CN105760912A - 图形信息单元中的信息的编码/解码 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将信息编码到图形信息单元(1)中的方法，其特征在于以下步骤：确定所述信息单元(1)的外轮廓(2)；并且仅在所述外轮廓(2)之内借助至少一个二维码(10)将信息编码到至少一个区域(3)之中，其中，将所述编码应用到所述信息单元(1)的像点(11a，11b)上。

Description

图形信息单元中的信息的编码/解码

技术领域

本发明涉及用于对图形信息单元中的信息进行编码的方法以及用于对经编码的图形信息单元中的信息进行解码的方法。

背景技术

开始于物流领域、许多服务领域、贸易，为了商品和人员的辨识以及在生产经营中，借助条码技术的自动辨识方法(Auto-ID)近年来已经变得愈加重要。Auto-ID的任务和目的是提供关于人、动物、货物和商品的数字信息。

除了自动辨识之外，所谓的Mobile-Tagging(移动标签)特别为新型条码技术提供大的应用范围。在Mobile-Tagging中区分三个不同的领域：CommercialTagging(商业标签)，例如在具有产品上的附加信息的广告中、直接下载、到企业的网页的直接链接。PublicTagging(公共标签)提供现有公共信息的富集，例如指示牌、路线描述、行车时刻表、风景名胜等等。最后是PrivateTagging(私人标签)，在此聚焦到私人信息，例如名片、URL链接等等的传输上。

通过移动终端设备、打印机、摄像机、扫描仪的发展和推广并且与此相关联的、在条码作为数字信息媒介整合到日常生活之中的增加的移动可能性，可以确定条码应用可能性的迅速增长。特别是QR码(快速响应码)随着Mobile-Tagging(移动标签)的应用趋势日益增长而整合到日常生活之中。QR码的迅速推广的原因主要在于其在低的空间需求以及借助现代摄像机的相对高的读取可靠性(整合了用于纠错和错误完整性检验的算法)的情况下高的信息密度(达到4296个字符)。QR码的高认知度的另一要点是QR码的免费提供或者整合到现有的条码扫描仪软件之中，所述条码扫描仪软件可以应用到所有通用的智能手机和平板上。

通用的并且当今也在其他经济领域流行使用的条码(包括QR码)的发展在主要考虑将物流行业作为应用领域的情况下实现。该聚焦主要反映在设计和安全机制方面。特别是对于营销领域和现有公共信息的富集而言，原来的黑白矩阵图案从图形和广告效果角度来看是不充分的。

现在所使用的条码的另一个遭人诟病点是低的可个性化特性，以致于不可实现独特的企业设计。出于该原因，例如在QR码上进行图形扩展(定制QR码)，所述图形扩展能够借助QR码的高数据冗余实现。尽管在定制QR码的情况下为30％的可能的最大数据冗余，与附加视觉信息不匹配的并且对于人而言不可解读的并且脱离剩余图形环境的代码仍然主导整个图像。

大多数现有条码解决方案(包括QR码)的另一个大的缺点在于安全条件的实施。对于用户而言，在可通过智能手机读取的所有通用MobileTagging(移动标签)条码解决方案中不存在安全方案，因为在读取之前无法识别什么触发了扫描。该弱点已经通过在智能手机上安装有害软件的方式或者通过链接到付费服务的方式被利用。多个条码的另一大弱点是可能的通过第三方的伪造，这又可能导致用户受到损害(例如更换产品标签)。

US8,144,922B2公开了将透明的吸收红外的墨水用于编码的应用。

US8,526,670B2公开了将图标与由具有高于图标亮度的亮度的单元点组成的网格进行叠加。

EP2224373A2公开了将更亮的点叠加在图标上。在此主要设置，借助叠加在黑色图标上的白色单元点显示信息。

EP2731057A1公开了用于将信息编码到图像中的方法，其中，将可见的网格置于图像上方并且对网格中的信息进行编码。所述编码在此可以布置在图像平面上方或者图像平面旁边。

发明内容

本发明的任务在于改善信息的编码或解码。

使用权利要求1所述的编码方法或者权利要求13所述的解码方法，即可解决这一任务。

根据本发明的用于将信息编码到图形信息单元中的方法包括以下步骤：

确定所述信息单元的外轮廓；并且

仅在所述外轮廓之内借助至少一个二维码将信息编码到至少一个区域之中，其中，将所述编码应用到所述信息单元的像点上。

根据本发明的方法具有以下优点，在真实的模拟信息——例如在印刷媒体中或者在日常生活中的真实铭牌或便条上的图标和符号图示——与数字世界之间能够实现新型的并且更加直观的交互可能性。这通过以下方式来实现：将代码整合到信息之中，或者将代码应用到信息单元上。迄今为止，原始图像信息和代码始终是分开的。仅在信息单元的平面之内应用代码，也就是改变信息单元的各个像素、像点或子元素，或者对其进行编码。通过使代码应用限于信息单元，信息单元的外观在很大程度上保持不变。

图形信息单元在此首先包括任何图示。所述图示可以包括单个的或者关联的符号，如字母和数字、图标和/或图像。外轮廓相应于信息单元与背景的边界或界限。二维码具有两个坐标，例如x和y，其中，坐标系可以由布置有信息单元的平面和/或由信息单元本身定义或确定。二维编码可以作为黑白码来实现。

代码或者经编码的信息单元可以安置并且以数字方式分布在物理地点和物体上并且以待编码的信息的可视形式保证内容关系。与当前实际使用的条码形式——例如QR码——的区别在于，待显示的内容对于人并且对于扫描仪之类的检测设备不可直接解读。经编码的信息具有明显更加接近现实的外观。这些设计技术措施在人机交互方面是特别重要的，因为通过数字内容的接近现实的显示形成对于条码的数字内容的更好理解并且日常使用显得更加直观。此外，通过这些措施，在扫描经编码的信息单元时增强用户的信任。在物流领域中，通过将产品图像与所属的代码信息相结合，将产生另一好处，因为由此在供给新货物时在使代码对应于合适的产品的情况下产生更低的错误率。

可以使用三维颜色编码，其中，所述颜色代码的颜色空间是所述信息单元的颜色空间的至少一部分。所谓的接近现实在这种情况下也理解成使待使用的颜色匹配于待编码的信息单元，从而能够以可变的色调数目进行代码的编码。通过匹配于信息单元的颜色空间的方式，除了形状保持不变之外，信息单元的颜色设计以及因此其可再识别值也在很大程度上保持不变。

针对自适应网格的连续的一组元素，可以根据与该组网格元素对应的所谓的分组颜色来局部地规定颜色代码的颜色空间的部分颜色空间。为此，针对信息单元的布置有所述自适应网格的该组元素的区域来局部地并且单独地确定所述分组颜色。在最简单的情况——即信息单元的该区域是单色——下，分组颜色相应于该区域的颜色。如果该区域具有颜色变化过程或者通常是多色，则可以将分组颜色确定为在该区域中存在的颜色值的平均值或者众数值。自适应网格的连续的一组元素在此尤其通过布置在网格的相邻的行和/或列中的元素——例如通过网格的、形成所述网格的一个n*m部分矩阵的元素来形成，其中，n和m是整数。如此针对连续的一组元素确定的部分颜色空间在此基本上是独立于针对所述网格的布置在信息单元的另一区域中的另一组网格元素确定的部分颜色空间。通过这种方式，通过各个局部地计算的部分颜色空间才形成所述编码的整个颜色空间。

这种部分颜色空间的颜色中的每一种在此可以区别于相应的分组颜色——并且可以区别于部分颜色空间的任何一种另外的颜色——仅仅关于至少一个预给定的颜色参数(例如亮度、饱和度、色调)。优选根据亮度进行区别。因此，部分颜色空间的颜色全部是充分类似于或者适合于所述分组颜色的，所述分组颜色又代表信息单元的基本区域的颜色。通过这种方式能够实现信息单元的、仅仅非常略微地干扰所述信息单元的视觉印象的编码。根据第一种变型方案，部分颜色空间的所有颜色在此可以沿着颜色参数在“一个方向”上不同于分组颜色，例如部分颜色空间的所有颜色可以比分组颜色更亮。这使得解码变得容易。替代地，部分颜色空间的颜色可以沿着颜色参数在“不同的方向”上不同于分组颜色，例如比分组颜色更亮或者更暗。通过这种方式获得视觉上较不显眼的编码。

通过仅仅关于网格的连续的一组元素局部地确定部分颜色空间的方式，必须在相应的解码步骤中在对通过该分组的网格元素编码的信息进行解码的时候也仅仅注意与该分组对应的部分颜色空间的颜色。这与使用全局颜色空间用于编码的编码方法相比简化了解码。另一方面，编码的整个颜色空间——其可以理解为所述部分颜色空间的并集——可以是如此大，使得能够以最佳方式使得编码在颜色上匹配于图形信息单元。

为了简化与以上述方式形成的颜色编码相关联的解码，可以借助部分颜色空间的一种颜色对自适应网格的一组元素的一个预给定的元素进行着色，所述颜色关于预给定的颜色参数相比于所述部分颜色空间的其他颜色最明显地区别于分组颜色，例如作为部分颜色空间的最亮的颜色。然后该颜色构成第一参考颜色。在例如分组颜色在解码步骤中也还明确唯一地可识别——因为信息单元的相应区域例如是单色——的情况下，该分组颜色可以用作第二参考颜色。然后，部分颜色空间的不同于第一参考颜色的颜色关于颜色参数布置在第一参考颜色与第二参考颜色“之间”。替代地，可以选择部分颜色空间的两种颜色作为第一和第二参考颜色，所述两种颜色关于预给定的颜色参数最明显地区别于彼此，但也区别于分组颜色。例如这可以是部分颜色空间的最亮和最暗的颜色，例如在分组颜色关于亮度布置在这两种颜色之间的情况下。然后，自适应网格的该组元素的预给定的第一元素可以借助第一参考颜色来着色，并且自适应网格的该组元素的预给定的第二元素可以借助第二参考颜色来着色。然后，在解码步骤中可以首先读取这两种参考颜色并且基于此在知晓部分颜色空间的预给定的颜色数目的情况下就可以确定部分颜色空间的剩余颜色。换句话说，根据该实施方式，连续的网格元素组中的每一组具有其局部颜色表。原则上可以使用部分颜色空间的任意两种颜色作为部分颜色空间的参考颜色，也就是说，关于颜色参数最不同的颜色不一定必须用作参考颜色。根据这种变型方案，然后在解码时除了部分颜色空间的颜色数目之外还必须例如在头部(Header)信息中预给定：在部分颜色空间中部分颜色空间的剩余颜色关于颜色参数相对于参考颜色如何布置。

编码可以具有至少两个用于信息单元的位置识别的标记。用于位置识别的标记一方面可以用于在解码时明确唯一地指示经编码的信息单元相对于检测设备的位置。替代地或者附加地，用于位置识别的标记可以用于说明网格的用于信息编码的部分的边界。优选地，针对这两个目的(识别与检测设备的相对位置，识别边界)分别使用独立的、相互可以区别的位置识别标记。位置识别的可能性提高了代码检测中的快速性，因为借助至少两个标记可以将识别网格或识别图案直接置于编码网格之上。尤其对于离线解码而言，也就是在无中央服务器的情况下，位置识别是重要的。

可以使用视觉上显眼的并且自动通过图像识别待简单辨识的标记作为用于位置识别的标记，例如由QR码中已知的标记。

替代地，例如在如先前详细描述的那样使用三维颜色编码并且对于编码使用自适应网格的情况下，也可以(单单地或者其中)通过借助至少一种特定的标记颜色对自适应网格的至少一个元素适当着色的方式来形成用于位置识别的标记。将一个网格元素或多个网格元素标识为位置标记或位置标记一部分的一种标记颜色或者多种标记颜色在此分别不超过预给定的与信息单元的以下区域的一种颜色的预给定的颜色差：在所述区域中布置有所述至少一个元素。一个网格元素在此相应地借助所述标记颜色中的一种着色。在借助所述标记颜色中的一种对多个网格元素进行着色以形成位置标记的情况下，对此可以使用一种或者多种标记颜色，但是始终仅仅所述标记颜色之一用于所述网格元素之一。通过这种方式，标记与常规已知的位置标记相比保持视觉上更不显眼。

通过借助所述标记颜色中的一种或者多种对所述自适应网格的多个元素进行着色的方式形成的用于所述位置识别的标记可以附加地通过以下方式来辨认，即所述多个元素中的一些元素关于所述自适应网格相互间具有预给定的位置关系。换句话说，颜色信息和相对位置信息在此相互作用，以便形成用于位置识别的标记。

所述编码可以具有头部，所述头部具有关于所述编码的说明。在该头部中可以包含使解码在某些情况可能或者使解码简化的说明。头部可以包含例如解码库的说明(版本)、颜色编码表、关于冗余、待使用的字符集以及加密信息的说明。

可以在编码之前对待编码的信息进行加密。安全机制的整合通过保护经编码的信息单元以防通过第三方的篡改并且通过保护用户以防下载有害软件或者未经同意链接到付费服务来提高安全性。

对于编码可以使用自适应网格，所述自适应网格匹配于信息单元的外轮廓和/或颜色空间。动态网格或自适应网格允许网格和因此编码与信息单元的最佳匹配，从而仅仅略微改变信息单元，从而对于人类观察者而言总体印象保持不变，但对于机器的检测单元而言代码是可访问的。有利的是，人类观察者识别编码，从而他例如可以使其智能手机朝经编码的信息单元对准，以便获得经编码的信息。

根据本发明的、用于对经编码的图形信息单元中的信息进行解码的方法包括以下步骤：

检测借助根据权利要求1至12中至少一项所述的方法编码的信息单元；并且

对所述经编码的信息单元中的信息进行解码。

所述检测包括例如借助检测单元——例如智能手机、平板电脑或者例如物流领域中专用的扫描单元进行拍摄和/或扫描。可以借助检测单元和/或与其相连的计算机单元——例如服务器实现解码。在智能手机中这可以优选通过应用或者应用程序来实现。

检测设备可以将信息传输给数据库并且可以从数据库获得与所述信息对应的其他信息。所谓的在线解码通常借助指向数据库中的记录的经编码的链接来工作。为此，扫描仪与数据库相连。

检测设备可以处理信息。在离线解码的情况下，全部信息均包含在经编码的信息单元中，从而在检测设备中不必存在在线功能。

在所述解码时可以执行以下步骤中的至少一个步骤：

使网格匹配于所检测的经编码的信息单元和/或将网格应用到所检测的经编码的信息单元上；

根据至少两个标记识别所检测的经编码的信息单元的取向；

检测头部；

基于所述头部的说明对所述信息进行解码；

实施纠错；

对所述信息进行解密；

显示所述信息。

可以在解码时执行这些步骤或者这些步骤中的单个步骤。以上顺序并非是强制性的，也可以按另一顺序或者部分并行地执行这些步骤。

根据本发明的计算机程序产品包括设计用于当在计算机中被加载时实施上述方法的程序段。与如以上所述相同的优点和修改适用。

附图说明

下面在实施例中根据所属附图阐述本发明。在此示出：

附图1示出信息单元的和经编码的信息单元的示意图；

附图2示出信息单元的编码的示意图；

附图3示出经编码的信息单元的解码的示意图；

附图4至9示出根据第一种优选实施方式的用于将信息编码到图形信息单元中的方法的特定的步骤的示意图；

附图10示出经相应地编码的信息单元；以及

附图11示出附图10中的信息单元的变型方案。

具体实施方式

附图1a示出信息单元1。信息单元1在此由图标或图示组成。信息单元通常可以包括所有图示或二维成像。两个维度是在其上构造有信息单元的表面的两个维度。表面可以是平坦的，例如是一张纸或者招贴画。另外，表面可以是弯曲的，例如在广告载体的情况下那样。可以将两个坐标或者维度称作x和y方向。

信息单元也可以由一个或多个符号组成，例如字母或者数字，或者由一个或多个符号与一个或多个图示的组合构成。

信息单元1由外轮廓2限界。这也就是说，外轮廓2是信息单元1与背景之间的边界或者边界线。所述背景可以位于同一个表面上或者布置在另一个平面或表面上。

外轮廓2包围内部空间3，即仅仅在外轮廓2之内的区域。内部空间3可以包括多个区域或者区段，其中示例性地示出区域4。这些区域例如可以通过不同的颜色或颜色空间限定。另一方面，这些区域也可以通过不同的内容——例如符号和图示——限定。在所示的房屋示例中，例如右边的侧墙是所述区域4。侧墙可以具有不同于房屋的顶的或墙角的颜色。也可以将房屋前侧的柱子视为区域，其中，柱子的三维效果通过不同的白色调或者灰色调产生。

信息单元1可以是例如用于企业、机构、服务或产品的图标。信息单元也可以是对信息或应用的提示。信息单元通常传递以下内容：信息单元1的观察者借助所述内容联系或期待某事。在传统意义上，此类图标用于在思想上与企业和/或其产品关联。

除了例如在公共场的营销和信息传递的功能之外，在物流领域也可以将此类信息单元用于标识货物、包装和/或运输容器并且允许迅速的和可靠的对应或者信息。

为了继续构型此类信息单元1，也就是说，使其设有扩展功能性或者提高的信息密度，提出将附图1a中的原始信息单元1编码到根据附图1b的经编码的信息单元5中。

在此整合信息或者有用数据，其方式是，将至少二维的代码在外轮廓2之内应用到信息单元1的像点上。外轮廓2和外形因此保持不变。也可以将编码应用到外轮廓2上。在编码时考虑原始信息单元1的外观图。这通过所保持的外轮廓2实现。外轮廓2在原始信息单元1中和在经编码的信息单元5中优选相同。此外，在编码时可以考虑信息单元的颜色值或灰度，从而原始信息单元的总体印象在编码之后也保持不变。

在附图1b中示例性地对这两个平面3和4进行编码。可能的是，对信息单元的所有、一个或者如图所示多个部分区域或者部分进行编码。代码10由各个像点11组成，所述各个像点中，示例性地标出两个像点11a和11b。为了更好地示出附图1b中的像点11，给每个像点11分配了一个图案。每个图案或者两个优选相邻的图案之间的每一个过渡部分均可以代表黑白编码的一个比特或者代表彩色编码的一个或多个比特的值。

出于在附图的黑白图示中可显示性的原因，这些像点11分别作为图案示出。该图示优选是用于在附图中不可显示的、与附图1a中的原始信息单元1的原始图示或者一个原始颜色或者多个原始颜色匹配的灰度值尺度或颜色值尺度的占位符。

通过与信息单元协调的编码，对于观察者而言，总体印象或者审美印象在编码之后也完全地或者至少几乎完全地保持不变。但除此之外，信息单元还包含经编码的功能。因此，信息单元从现在起具有传递原始信息以及经附加地编码的信息的双重功能。经编码的信息或者经编码的信息的存在或者换句话说代码到信息单元上的应用可能对于观察者而言是可见的，从而他获得对附加的经编码的信息的提示。

现在根据附图2详细描述编码过程。

在第一步骤或者块100中确定或者规定信息单元。这首先包括例如选择至少一个符号和/或至少一个图像单元。接着确定信息单元的外轮廓2。可以通过手动的和/或自动化的技术——例如释放或者割断——来实现。

在另一步骤110中输入待编码的信息或者有用数据。信息可以包括例如计算机上已经存在的或者创建的文本。文本可以包含数字和/或字母，并且可提供例如关于信息单元或者关于与其相关的企业的信息等。所述信息也可以包含或者可以是程序代码或者给程序的指令。这例如可以包括或者可以是用于互联网地址的或数据库记录的链接。

在步骤120中预处理有用数据或者信息。所述预处理例如可以包括信息的压缩和/或代码的选择。为了改善待编码的信息密度，在此可以在预处理步骤中将待编码的信息转换成代码字或者对待编码的信息进行压缩。为此可以使用已经存在的相应压缩方法并且必要时可以对其进行匹配。主要考虑使用来自于无损耗的文本压缩领域的方法，例如LZW算法、霍夫曼编码或者算术编码。

在下一步骤130中对所述待编码到信息单元1中的信息进行加密。

由于有互联网能力的移动设备在个人和共商业领域中变得越来越盛行，与此相应地，对这些设备的拥有者的犯罪攻击的数目也上升。所谓的移动危险其中可能是信息窃取、信息损失、身份盗窃和/或有害软件的安装。特别在MobileTagging(移动标签)领域，这些安全漏洞对于用户而言是在例如QR码的现有条码解决方案中经常被列出的消极点，因为在扫描条码之前对于用于而言无初步信息可见并且在通用的条码扫描仪中不发生关于经解码的信息的检查。

因此目前已知的所有条码解决方案的编码规范对于实现而言是公开的，所以通过条码的通过第三方更换的方式能够实现经编码的信息的篡改。为了避免这些安全漏洞，发生相应的安全机制的使用。

所述编码可以借助两种不同的方案进行，从而所述编码或者代码能够可变地匹配于最不同的应用领域。一方面，可以实现全部信息直接编码在条码中，另一方面可以将全部信息存储在数据库之内以及数据库引用直接地唯一编码在信息单元中。

特别是在MobileTagging(移动标签)领域可见到将全部信息直接编码在代码中的第一种方案，其方式是，其中将URL信息或者联系信息直接编码在条码中。因为将全部信息直接编码在条码中，所以借助该方案与使用数据库相比可以实现明显更低的信息密度。在打印代码之后，不能够实施关于所存储的信息的事后改变。然后例如在打字错误或者不再存在URL地址的情况下，需要待编码的信息的事后改变或者动态改变。

在大多数情况下在物流行业内以及在自动识别系统的许多应用中均选择将全部信息存储在数据库内并且对数据库参考进行编码的第二种方案。需要数据库来对产品进行识别、标识、此外计数。代码在这些情况下仅用于辨识产品，并且所属的信息存储在数据库中。

为了能够例如在智能手机上进行解码的时候将解码数据传输给用于管理数据库记录的相应软件，智能手机应用程序包括通信可能性，例如TCP/IP功能性。此外，存在服务器组件，该服务器组件接收服务器上的经解码的数据并且具有用于与用于管理数据库记录的软件进行数据交换的接口。因此，例如在智能手机之类的客户端上对数据库引用进行解码。然后将数据发送给中央服务器上，中央服务器相应地将数据库中的适合于此的信息返回给客户端进行显示或者继续处理。所述基础设施的实现在此可以利用与第一种方案相同的解码功能并且因此在一定程度上可以被视为第一种方案的以TCP/IP传输组件的扩展。

为了进行保护以防通过第三方的篡改，可以在编码过程或者解码过程和/或校验位计算方法之内使用已经存在的加密方法或者数字签名方法。由此防止所提出的代码的篡改或者使其变得困难。通过所使用的签名方法和/或校验位计算方法，可以识别原始图像或者信息单元是否事后被改变了并且因此不再可信。为了保护用户以防下载有害软件或者在未经同意的情况下链接到付费服务，一方面在智能手机应用程序中设置控制机制并且另一方面设置不开放的编码。在智能手机应用程序内可以过滤经解码的信息中的有害异常并且向用户显示。

在另一步骤140中现在对信息或者有用数据进行编码。为此首先将网格置于信息单元1之上。网格在此并非与信息单元无关或者分开。首先仅仅在外轮廓2之内使用网格，其次网格不是可见的，而是针对信息单元1的各个网格元素或像点组成的编码的应用预给定一个框架。网格在一定程度上是模板，通过该模板将编码应用到信息单元1上。

网格结构的选择通过网格形状或网格特征确定并且是用于以后的代码的基本参数，因为网格形状和网格颜色影响待编码的图像的设计。此外，代码的读取安全性和可能的信息密度同样与网格形状的或者网格颜色的选择相关。

为了对代码内的有用字符——如字母、数字和/或字符进行编码，优选使用二进制。据此将信息单元的或图像的各个网格元素或像素之间的灰度变化或颜色变化转换成比特序列。为了检查有用字符中的比特序列，必须约定引用表和相应的字符集。引用表说明现有比特序列与所选择的字符集中的相应字符之间的对应关系。优选考虑通用字符——例如数字字符集、字母数字字符集或者ISO字符集——用于编码规范。

为了改善接近现实的显示并且提高信息密度，除了二维位置编码之外优选还使用颜色编码，从而产生三维代码。在黑白码的情况下存在每像素一个比特的信息密度，而在颜色代码的情况下可产生每像素若干颜色数目的信息密度。因为颜色空间根据信息单元可变，所以编码及其信息密度也是可变的。

通过用于接近现实地进行显示的条件优选将适合于编码图像的颜色用于编码。为了在考虑原始图像的颜色的情况下规定待使用的颜色空间，使用图像处理中的方法。为了能够实现用于编码的色调的可变数目，相应的字符集引用表同样是可变的。因为所选择的用于编码的色调的数目、字符集引用表的特征以及大小决定信息密度，所以使用一种相应的动态方法。所使用的动态方法在此面向预给定的颜色空间，所述颜色空间可以根据图像模板自动地选择或者通过用户手动地选择。颜色到编码网格的各个元素的分配根据该元素在原始图像中的位置上的颜色差进行计算。如果相应的颜色差低于最小极限值，摄像机在考虑环境影响(照明、污染等等)的情况下需要所述最小极限值以便在预给定误差公差的情况下将颜色识别为不同颜色，则相应地匹配颜色差。将所使用的用于选择相应字符集引用表的色调的数目直接编码在代码头部中。

最后，在编码的最后步骤150中，使经编码的数据的设计匹配于信息单元。该任务设置包含使代码图案匹配于待编码的图像、图标或者信息单元的符号图示。为了能够仅仅对图标或符号图示进行编码而不对原始图像的背景进行编码，必须在编码之前进行图标或符号图示与背景的自动的或者半自动的分离。出于接近现实的显示的原因，希望图标的或符号图示的仅仅用于编码的应用。该分离可以通过用户手动地或者通过图像处理方法自动地实现。然后基于所分离的、在编码过程中用作信息单元的图像区段自动地或半自动地确定包括头部的识别图案、编码网格和用于编码的可变位置识别。

由于在其中整合了代码的待编码的信息单元或图像、图标或符号图示种类繁多，在考虑通过常规的智能手机、平板电脑或商用的单色的或非单色的图像拍摄扫描仪实现的高的读取可靠性的情况下设置可以匹配于原始图像形状的代码。为此设置可变的位置识别和可以匹配于原始图像形状的网格结构。

在这些步骤之后，产生经编码的信息单元5，附加信息已经编码到其中。在此，原始信息单元1的总体印象保持不变，因为一方面仅仅在信息单元的边界之内应用所述编码，另一方面将编码直接应用到信息单元本身或者应用到信息单元的网格元素或像点上。因此，网格仅仅用作掩膜或者编码的中间步骤，但是在经编码的信息单元中不再全范围地直接可察觉或者不再全范围地可察觉。

现在根据附图3示例性地描述经编码的信息单元5的解码。

首先扫描或拍摄经编码的信息单元5。这例如可以借助智能手机6、扫描仪7或者平板电脑8实现。一般需要例如摄像机形式的图像检测单元以及分析处理所拍摄的图像、也就是提取经编码的信息的分析处理单元或处理单元。

为此首先在步骤200中对有用数据或信息进行解码。解码200的步骤包括多个子步骤。

为了将可以包含在解码库中的已定义的网格正确地投影到信息单元5上，确定摄像机与信息单元5的相对位置，这通过用于位置识别的一个图案或者多个——优选两个或三个标记来实现。选择用于位置识别的图案，使得因此能够实现借助智能手机、平板电脑或图像拍摄扫描仪进行全向读取但不负面地或者仅仅不显著地影响原始图像的设计。

视应用领域而定，对信息密度的高度和代码的安全性提出不同的要求。在MobileTagging(移动标签)中通常仅仅必须将较短的信息存储在代码中，例如数字名片或者URL，而在物流和自动识别系统领域则对代码提出更高的要求。除了高安全要求之外，在大多数情况下还将代码与在其中存放了所属的详细商品信息的数据库记录关联。但在这种情况下条码并非仅用于显示信息，而是也被用于管理技术方面的任务。因此，例如在卖出商品的情况下减少所属数据库记录中的件数。

为了满足上述对代码的要求，在智能手机应用程序之内设置了单纯的解码功能性的以TCP/IP组件的扩展。借助该扩展能够实现下面的在实践中可最频繁发现的用于处理和解读条码的基础设施方案的接近实际的实现。

实践中经常使用的第一种用于解码的方案使用数据库，在数据库中将经分散地解码的代码信息从客户端如智能手机传输给中央服务器，所述中央服务器通过数据库查询来返回与代码对应的信息。这可以是商品条码的读取和相应商品信息的直接显示。在所使用的服务器的情况下不仅可以考虑公司内部的服务器而且也可以考虑网络服务器，从而根据安全要求和应用领域能够实现基础设施方面的易变性。借助该解决方案也可以在事后更改条码，例如在打字错误或者商品信息改变的时候，因为在代码中仅仅存储数据库引用，所以仅仅必须改变中央数据库记录，而不必对该信息变化涉及的所有条码重新编码。

与此相反，存在用于在终端设备——如平板电脑或者智能手机上进行分散式本地解码的方案，所述终端设备不必具有到网络或者服务器的连接。该方案不允许在经编码的信息方面的事后修改并且仅仅从图像数据中获取完整信息。该方案当前应用在几乎所有MobileTagging(移动标签)应用中并且提供特别高的灵活性，因为不必存在对网络的访问。

视应用领域而定，这两种方法具有优点和缺点并且因此根据实际情况来选择。使用相同的解码功能性来实现这两种方案。通过可选地、必要时通过后来的用户可添加的用于将经解码的信息传输到任意服务器上的TCP/IP组件，然后可在最不同的应用领域中使用上述方案。

根据头部、位置识别和已知的解码算法对信息单元进行解码。对于解码所需的信息——例如所使用的编码版本可以从头部或者普遍适用的信息或者协议中得出或导出。

解码算法根据各个像元或像素中的比特信息、或者根据各个像元或像素之间的过渡部分中的比特信息计算有用数据。通过使用两种以上的颜色，能够实现对于两个像素或像元之间的每个过渡部分具有一个以上比特的比特信息。在使用两种颜色(例如黑白)的情况下，能够实现对于每个过渡部分一个比特(0或1)的编码。因此，每个过渡部分的比特信息的就此而言的数目取决于用于编码的颜色数目。将前后相继的比特信息的队列(Aneinanderreihung)称作比特序列。

根据在经编码的信息单元的头部中说明的字符集引用表，可以根据字符集引用表将比特序列转变成目标字母表或者目标字符集(例如ASCII数据集——使用8位比特序列映射256个字符的字符集中的一个字符)。

在另一个可选的步骤210中实施错误识别或者纠错。可以选择使用由纠错获得的数据作为经验值或者用于新编码的参数，以便降低传输中的错误率。因此可以产生用于改善编码/解码的反馈回路。错误识别例如可以基于已知的在使用冗余或者校验和的情况下的方法。

总而言之，全部光学/成像路径应在可以有效使用的代码的环境中被考虑并且在达到参数极限的时候在某些情况下应当又反作用于代码和/或编码。为此，关于代码定义了以下参数，例如最小可允许的对比度、通过脏污引起的干扰影响、磨损、损坏、最大可存储的信息量以及层次信息存储的使用。

也可以通过具有通用固定焦距摄像机的系统——例如智能手机——使用代码。图像拍摄路径通过物体与拍摄系统的距离、物体的照明、拍摄系统的镜头连同焦距、成像质量和光强之类的参数来表征。另一标准是传感器和数据存储以及传感器尺寸(分辨率)、信噪比、待存储的图像数据、存储格式之类的参数，在某些情况下还有有损存储以及对于代码信息的附加信息，例如地点、时间等等。

在代码的使用方案中完全有意义的是，能够在图像拍摄期间实现信息反馈。该反馈可以包括数据采集的控制，例如编码类型的检测、定向的分析以及拍摄距离的调节，其中，通过采集算法向采集设备发出指令。其他方面可以包括图像预处理以及目标信息的获取。

以上所述的各个组件相互作用并且因此通过比较有利的方式被整体考虑。可以预期：必须进行开发的递归，以便创建和实现具有高容错性和简单的实时算法的稳定方案。

为了能够实现有错的代码的信息重建，容错性的考虑和说明对于实际应用而言非常重要。通过代码损坏、不充分的打印质量以及基于拍摄时环境因素引起的干扰，可能产生代码内的错误。这例如可以通过代码的通过其他物体的遮盖或者通过不利的照明条件引起。必须针对实际应用考虑此类错误，以保证高的容错性。

为了考虑容错性，可以使用例如Reed-Solomon算法之类的现有纠错算法。

代码使用中的某个元素可以是待整合的信息冗余，以便也能够可靠地检测受到有限干扰的数据域。可实现的冗余度在此起核心作用，因为该冗余度对代码的还允许的例如通过减弱的对比度、缺少的或者不可解码的面积部分和/或通过照明质量引起的干扰有直接的影响。所需图像检测硬件的参数——例如成像锐度、必要的有效图像分辨率和/或图像数据预处理的或者处理的速度同样也起作用。

也可以考虑所需的算法或者图像处理性能，例如可以到目标环境/硬件之中的可整合性、在目标环境中的实时能力和/或操作中的简单性。

真正的图像处理包括借助可用的周围硬件及其接口采集和提取代码的信息。在此可分为识别算法以及预处理方面的补充图像处理工具，例如图案的检测、在进行拍摄时硬件通过用户接口的控制，例如摄像机与物体的距离的调准、更好的拍摄角度的检测和修正、和/或层次代码的使用，例如根据参数——取向、代码类型、基本信息和/或详细信息。最后考虑目标信息——也就是有用数据的真正获取。

如果借助加密实施了编码，则在步骤220中对有用数据进行解密。因此，该步骤是可选的。关于所选择的加密的说明例如可以包含在头部中。

最后显示和/或处理有用数据。这可以在检测设备——例如智能手机6中或者在其他机构——如与检测设备相连的计算机中进行。因此，在信息单元中编码的并且必要时加密的信息重新可供使用。

以下将参考附图4至9示例性地描述用于将信息编码到图形信息单元中的方法的一种优选实施方式。在此尤其详细解释以上参考附图2泛泛描述的、涉及信息单元编码的步骤140和150。

附图4示出具有外轮廓302的图形信息单元301，所述外轮廓限界并且包围待编码的内部区域303。信息单元301可以是例如图标的一部分。

在准备步骤中，为了对信息单元301进行编码，将匹配于外轮廓302的网格置于信息单元301上方。自适应网格的相应元素320沿着预给定的方向(X和Y方向)有规律地成行并且成列地布置。可以改变网格元素320的大小和形状以及在这两个方向中的每一个方向上的网格间距，因此也可以改变网格元素的数目。

附图5示例性地图解布置标记330、340的可选步骤，这些标记在解码时允许经编码的信息单元的位置识别。

用于位置识别的标记330布置成能够在解码时明确唯一地确定经编码的信息单元相对于检测设备的位置。就是说必要时可以根据标记330旋转和/或缩放所检测的、信息单元301的编码，以便能够实现明确唯一的并且正确的解码。也可以根据这些标记330修正在检测编码时可能出现的透视失真。在解码时，可以简单地并且在无额外的在检测编码之后的准备的情况下识别和处理附图5中示例性地示出的标记，因此总体上简化解码。

可以选择将头部信息332加入到经编码的信息单元中，所述头部信息可以包括能够使经编码的信息单元的解码简化或者使得其才可行的信息或说明。此类说明可以涉及例如网格、预给定的颜色层次数目、必要时使用的加密方法等等。优选地，将这种头部信息布置在——通过附图5中以虚线标明——的位置标记330之间的区域中，以便在解码过程开始时就能迅速并且简单地找到所述头部信息。

此外，用于位置识别的标记340可选地附加地设置用于限定用于信息编码的网格的边界。这些边界在附图5中通过方框342标明。

在附图6至9示出如何可以形成三维颜色编码的一种具体实施方式。在附图中借助不同的阴影区域表示不同的颜色。

如附图6所示，在第一子步骤中将网格的元素分别划分为网格的连续元素320的分组350。在所示示例中，一个这样的分组350由2*2个部分网格组成。显而易见，这种部分网格的尺寸是可变的，例如也可以具有2*3、4*2、3*3、4*4或者类似的尺寸。要点仅仅在于一个这样的分组的所有元素布置在信息单元的一个连续区域之中，也就是以一定的方式相邻布置。

在下一个子步骤中现在对于分组350确定分组颜色360。根据在包括属于分组350的网格元素320的信息单元的区域中的颜色分布确定该分组颜色360。这种区域示例性地在附图6中在下方示出。在该区域是单色的情况下，其颜色相应于分组颜色360。如果该区域包括多种颜色或者一个颜色变化过程，则将分组颜色360作为该区域的颜色的平均值或者众数值。

在附图7示出如何根据分组350的网格元素320的分组颜色360局部地、也就是仅仅针对所述一个分组350并且仅仅根据对于所述一个区域确定的分组颜色360确定一个部分颜色空间370，该部分颜色空间包括以后用于对分组350的网格元素320进行着色、也就是用于对信息单元301在布置有分组350的元素320的区域中进行编码的颜色。可以事先规定并且例如为了进行解码可在头部信息332中说明该部分颜色空间370的大小，也就是该部分颜色空间中不同颜色的数目。在所示的示例中，部分颜色空间370包括四种颜色372、374、376和378。

部分颜色空间370的颜色372、374、376、378与分组颜色360的区别仅仅在于一个颜色参数，在所示的示例中在于亮度。同样可以使用其他颜色参数——例如饱和度或色阶，或者这样的颜色参数的预给定组合，以便基于分组颜色以预给定的方式形成部分颜色空间的颜色。因此可以如此形成或者计算部分颜色空间的颜色，使得其始终类似于分组颜色并且因此类似于信息单元的以下区域的颜色：在所述区域中布置有网格的、以后借助这些颜色在编码过程中被着色的元素。通过这种方式可以保证：编码的颜色空间和因此自适应网格在信息单元的任何区域中均匹配于信息单元的颜色空间。

在附图8中示例性地示出如何能够以简单的方式对借助部分颜色空间370的颜色372、374、376、378在信息单元的相应区域中加入的编码进行解码。为此选择部分颜色空间370的两种确定的颜色372、378作为第一和第二参考颜色，即部分颜色空间370的这些关于部分颜色空间370内的预给定颜色参数最明显地区别于彼此的颜色。在所示的示例中，这就是部分颜色空间370的最亮颜色372和最暗颜色378。这两参考颜色对分组350的两个预给定的元素进行着色，也就是构成分组350的、2*2部分网格的左上角中的元素381和左下角中的元素382。该方法原理用于在解码步骤中首先检测这两个预给定元素的颜色并且可以将其作为参考颜色372、378进行分析处理。基于这些参考颜色372、378并且认知在部分颜色空间370的颜色数目的情况下，就可以局部地明确唯一地确定部分颜色空间370的剩余颜色374、376。

如在附图9中在左侧所示的那样，可以使部分颜色空间370的每一种颜色372、374、376、378明确唯一地对应于借助该颜色编码的字符串。现在可以如附图9中右侧所示的那样，分组350的另外两个网格元素383、384自由地用于对信息进行编码，也就是借助部分颜色空间370的颜色中的每一种372、374、376、378着色。

最后在附图10中示例性地示出以上述方式完整编码的信息单元301。为了更加易于理解起见，所有分组350在此以相同的分组颜色360进行了着色，例如当信息单元301总体上是单色的时候就是这种情况。

在附图11中示出附图10中的经编码的信息单元301的一种变型方案401。该变型方案与附图10中经编码的信息单元的区别在于位置标记430、440的类型。在附图11所示的示例中，位置标记430、440由网格本身的部分特定地着色的网格元素320组成。位置标记430、440在此包括多个网格元素320，相应于以上所述的连续网格元素320的分组350。根据以下可以一眼识别位置标记430、440：即位置标记430、440的网格元素中的各个网格元素借助特定的标记颜色361进行了着色。标记颜色361的特征在于，其不超过布置有位置标记网格元素的区域的颜色的预给定颜色差。换句话说，标记颜色361也类似于信息单元区域的相应颜色。替代地，也可以使用多种标记颜色，然后这些标记颜色分别满足以上所述的颜色差标准。原则上确定标记颜色361可以与确定一组网格元素的分组颜色一样，或者与确定此类分组的部分颜色空间的颜色一样地进行。在所示的示例中，所述一种标记颜色361相应于分组颜色360，也就是标记颜色360与信息单元的相应区域的颜色的颜色差为零。但是标记颜色361也可以在预给定的极限之内区别于信息单元的相应区域的颜色，只要不必担心与潜在地对应于该区域的网格元素分组的相应部分颜色空间的颜色混淆。

标记430、440的另一个特征是多个以标记颜色361着色的网格元素相互间——在位置标记430中对角线地相对置——在位置标记440中的呈L形的特定的空间布置。与这种实施方式相关联地，也可以使用不同的标记颜色替代仅仅一种标记颜色361。

如在附图11中所示，尤其与附图10相比可以看出，可以借助相应形成的位置标记430、440获得信息单元301的视觉上非常不显眼的编码。然而与使用附图10中的常规位置标记相比，在解码时用于识别和分析处理位置标记430、440的费用增加。这主要归因于，在解码的第一子步骤中必须在不借助位置标记430、440的情况下识别像这样的在根据附图1的实施方式中的自适应网格。就此而言，与附图11中示例性地示出的实施方式相关联地，原则上可以放弃设置用于确定信息单元的信息编码区域的边界的位置标记440，因为即使没有这些标记也能够识别网格及其边界。

Claims (15)

1.一种用于将信息编码到图形信息单元(1)中的方法，其特征在于以下步骤：

确定所述信息单元(1)的外轮廓(2)；并且

仅在所述外轮廓(2)之内借助至少一个二维码(10)将信息编码到至少一个区域(3)之中，其中，将所述编码应用到所述信息单元(1)的像点(11a，11b)上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用三维颜色编码，其中，所述颜色代码的颜色空间是所述信息单元(1)的颜色空间的至少一部分。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对于所述编码使用自适应网格，使所述自适应网格匹配于所述信息单元(1)的外轮廓(2)和/或颜色空间。

4.根据权利要求2和3所述的方法，其中，将所述颜色代码的颜色空间的一种颜色根据所述颜色与所述信息单元(1)的在相应于所述自适应网格的一个元素的位置处的一种颜色之间的颜色差分配给所述自适应网格的所述元素。

5.根据权利要求2和3所述的方法，其中，根据针对所述信息单元(301)的一个区域确定的分组颜色(360)局部地规定所述自适应网格的元素(320)的分组(350)的颜色代码的部分颜色空间(370)，在所述区域中布置有所述自适应网格的所述元素的分组。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述部分颜色空间(370)的颜色(372，374，376，378)中的每一种关于预给定的颜色参数区别于所述分组颜色(360)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

借助所述部分颜色空间的、关于所述预给定的颜色参数最明显地区别于所述分组颜色的那种颜色对所述自适应网格的元素的分组的一个预给定的元素进行着色，或者

其中，选择所述部分颜色空间(370)的、关于所述预给定的颜色参数最明显地区别于彼此的两种颜色(372，378)，其中，借助这两种颜色中的第一颜色(372)对所述自适应网格的元素的分组(350)的预给定的第一元素(381)进行着色，以及，借助这两种颜色中的第二颜色(378)对所述自适应网格的元素的分组(350)的预给定的第二元素(382)进行着色。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述编码具有至少两个用于所述信息单元(5)的位置识别的标记。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，使用三维颜色编码，其中，对于所述编码使用自适应网格，使所述自适应网格匹配于所述信息单元(1)的外轮廓和所述颜色空间，其中，通过借助至少一种标记颜色对所述自适应网格的至少一个元素进行着色的方式形成用于所述位置识别的标记，其中，所述至少一种标记颜色不超过与所述信息单元的以下区域的一种颜色的预给定的颜色差：在所述区域中布置有所述至少一个元素。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过借助所述至少一种标记颜色中的至少一种对所述自适应网格的多个元素进行着色的方式形成用于所述位置识别的标记，其中，所述多个元素中的元素关于所述自适应网格相互间具有预给定的位置关系。

11.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述编码具有头部，所述头部具有关于所述编码的说明。

12.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述编码时对所述信息进行加密。

13.一种用于对经编码的图形信息单元(5)中的信息进行解码的方法，其特征在于以下步骤：

检测借助根据权利要求1至12中至少一项所述的方法编码的信息单元(5)；并且

对所述经编码的信息单元(5)中的信息进行解码。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，检测设备(6，7，8)将所述信息传输给数据库并且从所述数据库获得与所述信息对应的其他信息，或者，其中，所述检测设备(6，7，8)处理所述信息。

15.根据权利要求13或14中任一项所述的方法，其中，在所述解码时执行以下步骤中的至少一个步骤：

使网格匹配于所检测的经编码的信息单元(5)和/或将网格应用到所检测的经编码的信息单元(5)上；

根据至少两个标记识别所检测的经编码的信息单元(5)的取向；

检测头部；

基于所述头部的说明对所述信息进行解码；

实施纠错；

对所述信息进行解密；

显示所述信息。