CN104915697B - 一维数形图码信息技术 - Google Patents

Abstract

本发明属于条码、二维码信息技术领域的一种与整数系对应的一维数形图码信息技术，能按数字方式编辑、调用图码，实现数码与图码间的直接转换；根据信息量，选择存储量相应的数形来存储，实现精确选择，节省内存资源。特别在其一维直线段内和线系中，都能作与计算机基础代码“0、1”信息植入，按数形生成规则，圆式排布成图码，供解码器解读信息；一维数形图码定位和解读的三个基准标识之间位置可变动，随用户需要及注入信息量的情况，进行移动或重合。一维数形图码适用于线上、线下的各类信息领域，以及其他信息存储、信息关联与流通环节，为图码信息产业的升级运行，提供重要的技术、产品支撑，具有广阔的应用前景。

Description

一维数形图码信息技术

技术领域

本发明属于条码、二维码信息技术领域中的一种与整数系对应的数形图码，特别在一维线内和线系内，作与计算机对应的“0、1”信息植入，以圆式排布成图码，供解码器解读信息。重要的是产生出的数形图码定位和解读的三个基准标识之间位置，是可变动的，随用户需要及注入信息量的情况，进行移动或重合。

背景技术

条码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记，这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成计算机兼容的二进制和十进制信息。条形码的信息存储量较小，仅能存储一个代号，使用时必须通过这个代号调取计算机网络中的数据。之后，为解决满足人们信息存储技术问题，产生了二维码，又称二维条码。

二维码的编码也巧妙地利用计算机的基础信息代码“0”、“1”组成的比特流，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字、数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读，以实现信息自动处理。它能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，因此能在很小的面积内表达大量的信息。但二维码种类繁多，其码制的编码规则差别很大，缺乏统一的标准。这给二维码的普及与统一管理带来不便。随着二维码使用范围的扩大，在单位空间上，其信息的存储量仍然有限，并有大规模市场运用的潜在安全风险，这需要对当前二维码技术进行升级。

另一方面，识别二维码的三个探测点占有的空间太大，浪费了图案本身存储空间，而且始终固定，主体样式没有灵活性，二维码的方形结构和单一垂直纵、横的排布，也使得图形的空间利用率不高，信息存储量受限、结构样式自由度不高。

数形图码的概念，是由本发明人的专著《动态几何与数的图模》中提出，数形是在动态几何图模中发现的一种与自然整数系一一对应的图系，由图结构分类：有正、负数图模，有零、奇、质、偶数构型；每一图案中，有若干线条，按数形成图规则排布，一般以圆式排布为主。如果成图中排布的线条是直线段，则构造出的数形就是一维数形，也是本发明中使用的数形结构。

成图前，可引入参数控制数形结构，或引入数列控制线条排布，产生出与整数对应，具有独立结构特征的图案，其图量在理论上，与整数一样丰富。因数形在成图中，能植入信息并能被解读，这样的载有信息的数形图就是数形图码。

本发明提出对这样的重要图模，使用一种简洁、有效方式，开发运用，进而带来图码信息技术上的创新，创造数形运用在信息技术上的功能，提高图码使用效率。

发明内容

为了解决上述整数系数形图案在运用上的难题，本发明提供了一维数形图案在信息技术上的运用。具体地说，将条码、二维码技术与一维数形成图技术结合，创造出能植入信息，并能解读的一维数形图码技术与产品，供用户使用。

在本发明人著作《动态几何与数的图模》中，没有提出过用二维码技术在一维数形图案中注入信息，来构造数形图码；在现有条码、二维码产品中，也没有采用一维数形图案及其成图方式，来存储和解读信息的，在专利局有关文件中没有检索到相关专利，在市场及用户使用产品中都没有一维数形图码，因而申请此一维数形图码信息技术专利。这主要包括一维数形图码的产品结构样式和生成、运用方法。

数形图码运用的功能优势：

(1)用整数来编辑、查询、调用与之对应的图码，使图码与数码之间实现无缝对接，并让系列图码按整数序列组合，实现数与形精准配对。这方便用户和机器，按数字方式直接调用、处理图码中的信息，速度快、效率高；

(2)根据信息量，机器能够自动选择存储量相应的数形来存储，实现精确选择，节省内存资源、减少浪费和工作能耗；

(3)拓展了图码信息的功能与用法，扩大数形图码的使用范围，利于图码信息技术的升级；

(4)采用数形方案生成的一维数形图码，有统一的生成标准和解读方案，便于管理。

成码、解码原理：在一维数形成图中，将计算机基础信息“0”、“1”比特流，植入到具有一定宽度的直线段或其线系中。方法是：构成直线段的点是个指定的区域，可以是像素区域和尺度成比例的方块，为让直线段中这样的点即方块与计算机的“0、1”比特流对应，采用软件控制，对代表“0”的点即方块，不显示和不被打印；代表“1”的点即方块，显示和被打印出现。由此，构成的图案中，空与实或黑与白的几何分布，就与计算机基础逻辑代码对应起来，这样的图码中存储着信息的几何编码，可以用对焦、快拍的方式，让机器自动解读出信息。

对于线系是由若干直线段组成，在数形中选取的一组直线段，将计算机基础信息“0、1”比特流，植入到一维数形的线系中，方法是：构成单一直线段的空间区域，与计算机的“0、1”比特流对应，采用软件控制，对代表“0”的一条直线段，不显示或不被打印；代表“1”的一条直线段，显示或被打印出来。由此，构成的图案中，线系中空与实或黑与白的分布，就与计算机基础逻辑代码对应起来，这样的图码中线系里存储着信息，可以用对焦、快拍的方式，让机器自动解读出。

一维数形图码整体特征是圆形结构，所有的一维直线段按圆式排布，这改变了二维码的单一方块结构，突破了现行二维码总是以垂直纵、横的方式存储信息。而且，圆式的整体构造空间大，存储量大，结构丰富，自由度高，能实现多级存储。这就提升、扩展了图码信息技术。

一维数形图码结构设计与运用：

数形通过标准化处理，并植入信息后，才成为图码，其内存储的信息才能被解读。数形图是本信息图码的母版和信息载体，其中载入信息的主体信息线，是数形中的一维直线段。

被选定的某数的数形，在植入信息前，必须在“成码器”中，作标准化设置。设置方法：通过软件，确定出该数形圆，使得数形整体容入圆中，且圆周总是沿着一维直线段的最外端。由此在圆的圆心设直角坐标，坐标将数形圆结构分成四个区：左上区、左下区、右上区、右下区；并与数形圆周有四个交点：左横轴交点、右横轴交点、上纵轴交点、下纵轴交点(见图1)。用于标准化设置的数形圆、坐标、交点，在一维数形图码产品中，不显示和不打印出现，以避免对图码信息解读的影响。数形有了标准化分区，大大方便信息植入、管理和准确解读。

为方便快拍并解读图码中的信息，本一维数形图码图案中设置了三个标识：定位标识、起读标识、终止标识，在说明书和附图说明中简称为：定位点、起读点、终点(见图2)。

定位点，该标识与数形标准化设置后的左横轴交点重合。用来帮助快拍对焦，以及图形转动后，仍然能精确对焦，表现为一个实心圆圈，直径2～4mm范围。对每个一维数形图码来说，定位点都是首先确定，不管其内信息如何存储，其位置在全图中不变。

起读点，就是信息植入到信息线上的起点位，在左上区域内，或横、纵轴线上，其他区域不含该标识。表现为空心圆圈，直径为2～4mm。

终点，是指信息植入或读取的结束区位。因信息量和植入方式不同，终止标识可出现在数形图码周期成图中任意位置，可以与定位点和起读点重合，表现为空心正方形，边长为2～4mm。三个标识大小在限定范围内，同尺度放大和缩小。

定位点、起读点、终点的位置变化有三种类型：三标识重合、两标识重合、三标识都不重合。具体如下：

第一种类型，当三标识重合时(见图3)，图中表现为起读点、定位点、终点，三者重合，该图说明信息按顺时针方向从起读点(与定位点重合)开始植入，到终点(也与定位点重合)结束，没有多余的空间可再存储信息，图示为空心方块，包含一个实心圆在左横轴线上。

第二种类型，两标识重合，分为三种情况：(1)起读点与定位点重合；(2)定位点与终点重合；(3)起读点与终点重合。

(1)当定位点与起读点重合时，终点位于其他区域内(见图4)，信息按顺时针方向从起读点与定位点重合处，开始植入或起读，图中还有多余空间可再存储，图示中有两标识，一个实心圆在左横轴上，一个空心正方形在其它区域内；

(2)当定位点与终点重合时，信息按顺时针方向从左上区域内的起读点开始植入，到终点(与定位点重合)处结束(见图5)，此图中仍留有空间可再存储信息，图示中只有两标识，一个空心正方形包含一个实心圆在左横轴线上，一个空心圆在左上区域内；

(3)当起读点与终点重合时，信息按顺时针方向从左上区域内的起读点(与终点重合)开始起读或植入，到终点(与起读点重合)结束(见图6)，此图中没有空间可再存储信息，图示中只有两标识，一个实心圆圈在左横轴线上，一个空心方块包含一个空心圆在左上区域内。

第三种类型，三标识不重合，信息按顺时针方向从左上区域内的起读点开始植入，到终点结束(见图7)，此图中还有空间可再存储信息，图示中有三个标识，一个空心圆圈在左上区域，一个实心圆圈在左横轴上，一个空心方块在其它区域内。

由上述三个标识的变化，及相应植入和解读信息的变化，给用户的信息存储、图码样式，以及加密方式上，都带来了较大的灵活性、可操作性，这是当前二维码没有的。

本发明中所取数形图，是与自然整数系一一对应的图系；每一图案中，有若干线条组成，在本发明中数形的线条是直线段，它们由计算机软件控制生成，从一维直线段起逐步构造，按“整数形”成图规则排布，直至几何图形圆满时，构成圆式排布，整体构型一般是圆形。每条直线段里都可以植入计算机比特信息，供解读器解读。所以，本数形图码结构是具有整数型独特结构样式，如±11～±20的一维数形图案(见图8)。

信息植入方式：

(1)线上信息植入，也就是在做几何编码。将直线段分为16个单位为等长区域，每一单位区域对应一个比特字符，都以“0、1”图式排布在线上。本数形图码信息线即直线段的构成方式：由边长为2mm的正方块，连续、无缝拼接排布起来，信息线标准可以根据具体应用情况调整设定，包括引用其他成图格式。

信息的注入顺序是从信息线段外端A方块开始，到内端B方块结束(见图9)，外端指向数形圆外、内端指向数形圆内。这些连续单元方块对应计算机基础语言“0”、“1”比特流，其中“0”对应的方块不显示或不被打印出来，“1”对应的方块显示或被打印出来。在解读时，遇到显示的方块翻译成计算机比特字符“1”，空位的方块翻译成计算机比特字符“0”，由此翻译出直线段中信息。信息在数形成图时，由软件控制，一条直线段中会有8位、16位及比例量的方块，为一组比特流信息，植入在一维直线段里，这样直线段里有信息供解读器解读(见图10)。

(2)线系内信息植入，一般对直线段排布致密的数形，从起读点开始，将其内每条线对应计算机比特字符“0、1”中的一个，即显示的线段为“1”，不显示的线段为“0”。

对于一维直线段圆式排布密度大的数形，内有100～500条直线段，如奇数形图、质数形图，在成图过程中，由成图方向及软件控制，对每一条直线段进行比特流标记，直线段中有信息植入，比特流信息标记为“1”，显示并被打印出来。比特字符标记为“0”的直线段，没有存入信息，就不显示或不被打印出来，所构成的新的数形图，在线系中就带有计算机的基础代码(见图11)，由对焦快拍、解码软件等，将数形图码中的信息解读出来。

数形图码在线段里和线系中都会载有信息，信息在线段、线系中能双重植入。根据信息类型和存入方式，来设定直线段中是否植入信息。信息注入方法是从信息线外端点向内端点依次注入的，当有比特流注入信息线，由软件自动标记该信息线代码为“1”；当没有比特流注入信息线，则信息线不显示，由软件自动标记该信息线代码为“0”。由此，图码中全部直线段的明、暗或黑、白的条与块，与计算机比特信息对应，计算机的比特信息可以存储在一维数形的直线段和线系中(见图12)。这样，一维数形图码中线段系中载有信息，而各个明显的线段里，也载有信息，供解读器解读。

本发明一维数形图码中，信息是按数形成图规则、顺时针方向植入，信息最大存入量是从起点位置与终点位置，呈360°一周期；读取量最多为图码生成时，当起读点与终点重合时；信息存储量与圆式图形半径、内存级数和内部存储单元量成正比。

一维数形图码，适用于当前二维码的应用领域，以及其他信息存储、信息关联与流通环节。对于整个图码信息技术产业的升级运行，提供重要的技术、产品支撑，具有十分广阔的应用前景。

附图说明

下面是结合附图和实施例对本发明进一步描述：

图1是6的数形图作标准化，在图1中1是左横轴交点，2为上纵轴交点，3为右横轴交点，4为下纵轴交点，A为左上区，B为右上区，C为左下区，D为右下区；

图2是三个标识点的实例图，在图2中●是定位点，半径范围为2mm到4mm，○为起读点，半径范围为2mm到4mm，□为终点，半径范围为2mm到4mm；图3是起读点、定位点、终止点三点重合时的图，图中在左横轴上有一个空心方块包含一个实心圆；

图4是起读点和定位点重合时的图，图中一个实心圆在左横轴上，一个空心正方形在其它区域内；

图5是定位点与终点重合时的图，图中一个空心正方形包含一个实心圆在左横轴线上，一个空心圆在左上区域内；

图6是起读点与终点重合时的图，图中一个实心圆圈在左横轴线上，一个空心方块包含一个空心圆在左上区域内；

图7是起读点、定位点和终点不重合时的图；

图8是±11～±15的数形图和±16～±20的数形图；

图9是信息线段示例图，表示信息单元从端点A到端点B依次排布，在数形图码中A指向圆外，B指向圆内，信息线段由单元方块□组成，共16个，代表16个比特字符；

图10是8个和16个比特单位信息的几何编码示例图，其中有阴影方块对应信息比特字符“1”，空方块对应信息比特字符“0”；

图11是线系中植入比特字符图，其中有信息植入表现为几个单元方块连续无缝拼接的线段，比特字符为“1”，线系之间空白处，信息没有植入，由软件控制得比特字符为“0”，其中图示按比例放大7的数形的1/4部分图；

图12为信息植入放大图，其中实心方块■，表示比特字符“1”；空心方块□，表示比特字符“0”；有信息植入信息线，信息线显示并有软件控制为比特字符“1”，没有信息植入信息线，信息线不显示，有软件控制为比特字符“0”；

图13为实施方案图样，取6的数形，在线段和线系内，并分区植入信息的一维数形图码。

具体实施方式

一维数形图码信息技术是基于条码、二维码应用技术领域，由其结构特征，能作多层次存储；与整数系对应，便于用数字灵活调用图码，实现精准容量的信息存储，会有广泛的运用。下面以一实例说明。

汽车生产涉及的零部件有上万个，一般部件的工艺主要有四道：冲压工艺、焊接工艺、组装工艺、检测，每一道工艺都有生产厂家、车间、工人工号，质量信息的记录是非常繁琐的一件事情，使用一维数形图码作适时记录、并作为标识由生产机器自动贴在器件上，方便总厂对全部汽车配件的工艺、质量、生产、检测的统计和管理。

取6的数形图，其内有若干条信息线，能够分区存储，每条信息线段上可以记载16位二进制字符信息，并由软件控制方块标记作对应几何编码和圆式排布。

为方便植入、读取不同类别的信息，将某一汽车配件在加工中的信息分类，将冲压工艺、焊接工艺、组装工艺、检测的四类信息，分别对应数形图码中的四个信息区：A、B、C、D，将工艺流程信息存储到信息线段中；将车间、工号信息存储到工艺对应的区线系中，由软件控制标识方块的几何编码(见图13)。

根据汽车不同零部件生产工艺和信息量，可精确选择适合的一维数形来存储信息。将图码技术应用到汽车生产流程中，可以快速查询汽车每个零配件的生产信息：各项工艺及质量、出厂时间、车间、工号等信息。在总装厂里，对这些部件的精确管理，只需要对进入流水线中的部件，快拍下它的一维数形图码，就可了解它的全部生产流程信息，并放在数据库中方便统计和跟踪用，从而实现自动化与信息化的融合管理。

一维数形图码除了在工业制造中大量使用外，还可以在商业、证件、物流、银行等流通行业中大量使用。

Claims (1)

1.一种汽车生产工艺自动化生产方法，其特征在于，将部分汽车配件在加工中的信息分类，将冲压工艺、焊接工艺、组装工艺、检测的信息，分别对应图码中的四个信息区A、B、C、D，将工艺流程信息存储到信息线段中，将车间、工号信息存储到工艺对应的区线系中，有软件控制标识方块的图码；

所述图码包括数形圆、定位点、起读点和终点，所述数形圆是由数形在植入信息前，经过成码器作标准化设置确定得到，所述数形整体容入数形圆中，所述数形圆圆周总是沿着一维直线段的最外端，所述数形圆的圆心设置直角坐标，坐标将数形圆分成四个区：左上区、左下区、右上区、右下区；并与数形圆周有四个交点：左横轴交点、右横轴交点、上纵轴交点、下纵轴交点，所述数形圆在一维图码中不打印或显示；

所述定位点与标准化设置后的数形的左横轴交点重合，为一实心圆，用以辅助快拍对焦；所述起读点是信息植入到信息线上的起点位，位于左上区域内，或横、纵轴线上，表现为空心圆，直径2mm；

所述终点为信息植入或读取的结束区位，表现为空心正方形，边长2mm；

所述定位点、起读点、终点位于限定范围内，同尺度放大或缩小；

在成码或解码过程中，将计算机信息“0”、“1”比特流转换成几何信息编码，注入信息线或线系中，使拥有计算机基础语言的信息线与一维数形图结合，通过对焦、快拍、解码软件，将存储的信息解读出来。