CN104463060A - 模拟式钢琴编码解码方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟式钢琴编码解码方法。本发明中采用的编码是由类似于钢琴的码块组成的，编码有三行，每行可以储存出2个数字，共6个数字。每行有四种颜色的编码，利用每种颜色的像素值，可以计算出要表示的数字以及对最终结果进行校正。本发明的解码方法是首先要利用高清摄像机获取包含编码的标识符的图像，利用模板匹配方法标识定位提取出编码；然后调整扫描线，扫描出每行的像素数值；最后根据像素值的计算，得到编码包含的数字信息。本发明的实施例主要用于解析出环境中张贴的编码包含的数字信息。
Description
技术领域
本发明公开了一种模拟式钢琴编码解码方法，用于储存和解析固定的数字信息，涉及模板匹配原理，图像识别和处理技术。
背景技术
编码作为一种储存信息的载体，在生活和科研中都经常被用到。在生活中，商家经常利用二维码来储存自己的活动、促销或者宣传信息，可以利用微信或者微博搜索二维码就可以看到这些宣传；商品上的条形码用于记录商品的信息，可以更方便地了解商品的信息，比如价格，产地和质量等；我们乘公交车或者地铁时，用我们持有的卡在机器上刷一下，就可以改变我们公交卡内的余额，就是这些固定的设备激发的信号使我们的卡内产生了一串编码，不同的信息可以产生不同的数值编码，以扣除公交卡内相应的余额；上班刷卡的时候在公司的机器上签到，公司的签到机器上产生的射频信号，激发了我们的个人信息卡，使我们的编码可以传输给签到机，使我们的签到信息可以被签到机记录下来。
公交卡和签到机这些方式的编码都属于有源编码，由于有源编码的长距离传播的优越性能，数据传输的快速性和大量的数据储存性能，被广泛的采用，这种红外遥控信号编码，射频信号等。有源的编码经常会有局限性，比如电源切断，电能耗尽或者有源设备因为使用寿命或者环境苛刻遭到破坏的时候，就会出现信号无法检测的情况。比如我们的公交卡被手机辐射坏掉了，或者我们工作信息卡由于机械地破坏了电子器件，就没有办法再进行信息读取了。这些卡坏了还是可以补办的，但是无源编码在一些环境下是必须的，比如需要长时间放在对有源设备致命的放射性环境下，如果电子器件长时间放置，必然不久后就会辐射坏掉。再比如灾害发生现场，供电很可能被破坏掉，这种编码储存就不再可行了，对于救援机器人捕获环境的参数是非常不利的。
无源码有常见的编码有：数字文字组合编码，条形码，二维码，二进制数字编码等。数字编码或者数字文字组合的编码形式，在分辨率很小的情况下，就很难分辨和识别，而且当外界有干扰的时候，很容易发生错误识别并且很难进行错误校验。商品中常用的条形码编码是用来近距离扫描的编码，在远距离，低分辨率的情况下，更难以分辨和识别。微信和微博中用的二维码，可以存储大量的信息，但是二维码体积很小，而且内容十分复杂，所以在稍微远距离的情况下不可能检测成功，所以二维码也是一种近距离的扫码。二进制的0-1编码，是编码中比较基本和常用的一种编码方法，但是每一个十进制数字需要4个位置来表示，需要大量的数码，非常占用空间和内存。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种模拟式钢琴编码解码方法，这种编码方法完全无源，而且是连续型的编码，每行可以解码出两个数字，比较节省空间和内存空间。
为了达到上述目的，本发明的构思是：本编码分为三行，每行有四种颜色的码块，灰色码块为标准单位码块，它的像素值为单位码块的像素值，设为n；白色码块代表这一行的第一个数字，它的像素值设为 ，除以标准码块的像素值n，就是要表示的第一个数字；黑色码块代表这一行的第二个数字，它的像素值设为，除以标准码块的像素值n，就是要表示的第二个数字；蓝色码块代表这一行的检验数字，它的像素值设为，除以标准单位码块的像素值n，就是校验数字。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种模拟式钢琴编码解码方法，其特征在于：采用一种模拟编码标识符，标识符包含了一种特殊的模拟式的数字编码，用于储存某一种固定的数字信息，被高清摄像机采集，被主控系统解析出数字信息；模拟编码标识符包含了两个部分，识别区和编码区：识别区包含三块标准匹配区，用以在图片中对标识符进行识别和定位；编码区中为模拟式钢琴编码，储存了需要的数字信息，经过模拟式钢琴解码后就可以解析出其中的数字信息。编码区的钢琴码共有三行，每行可以表示两个数字，一共可以表示6个数字。
模拟式钢琴解码方法操作步骤如下:
（1）利用高清摄像机拍摄带有模拟编码标识符的周边环境照片图像；
（2）从照片图像中利用模板匹配法搜索到标识符中的识别区的标准匹配区，对标识符进行识别，并定位出编码区；
（3）提取、切割并旋转编码区使编码区水平，以编码区的左上角为原点重新建立坐标系；
（4）以每行的中心线为扫描线，利用钢琴编码解码方法解析出每行码块中包含的数字信息；
（5）对数字信息进行运算处理，得到需要的数字量，并进行结果校验；
（6）如果解码成功，得到结果，如果解码失败，调整扫描线向上四分之一行距，进行二次扫描；
（7）对二次扫描的数据进行处理，得到需要的数字量，并进行结果校验；
（8）如果二次扫描的数据通过校验，得到结果，否则调整扫描线向上二分之一行距，进行三次扫描，得到各颜色像素值，此时扫描线位于一次扫描线的下方四分之一处；
（9）对三次扫描的数据进行处理，得到需要的数字量，并对结果校验；
（10）如果三次扫描的结果通过校验，就得到结果，否则调整拍摄的位置和姿态，回到第一步重新进行图像获取，重新执行。
本文所述的结果处理，是利用本行扫描出的四种颜色的像素值，求出每行第一个数字为，第二个数字为，校验码为。
本文所述的模拟式钢琴编码解码方法的编码区的结果校验的方式为，如果，则解码正确，否则解码失败。
本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本发明不需要有源设备的参与，防止了核辐射干扰，意外事故停电或者物理损坏电子器件，导致获取数字信息失败；连续性编码更节省空间和内存。
附图说明
图1为本发明的步骤流程图；
图2为本发明的模拟式钢琴编码的标识符示意图；
图3为本发明的所述的解码扫描线和像素示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明中的优选实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
实施例一：
参见图1-图3，本模式钢琴式编码解码方法，采用一种模拟式钢琴码标识符，它包含了一种特殊的模拟式的数字编码，用于储存某一种固定的数字信息，被高清摄像机采集，被主控系统解析出数字信息；模拟编码标识符包含了两个部分，识别区和编码区：识别区包含三块标准匹配区，用以在图片中对标识符进行识别和定位；编码区中为模拟式钢琴编码，储存了需要的数字信息，经过模拟式钢琴解码后就可以解析出其中的数字信息。
模拟式钢琴编码每行有四种颜色的码块，灰色码块为标准单位码块，它的像素值为单位码块的像素值，设为n；白色码块代表这一行的第一个数字，它的像素值设为，除以标准码块的像素值n，就是要表示的第一个数字；黑色码块代表这一行的第二个数字，它的像素值设为，除以标准码块的像素值n，就是要表示的第二个数字；蓝色码块代表这一行的检验数字，它的像素值设为，除以标准单位码块的像素值n，就是校验数字。
假设一个机器人在室内运行，要对自身位置定位，获取参考位置的坐标，要进行如下步骤：
步骤1：机器人在室内运行，并利用高清摄像机（1）采集建筑内部的张贴有标识符的图像，并传给控制系统进行处理；
步骤2：控制系统利用模板匹配方法扫描图像，匹配如图2所示的标识符（2）识别区的模板，对标识符中的编码进行提取和旋转，并重新建立坐标系。以左上角的点为原点，向右为X轴，向下为Y轴，右上角左下角的点分别为（，0）（0，）；
步骤3：取每行编码的中心线进行一次扫描，灰色码块为标准单位码块，它的像素值为单位码块的像素值n；白色码块代表这一行的第一个数字，它的像素值设为，除以标准码块的像素值n，本行表示的第一个数字就是；黑色码块代表这一行的第二个数字，它的像素值设为，除以标准码块的像素值n，就是要表示的第二个数字；蓝色码块代表这一行的检验数字，它的像素值设为，除以标准单位码块的像素值n，就是校验数字。
步骤4：进行校验，如果，校验成功的到得最终结果，否则解码失败，进入下步；
步骤5：调整扫描线向上四分之一行距，进行二次扫描，得到对二次扫描的数据进行处理，得到第一个数字，第二个数字，校验数字；
步骤6：进行校验，如果，校验成功的到得最终结果，否则解码失败，进入下步；
步骤7：调整扫描线向下四分之三行距，进行三次扫描，此时扫描线位于一次扫描以下四分之一行距处，得到三次扫描的数据进行处理，得到第一个数字，第二个数字，校验数字；
步骤8：进行校验，如果，校验成功则得到最终结果，否则解码失败，输出“解码失败”；
步骤9：调整扫描线，进行下面两行编码的扫描，得到数字。如果三行数字都解码失败，根据上层指令调整姿态重新进行图像获取等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不仅局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应为所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种模拟式钢琴编码解码方法，其特征在于：采用一种模拟编码标识符，该编码标识符中有识别和定位的信息及数字信息，张贴在室内的墙上，被高清摄像机采集之后，根据识别和定位信息辨别并且从周围环境中提取出标识符，逐行扫描标识符后并且进行解析，最终解析出所需要的数字信息。
2.根据权利要求1所述的模拟编码标识符，其特征在于：模拟编码标识符包含了两个部分，识别区和编码区：识别区包含三块标准匹配区，用以在图片中对标识符进行识别和定位；编码区中为模拟式钢琴编码，储存了需要的数字信息，经过模拟式钢琴解码后就可以解析出其中的数字信息；所述的模拟式钢琴编码每行有四种颜色的码块，灰色码块为标准单位码块，它的像素数量为单位码块的像素数量，设为n；白色码块代表这一行的第一个数字，它的像素数量设为 ，除以标准码块的像素数量n，就是要表示的第一个数字；黑色码块代表这一行的第二个数字，它的像素数量设为，除以标准码块的像素数量n，就是要表示的第二个数字；蓝色码块的像素数量代表这一行的检验数字，它的像素数量设为，除以标准单位码块的像素数量n，就是校验数字；所述的编码区的钢琴码共有三行，每行可以表示两个数字，一共可以表示6个数字。
3.根据权利要求1所述的模拟式钢琴编码解码方法，其特征在于：模拟式钢琴解码方法的具体操作步骤如下：
（1）利用高清摄像机拍摄带有模拟编码标识符的周边环境照片图像；
（2）从照片图像中利用模板匹配法搜索到标识符中的识别区的标准匹配区，对标识符进行识别，并定位出编码区；
（3）提取、切割并旋转编码区使编码区水平，以编码区的左上角为原点重新建立坐标系；
（4）以每行的中心线为扫描线，利用钢琴编码解码方法解析出每行码块中包含的数字信息；
（5）对数字信息进行运算处理，得到需要的数字量，并进行结果校验；
（6）如果解码成功，得到结果，如果解码失败，调整扫描线向上四分之一行距，进行二次扫描；
（7）对二次扫描的数据进行处理，得到需要的数字量，并进行结果校验；
（8）如果二次扫描的数据通过校验，得到结果，否则调整扫描线向上二分之一行距，进行三次扫描，得到各颜色像素数量，此时扫描线位于一次扫描线的下方四分之一处；
（9）对三次扫描的数据进行处理，得到需要的数字量，并对结果校验；
（10）如果三次扫描的结果通过校验，得到结果，否则输出“解析失败”；
11调整扫描线向下一个行距，根据上述步骤进行后面的两行的扫描并得到结果。
4.根据权利要求2所述的模拟式钢琴编码解码方法，其特征在于：所述步骤（5）（7）（9）中的运算处理是：利用本行扫描出的四种颜色的像素数量，求出每行第一个数字为，第二个数字为，校验码为。
5.根据权利要求2所述的模拟式钢琴编码解码方法，其特征在于：所述步骤（5）（7）（9）中的结果校验为：，则解码正确，否则解码失败。
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