到识别时的定位而无法满足此类应用领域的需要。

发明内容

本发明提供一种二维码的编码、识别、识读及微缩制版方法，以解决全隐形二维码由于做不到识别时的快速定位而无法满足一些应用需求的问题。

本发明是这样实现的,一种二维码的识别方法，每个码字块包含内容数据部和信息标识头，所述信息标识头包含一条用于定位码字块位置的显性直线和等间隔排列在所述显性直线的垂直方向上的多个标识头码点，所述内容数据部包含多个码元，每个码元包含一个虚拟状态框和一个码点；由所述信息标识头的标识头码点和显性直线界定出所述内容数据部的虚拟状态框，对于所述内容数据部中的每个码元，根据码元需要表示的编码值将其码点设置在虚拟状态框的某个象限；

所述方法包括下述步骤：

确定码字块中标识头码点的排列方向、各标识头码点间的距离、各标识头码点的质心位置、显性直线的位置、内容数据部中的码元；

根据码字块中标识头码点的排列方向、各标识头码点间的距离、各标识头码点的质心位置、显性直线的位置、内容数据部中的码元数，得到整个码字块的虚拟状态框；

根据整个码字块的虚拟状态框，得到内容数据部每个码元表示的编码值，再按照设定的顺序对每个码元表示的编码值进行组合，得到整个码字块的编码信息。

本发明还提供了一种二维码识别装置，每个码字块包含内容数据部和信息标识头，所述信息标识头包含一条用于定位码字块位置的显性直线和等间隔排列在所述显性直线的垂直方向上的多个标识头码点，所述内容数据部包含多个码元，每个码元包含一个虚拟状态框和一个码点；由所述信息标识头的标识头码点和显性直线界定出所述内容数据部的虚拟状态框，对于所述内容数据部中的每个码元，根据码元需要表示的编码值将其码点设置在虚拟状态框的某个象限；

所述装置包括：

定位模块，用于确定码字块中标识头码点的排列方向、各标识头码点间的距离、各标识头码点的质心位置、显性直线的位置、内容数据部中的码元；

虚拟状态框标记模块，用于根据确定模块确定的码字块中标识头码点的排列方向、各标识头码点间的距离、各标识头码点的质心位置、显性直线的位置、内容数据部中的码元数，得到整个码字块的虚拟状态框；

编码信息识别模块，用于根据所述虚拟状态框模块得到的整个码字块的虚拟状态框，得到内容数据部每个码元表示的编码值，再按照设定的顺序对每个码元表示的编码值进行组合，得到整个码字块的编码信息。

本发明还提供了一种二维码识读方法，其中，每个码字块包含内容数据部和信息标识头，所述信息标识头包含一条用于定位码字块位置的显性直线和等间隔排列在所述显性直线的垂直方向上的多个标识头码点，所述内容数据部包含多个码元，每个码元包含一个虚拟状态框和一个码点；由所述信息标识头的标识头码点和显性直线界定出所述内容数据部的虚拟状态框，对于所述内容数据部中的每个码元，根据码元需要表示的编码值将其码点设置在虚拟状态框的某个象限；

所述方法包括：根据码字块中显性直线定位码字块的位置；对所述码字块进行识别。

本发明还提供了一种二维码的微缩制版方法，其中，每个码字块包含内容数据部和信息标识头，所述信息标识头包含一条用于定位码字块位置的显性直线和等间隔排列在所述显性直线的垂直方向上的多个标识头码点，所述内容数据部包含多个码元，每个码元包含一个虚拟状态框和一个码点；由所述信息标识头的标识头码点和显性直线界定出所述内容数据部的虚拟状态框，对于所述内容数据部中的每个码元，根据码元需要表示的编码值将其码点设置在虚拟状态框的某个象限；

所述方法包括：

将二维码的整个码字块按照预先设定的比例微缩，或者将码字块的内容数据部和信息标识头中的标识头码点按照预先设定的比例微缩；

采用四版或五版的CMYK油墨进行印刷。

本发明实施例的有益效果是：本发明的半隐形二维码中各码字块都有一条显性直线，在图像处理中查找直线比选择排列成一条直线的点要简单且处理速度快，因此，本发明相对全隐形的OID码，识别算法简单，且识别率更高，处理速度更快。

本发明实施例中，半隐形编码经过微缩制版之后，肉眼基本看不出含有编码的具体信息，却能根据其中的显性直线定位码字块的大概位置，制版后和原图案印刷在一起，完全不会影响到原图案的视觉效果，能应用于有声相册、有价票证(车票、邮票、股票、体育、演出或展览会门票)等领域，达到既能很好隐藏编码信息，又能让使用者隐约知道编码的大概位置，还不影响原图案的视觉效果。

附图说明

图1为本发明实施例中半隐形二维码形成于文字图案表面的效果图；

图2为本发明实施例半隐形二维码的局部放大示意图；

图3为本发明实施例码字块一个优选实施例的结构示意图；

图4为本发明实施例中码点在虚拟状态框中的分布示意图；

图5为本发明实施例具有相同信息标识头的多个码字块示意图；

图6为本发明实施例码字块另一个优选实施例的结构示意图；

图7为本发明实施例码字块又一个优选实施例的结构示意图；

图8为本发明实施例码字块又一个优选实施例的结构示意图；

图9为本发明实施例码字块又一个优选实施例的结构示意图；

图10为本发明实施例码字块又一个优选实施例的结构示意图；

图11为本发明实施例码字块又一个优选实施例的结构示意图；

图12为本发明实施例二维码识别方法的流程示意图；

图13为本发明实施例二维码识别装置的组成结构示意图；

图14为本发明实施例二维码识读方法的流程示意图；

图15为本发明实施例二维码微缩制版方法的流程示意图。

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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的基本思想是，提出一种半隐形二维码，该二维码每个码字块的信息标识头具有用于定位码字块的显性直线，本发明提供对该二维码的识别、识读以及微缩制版的方法，解决现有全隐形二维码由于做不到识别时的定位而无法满足一些应用需求的问题。

本发明的半隐形二维码，每个码字块包含内容数据部和信息标识头，所述信息标识头包含一条用于定位码字块位置的显性直线和等间隔排列在所述显性直线的垂直方向上的多个标识头码点，所述内容数据部包含多个码元，每个码元包含一个虚拟状态框和一个码点；由所述信息标识头的标识头码点和显性直线界定出所述内容数据部的虚拟状态框，对于所述内容数据部中的每个码元，根据码元需要表示的编码值将其码点设置在虚拟状态框的某个象限。

实际应用中，所述半隐形二维码形成于一个物体表面上且对应一个数据标识号，码元中的码点在虚拟状态框中的不同区域代表不同的编码值，再由多个码元所表示的不同编码组合在一起便可代表一个数据标识。具体的，所述虚拟状态框可以分为四个象限，分别是第一象限、第二象限、第三象限和第四象限，码元中的码点可以选择性设置在所述第一象限、第二象限、第三象限及第四象限，以使得码元表示一个编码值。

每个码字块的信息标识头主要可以用来确定一个码字块的开始位置和结束位置，也是相邻码字块的分开标识。如果等间隔的标识头码点排列在水平方向上，则显性直线分布在垂直方向上；如果等间隔的标识头码点排列在垂直方向上，则显性直线分布在垂直方向上。两个标识头码点之间的距离相等并且等于第一个标识头码点与所述显性直线的距离，所述多个标识头码点的质心在同一条直线上。两个或两个以上的所述码字块之间可以具有相同的信息标识头，这些信息标识头的显性直线在同一条直线上。

实际应用中，各码字块中信息标识头的标识头码点数目不同、显性直线的长度也不等，内容数据部的码元数也不同，如此，使得半隐形码编码有许多不同的容量值。

本发明的一个优选实施例中，信息标识头一般包括3个标识头码点和一条显性直线，所述内容数据部可以具有6(3×2)、6(2×3)、9(3×3)、12(3×4)个码元，且所述码元中的码点选择性分布在所述第一、第二、第三及第四象限，使得编码的容量达到4⁶(4096)、4⁹(262144)、4¹²(16777216)。

本发明的另一个优选实施例中，信息标识头可由2个标识头码点和一条显性直线组成，内容数据部具有4(2×2)、6(2×3)、8(2×4)个码元，且所述微小码元中的码点选择性分布在所述第一、第二、第三及第四象限，使得编码的容量达到4⁴(256)、4⁶(4096)、4⁸(65536)。

本发明的一个优选实施例中，如图1所示，是半隐形二维码01形成于文字图案02表面的效果图，将半隐形二维码01与“半隐形码”的文字图案02结合在一起，图案背景会变得灰一些，微小的码字块排列在图案里，既不会不影响的图案的视觉效果，也可以根据码字块的显性直线来定位各码字块的大概位置。如图2所示，为半隐形二维码的局部放大示意图，其中，多个码字块03紧挨着排列在一起。

如图3所示，为码字块03一个优选实施例的结构示意图。其中，码字块03采用3×3平面二维码元阵列，包括一个内容数据部07和一个信息标识头06，信息标识头06分布在内容数据部07的边界上。本实施例中，码字块03的内容数据部07所占区域分为9个码元10，每个码元10包含一个矩形黑块表示的码点12和一个用十字虚线表示的虚拟状态框11。信息标识头06包含一个显性直线09和等间隔排列的三个标识头码点08，显性直线09用于定位码字块03，设置在水平方向上，标识头码点08排列在垂直方向上。如图4所示，为码元10中码点12在虚拟状态框11中的分布示意图，其中，码点12分布在虚拟状态框11的第一、第二、第三、第四象限，可以分别表示四个不同的编码值。这样，当内容数据部07具有9个码点12且分别放置于9个码元中时，因各码元10均分为四个象限，当各个码点12选择性置于四个象限其中之一，可使所述内容数据部07具有4⁹(＝262144)种状态组合，即此种编码的容量，所以利用图3所示的码字块03的设计，可表示所对应的半隐形码标识号中的262144个不同数值。

因半隐形二维码由一群微图像单元即很多码字块03所组成，所以需要设置信息标识头06以区分隔离两相邻的码子块03。

如图5所示，为多个码字块的显性直线在同一条直线上的示意图；四个码字块03均具有相同的信息标识头，这些信息标识头的显性直线09在同一条直线上，但各码字块具有不同的内容数据部。这样仅仅需要寻找出内容数据部07，便能识别出具有不同码字块03的编码，而不会受到邻近的其他码字块03的干扰，在识别过程中同一行或同一列的、具有相同信息标识头且这些信息标识头的显性直线在同一条直线上的码字块03只需确定一条显性直线的坐标位置即可，可以大大简化识别算法，加快识别速度，提高识别准确率。

图6为码字块另一优选实施例的结构示意图，如图6所示，内容数据部分布在信息标识头06的四周，该内容数据部包括9个码元10，每个码元10包括一个虚拟状态框11和一个码点12；信息标识头06包含3个标识头码点08和一条显性直线09，信息标识头呈一个十字形图案，标识头码点08排列在垂直方向上，显性直线09位于水平方向上。

图7为本发明码字块又一个优选实施例的结构示意图，其中，码点用圆形黑块表示，码字块信息标识头06、内容数据部07的码元10与图3完全相同，内容数据部07包括9个码元10，每个码元10包括一个虚拟状态框11和一个码点12；信息标识头06包含3个标识头码点08和一条显性直线09，信息标识头06分布在内容数据部07的边界上。实际应用中，码点12图案除了可以采用矩形黑块、圆形黑块外，还可以采用短线段、星形黑块等各种图案，目的在于可以更好的隐形于图文中，又便于更好地进行图像提取以达到识别率高的要求。

图8为码字块03又一个优选实施例的结构示意图，该码字块03中信息标识头06的标识头码点排列在水平方向上，显性直线设置在垂直方向上。内容数据部07包括9个码元，每个码元包括一个虚拟状态框11和一个码点12，其中部分虚拟状态框11未示出。

图9为码字块03又一个优选实施例的结构示意图，其中，码字块03采用2*2平面二维码元阵列，包括一个信息标识头06和一个内容数据部07，其中，内容数据部07包含4个码元，每个码元包括一个码点12和一个虚拟状态框11；信息标识头06包括2个标识头码点和一条显性直线，2个标识头码点排列在垂直方向上，显性直线设置在水平方向上。

图10为码字块03又一个优选实施例的结构示意图，其中，码字块03采用2*3平面二维码元阵列，包括一个信息标识头06和一个内容数据部07，其中，内容数据部07包含6六个码元，每个码元包括一个码点12和一个虚拟状态框11；信息标识头06包括2个标识头码点和一条显性直线，2个标识头码点排列在垂直方向上，显性直线设置在水平方向上。

图11为码字块03又一个优选实施例的结构示意图，其中，码字块03采用3×2平面二维码元阵列，包括一个信息标识头06和一个内容数据部07，其中，内容数据部07包含六个码元，每个码元包括一个码点12和一个虚拟状态框11；信息标识头06包括3个标识头码点和一条显性直线，3个标识头码点排列在垂直方向上，显性直线设置在水平方向上。与图10不同的是，内容数据部07中的6个码元采用3×2平面排列，即一行三个码元，一列两个码元。而图10中，内容数据部07中的六个码元采用2×3平面排列，即一行两个码元，一列三个码元。

本发明还提供了针对上述半隐形二维码的一种二维码识别方法，如图12所示，所述方法主要可以包括：

步骤1201：确定码字块中标识头码点的排列方向、各标识头码点间的距离、各标识头码点的质心位置、显性直线的位置、内容数据部中的码元；

步骤1202：根据码字块中标识头码点的排列方向、各标识头码点间的距离、各标识头码点的质心位置、显性直线的位置、内容数据部中的码元数，得到整个码字块的虚拟状态框；

步骤1203：根据整个码字块的虚拟状态框，得到内容数据部每个码元表示的编码值，再按照设定的顺序对每个码元表示的编码值进行组合，得到整个码字块的编码信息。

其中，步骤1202具体可以包括：在各标识头码点质心位置沿着所述显性直线方向设置第一虚线；设置一条经过各标识头码点质心的第二虚线，该第二虚线与显性直线的交点为码字块的起始位置；从码字块的起始位置出发沿着所述显性直线朝所述内容数据部方向按所述标识头码点间距在所述显性直线上标记点，在所标记的点沿着标识头码点的排列方向上分别设置第三虚线；由所述第一虚线和第三虚线在内容数据部的交叉区域得到整个码字块的虚拟状态框。

相应的，本发明还提供了针对上述半隐形二维码的二维码识别装置，如图13所示，所述装置可以包括定位模块131、虚拟状态框标记模块132和编码信息识别模块133，其中，定位模块131，用于确定码字块中标识头码点的排列方向、各标识头码点间的距离、各标识头码点的质心位置、显性直线的位置、内容数据部中的码元数；虚拟状态框标记模块132，用于根据定位模块131确定的码字块中标识头码点的排列方向、各标识头码点间的距离、各标识头码点的质心位置、显性直线的位置、内容数据部中的码元数，得到整个码字块的虚拟状态框；编码信息识别模块133，用于根据虚拟状态框模块132得到的整个码字块的虚拟状态框，得到内容数据部每个码元表示的编码值，再按照设定的顺序对每个码元表示的编码值进行组合，得到整个码字块的编码信息。

具体的，所述虚拟状态框标记模块132可以包括：第一虚拟子模块1321，用于在各标识头码点质心位置沿着所述显性直线方向设置第一虚线；第二虚拟子模块1322，用于设置一条经过各标识头码点质心的第二虚线，该第二虚线与显性直线的交点为码字块的起始位置；第三虚拟子模块1323，用于从码字块的起始位置出发沿着所述显性直线朝所述内容数据部方向按所述标识头码点间距在所述显性直线上标记点，在所标记的点沿着标识头码点的排列方向上分别设置第三虚线；标记子模块1324，用于由所述第一虚线和第三虚线在内容数据部的交叉区域得到整个码字块的虚拟状态框。

此外，本发明还提供了针对上述半隐形二维码的一种二维码识读方法，如图14所示，所述方法包括：

步骤1401：根据码字块中显性直线定位码字块的位置；

步骤1402：对所述码字块进行识别。

这里，步骤1402中对码字块进行识别的过程可以参照上述二维码识别方法来实现，不再赘述。

此外，本发明还提供了针对上述半隐形二维码的一种二维码微缩制版方法，如图15所示，所述方法包括：

步骤1501：将二维码的整个码字块按照预先设定的比例微缩，或者将码字块的内容数据部和信息标识头中的标识头码点按照预先设定的比例微缩；

步骤1502：采用四版或五版的CMYK油墨进行印刷。

这里，在盲人图书及日常用品中的应用中，在步骤1502中还可以包括：将所述码字块中的显性直线采用盲文凸点方法做成凸起的直线。如此，可以供盲人触摸定位二维码的位置。

实际应用中，上述二维码的微缩制版方法可以用于有声相册、有价票证(如车票、邮票、股票、体育、演出或展览会门票)、盲人图书及用品等应用领域的二维码制版中。

这里，半隐形二维码经微缩制版输出机的解析度至少能达到1200dpi。采用四版半隐形码印刷，就是将三版的彩色印刷再加上一版半隐形二维码底码印刷，将其原先四版印刷时的K版，分别并入C、M与Y版之中。半隐形二维码识别设备读取的印刷品，除了印制底码的油墨必须含碳外，其余的油墨都不能含碳。

本发明的半隐形二维码中各码字块都有一条显性直线，在图像处理中查找直线比选择排列成一条直线的点要简单且处理速度快，故本发明识别方法相对全隐形的OID码识别方法，识别算法简单，且识别率更高，处理速度更快；半隐形编码在电脑上缩小数百倍数千倍后制版，肉眼基本看不出含有编码的具体信息，却能根据其中的显性直线定位半隐形二维码的大概位置。制版后和原图案印刷在一起，完全不会影响到原图案的视觉效果。

本发明能恰当应用于有声相册、有价票证(车票、邮票、股票、体育、演出或展览会门票)等领域，达到既能很好隐藏编码信息，又能让使用者隐约知道编码的大概位置，且不影响原图案的视觉效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种二维码的识别方法，其特征在于，每个码字块包含内容数据部和信息标识头，所述信息标识头包含一条用于定位码字块位置的显性直线和等间隔排列在所述显性直线的垂直方向上的多个标识头码点，所述内容数据部包含多个码元，每个码元包含一个虚拟状态框和一个码点；由所述信息标识头的标识头码点和显性直线界定出所述内容数据部的虚拟状态框，对于所述内容数据部中的每个码元，根据码元需要表示的编码值将其码点设置在虚拟状态框的某个象限；

所述方法包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标识头码点排列在水平方向上，所述显性直线分布在垂直方向上；或者，所述标识头码点设置在垂直方向上，所述显性直线分布在水平方向上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两个或两个以上的所述码字块之间具有相同的信息标识头，所述信息标识头的显性直线在同一条直线上。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两个所述标识头码点之间的距离相等并且等于第一个标识头码点与所述显性直线的距离，所述多个标识头码点的质心在同一条直线上。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到整个码字块的虚拟状态框，包括：

在各标识头码点质心位置沿着所述显性直线方向设置第一虚线；

设置一条经过各标识头码点质心的第二虚线，该第二虚线与显性直线的交点为码字块的起始位置；

从码字块的起始位置出发沿着所述显性直线朝所述内容数据部方向按所述标识头码点间距在所述显性直线上标记点，在所标记的点沿着标识头码点的排列方向上分别设置第三虚线；

由所述第一虚线和第三虚线在内容数据部的交叉区域得到整个码字块的虚拟状态框。

6.一种二维码识别装置，其特征在于，每个码字块包含内容数据部和信息标识头，所述信息标识头包含一条用于定位码字块位置的显性直线和等间隔排列在所述显性直线的垂直方向上的多个标识头码点，所述内容数据部包含多个码元，每个码元包含一个虚拟状态框和一个码点；由所述信息标识头的标识头码点和显性直线界定出所述内容数据部的虚拟状态框，对于所述内容数据部中的每个码元，根据码元需要表示的编码值将其码点设置在虚拟状态框的某个象限；

所述装置包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述虚拟状态框模块包括：

第一虚拟子模块，用于在各标识头码点质心位置沿着所述显性直线方向设置第一虚线；

第二虚拟子模块，用于设置一条经过各标识头码点质心的第二虚线，该第二虚线与显性直线的交点为码字块的起始位置；

第三虚拟子模块，用于从码字块的起始位置出发沿着所述显性直线朝所述内容数据部方向按所述标识头码点间距在所述显性直线上标记点，在所标记的点沿着标识头码点的排列方向上分别设置第三虚线；

标记子模块,用于由所述第一虚线和第三虚线在内容数据部的交叉区域得到整个码字块的虚拟状态框。

8.一种二维码识读方法，其特征在于，每个码字块包含内容数据部和信息标识头，所述信息标识头包含一条用于定位码字块位置的显性直线和等间隔排列在所述显性直线的垂直方向上的多个标识头码点，所述内容数据部包含多个码元，每个码元包含一个虚拟状态框和一个码点；由所述信息标识头的标识头码点和显性直线界定出所述内容数据部的虚拟状态框，对于所述内容数据部中的每个码元，根据码元需要表示的编码值将其码点设置在虚拟状态框的某个象限；

9.一种二维码的微缩制版方法，其特征在于，每个码字块包含内容数据部和信息标识头，所述信息标识头包含一条用于定位码字块位置的显性直线和等间隔排列在所述显性直线的垂直方向上的多个标识头码点，所述内容数据部包含多个码元，每个码元包含一个虚拟状态框和一个码点；由所述信息标识头的标识头码点和显性直线界定出所述内容数据部的虚拟状态框，对于所述内容数据部中的每个码元，根据码元需要表示的编码值将其码点设置在虚拟状态框的某个象限；

所述方法包括：

采用四版或五版的CMYK油墨进行印刷。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述码字块中的显性直线采用盲文凸点方法做成凸起的直线。