CN105488552B - 非线性二维码产品及应用组件 - Google Patents

Abstract

本发明非线性二维码产品及其应用组件，包括非线性二维码产品、成码器和解码器。其在成码技术、产品结构、加密方法、解码技术上，相比当前线性矩阵二维码，有着明显的进步。本图码有四种基本类型：直线段排布码；单种曲线码；曲、直线交织码；多曲线交织码。进行类型组合，使得图码样式更加丰富多彩，便于为用户提供图码样式上的定制化服务；本解码器可进行原图、拍摄图、截图、打印图的解读，适于线上、线下的广泛应用。非线性二维码产品，可让用户自定义参数，直接参与图码产品的设计，创建自己需要的产品，从而实现二维码在形态、结构上自定义和定制化服务；因采用附加信息、几何算法、图案多样性等加密方案，保障应用安全。

Description

非线性二维码产品及应用组件

技术领域

本发明涉及二维码技术领域，尤其涉及非线性二维码产品及其应用组件。

背景技术

在全球范围内，每天需要运用到条码扫描的次数已经超过数亿次。其应用范围也涉及物流、仓储、图书馆、银行、医疗卫生、零售商品、服装、食品服务等诸多领域。当前我国的二维码行业呈现爆发趋势，发展到在线购物、签到、软件下载、电子优惠券等创意应用。与此同时，其弊端也随之逐渐暴露。目前，二维码的应用还处于非常浅层的基本应用，没有形成国家标准。当前，大多数企业利用二维码生成器，编辑自己需要的文字，直接生成所需要的二维码，或将企业宣传或促销的信息链接生成二维码，利用新鲜事物吸引用户，无其他实质内容，并且二维码容纳的信息量非常小，不足以完整存储所要表达的内容。

二维码虽相较于条码，具有包含更多的信息量，能够引入加密措施等优越性，但这些优越性也只是仅仅相比较与条码而言。事实上，从客观角度分析就可知，二维码存在升级难、码制散乱、样式少、加密安全度不高。

现有的编码方法中，主要有二维码，条形码等。二维码，是一种比一维码更高级的条码格式，一维码只能在一个方向上表达信息，二维码可以在水平和竖直，两方向上存储信息。二维码有堆叠式、行排式，它们都是线性矩阵类，在矩阵中相应“点位”表示二进制“1”，用“空位”表示二进制“0”，“点位”和“空位”的排列，就组成了二进制几何编码，这种线性矩阵方法的编码，整体构造空间小，结构单一，自由度低。这需要在现行二维码的基础上，进一步创新，拓展、深化其成码技术、结构样式、解码技术和应用领域。

发明内容

针对现行二维码的成码技术和产品结构样式，本发明创建一种非线性二维码产品及其应用组件。其在成码技术、产品结构、加密方法、解码技术上，相比当前线性矩阵二维码，有着明显的进步，具有如下：

(1)本新型二维码的结构样式和成码特征：本发明非线性二维码产品，区别于条码和二维码的显著特征是，它不是像条码或二维码一样，以直线横、竖交织，构成的线性矩阵，来存储信息，而是以曲线交织或直线与曲线交织，来存储信息。非线性二维码产品，可以生成直线也可以生成曲线，即不仅能生成当前的线性二维码样式，也能生成非线性二维码的丰富的结构样式，如图1。

(2)成码和加密规则多样：本发明非线性二维码产品的成图规则多样、成图样式丰富，采用几何算法和结构化加密，可用于对复杂事物的编码存储，且能附加其他特定信息，并高度加密。

(3)应用定制化和用户自己定义：最重要的是，非线性二维码，在成码技术上完全弥补了现有二维码样式单一的缺陷，具有十分广阔的市场应用前景。

本发明非线性二维码产品样式及功能区位图：

①位置探测图形：非线性二维码产品，有四个位置探测图形，分别位于非线性二维码产品的四个角，如图1所示。传统的二维码只有三个位置探测图形，分别位于左上角、左下角和右上角，位置探测图形的作用相当于定位点，通过它可以明确的确定视场中符号的位置和方向。非线性二维码产品，因有四个位置探测图形，可以更好地矫正由于倾斜产生的图片变形，位置探测精度高、准确、迅速。

另外，非线性二维码的位置探测图形，在结构上与传统二维码也有不同，传统二维码的位置探测图形，是由外向里的黑框、白框、黑框结构，而非线性二维码产品的位置探测图形，是由外向里的黑框、白框、黑框、白框结构，具体结构详见如图1所示的非线性二维码产品的四个角。在解码时对精度要求更高，解读出的信息量更大。

②解码规则地址图：非线性二维码产品，相比于传统二维码产品还有一个显著的特点，就是在左上角的位置探测图形旁，有解码规则地址，解码规则地址的作用是让机器获取解析需要的基本解码规则，此处为规则存放处。

③中心标识定位区：如图1所示，位于非线性二维码产品中心的点，叫做非线性二维码产品的中心标识定位区，是成码和解码基础定位点。

④信息图码区：如图1所示，在非线性二维码产品内部较大区域中的图案，为信息图码区，信息储存在图案上，可以按图案分布编辑信息或加密后注入。

以上构成了本发明非线性二维码产品的基本特征。

本发明非线性二维码产品的应用组件，包括成码器和解码器，两个技术创新产品，成码器如图2所示，解码器如图3所示。

一、成码器：

非线性二维码产品的成码器，如图2所示，其结构特征：在非线性二维码产品的成码器界面上，有5个框，其中，左侧有三个框；右侧有2个框。成码器的功能设置与操作如下：

(1)位于图2左上角的框栏，功能设置有：图码模板大小、方案编号、作图起点位置、生成成图方案、组成图，还可以进行继续当前成图及保存设置，此功能设置用于创建构造图码的基础条件。

操作：①在输入框里填写数值，单击生成模板按钮，设置模板大小；②在方案编号下拉列表框里选择数值，设置方案编号；③在组别编号下拉列表框里选择数值，设置组别编号；在起点位置框里，输入横坐标x的数值、纵坐标y的数值，并设置作图起点位置；④单击方案成图按钮生成方案成图；⑤单击组成图按钮，生成组成图；⑥单击继续当前组成图按钮，继续生成当前组成图；⑦单击保存按钮，保存所以生成数据；根据需要上述设置和操作，可做成自动流程；

(2)位于图2中间的框栏，功能设置：主要是成图规则具体内容、生成节点参数，用于设置图码图案生成的基础规则和信息植入方式。

操作方式：①在分组成图类型下拉列表框，可以选择直线或圆弧；②方向列表框可以设置方向，若方式选择的是直线，则方向有固定值和延续可选，若方式选择的是圆，则方向有顺时针和逆时针可选；③半径和长度设置图码尺寸和大小，若方式选择的是直线，则可设置直线长度，若方式选择的是圆，则可设置圆的半径；④圆弧夹角设置，若方式选择的是圆，则可设置圆弧夹角；⑤切角设置，切角大小，若成图选择的是直线，切角表示直线按逆时针旋转的角度，若成图选择的是圆，切角表示按圆切线旋转的角度，且水平线为0度，逆时针方向为正值角度、顺时针为负值角度；⑥虚实设置显示与不显示，实则显示，虚则隐藏；⑦添加节点按钮，是将设置好的节点参数添加到节点列表框，后开始执行；⑧插入节点按钮，是将设置好的节点参数插入到节点列表框指定位置；⑨删除节点按钮，是删除设置好的指定节点及参数；⑩清空节点按钮，是清空节点列表框中的所有节点与参数；

(3)位于图2左下角的是节点列表框。成图节点列表的表头，从左到右依次是id、方案编号、组别编号、方式、方向、半径或长度、圆弧夹角、切角、虚实，用于设置非线性、复杂二维码图案的参数和变化选择。

操作单级和多级成图：①单级成图，在节点列表上有起始id、终止id的输入框，只生成当前节点的图形；②点击重复添加按钮；在原起始id、终止id输入框内，增加支级节点id，若单击重复添加节点按钮，就可以将包括起始id、终止id以及内部分支起始id与终止id之间的成图规则，全部添加到节点列表框，而不用手动一个一个输入，并实现连续成图；③自动增加和汇聚成图数据，供重新绘图用；

(4)位于图2右上角的是信息框，在信息框下有写入0、清空、文字转数字、数字转文字按钮，用于数据化转换要植入的信息，并方便处理。

操作功能：①信息框用于输入编码信息，输入信息后，单击文字转数字按钮，将信息转为数字；②数字转文字按钮，可以将数字转为文字；③单击写入0按钮，会在信息框写入0；④在信息框下有信息长度文本框，用于显示已输入信息的长度；⑤清空按钮，点击后，清空文本框里所有数字；

(5)位于图2右下角的是，非线性二维码产品显示区：在显示区上，有已写入信息长度文本框和保存图片按钮，用于显示每个图码生成过程；显示每个完整非线性二维码产品，供测试和用户使用。

其他功能设置：①已写入信息文本框，用于显示已写入到非线性二维码产品中的信息长度；②保存图片按钮，用于保存生成的非线性二维码产品；③在显示区下，还有一个鼠标位置文本框，它会显示当前鼠标所在的位置。

以上内容基本介绍了本发明非线性二维码产品的成码器，目前本成码器已经创建，并得到良好的使用。

非线性二维码产品类型：本发明二维码成码器，除能生成线性码外(包括条码、二维码等)，还可生成非线性的曲线码，主要有四种类型：①直线段排布码，如图4；②单种曲线码，如图1；③曲、直线交织码，如图5；④多种曲线交织码，如图6、图7。

可见，本发明非线性二维码产品的样式和性能，优越于当前的条码和二维码，弥补了二维码升级难、码制散乱、样式少、加密安全度弱势的缺陷。

成码器生成的非线性二维码四种类型，在图形上的组合特征：

①直线段排布码，是由若干条短直线段，按圆结构排布，且在不同圆、不同排布规则下，生成的图案；

②单种曲线码，其曲线是不同半径、圆心的圆，在不同成图规则下，生成的图案；

③曲、直线交织码，是由直线和曲线交织成图，即不同大小、方向的直线和不同半径、圆心的圆，在不同成图规则下，生成的图案；

④多种曲线交织码，是由多种曲线连续交织图案，可形成多层次的图案。供信息存储，和做可识别的复杂图码模版用。

创建非线性二维码步骤，这包括：①图码图案生成；②信息植入。这整合到图形类别中，具体实施方案如下：

(1)在成码器中，设置需要的参数，来创建图码模板大小、方案编号、组别编号、起点位置以及加密信息等基本条件，如图2中的栏目。

(2)对于圆弧类图案，要设定的参数有：①圆弧方向(逆时针、顺时针)；②圆弧半径、圆弧夹角(指所成圆弧的弧度)；③切角(指圆弧沿切线方向，作逆时针旋转为切角度正值数，且该旋转后的方向为下次运动的方向)；

信息植入线控制：选择虚、实控件，其中虚表示该圆弧隐藏不显示，也不可被植入信息；实表示该圆弧显示，且弧线上可以被植入信息。

(3)对于直线类，要设定的参数有：①方向，其中延续，表示按上次成图方向；若上次成图为圆弧，则按圆弧切线方向；若上次成图为直线，则按直线延续方向；固定值，表示按水平方向；②长度值；③切角，指在直线方向上，按逆时针旋转的正值角度；

信息植入线控制：选择虚、实控件，其中虚表示该直线隐藏不显示，也不可被植入信息；实表示该直线显示，且直线上可以被植入信息。

(4)植入信息的方案：以二进制字节“0、1”为基本元素，直接对应图案线条上确定大小的的点位元素，其中黑色点位元素代表“1”；白色点位元素代表“0”。这样图中线的点位元素，就与信息中数字元素一一对应，实现了信息的转移和存储。信息的二进制数字字节，都能植入在选定的图案线上，并表达出来，含信息的黑、白图案，可显示在屏幕中或打印在纸上，供线上、线下用户扫拍传输和解读信息。

本发明非线性二维码，具备如下实用性优势特征：

(1)定制非线性二维码产品：

本发明，除能生成常规二维码图案外，还有四种基本类型：①直线段排布码；②单种曲线码；③曲、直线交织码；④多种曲线交织码，而且这四种类型可以进行多种组合，且成图规则多样化，这也使得成图样式更加丰富多彩，便于提供用户在图码样式上的定制化服务。

同时，非线性二维码产品不再是传统二维码的黑、白点，还可交织其他图案中，这使码样更具美观感、观赏性。除此之外，还可结合与信息相关的图案，更具实用价值。

(2)用户自定义非线性二维码产品：

本发明可根据用户个人喜好，自主定义参数、设置成图规则等，形成自己喜爱的图案，这样，就实现了二维码在形态、结构上的自定义服务。这种让用户直接参与图码产品的设计，创建的产品与用户的需求更吻合，用户满意度也会大大提高。

加密方案与过程：

①附加信息法加密：伴随着绘图、信息植入的过程中，再附加特定的信息，用于加密；

②几何算法对图案加密：在成码器中，输入不同参数、成图规则，可生成各种不相同的图案，采用几何算法来作深度加密，提高解码难度；

③采用图案多样性加密：非线性二维码产品加密的依据是成图规则，成图规则的多样化，使得每个非线性二维码产品都能设特定的加密方案，这样可以提高信息安全性，有效地保护信息。

④非线性二维码产品的加密过程是，在成码器成码过程中，可在图案上附加特定信息或算法、规则，来控制信息内容或成图样式，再在信息输入框如图2右上角所示，将信息内容，翻译成机器语言“0”、“1”后，结合加密方案，实施信息植入成图，构建加密码。根据成图规则、算法的不同，其加密过程也不完全相同。解码器可根据成图规则、加密信息和算法，将图案上的原信息解读出来。

二、解码器：

非线性二维码产品的解码器，如图3所示，解码器界面有2个框，左、右各有一个框栏，解码器的结构、功能设置具体如下：

(1)图码产品显示框栏：位于图3左侧，用于显示需要解码的非线性二维码产品，在该框上方，有选择图片按钮和解码按钮。

单击选择图片按钮，选择需要解码的非线性二维码产品后，就会显示在框里，然后，单击解码按钮，就会对该非线性二维码产品解码，解码后的信息内容会显示在位于图3右侧的信息框中；

(2)信息框与转换功能：位于图3右侧，用于显示解码的信息。在信息框下，还有转文字按钮，单击转文字按钮，会把解码出的数字转为文字。另外，信息框下的文本框用于显示解码数字或文字的个数，供校正和数字信息管理用。

(3)解码过程：解码过程是成图过程的逆过程，依据成图规则、加密算法来解码，将图案上黑、白点位转换成“0”、“1”字节数组，再转换成原信息。解密时，将翻译后信息中再去除附加的信息，得到原信息。成图规则和加密方式不同，解码过程随之不同。

本解码器可适合下列的信息码图进行解读：

①成码原图直接解读；

②成码原图拍摄图；

③成码原图截图；

④成码原图打印图的解读。

这些应用，使得本发明解码器能适用于线上、线下的各种情况的二维码图解读，应用范围十分广阔。

附图说明

图1是单种曲线型非线性二维码产品图；

图2是非线性二维码产品的成码器产品图；

图3是非线性二维码产品的解码器产品图；

图4是直线段排布型非线性二维码产品图；

图5是直、曲线交织型非线性二维码产品图；

图6是多种曲线交织型非线性二维码产品图；

图7是多种曲线交织型非线性二维码产品图。

具体实施方式

本发明实例记载了一种曲线型非线性二维码产品，以及用成码器成码过程和解码器解码过程，来进一步说明上述发明内容，并以如图1曲线型二维码产品为模板；以图2的成码器、图3的解码器，来生成非线性二维码产品。

该曲线型非线性二维码产品的成码过程如下：

①如图2所示，模板大小设置为10×10，即会生成100×100的正方形绘图区域，长度单位为一个像素单位。

②设置方案编号为0，组别编号为2，则该成图规则最终会保存在0方案下的2组别中。

③设置起点位置横坐标为50、纵坐标为50，长度单位为一个像素单位。

④设置圆弧、逆时针、半径2、圆弧夹角180°、切角0°、实。继续设置圆弧、逆时针、半径4、圆弧夹角180°、切角0°、实。继续设置圆弧、逆时针、半径6、圆弧夹角180°、切角0°、实。

以此类推，保持圆弧各参数不变，每次只把圆弧半径增加2，直至把圆弧半径增加至28。为说明随机性，

⑤取一段新闻稿件为原信息：“2015年12月16日，举世瞩目的第二届世界互联网大会在乌镇拉开帷幕。”将信息输入信息框，并单击文字转数字按钮，转为“0、1”二进制数据；

⑥单击方案成图按钮，生成曲线型非线性二维码产品，如图1所示，最后单击保存图片按钮，保存该曲线型非线性二维码产品。

该曲线型非线性二维码产品的解码过程如下：

如图3所示，单击解码器中选择图片按钮，在选择栏中，选定该曲线非线性二维码产品的保存图片名，再单击解码按钮，此时显示框会出现解码后“0”、“1”字节，单击转文字按钮，数字会转换为文字，隐藏在图案上的信息将会显示出来。全过程可连接一起，让机器自动完成解码。

以上事例，仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种非线性二维码产品及应用组件的生成、解读方法，包括非线性二维码产品、成码器和解码器，其成码器可生成非线性码，有直线段排布码、单曲线码、曲、直线交织码以及多曲线交织码四种类型；成码器根据成图规则，生成各种不相同的图案，并在绘图过程中植入信息在图案上，生成非线性二维码产品；在成图和植入信息时，都可以实施加密；解码器可根据成图规则、加密方案，解读信息；产品生成，可让用户自定义参数，或根据用户要求，生成特定的和需要的图码样式，从而实现二维码在形态、结构上自定义和定制化服务。

2.根据权利要求书1所述的一种非线性二维码产品及应用组件的生成、解读方法，其特征在于，产品有如下的功能区位图：①位置探测图形：有四个位置探测图形，分别位于非线性二维码产品的四个角，每个图案由外向里是黑框、白框、黑框、白框四级结构；②解码规则地址图：在左上角的位置探测图形旁，此处为基本解码规则存放处；③中心标识定位区：位于产品中心的点，是成码和解码基础定位点；④信息图码区：是产品内部较大区域中的图案，信息储存在图案上，按图案分布编辑信息或加密植入。

3.根据权利要求书1所述的一种非线性二维码产品及应用组件的生成、解读方法，其成码器特征在于，成码器界面结构有5个框，其中，左侧有三个框；右侧有2个框，功能设置与操作如下：

(1)位于图2左上角的框栏，功能设置有：图码模板大小、方案编号、作图起点位置、生成成图方案、保存设置，设置用于创建图码的基础条件；操作：①在输入框里填写数值，单击生成模板按钮，设置模板大小；②在方案编号下拉列表框里选择数值，设置方案编号；③在组别编号下拉列表框里选择数值，设置组别编号；在起点位置框里，输入横坐标x的数值、纵坐标y的数值，并设置作图起点位置；④单击方案成图按钮生成方案成图；⑤单击组成图按钮，生成组成图；⑥单击继续当前组成图按钮，继续生成当前组成图；⑦单击保存按钮，保存所以生成数据；

(2)位于图2中间的框栏，功能设置：主要是成图规则具体内容、生成节点参数，用于设置图码图案生成的基础规则和信息植入方式；操作：①在分组成图下拉列表中，可以选择直线或圆弧；②方向列表框可以设置方向，若方式选择的是直线，则方向有固定值和延续可选，若方式选择的是圆，则方向有顺时针和逆时针可选；③半径和长度是设置图码尺寸和大小，若选择的是直线，则设置直线长度，若选择的是圆，则设置圆的半径；④圆弧夹角设置，若选择的是圆，则可设置圆弧夹角；⑤切角设置，切角大小，若成图选择的是直线，切角表示直线按逆时针旋转的角度，若选择的是圆，切角表示按圆切线旋转的角度，且水平线为0度，逆时针方向为正值角度、顺时针为负值角度；⑥虚、实设置显示与不显示，实则显示，虚则隐藏；⑦添加节点按钮，是将设置好的节点参数添加到节点列表框，后开始执行；⑧插入节点按钮，是将设置好的节点参数插入到节点列表框指定位置；⑨删除节点按钮，是删除设置好的指定节点及参数；⑩清空节点按钮，是清空节点列表框中的所有节点与参数；

(3)位于图2左下角的是节点列表框，成图节点列表的表头，从左到右依次是id、方案编号、组别编号、方式、方向、半径或长度、圆弧夹角、切角、虚实，这用于设置非线性、复杂二维码图案的参数和变化选择；操作：①单级成图，在节点列表上有起始id、终止id的输入框，只生成当前节点的图形；②点击重复添加按钮，在原起始id、终止id输入框内，增加支级节点id，若单击重复添加节点按钮，就可以将包括起始id、终止id以及内部分支起始id与终止id之间的成图规则，全部添加到节点列表框，而不用手动一个一个输入，并实现连续成图；

(4)位于图2右上角的是信息框，在信息框下有写入0、清空、文字转数字、数字转文字按钮，用于数据化转换要植入的信息，并方便处理；操作：①信息框用于输入、编码信息，输入信息后，单击文字转数字按钮，将信息转为数字；②数字转文字按钮，可以将数字转为文字；③单击写入0按钮，会在信息框写入0；④在信息框下有信息长度文本框，用于显示已输入信息的长度；⑤清空按钮，点击后，清空文本框里所有数字；

(5)位于图2右下角的是，非线性二维码产品显示区：在显示区上，有已写入信息长度文本框和保存图片按钮，用于显示每个图码生成过程；显示每个完整非线性二维码产品，供测试和用户使用；保存图片按钮，用于保存生成的非线性二维码产品；在显示区下，还有一个鼠标位置文本框，它会显示当前鼠标所在的位置。

4.根据权利要求书1所述的一种非线性二维码产品及应用组件的生成、解读方法，其解码器特征在于，解码器界面有2个框，左、右各有一个框栏，解码器的结构、功能设置具体如下：

(1)图码产品显示框栏：位于左侧，用于显示需要解码的非线性二维码产品，在该框上方，有选择图片按钮和解码按钮；单击选择图片按钮，选择需要解码产品后，就会显示在框里，然后，单击解码按钮，就会对该非线性二维码产品解码，解码后的信息内容会显示在解码器右侧的信息框中；

(2)解码过程：解码过程是成图过程的逆过程，依据成图规则、加密算法来解码，将图案上黑、白点位转换成“0”、“1”字节数组，再转换成原信息；解密时，将翻译后信息中再去除附加的信息，得到原信息；成图规则和加密方式不同，解码过程随之不同。

5.根据权利要求书1所述的一种非线性二维码产品及应用组件的生成、解读方法，其四种类型进一步特征在于图形上的组合特征：

①直线段排布码，是由若干条短直线段，按圆结构排布，且在不同圆、不同排布规则下，生成的图案；②单种曲线码，其曲线是不同半径、圆心的圆，在不同成图规则下，生成的图案；③曲、直线交织码，是由直线和曲线交织成图，即不同大小、方向的直线和不同半径、圆心的圆，在不同成图规则下，生成的图案；④多种曲线交织码，是由多种曲线连续交织图案，可形成多层次的图案，供信息存储，和做可识别的复杂图码模版用。

6.根据权利要求书1、3、4任一项所述的一种非线性二维码产品及应用组件的生成、解读方法，其加密方案与过程的进一步特征在于：①附加信息法加密：伴随着绘图、信息植入的过程中，再附加特定的信息，用于加密；②几何算法对图案加密：在成码器中，输入不同参数、成图规则，可生成各种不相同的图案，采用几何算法来作深度加密，提高解码难度；③采用图案多样性加密：非线性二维码产品加密的依据是成图规则，成图规则的多样化，使得每个产品，都能设特定的加密方案，这样可以提高信息安全性，有效地保护信息。

7.根据权利要求书1、3、4任一项所述的一种非线性二维码产品及应用组件的生成、解读方法，其解码器，适合下列的信息码图解读：①成码原图直接解读；②成码原图拍摄图解读；③成码原图截图解读；④成码原图打印图的解读。