CN105609008A - 一种基于二维码图像的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于二维码图像的控制系统及控制方法，控制系统包括：控制器；二维码图像显示装置；图像采集装置；和处理器；控制器的输出连接二维码图像显示装置的输入，二维码图像显示装置和图像采集装置对应放置，图像采集装置的输出连接处理器的输入。控制器向二维码图像显示装置发送控制信号；二维码图像显示装置根据控制信号显示至少两帧二维码图像；图像采集装置采集至少两帧二维码图像，将至少两帧二维码图像形成的图像序列压缩成视频流，并将视频流传输给处理器；处理器根据视频流输出控制信号。由于二维码图像显示装置每次可以显示多帧二维码图像，因此不易被复制、用在控制系统中时，安全性高。

Description

一种基于二维码图像的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于二维码图像的控制系统及控制方法。

背景技术

二维码作为一种信息存储和传递技术，是按照特定的编码规则形成的平面集合图像。二维码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。它具有存储容量大、可靠性高、保密防伪性强、成本低等优点，可以用来存储文字、图像等信息，因此，基于二维码的安全技术应运而生。

但是传统的二维码技术，二维码固定不变(如纸上印刷的二维码)，很容易被复制，造成泄漏，安全性比较低。所以很少将二维码用作安全性要求较高的控制系统，如门禁系统中。

发明内容

本发明提供一种基于二维码图像的控制系统及控制方法，每次可以显示多帧二维码图像，不易被复制，因此可保证控制系统的安全性。

第一方面，本发明提供一种基于二维码图像的控制系统，所述控制系统包括：用于向二维码图像显示装置发送控制信号的控制器；用于根据所述控制信号显示至少两帧二维码图像的二维码图像显示装置；用于采集所述至少两帧二维码图像，将所述至少两帧二维码图像形成的图像序列压缩成视频流，并将所述视频流传输给处理器的图像采集装置；以及，用于根据所述视频流输出控制信号的处理器；

所述控制器的输出连接所述二维码图像显示装置的输入，所述二维码图像显示装置和所述图像采集装置对应放置，所述图像采集装置的输出连接所述处理器的输入。

优选的，所述二维码图像显示装置为LED数码管、阵列灯、LED显示屏、液晶屏或手机。

优选的，所述二维码图像显示装置为由M*N个LED灯组成的LED阵列，N、M均为大于等于1的正整数。

优选的，所述控制系统还包括：用于控制二维码图像采集方式的图像采集控制器；

所述处理器的输出连接所述图像采集控制器的输入，所述图像采集控制器的输出连接所述图像采集装置的输入。

优选的，所述控制系统还包括：用于进行视频传输和切换的视频传输装置；

所述图像采集装置的输出连接所述视频传输装置的输入，所述视频传输装置的输出连接所述处理器的输入。

第二方面，本发明还提供一种基于所述的控制系统的控制方法，包括：

所述控制器向所述二维码图像显示装置发送控制信号；

所述二维码图像显示装置根据所述控制信号显示至少两帧二维码图像；

所述图像采集装置采集所述至少两帧二维码图像，将所述至少两帧二维码图像形成的图像序列压缩成视频流，并将所述视频流传输给处理器；

所述处理器根据所述视频流输出控制信号。

优选的，所述处理器根据所述视频流输出控制信号，包括：

所述处理器对所述视频流解码，以获取由至少两帧二维码图像形成的二维码图像序列；

对所述二维码图像序列中的各二维码图像进行灰度化处理，获取与各二维码图像对应的灰度图像；

根据所述各灰度图像形成的灰度图像序列，输出控制信号。

优选的，根据所述各灰度图像形成的灰度图像序列，输出控制信号，包括：

获取所述各灰度图像的灰度值，以获取码序列；

根据所述码序列输出控制信号。

优选的，对所述二维码图像序列中的各二维码图像进行灰度化处理，获取与各二维码图像对应的灰度图像之后，获取所述各灰度图像的灰度值，以获取码序列之前，所述方法还包括：

对每个所述灰度图像进行分割处理，以获取与每个所述灰度图形对应的二值化图像；

相应地，获取所述各灰度图像的灰度值，以获取码序列，包括：

获取所述各二值化图像的灰度值，以获取码序列。

优选的，对所述二维码图像序列中的各二维码图像进行灰度化处理，获取与各二维码图像对应的灰度图像之后，对每个所述灰度图像进行分割处理，以获取与每个所述灰度图形对应的二值化图像之前，所述方法还包括：

对所述灰度图像进行去噪处理；

对每个所述灰度图像进行分割处理，以获取与每个所述灰度图形对应的二值化图像之后，获取所述各二值化图像的灰度值，以获取码序列之前，所述方法还包括：

对所述二值化图像进行去噪处理。

由上述技术方案可知，本发明由于二维码图像显示装置每次可以显示多帧二维码图像，而不是只显示一个固定不变的二维码图像，因此不易被复制、所以其应用在控制系统中时，可保证控制系统的安全。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的基于二维码图像的控制系统的原理框图；

图2为本发明另一实施例提供的基于二维码图像的控制系统的原理框图；

图3为本发明第三种实施例提供的基于二维码图像的控制系统的原理框图；

图4为本发明一实施例提供的基于所述二维码图像的控制系统的控制方法的流程图；

图5为本发明另一实施例提供的基于所述二维码图像的控制系统的控制方法的流程图；

图6为受控装置为门禁控制器时的控制系统的原理框图；

图7为8*8阵列的LED显示屏呈现二维码图像的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1为本发明一实施例提供的一种基于二维码图像的控制系统的原理框图。

如图1所示，本实施例的一种基于二维码图像的控制系统，所述控制系统包括：用于向二维码图像显示装置102发送控制信号的控制器101；用于根据所述控制信号显示至少两帧二维码图像的二维码图像显示装置102；用于采集所述至少两帧二维码图像，将所述至少两帧二维码图像形成的图像序列压缩成视频流，并将所述视频流传输给处理器104的图像采集装置103；以及，用于根据所述视频流输出控制信号的处理器104；

所述控制器101的输出连接所述二维码图像显示装置102的输入，所述二维码图像显示装置102和所述图像采集装置103对应放置，所述图像采集装置103的输出连接所述处理器104的输入。

本发明由于二维码图像显示装置102每次可以显示多帧二维码图像，而不是只显示一个固定不变的二维码图像，因此不易被复制，所以其应用在控制系统中时，可保证控制系统的安全。

优选的，所述处理器104可采用电脑。所述处理器104可包括视频解码模块(如：视频接入模块、解码模块(H.264视频流解码方法及其换代的解码方法(如：H.264AVS、H.265)等等))、视频智能分析模块。处理器104使用动态二维码数据库(包括对应的编码、解码算法)、以及动态二维码识别算法等等。

所述二维码图像显示装置102可为LED数码管、阵列灯、LED显示屏、液晶屏或手机等电子显示设备，如可为由M*N个LED灯组成的LED阵列，N、M均为大于等于1的正整数。

所述图像采集装置103可为摄像装置。如：猫眼摄像头、计算机摄像头、WIFI摄像头、网络摄像头、摄像机、工控(红外)摄像机、带云台的各种摄像机等等。

参照图2，为了控制图像采集方式，优选的，所述控制系统还包括：用于控制二维码图像采集方式的图像采集控制器106；

所述处理器104的输出连接所述图像采集控制器106的输入，所述图像采集控制器106的输出连接所述图像采集装置103的输入。

所述图像采集控制器106内含可控摄像机，如云台摄像机或带旋转和变焦等功能的摄像机的控制逻辑，可以控制摄像机的变焦、移动、采集方式(N制/PAL制)、IP地址的配置等等。

所述控制系统还可包括：用于进行视频传输和切换的视频传输装置105；

所述图像采集装置103的输出连接所述视频传输装置105的输入，所述视频传输装置105的输出连接所述处理器104的输入。

所述视频传输装置105可包括模拟视频传输装置105(包括：同轴视频电缆及其相关的切换、转换设备)、数字视频传输装置105(包括：无线通讯WIFI、2G/3G/4G/5G….的移动数据、卫星数据、蓝牙(Bluetooth)及任何其他无线通信波段的链路，internet链路，电信电话链路，局域网链路，USB及其类似的与计算机直接相连的数据传输链路等等。数字视频传输装置105主要是为了便于视频的网络传输用的。设置视频传输装置是为了使有线和无线摄像装置和处理器连接，进行数据传输。

参照图3，所述控制系统还可包括：用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号动作的受控装置107；

所述处理器104的输出连接所述受控装置107的输入。

本控制系统一般作为控制系统的钥匙使用，所述控制系统还可包括一个控制按钮，只在需要工作时才按下所述控制按钮，使二维码图像显示装置102工作，这样可以省电。当然，也可以使二维码图像显示装置102一直通电，一直显示。

图4为本发明一实施例提供的基于所述二维码图像的控制系统的控制方法的流程图。

如图4所示，本实施例的一种基于所述二维码图像的控制系统的控制方法，包括：

S401、所述控制器向所述二维码图像显示装置发送控制信号；

S402、所述二维码图像显示装置根据所述控制信号显示至少两帧二维码图像；

S403、所述图像采集装置采集所述至少两帧二维码图像，将所述至少两帧二维码图像形成的图像序列压缩成视频流，并将所述视频流传输给处理器；

S404、所述处理器根据所述视频流输出控制信号。

本发明由于二维码图像显示装置可以显示多帧二维码图像，而不是只显示一个固定不变的二维码图像，因此不易被复制，所以其应用在控制系统中时，可保证控制系统的安全性。

比如应用在门禁系统中时，可将用户信息，如用户的姓名、性别、指纹编成一段编码，并将编码以二维码图像的方式显示在二维码图像显示装置上。

假设编码信息如下：

0xfe,0xcc,0xbb,0xaa,0xdd,0xab,0x77,0x33,0x44,0x55,0x64,0x34,0x87,0x55,0x23。

由于用户信息较多，编码序列较长，一帧数据很难完整表达，则，生成3帧数据编码，分别为：

第一帧数据编码：0x1,0xfe,0xcc,0xbb,0xaa,0xdd,0xab,0x77；

第二帧数据编码：0x2,0x33,0x44,0x55,0x64,0x34,0x87,0x55；

第三帧数据编码：0x3,0x23,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00。

第三帧中有6个0是没用的，则，在控制器上存储以下信息：

0x3；/*三帧图像*/0x6/*最后一帧数据有6个没有用到的字节被填充为0*/

则，如图6所示，LED显示屏108(作为二维码图像显示装置102使用)将要播放的第一帧图像：0x1,0xfe,0xcc,0xbb,0xaa,0xdd,0xab,0x77；//

要播放的第二帧图像：0x2,0x33,0x44,0x55,0x64,0x34,0x87,0x55；//

要播放的第三帧图像：0x3,0x23,0x66,0xb3,0xa1,0x3d,0xab,0x47；//

上述三帧图像将由LED显示屏108在控制器101的控制下在以预定的时间间隔顺序播放，图像采集装置103采集该三帧二维码图像，并根据该三帧二维码图像控制是否开门。由于二维码显示装置每次可显示多帧二维码图像，所以不易被复制，安全性较高。

图5为本发明另一实施例提供的基于所述二维码图像的控制系统的控制方法的流程图。

如图5所示，本实施例的基于所述二维码图像的控制系统的控制方法，包括：

S501、所述控制器向所述二维码图像显示装置发送控制信号；

所述步骤S501与步骤S401相同，在此不再赘述。

S502、所述二维码图像显示装置根据所述控制信号显示至少两帧二维码图像；

所述步骤S502与步骤S402相同，在此不再赘述。

S503、所述图像采集装置采集所述至少两帧二维码图像，将所述至少两帧二维码图像形成的图像序列压缩成视频流，并将所述视频流传输给处理器；

所述步骤S503与步骤S403相同，在此不再赘述。

S504、所述处理器对所述视频流解码，以获取由至少两帧二维码图像形成的二维码图像序列；

可采用H.264视频流解码方法及其换代的解码方法(如：H.264AVS、H.265)等等解码。

S505、对所述二维码图像序列中的各二维码图像进行灰度化处理，获取与各二维码图像对应的灰度图像；

S506、对所述灰度图像进行去噪处理；

一般地此处可采用中值滤波或高斯滤波等滤波器进行去噪处理。

图像去噪可以有效的提高图像质量，增大信噪比，更好的体现原图像所表达的信息，从而可以更好的获取图像数据信息，以便于对数据信息进行解码操作。

S507、对每个所述灰度图像进行分割处理，以获取与每个所述灰度图形对应的二值化图像；

获取二值化图像是为了使灰度图像的黑白效果更明显，更加便于后续处理。

可利用最大类间方差算法(OTSU，AThresholdSelectionMethodfromGary-LevelHistograms)，对所述灰度图像进行分割处理。

S508、对所述二值化图像进行去噪处理；

此处可利用形态学算法对所述二值化图像进行去噪处理。所述形态学算法可为膨胀和腐蚀算法等。

S509、获取所述各二值图像的灰度值，以获取码序列；

在编码时，可将二维码图像划分成N*M矩阵，读取矩阵中每个小点阵的灰度值，将灰度值大于等于预设值的点阵对应的设定为1，灰度值小于该预设值的部分设置为0，最后形成控制指令去控制二维码图像显示装置102的对应点阵点亮与否(设1为点亮，0为不亮)，从而在二维码图像显示装置102上形成与所述二维码图像相同的二维码图像，所以此处通过分析二维码图像的灰度值，就可知道二维码图像显示装置102对应的码序列。

S510、根据所述码序列输出控制信号。

一般的，所述步骤S510，包括：

判断所述码序列与预设码序列是否匹配；若匹配，则输出控制信号；否则，不输出控制信号。所述预设数据一般指数据库中的数据。

事实上，步骤S503之后，所述处理器104还可以采用其他方法根据所述视频流输出控制信号。

所述步骤S505之后，还可以采用其他方法根据所述各灰度图像形成的灰度图像序列，输出控制信号。

图6为受控装置为门禁控制器时的控制系统的原理框图。

对于门禁系统中，受控装置107为用于控制门开闭的门禁控制器110。

本发明可通过编码器或编码软件对将用户信息(比如姓名、性别、指纹等)进行编码，编码序列可以无限长，编码的方法可采用DES、3DES、MD5等。

本实施例中二维码图像显示装置102采用图7所示的8*8阵列的LED显示屏108，LED显示屏108的LED灯呈LED阵列排布，图像采集装置103采用摄像头109。

将所述用户信息编码，将所述编码组成的8bit*8的数据帧，不足的位数用0补齐，用LED灯的亮暗表示二进制的“1”和“0”。

假设编码信息如下：

0xfe,0xcc,0xbb,0xaa,0xdd,0xab,0x77,0x33,0x44,0x55,0x64,0x34,0x87,0x55,0x23。

生成3帧数据编码：

第一帧数据编码：0x1,0xfe,0xcc,0xbb,0xaa,0xdd,0xab,0x77；

第二帧数据编码：0x2,0x33,0x44,0x55,0x64,0x34,0x87,0x55；

第三帧数据编码：0x3,0x23,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00。

第三帧中有6个0是没用的，则，在控制器101上存储以下信息：

0x3；/*三帧图像*/0x6/*最后一帧数据有6个没有用到的字节被填充为0*/

则，如图7所示，LED显示屏108将要播放的第一帧图像：0x1,0xfe,0xcc,0xbb,0xaa,0xdd,0xab,0x77；//

要播放的第二帧图像：0x2,0x33,0x44,0x55,0x64,0x34,0x87,0x55；//

要播放的第三帧图像：0x3,0x23,0x66,0xb3,0xa1,0x3d,0xab,0x47；//

上述三帧图像将由LED显示屏108在控制器的控制下在预定的时间间隔顺序播放。

则，应用于所述门禁系统的控制方法包括：

S801、所述控制器向所述LED显示屏发送控制信号；

S802、所述LED显示屏根据所述控制信号显示所述三帧二维码图像；

S803、摄像头采集所述三帧二维码图像，将所述三帧二维码图像形成的图像序列压缩成视频流，并将所述视频流传输给处理器；

S804、所述处理器对所述视频流解码，以获取由所述三帧二维码图像形成的二维码图像序列；

S805、对所述二维码图像序列中的各二维码图像进行灰度化处理，获取与各二维码图像对应的灰度图像；

S806、对所述灰度图像进行去噪处理；

S807、对每个所述灰度图像进行分割处理，以获取与每个所述灰度图形对应的二值化图像；

S808、对每个所述二值化图像进行去噪处理；

S809、获取所述各二值图像的灰度值，以获取码序列；

S810、判断所述码序列与预设码序列是否匹配；若匹配，则输出解锁信号，否则，不输出解锁信号。预设码序列为预先存储在数据库中的码序列。

可见，由于LED显示屏显示的是三帧二维码图像，而不是只显示一个固定不变的二维码图像，因此不易被复制、所以该门禁系统安全性较高。

可以理解的是，本发明控制系统还可以用于其他控制系统中，如网络钥匙”、“导弹发射钥匙”中。

本发明由于是通过多帧二维码图像表示用户信息的，众所周知，二维码图像表达的信息量是非常大的，对于只有一个灯或发光点通过多次闪烁表达用户信息形式，需要多次闪烁才能表达一个二维码图像对应的信息，一方面，耗时会很长(若用户信息为指纹信息，本发明8*8阵列的显示装置，仅需一帧图像便可表达该用户信息，时间一般为几ms，但若使用单灯或单点频繁闪烁表达，则大概需要30-40分钟)，另一方面，频繁闪烁也会缩短所述灯或发光点的生命周期，影响其使用寿命。所以与单个灯或发光点相比，采用二维码图像具有单次表达信息量更大，速度更快，效率高，且使用寿命长的优点。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于二维码图像的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：用于向二维码图像显示装置发送控制信号的控制器；用于根据所述控制信号显示至少两帧二维码图像的二维码图像显示装置；用于采集所述至少两帧二维码图像，将所述至少两帧二维码图像形成的图像序列压缩成视频流，并将所述视频流传输给处理器的图像采集装置；以及，用于根据所述视频流输出控制信号的处理器；

所述控制器的输出连接所述二维码图像显示装置的输入，所述二维码图像显示装置和所述图像采集装置对应放置，所述图像采集装置的输出连接所述处理器的输入。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述二维码图像显示装置为LED数码管、阵列灯、LED显示屏、液晶屏或手机。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述二维码图像显示装置为由M*N个LED灯组成的LED阵列，N、M均为大于等于1的正整数。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：用于控制二维码图像采集方式的图像采集控制器；

所述处理器的输出连接所述图像采集控制器的输入，所述图像采集控制器的输出连接所述图像采集装置的输入。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：用于进行视频传输和切换的视频传输装置；

所述图像采集装置的输出连接所述视频传输装置的输入，所述视频传输装置的输出连接所述处理器的输入。

6.一种基于权利要求1-5中任一项所述的控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

所述控制器向所述二维码图像显示装置发送控制信号；

所述二维码图像显示装置根据所述控制信号显示至少两帧二维码图像；

所述图像采集装置采集所述至少两帧二维码图像，将所述至少两帧二维码图像形成的图像序列压缩成视频流，并将所述视频流传输给处理器；

所述处理器根据所述视频流输出控制信号。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述处理器根据所述视频流输出控制信号，包括：

所述处理器对所述视频流解码，以获取由至少两帧二维码图像形成的二维码图像序列；

对所述二维码图像序列中的各二维码图像进行灰度化处理，获取与各二维码图像对应的灰度图像；

根据所述各灰度图像形成的灰度图像序列，输出控制信号。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，根据所述各灰度图像形成的灰度图像序列，输出控制信号，包括：

获取所述各灰度图像的灰度值，以获取码序列；

根据所述码序列输出控制信号。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，对所述二维码图像序列中的各二维码图像进行灰度化处理，获取与各二维码图像对应的灰度图像之后，获取所述各灰度图像的灰度值，以获取码序列之前，所述方法还包括：

对每个所述灰度图像进行分割处理，以获取与每个所述灰度图形对应的二值化图像；

相应地，获取所述各灰度图像的灰度值，以获取码序列，包括：

获取所述各二值化图像的灰度值，以获取码序列。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，对所述二维码图像序列中的各二维码图像进行灰度化处理，获取与各二维码图像对应的灰度图像之后，对每个所述灰度图像进行分割处理，以获取与每个所述灰度图形对应的二值化图像之前，所述方法还包括：

对所述灰度图像进行去噪处理；

对每个所述灰度图像进行分割处理，以获取与每个所述灰度图形对应的二值化图像之后，获取所述各二值化图像的灰度值，以获取码序列之前，所述方法还包括：

对所述二值化图像进行去噪处理。