CN104680218A - 一种多空间二维码及其生成、解码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多空间二维码及其生成、解码方法，包括至少两层格式一致的平面空间二维码，其中不同层的平面空间二维码分别采用不同灰度值的色块，由于多空间二维码内各层的数据可采用不同灰度、不同色彩模式的色块进行表示，因此可以生成灰度黑色、灰度单色和彩色的多空间二维码。且其中任意数量层的平面空间二维码所采用的灰度值之和均不等于任意一层平面空间二维码所采用的灰度值或其它任意数量层平面空间二维码所采用的灰度值之和，根据每个色块的灰度总和可逆向反推出各层每个色块的灰度情况，从而还原出各层每个色块所包含的数据和各层平面空间二维码的具体数据，使其在不增加二维码大小的前提下对二维码的容量进行扩展。

Description

一种多空间二维码及其生成、解码方法

技术领域

本发明涉及编码技术领域，特别是一种多空间二维码及其生成、解码方法。

背景技术

二维码，参照图1所示，是用特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）上分布的黑白相间的图形，是所有信息数据的一把钥匙。在现代商业活动中，可实现的应用十分广泛。但是，对于同样大小的二维码其容量是有限制的，如何在不增加二维码大小的前提下对二维码的容量进行扩展是人们目前迫切需要解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供在不增加二维码大小的前提下对二维码的容量进行扩展的一种多空间二维码及其生成、解码方法。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种多空间二维码，包括至少两层格式一致的平面空间二维码，所述多空间二维码的信息为各层平面空间二维码信息的集合，其中不同层的平面空间二维码分别采用不同灰度值的色块，且其中任意数量层的平面空间二维码所采用的灰度值之和均不等于任意一层平面空间二维码所采用的灰度值或其它任意数量层平面空间二维码所采用的灰度值之和。

进一步，所述多空间二维码包括方向定位标志，其用于在识别时对多空间二维码的方向进行定位。

优选地，所述方向定位标志是具有灰度基准数据和/或表示空间层数含义的位置探测图形。在识别时，可根据位置探测图形上的灰度基准数据、空间层数含义获取该多空间二维码的具体组成、定义信息，而无需在识别前对灰度基准和空间层数进行约定。

进一步，多空间二维码内各层的数据内容采用不同灰度和/或不同色彩模式的色块进行表示。

所述的不同灰度包括灰度黑色和灰度单色（所述灰度黑色指黑色与白色的不同比例，灰度单色指单色与白色的不同比例）。

具体地，所述单色指除黑色外的其它单原色（即不同色彩模式下的单原色，如CMYK印刷色彩模式中的青色、品红色、黄色、黑色;RGB色彩模式下的红色、绿色、蓝色）。

进一步，所述不同色彩模式包括CMYK印刷色彩模式和RGB模式。

具体地，所述的CMYK印刷色彩模式是由青色、品红色、黄色、黑色四种单色中的一种或多种组成（例如选择青色、品红色、黄色作为CMYK印刷色彩模式）。

所述的CMYK印刷彩色中，每种单色可定义为各种不同灰度的单色（单色与白的不同比例）。

具体地，所述的RGB模式由红色、绿色、蓝色三种单色中的一种或多种组成。

所述的RGB模式中，每种单色可定义为各种不同灰度的单色（单色与白的不同比例）。

进一步，解码时，根据每个色块的灰度值总和逆向反推出各层每个色块的灰度情况，还原各层每个色块所包含的数据。

具体地，所述格式一致的平面空间二维码为类型、码制、整体尺寸、色块大小都为一致。

其中所述二维码的类型可为当前所有的二维码类型，例如：QR码、PDF417、DM码、汗信码等。

一种上述多空间二维码的生成方法，包括以下步骤：

      a1,划分数据，将待编码信息根据每层平面空间二维码的最大容量划分成多组数据，每组数据对应一层平面空间二维码；

      b1，编码算法，将分好的数据字符逐一转换为相应代码序列的格式一致的二维码算法，并赋予各层的二维码数据色块不同的灰度值；

      c1，叠加合并，将通过编码算法得到的各层平面空间二维码进行叠加合并，获得多空间二维码的打印图案。

进一步，步骤b1中，还对多空间二维码各层数据的灰度值进行定义。

一种上述多空间二维码的解码方法，包括以下步骤：

      a2,读取识别，识别多空间二维码的每个色块颜色，读取每个色块的灰度值；

b2，还原各层数据，通过识别色块的颜色，还原各层的数据值；

c2，组合数据，将每一层平面空间二维码还原出来的数据组合起来，得出多空间二维码包含的信息。

进一步，步骤b2中，还根据各层的数据值还原出每层平面空间二维码所包含的数据。

本发明的有益效果是：本发明采用的一种多空间二维码及其生成、解码方法，包括至少两层格式一致的平面空间二维码，所述多空间二维码的信息为各层平面空间二维码信息的集合，其中不同层的平面空间二维码分别采用不同灰度值的色块，且其中任意数量层的平面空间二维码所采用的灰度值之和均不等于任意一层平面空间二维码所采用的灰度值或其它任意数量层平面空间二维码所采用的灰度值之和，根据每个色块的灰度总和可逆向反推出各层每个色块的灰度情况，从而还原出各层每个色块所包含的数据和各层平面空间二维码的具体数据，使其在不增加二维码大小的前提下对二维码的容量进行扩展。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是传统二维码的示意图；

图2是本发明第一实施例中三空间二维码的生成示意图；

图3是本发明第一实施例中三空间二维码的示意图。

具体实施方式

本发明一种多空间二维码，包括至少两层格式一致的平面空间二维码，所述多空间二维码的信息为各层平面空间二维码信息的集合，其中不同层的平面空间二维码分别采用不同灰度值的色块，且其中任意数量层的平面空间二维码所采用的灰度值之和均不等于任意一层平面空间二维码所采用的灰度值或其它任意数量层平面空间二维码所采用的灰度值之和。因此根据每个色块的灰度总和可逆向反推出各层每个色块的灰度情况从而还原出各层每个色块所包含的数据和各层平面空间二维码的具体数据，将还原出来的数据组合起来，得出整个多空间二维码包含的信息，使其在不增加二维码大小的前提下对二维码的容量进行扩展。

参照图3所示，所述多空间二维码包括方向定位标志1，用于在识别时对多空间二维码进行定位，所述方向定位标志是具有灰度基准数据和/或表示空间层数含义的位置探测图形。通过读取位置探测图形，可获知当前多空间二维码的灰度基准和/或空间层数含义，而无需在识别前对灰度基准和空间层数进行约定。

所述多空间二维码内各层的数据内容可采用不同灰度、不同色彩模式的色块进行表示。

所述的不同灰度包括灰度黑色（黑色与白色的不同比例）和灰度单色（单色与白色的不同比例）。

所述的不同色彩模式包括CMYK印刷色彩模式和RGB模式。

其中所述的CMYK印刷色彩模式是由青色、品红色、黄色、黑色四种单色组成。在CMYK印刷彩色中，每种单色可定义为各种不同灰度的单色（单色与白的不同比例）。

其中所述的RGB模式由红色、绿色、蓝色三种单色组成。在RGB模式中，每种单色可定义为各种不同灰度的单色。

为了能正常进行叠加，各层平面空间二维码格式需要一致，所述格式一致为类型、码制、整体尺寸、色块大小都为一致。

其中二维码类型可为当前所有的二维码类型，例如：QR码、PDF417、DM码、汗信码等。

上述多空间二维码的生成方法包括如下步骤：

a1:划分数据，将待编码信息根据每层平面空间二维码的最大容量划分成多组数据，每组数据对应一层平面空间二维码。

b1：编码算法，将分好的数据字符逐一转换为相应代码序列的格式一致的二维码算法，并赋予各层的二维码数据色块不同的灰度值, 并对多空间二维码各层数据的灰度值进行定义。

c1:叠加合并，将通过编码算法得到的各层平面空间二维码进行叠加合并，获得多空间二维码的打印图案，所述的打印图案为灰度黑色、灰度单色或彩色。

上述多空间二维码的解码方法包括如下步骤：

a2：读取识别，识别多空间二维码的每个色块颜色，读取每个色块的灰度值，其中所识别的多空间二维码为灰度黑色、灰度单色或彩色。

b2：还原各层数据，通过识别色块的颜色，还原出各层的数据值，并根据各层的数据值还原出每层平面空间二维码所包含的数据。

c2：组合数据，将每一层平面空间二维码还原出来的数据组合起来，得出多空间二维码包含的信息。

由于多空间二维码内各层的数据可采用不同灰度、不同色彩模式的色块进行表示，因此可以生成灰度黑色（黑色与白色的不同比例）、灰度单色（单色与白色的不同比例）和彩色的多空间二维码。

以下分别对上述三种类型的多空间二维码进行说明。

实施例一，为灰度黑色的多空间二维码，由至少两层格式一致的平面空间二维码叠加而成，各层平面空间二维码分别采用不同灰度值的黑色色块，且其中任意数量层的平面空间二维码所采用的灰度值之和均不等于任意一层平面空间二维码所采用的灰度值或其它任意数量层平面空间二维码所采用的灰度值之和。

各层平面空间二维码分别采用不同灰度值的黑色色块，其中所有平面空间二维码的灰度值之和，即为多空间二维码的打印、显示灰度，参照图2、图3所示，本实施例中的灰度黑色三空间二维码，由三层平面空间二维码叠加而成，其整体数据量为单层空间二维码的三倍。

本实施例中采用256灰度等级，即是从白到黑共有256种亮度变化，每层平面空间二维码由白色无效色块和不同灰度值的黑色色块组成，以表示该层平面空间上经二维码算法转换后的数据内容，每层平面空间二维码所采用色块的灰度值需进行不同的定义，本实施例中具体的定义方法如下：

第一层平面空间二维码对于有效色块的灰度值定义为32/256灰度等级（简称16灰度等级，下同）；

第二层平面空间二维码对于有效色块的灰度值定义为64/256灰度等级；

第三层平面空间二维码对于有效色块的灰度值定义为128/256灰度等级，其余无效色块为空白。

下面我们结合图3方框F内的9个色块来具体说明，所述方框包括1至9号色块，由叠加过程可知：

1号色块是由第1、2、3层空间二维码组成的，则其灰度等级为224；

  2号色块是由第1层空间二维码组成的，则其灰度等级为32；

  3号色块是由第1、3层空间二维码组成的，则其灰度等级为160；

  4号、7号色块都是空白的，则为无效色块；

  5号、8号、9号色块都是由第3层空间二维码组成的，则其灰度等级为128；

  6号色块是由第1、2层空间二维码组成的，则其灰度等级为96。

因此，最终叠加后的打印、显示灰度值为32至224级灰度，且其中任意一至三层平面空间二维码所定义的灰度值之和，均不等于任意一层所定义的灰度值或多层空间所定义的灰度值之和。因此，通过读取多空间二维码上的某一个色块的灰度值，即可逆推出该色块具体由哪几层平面空间二维码的有效色块叠加而成。如此类推即可还原出各个平面空间二维码上的有效色块分布图，并根据二维码解码规则还原出每层平面空间二维码所包含的数据。

同理，本实施例中的多空间二维码也可以由8层平面空间二维码叠加而成，每层平面空间二维码的灰度值定义如下：

第一层平面空间二维码灰度值定义：1灰度等级；

第二层平面空间二维码灰度值定义：2灰度等级；

第三层平面空间二维码灰度值定义：4灰度等级；

第四层平面空间二维码灰度值定义：8灰度等级；

第五层平面空间二维码灰度值定义：16灰度等级；

第六层平面空间二维码灰度值定义：32灰度等级；

第七层平面空间二维码灰度值定义：64灰度等级；

第八层平面空间二维码灰度值定义：128灰度等级。

同理，也可以使用比256更高的灰度等级，以形成比8层更多的平面空间二维码，实际上，只需在2^x-1（x为自然数）数列中挑选出任意数值作为定义的灰度值，即可满足要求。

当然，也可以采用其它算法实现任意数量层的平面空间二维码所采用的灰度值之和均不等于任意一层平面空间二维码所采用的灰度值或其它任意数量层平面空间二维码所采用的灰度值之和。

根据上述原理，按照不同的色彩模式也可以得到相应的单色、彩色多空间二维码。

实施例二为灰度单色的多空间二维码，与实施例一不同点仅在于，各层平面空间二维码分别采用不同灰度值的单色色块（单色与白色的不同比例），所述的单色指除白色、黑色外的任意颜色。

实施例三为彩色多空间二维码，由多层格式一致的平面空间二维码叠加而成，各层平面空间二维码分别采用不同灰度值和/或颜色的单色色块。例如，对于RGB色彩模式来说，所述彩色多空间二维码分别由以不同灰度值的红色、绿色或蓝色表示其有效色块的平面空间二维码组成。

以下再以CMYK印刷色彩模式对本实施例进行详细说明，CMYK印刷色彩模式包括C（青色）、M（品红色）、Y（黄色）和K（纯黑色），为了达到更好的处理效果，简化算法流程，本实施例中的彩色空间二维码选用CMY三色作为叠加基准。

本实施例中的彩色多空间二维码由12层平面空间二维码叠加而成，包括4层以不同灰度值青色色块作为有效色块的平面空间二维码、4层以不同灰度值品红色色块作为有效色块的平面空间二维码和4层以不同灰度值黄色色块作为有效色块的平面空间二维码，12层平面空间二维码叠加后的彩色多空间二维码上呈现出各个彩色色块。

其中，各层平面空间二维码的色块除了对色块本身灰度值进行定义外，还对色块本身的颜色进行定义。

例如，采用如第一实施例中256灰度等级，对于本实施例中的第一层平面空间二维码，其灰度值定义为16灰度等级，同时还对该层色块的颜色定义为C（青色），即该层平面空间二维采用16灰度等级的青色色块作为其有效色块，以下简称该层的色块定义为C16。

如此类推，第二层平面空间二维码的色块定义为C32，第三层平面空间二维码的色块定义为C64，第四层平面空间二维码的色块定义为C128。其它层也如此类推，即：第五层M16、第六层M32、第七层M64、第八层M128、第九层Y16、第十层Y32、第十一层Y64、第十二层Y128。

这样最终所有层对应色块叠加后的色块颜色都可以采用CMYK印刷色彩模式进行表示，即该颜色可通过不同灰度值下的C（青色）、M（品红色）、Y（黄色）色块叠加而成。

例如，在解码上述彩色多空间二维码时，读取其中一个色块的颜色，将该颜色换算成CMYK印刷色彩模式的表示形式后为C112、M80、Y192，则可推算出该色块是由色块定义为C16、C32、C64、M16、M64、Y64、Y128的色块叠加而成，说明该色块是由第一、第二、第三、第五、第七、第十一、第十二层平面空间二维码上的有效色块叠加而成。如此类推即可还原出12层平面空间二维码上的有效色块分布图，并根据二维码解码规则还原出每层平面空间二维码所包含的数据，最终将数据组合后得到整个彩色多空间二维码所包含的信息。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种多空间二维码，其特征在于：包括至少两层格式一致的平面空间二维码，所述多空间二维码的信息为各层平面空间二维码信息的集合，其中不同层的平面空间二维码分别采用不同灰度值的色块，且其中任意数量层的平面空间二维码所采用的灰度值之和均不等于任意一层平面空间二维码所采用的灰度值或其它任意数量层平面空间二维码所采用的灰度值之和。

2.根据权利要求1所述的一种多空间二维码，其特征在于：所述多空间二维码包括方向定位标志。

3.根据权利要求2所述的一种多空间二维码，其特征在于：所述方向定位标志是具有灰度基准数据和/或表示空间层数含义的位置探测图形。

4.根据权利要求1所述的一种多空间二维码，其特征在于：多空间二维码内各层的数据内容采用不同灰度和/或不同色彩模式的色块进行表示。

5.根据权利要求4所述的一种多空间二维码，其特征在于：所述的不同灰度包括灰度黑色和灰度单色。

6.根据权利要求4所述的一种多空间二维码，其特征在于：所述不同色彩模式包括CMYK印刷色彩模式和RGB模式。

7.根据权利要求6所述的一种多空间二维码，其特征在于：所述的CMYK印刷色彩模式是由青色、品红色、黄色、黑色四种单色中的一种或多种组成。

8.根据权利要求6所述的一种多空间二维码，其特征在于：所述的RGB模式由红色、绿色、蓝色三种单色中的一种或多种组成。

9.根据权利要求7或8所述的一种多空间二维码，其特征在于：所述每种单色可定义为各种不同灰度的单色。

10.根据权利要求1所述的一种多空间二维码，其特征在于：解码时，根据每个色块的灰度值总和逆向反推出各层每个色块的灰度情况，还原各层每个色块所包含的数据。

11.根据权利要求1所述的一种多空间二维码，其特征在于：所述格式一致的平面空间二维码为类型、码制、整体尺寸、色块大小都为一致。

12.一种权利要求1至11任一所述多空间二维码的生成方法，其特征在于包括以下步骤：

      a1,划分数据，将待编码信息根据每层平面空间二维码的最大容量划分成多组数据，每组数据对应一层平面空间二维码；

      b1，编码算法，将分好的数据字符逐一转换为相应代码序列的格式一致的二维码算法，并赋予各层的二维码数据色块不同的灰度值；

      c1，叠加合并，将通过编码算法得到的各层平面空间二维码进行叠加合并，获得多空间二维码的打印图案。

13.根据权利要求12所述的一种多空间二维码的解码方法，其特征在于：步骤b1中，还对多空间二维码各层数据的灰度值进行定义。

14.一种权利要求1至11任一所述多空间二维码的解码方法，其特征在于包括以下步骤：

      a2,读取识别，识别多空间二维码的每个色块颜色，读取每个色块的灰度值；

b2，还原各层数据，通过识别色块的颜色，还原各层的数据值；

c2，组合数据，将每一层平面空间二维码还原出来的数据组合起来，得出多空间二维码包含的信息。

15.根据权利要求14所述的一种多空间二维码的解码方法，其特征在于：步骤b2中，还根据各层的数据值还原出每层平面空间二维码所包含的数据。