CN105373823B - 动态二维码的生成、读取方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动态二维码的生成、读取方法及其装置。其中的动态二维码的生成方法包括：将待编码的信息编码为信息码字；根据各个信息码字在码字空间中的分布，计算各个信息码字在该码字空间中的分布中心；根据各个信息码字与分布中心的距离，对已编码的信息码字进行冗余编码，形成最终的编码后的信息码字；根据编码后的信息码字生成包括预设数量的二维码图像的动态二维码图像序列，并在每一帧二维码图像中携带所述码字空间的分布中心的值以及初始总和。应用本发明，即使是读取设备的扫描频率低于动态二维码的显示频率时，也可以快速而准确地从动态二维码中获取到原始的待编码的信息。

Description

动态二维码的生成、读取方法及其装置

技术领域

本发明涉及二维码技术领域，尤其涉及动态二维码的生成、读取方法及其装置。

背景技术

目前，随着二维码技术的快速发展，二维码已经越来越广泛地应用到社会生活的各个领域。但是，由于现有技术中所使用的各种二维码的安全性不够高，很容易被复制，因此二维码的安全性已经开始得到大家的关注，特别是在进行支付时使用二维码的场景，二维码的安全性尤为显得重要。

为了提高二维码的安全性，现有技术中已经提出了很多技术方案和具体实施方式。例如，在现有技术中，已经提出了一种生成动态二维码的技术。在该技术中，为了提高二维码的安全性，使用了动态二维码。该动态二维码实际上是一个由多个二维码图像组成的图像序列，在显示该动态二维码时，上述图像序列中的多个二维码图像按照预定次序和预定的显示频率依次显示，从而使得该二维码的显示成为一种动态的显示。由于该动态二维码是由多个二维码图像组成的图像序列，因此难以被复制，从而提高了二维码的安全性。

但是，在使用上述动态二维码时，也可能会存在一些问题。例如，由于该动态二维码中的多个二维码图像是按照预定的显示频率依次显示的，如果读取设备的扫描频率比较低，特别是当该扫描频率比动态二维码的显示频率低很多时，读取设备通过一次扫描不能获得该动态二维码的二维码图像序列中的全部二维码图像，只能通过不断循环读取该动态二维码的二维码图像序列，直至读取到该二维码图像序列中的所有二维码图像为止，才能进行后续的解码，从而将大大延长该读取设备读取该动态二维码的读取时间。因此可知，上述动态二维码比较适用于使用高扫描频率的读取设备，而不太适用于使用较低扫描频率的读取设备的实际场景，从而限制了该动态二维码的应用场景和应用领域。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种动态二维码的生成、读取方法，从而当读取设备的扫描频率低于动态二维码的显示频率时，也可以快速而准确地从动态二维码中获取到原始的待编码的信息。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种动态二维码的生成方法，该方法包括步骤：

将待编码的信息编码为信息码字；

根据各个信息码字在码字空间中的分布，计算各个信息码字在该码字空间中的分布中心；

根据各个信息码字与分布中心的距离，对已编码的信息码字进行冗余编码，形成最终的编码后的信息码字；

根据编码后的信息码字生成包括预设数量的二维码图像的动态二维码图像序列，并在每一帧二维码图像中携带所述码字空间的分布中心的值以及初始总和；

其中，所述初始总和为：所有信息码字与分布中心的距离的总和。

较佳的，所述根据各个信息码字与分布中心的距离，对已编码的信息码字进行冗余编码，形成最终的编码后的信息码字包括步骤：

a1、将所有与分布中心的距离大于等于0的信息码字组成第一集合P1，将所有与分布中心的距离小于0的信息码字组成第二集合P2；

a2、通过统计分别得到P1和P2中的信息码字的个数N1和N2；

a3、如果N1>N2，则随机从P2中挑选(N1-N2)个信息码字，将所挑选的信息码字复制到所述P2中，再执行步骤a4；如果N2>N1，则随机从P1中挑选(N2-N1)个信息码字，将所挑选的信息码字复制到所述P1中，再执行步骤a4；如果N1＝N2，直接执行步骤a4；

a4、如果当前的P1和P2中的信息码字的个数小于原始的信息码字个数的2倍，则对P1中的每个信息码字都进行一次复制，并将复制得到的信息码字添加到P1中，对P2中的每个信息码字都进行一次复制，并将复制得到的信息码字添加到P2中；

a5、对P1和P2中的信息码字进行分组交织编码和循环冗余码校验，形成最终的编码后的信息码字。

本发明还提供了一种动态二维码的读取方法，该方法包括步骤：

A、读取动态二维码，从所述动态二维码中获取多个二维码图像；

B、每获取一个二维码图像时，对该二维码图像进行解码，获取信息码字，并计算第一总和；其中，所述第一总和为：当前所获取的各个信息码字与分布中心的距离的和；

C、如果所述第一总和与初始总和之间的差值小于预设的门限阈值，则执行步骤D；否则，返回执行步骤A；

D、再次读取动态二维码，从所述动态二维码中获取一个二维码图像；

E、对该二维码图像进行解码，获取信息码字，并计算第二总和；其中，所述第二总和为：当前所获取的所有信息码字与分布中心的距离的和；

F、如果所述第二总和与所述第一总和之间的差值小于预设的第二阈值，则根据当前所获取的所有信息码字进行解码得到原始的待编码的信息；否则，返回执行步骤D。

本发明还提供了一种动态二维码的生成装置，该装置包括：编码模块、冗余编码模块和生成模块；

所述编码模块，用于将待编码的信息编码为信息码字，将所述信息码字发送给冗余编码模块；

所述冗余编码模块，用于根据各个信息码字在码字空间中的分布，计算各个信息码字在该码字空间中的分布中心；根据各个信息码字与分布中心的距离，对已编码的信息码字进行冗余编码，形成最终的编码后的信息码字；将编码后的信息码字发送给所述生成模块；

所述生成模块，用于根据编码后的信息码字生成包括预设数量的二维码图像的动态二维码图像序列，并在每一帧二维码图像中携带所述码字空间的分布中心的值以及初始总和；其中，所述初始总和为：所有信息码字与分布中心的距离的总和。

较佳的，所述编码模块和冗余编码模块集成为同一个编码模块。

本发明还提供了一种动态二维码的读取装置，该装置包括：读取模块和解码模块；

所述读取模块，用于根据第一读取指令读取动态二维码，从所述动态二维码中获取多个二维码图像、二维码图像中携带的码字空间的分布中心的值以及初始总和，将第一解码指令、所获取的二维码图像、码字空间的分布中心的值以及初始总和发送给所述解码模块；还用于根据第二读取指令再次读取动态二维码，从所述动态二维码中获取一个二维码图像；将第二解码指令和所获取的一个二维码图像发送给解码模块；

所述解码模块，用于在每获取一个二维码图像时，对该二维码图像进行解码，获取信息码字；根据第一解码指令计算第一总和；其中，所述第一总和为：当前所获取的各个信息码字与分布中心的距离的和；如果所述第一总和与初始总和之间的差值小于预设的门限阈值，则向所述读取模块发送第二读取指令；否则，向所述读取模块发送第一读取指令；还用于根据第二解码指令计算第二总和；其中，所述第二总和为：当前所获取的所有信息码字与分布中心的距离的和；如果所述第二总和与所述第一总和之间的差值小于预设的第二阈值，则根据当前所获取的所有信息码字进行解码得到原始的待编码的信息；否则，向所述读取模块发送第二读取指令。

由上述技术方案可见，在本发明的技术方案中，由于在生成动态二维码时，是先计算各个信息码字在该码字空间中的分布中心，再根据各个信息码字与分布中心的距离，对已编码的信息码字进行冗余编码，形成最终的编码后的信息码字，然后再根据编码后的信息码字生成包括预设数量的二维码图像的动态二维码图像序列，并在每一帧二维码图像中携带所述码字空间的分布中心的值以及初始总和，因此相当于对动态二维码中的二维码图像序列所承载的信息进行了相应的冗余编码。所以，当使用读取装置读取上述动态二维码时，不必全部读取该动态二维码中的二维码图像序列中的所有的帧，而是只需读取足够数量的帧即可正确地解码得到所承载的信息。因此，即使当前所使用的读取设备的扫描频率低于上述动态二维码的显示频率，也可以快速而准确地从上述动态二维码中获取到原始的待编码的信息，有效地解决了由于读取设备的扫描频率低而导致的读取时间过长的问题，从而使得上述动态二维码可以适用于各种场景和应用领域，而且同时也不会降低动态二维码的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例中的动态二维码的生成方法的流程示意图。

图2为本发明实施例中的动态二维码的读取方法的流程示意图。

图3是本发明实施例中的动态二维码的生成装置的结构示意图。

图4是本发明实施例中的动态二维码的读取装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

在本发明的技术方案中，可以基于信息编码和恢复的方法来解决现有技术中所存在的上述问题。根据信息论中的香农定理，可以对信源进行相应的冗余编码，使得当接收端接收到进行上述冗余编码的信息后，可以通过其中的一部分编码就能恢复整个信息。因此，在本发明的技术方案中，将对动态二维码中的二维码图像序列所承载的信息进行相应的冗余编码，从而生成一个动态二维码(包括一个动态二维码图像序列)。当使用读取装置读取上述动态二维码时，不必全部读取该动态二维码中的二维码图像序列中的所有的帧(即二维码图像)，而是只需读取足够数量的帧就可以正确的解码得到所承载的信息。

图1为本发明实施例中的动态二维码的生成方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例中的动态二维码的生成方法包括：

步骤101，将待编码的信息编码为信息码字。

步骤102，根据各个信息码字在码字空间中的分布，计算各个信息码字在该码字空间中的分布中心；

步骤103，根据各个信息码字与分布中心的距离，对已编码的信息码字进行冗余编码，形成最终的编码后的信息码字；

步骤104，根据编码后的信息码字生成包括预设数量的二维码图像的动态二维码图像序列，并在每一帧二维码图像中携带所述码字空间的分布中心的值以及初始总和；其中，所述初始总和为：所有信息码字与分布中心的距离的总和。

通过上述的步骤101～104，即可生成一种动态二维码，该动态二维码实际上是一个由多个二维码图像组成的二维码图像序列，该二维码图像序列中的每一个二维码图像中都携带有码字空间的分布中心的值以及初始总和。由于上述的动态二维码中的信息码字都是通过冗余编码的方式进行编码的，因此，在使用读取装置读取上述动态二维码时，不用全部读取该动态二维码中的二维码图像序中的所有的帧(即二维码图像)，而只要读取足够数量的帧就可以正确的解码得到该动态二维码中所承载的信息。

另外，在本发明的技术方案中，可以使用多种技术手段来实现上述的步骤103。以下将以其中的一种具体实现方式为例，对本发明的技术方案进行详细的介绍。

例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述步骤103包括：

步骤31，将所有与分布中心的距离大于等于0的信息码字组成第一集合P1，将所有与分布中心的距离小于0的信息码字组成第二集合P2；

步骤32，通过统计分别得到P1和P2中的信息码字的个数N1和N2；

步骤33，如果N1>N2，则随机从P2中挑选(N1-N2)个信息码字，将所挑选的信息码字复制到所述P2中，再执行步骤34；如果N2>N1，则随机从P1中挑选(N2-N1)个信息码字，将所挑选的信息码字复制到所述P1中，再执行步骤34；如果N1＝N2，直接执行步骤34。

通过上述的方法，可以对信息码字较少的集合进行补全，从而使得两个集合P1和P2中的信息码字的数量相等。当两个集合P1和P2中的信息码字的数量相等时，即可进行下一步的操作，即执行步骤34。

步骤34，如果当前的P1和P2中的信息码字的个数小于原始的信息码字个数的2倍，则对P1中的每个信息码字都进行一次复制，并将复制得到的信息码字添加到P1中，对P2中的每个信息码字都进行一次复制，并将复制得到的信息码字添加到P2中。

在本发明的技术方案中，所述原始的信息码字即为通过上述步骤101所得到的信息码字。

步骤35，对P1和P2中的信息码字进行分组交织编码和循环冗余码校验(CRC，Cyclical Redundancy Check)，形成最终的编码后的信息码字。

通过上述的步骤31～35，即可根据各个信息码字与分布中心的距离，对已编码的信息码字进行冗余编码，形成最终的编码后的信息码字。

此外，为了更好地读取上述所生成的动态二维码，在本发明的技术方案中，还提供了一种与上述动态二维码的生成方法相对应的动态二维码的读取方法。

图2为本发明实施例中的动态二维码的读取方法的流程示意图。如图2所示，本发明实施例中的动态二维码的读取方法包括：

步骤201，读取动态二维码，从所述动态二维码中获取多个二维码图像。

步骤202，每获取一个二维码图像时，对该二维码图像进行解码，获取信息码字，并计算第一总和；其中，所述第一总和为：当前所获取的各个信息码字与分布中心的距离的和。

步骤203，如果所述第一总和与初始总和之间的差值小于预设的门限阈值，则执行步骤204；否则，返回执行步骤201；

步骤204，再次读取动态二维码，从所述动态二维码中获取一个二维码图像；

步骤205，对该二维码图像进行解码，获取信息码字，并计算第二总和；其中，所述第二总和为：当前所获取的所有信息码字与分布中心的距离的和；

步骤206，如果所述第二总和与所述第一总和之间的差值小于预设的第二阈值，则根据当前所获取的所有信息码字进行解码得到原始的待编码的信息；否则，返回执行步骤204。

当第二总和与所述第一总和的差值小于第二阈值时，总和的变化已经很小，说明各个信息码字与分布中心的距离d的分布已经基本稳定，与原值已经很相似，此时，可以认为已经读取了足够数量的帧，通过从所读取的帧中所获取的信息码字已经足以通过解码得到原始的待编码的信息。因此，可以根据当前所获取的所有信息码字进行解码得到原始的待编码的信息，从而完成整个的读取流程。

通过上述的步骤201～206，即可从上述动态二维码中获取足够数量的帧，而不必获取该动态二维码中所有的帧即可通过解码得到原始的待编码的信息。因此，即使当前所使用的读取设备的扫描频率低于上述动态二维码的显示频率，也可以快速而准确地从上述动态二维码中获取到原始的待编码的信息，从而使得上述动态二维码可以适用于各种场景和应用领域。

根据本发明提供的上述动态二维码的生成方法，本发明还提供了相应的动态二维码的生成装置，具体请参见图3。

图3是本发明实施例中的动态二维码的生成装置的结构示意图。如图3所示，本发明实施例中的动态二维码的生成装置包括：编码模块301、冗余编码模块302和生成模块303；

所述编码模块301，用于将待编码的信息编码为信息码字，将所述信息码字发送给冗余编码模块302；

所述冗余编码模块302，用于根据各个信息码字在码字空间中的分布，计算各个信息码字在该码字空间中的分布中心；根据各个信息码字与分布中心的距离，对已编码的信息码字进行冗余编码，形成最终的编码后的信息码字；将编码后的信息码字发送给所述生成模块303；

所述生成模块303，用于根据编码后的信息码字生成包括预设数量的二维码图像的动态二维码图像序列，并在每一帧二维码图像中携带所述码字空间的分布中心的值以及初始总和；其中，所述初始总和为：所有信息码字与分布中心的距离的总和。

另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述编码模块和冗余编码模块可以集成为同一个编码模块，也可以是彼此独立的两个编码模块。

此外，根据本发明提供的上述动态二维码的读取方法，本发明还提供了相应的动态二维码的读取装置，具体请参见图4。

图4是本发明实施例中的动态二维码的读取装置的结构示意图。如图4所示，本发明实施例中的动态二维码的读取装置包括：读取模块401和解码模块402；

所述读取模块401，用于根据第一读取指令读取动态二维码，从所述动态二维码中获取多个二维码图像、二维码图像中携带的码字空间的分布中心的值以及初始总和，将第一解码指令、所获取的二维码图像、码字空间的分布中心的值以及初始总和发送给所述解码模块402；还用于根据第二读取指令再次读取动态二维码，从所述动态二维码中获取一个二维码图像；将第二解码指令和所获取的一个二维码图像发送给解码模块402；

所述解码模块402，用于在每获取一个二维码图像时，对该二维码图像进行解码，获取信息码字；根据第一解码指令计算第一总和；其中，所述第一总和为：当前所获取的各个信息码字与分布中心的距离的和；如果所述第一总和与初始总和之间的差值小于预设的门限阈值，则向所述读取模块401发送第二读取指令；否则，向所述读取模块401发送第一读取指令；还用于根据第二解码指令计算第二总和；其中，所述第二总和为：当前所获取的所有信息码字与分布中心的距离的和；如果所述第二总和与所述第一总和之间的差值小于预设的第二阈值，则根据当前所获取的所有信息码字进行解码得到原始的待编码的信息；否则，向所述读取模块401发送第二读取指令。

综上所述，在本发明的技术方案中，由于在生成动态二维码时，是先计算各个信息码字在该码字空间中的分布中心，再根据各个信息码字与分布中心的距离，对已编码的信息码字进行冗余编码，形成最终的编码后的信息码字，然后再根据编码后的信息码字生成包括预设数量的二维码图像的动态二维码图像序列，并在每一帧二维码图像中携带所述码字空间的分布中心的值以及初始总和，因此相当于对动态二维码中的二维码图像序列所承载的信息进行了相应的冗余编码。所以，当使用读取装置读取上述动态二维码时，不必全部读取该动态二维码中的二维码图像序列中的所有的帧，而是只需读取足够数量的帧即可正确地解码得到所承载的信息。因此，即使当前所使用的读取设备的扫描频率低于上述动态二维码的显示频率，也可以快速而准确地从上述动态二维码中获取到原始的待编码的信息，有效地解决了由于读取设备的扫描频率低而导致的读取时间过长的问题，从而使得上述动态二维码可以适用于各种场景和应用领域，而且同时也不会降低动态二维码的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种动态二维码的生成方法，其特征在于，该方法包括步骤：

将待编码的信息编码为信息码字；

根据各个信息码字在码字空间中的分布，计算各个信息码字在该码字空间中的分布中心；

根据各个信息码字与分布中心的距离，对已编码的信息码字进行冗余编码，形成最终的编码后的信息码字；

根据编码后的信息码字生成包括预设数量的二维码图像的动态二维码图像序列，并在每一帧二维码图像中携带所述码字空间的分布中心的值以及初始总和；

其中，所述初始总和为：所有信息码字与分布中心的距离的总和。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个信息码字与分布中心的距离，对已编码的信息码字进行冗余编码，形成最终的编码后的信息码字包括步骤：

a1、将所有与分布中心的距离大于等于0的信息码字组成第一集合P1，将所有与分布中心的距离小于0的信息码字组成第二集合P2；

a2、通过统计分别得到P1和P2中的信息码字的个数N1和N2；

a3、如果N1>N2，则随机从P2中挑选(N1-N2)个信息码字，将所挑选的信息码字复制到所述P2中，再执行步骤a4；如果N2>N1，则随机从P1中挑选(N2-N1)个信息码字，将所挑选的信息码字复制到所述P1中，再执行步骤a4；如果N1＝N2，直接执行步骤a4；

a4、如果当前的P1和P2中的信息码字的个数小于原始的信息码字个数的2倍，则对P1中的每个信息码字都进行一次复制，并将复制得到的信息码字添加到P1中，对P2中的每个信息码字都进行一次复制，并将复制得到的信息码字添加到P2中；

a5、对P1和P2中的信息码字进行分组交织编码和循环冗余码校验，形成最终的编码后的信息码字。

3.一种动态二维码的读取方法，其特征在于，该方法包括步骤：

A、读取动态二维码，从所述动态二维码中获取多个二维码图像；

B、每获取一个二维码图像时，对该二维码图像进行解码，获取信息码字，并计算第一总和；其中，所述第一总和为：当前所获取的各个信息码字与分布中心的距离的和；

C、如果所述第一总和与初始总和之间的差值小于预设的门限阈值，则执行步骤D；否则，返回执行步骤A；其中，所述初始总和为：所有信息码字与分布中心的距离的总和；

D、再次读取动态二维码，从所述动态二维码中获取一个二维码图像；

E、对该二维码图像进行解码，获取信息码字，并计算第二总和；其中，所述第二总和为：当前所获取的所有信息码字与分布中心的距离的和；

F、如果所述第二总和与所述第一总和之间的差值小于预设的第二阈值，则根据当前所获取的所有信息码字进行解码得到原始的待编码的信息；否则，返回执行步骤D。

4.一种动态二维码的生成装置，其特征在于，该装置包括：编码模块、冗余编码模块和生成模块；

所述编码模块，用于将待编码的信息编码为信息码字，将所述信息码字发送给冗余编码模块；

所述冗余编码模块，用于根据各个信息码字在码字空间中的分布，计算各个信息码字在该码字空间中的分布中心；根据各个信息码字与分布中心的距离，对已编码的信息码字进行冗余编码，形成最终的编码后的信息码字；将编码后的信息码字发送给所述生成模块；

所述生成模块，用于根据编码后的信息码字生成包括预设数量的二维码图像的动态二维码图像序列，并在每一帧二维码图像中携带所述码字空间的分布中心的值以及初始总和；其中，所述初始总和为：所有信息码字与分布中心的距离的总和。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述编码模块和冗余编码模块集成为同一个编码模块。

6.一种动态二维码的读取装置，其特征在于，该装置包括：读取模块和解码模块；

所述读取模块，用于根据第一读取指令读取动态二维码，从所述动态二维码中获取多个二维码图像、二维码图像中携带的码字空间的分布中心的值以及初始总和，将第一解码指令、所获取的二维码图像、码字空间的分布中心的值以及初始总和发送给所述解码模块；还用于根据第二读取指令再次读取动态二维码，从所述动态二维码中获取一个二维码图像；将第二解码指令和所获取的一个二维码图像发送给解码模块；其中，所述初始总和为：所有信息码字与分布中心的距离的总和；

所述解码模块，用于在每获取一个二维码图像时，对该二维码图像进行解码，获取信息码字；根据第一解码指令计算第一总和；其中，所述第一总和为：当前所获取的各个信息码字与分布中心的距离的和；如果所述第一总和与初始总和之间的差值小于预设的门限阈值，则向所述读取模块发送第二读取指令；否则，向所述读取模块发送第一读取指令；还用于根据第二解码指令计算第二总和；其中，所述第二总和为：当前所获取的所有信息码字与分布中心的距离的和；如果所述第二总和与所述第一总和之间的差值小于预设的第二阈值，则根据当前所获取的所有信息码字进行解码得到原始的待编码的信息；否则，向所述读取模块发送第二读取指令。