CN106127822B - 在物理隔离终端间基于图形编码单向数据传输方法与系统 - Google Patents

在物理隔离终端间基于图形编码单向数据传输方法与系统 Download PDF

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Abstract

一种基于图形编码的单向数据传输系统，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据，所述发送终端包括：分块分组模块、与所述分块分组模块电连接的冗余校验处理模块、与所述冗余校验处理模块电连接的图形编码模块、及与所述图形编码模块电连接的显示装置；所述接收终端包括：扫描装置、与所述扫描装置电连接的图形解码模块、与所述图形解码模块电连接的冗余校验恢复模块、及与所述冗余校验恢复模块电连接的数据重组模块。有效降低了人工重发数据的工作量，方便、高效的识别出图形传输中的错漏，并且，大大增强了冗余恢复的数据处理效率。

Description

在物理隔离终端间基于图形编码单向数据传输方法与系统
技术领域
本发明涉及物理隔离终端间的数据传输领域，特别是涉及一种基于图形编码在物理隔离终端间的单向数据传输方法与系统。
背景技术
在政府、公安、军队以及对安全要求很高的企业里，需要将不同密级的网络进行隔离。在绝大多数情况下，需要避免高密级网络数据流向低密级网络，只能允许低密级网络数据向高密级网络单向传输。
为了实现单向传输，传统的做法是采用一次性读写光盘，效率低下，成本较高，且存在很大的安全隐患。
许多公司为此设计并实现了单向传输系统，大多基于光纤传输，在硬件上采用FPGA等可编程逻辑器件进行控制。在目前广泛使用的基于光纤的单向传输系统中，光纤成为连接两端的物理链路。虽然光线具有很好的单向性，但是传输光线的光纤却不具有单向特征。光线能从光纤的发送端传输到接收端，根据光的可逆原理，其必然能从光纤的接收端传输到发送端。因此，存在物理连接成为此类单向传输系统的安全隐患。
针对目前单向传输系统中存在物理连接的情况，有人提出使用二维码显示与摄像还原的方法进行单向传输，这种方法解决了传输路径中存在物理连接的情况，实现了安全单向传输，解决了隐患。
但是，该方法在实现上具有如下缺点：没有考虑错误丢失或错误数据的自我恢复机制。
由于摄像还原的不稳定，在该方法中传输错误常常发生。此外，由于在没有物理连接的情况下进行单向的数据传输，接收方的错误无法及时回馈发送方。因此，只能以人工操作的方式反复重发整个传输数据。
此外，该方法因为使用通用的黑白二维码编码降低了信息的传输容量。
发明内容
为了克服上述缺陷本发明提供的技术方案如下：
一种基于图形编码的单向数据传输方法，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据，包括步骤：S110所述发送终端将待传输的有效数据进行分块处理，形成具有预设大小的有效数据分块；S120所述发送终端对所述有效数据分块进行分组处理，形成每组含有预设数量有效数据分块的有效数据分组；S200所述发送终端对所述有效数据分组进行冗余处理，对每组有效数据分组形成至少一个冗余数据分块，所述冗余数据分块的大小与所述的有效数据分块相同；S400所述发送终端对含有冗余数据分块的可恢复数据分组进行图形编码，将每一数据分块形成一幅编码图形，将每一可恢复数据分组形成一个编码图形序列；S500所述发送终端按顺序显示所述编码图形序列，所述接收终端按顺序扫描接收所述发送终端显示的所述编码图形序列；S600所述接收终端从所述编码图形序列中分离出各幅编码图形，将各幅编码图形进行图形解码，形成接收到的数据分块、数据分组；S700所述接收终端验证接收到的数据分块、数据分组的正确完整；当接收到的数据分组正确完整时，执行步骤S800；S750当接收到的数据分组内，存在数据分块的错漏时，所述接收终端判断错漏是否可以恢复；S760当错漏不可恢复时，所述接收终端发出存在不可恢复错漏的提示信息；S770当错漏可恢复时，所述接收终端根据冗余数据分块恢复数据分块、数据分组的正确完整，并执行步骤S800；S800所述接收终端将所述正确完整的数据分组内的冗余数据分块剔除；S900所述接收终端将所述数据分块、数据分组重组为传输的有效数据。
进一步，本发明中所述冗余运算是“异或”运算。
因此，本发明通过添加冗余数据分块验证、恢复数据分块、数据分组的正确完整，从而有效降低了人工重发数据的工作量。
进一步，在所述步骤S600中还包括步骤S631当分离出的某幅编码图形不能解码时，将该幅编码图形对应的数据分块标记为遗漏；在所述步骤S700中还包括步骤S730验证的数据分组内是否存在数据分块的遗漏标记；S740当验证的数据分组内存在数据分块的遗漏标记时，该数据分组的正确完整验证不通过。
进一步，所述步骤S631中，某幅编码图形不能解码是指某幅编码图形部分缺失、或者部分模糊不能辨识。
进一步，在所述步骤S400中还包括步骤S490形成一个编码图形序列时，每一编码图形间隔预设的时间间隔；在所述步骤S600中还包括步骤S610根据预设的时间间隔，从所述编码图形序列中按时间顺序分离出各幅编码图形。
进一步，在所述步骤S600中还包括步骤S611当某个时间间隔上，没有扫描接收到编码图形时，则标记该幅编码图形全部缺失。
因此，本发明通过在发送端和接收端采用时间同步，可以方便的识别出图形传输中的错漏。
进一步，步骤S400之前还包括步骤S290所述发送终端为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的分块序号；步骤S900之前还包括步骤S890所述接收终端将每个数据分块内的分块序号剔除。
进一步，在所述步骤S700中还包括步骤S710验证数据分组内的数据分块的分块序号是否连续；S711当验证的数据分组内的数据分块的分块序号不连续时，将缺失其序号的数据分块标记为遗漏，该数据分组的正确完整验证不通过。
进一步，所述步骤S290中还包括步骤：S291发送终端为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的组内分块序号，所述组内分块序号由“0”开始，在各组各自连续累计；和/或，S292发送终端为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的文件分块序号，所述文件分块序号由“0”开始，跨越各组在各个待传输文件各自连续累计；和/或，S293发送终端为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的系统分块序号，所述系统分块序号由“0”开始，跨越各个待传输文件在系统每次运行期间连续累计。
因此，本发明通过对文件分块添加序号，可以方便的识别出图形传输中的错漏。
本发明还提供一种基于图形编码的单向数据传输方法，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据，包括步骤：S110所述发送终端将待传输的有效数据进行分块处理，形成具有预设大小的有效数据分块；S120所述发送终端对所述有效数据分块进行分组处理，形成每组含有预设数量有效数据分块的有效数据分组；S200所述发送终端对所述有效数据分组进行冗余处理，对每组有效数据分组形成一个冗余数据分块，所述冗余数据分块的大小与所述的有效数据分块相同；S300所述发送终端对所述数据分块进行校验码填充处理，对每个数据分块形成校验码，将所述校验码填充入数据分块，填充校验码后的数据分块的大小相应增大、各个相同；S400所述发送终端对含有冗余数据分块的可恢复数据分组进行图形编码，将每一数据分块形成一幅编码图形，将每一可恢复数据分组形成一个编码图形序列；S500所述发送终端按顺序显示所述编码图形序列，所述接收终端按顺序扫描接收所述发送终端显示的所述编码图形序列；S600所述接收终端从所述编码图形序列中分离出各幅编码图形，将各幅编码图形进行图形解码，形成接收到的数据分块、数据分组；S700所述接收终端验证接收到的数据分块、数据分组的正确完整；当接收到的数据分组正确完整时，执行步骤S800；S750当接收到的数据分组内，存在数据分块的错漏时，所述接收终端判断错漏是否可以恢复；S760当错漏不可恢复时，所述接收终端发出存在不可恢复错漏的提示信息；S770当错漏可恢复时，所述接收终端根据冗余数据分块恢复数据分块、数据分组的正确完整，并执行步骤S800；S800所述接收终端将所述正确完整的数据分组内的冗余数据分块剔除；S880所述接收终端将每个数据分块内的填充校验码剔除；S900所述接收终端将所述数据分块、数据分组重组为待传输的有效数据。
进一步，所述校验码是“奇偶”校验码、“CRC16”校验码、或“CRC32”校验码。
进一步，在所述步骤S700中还包括步骤：S720所述接收终端验证接收到的数据分块的校验码；S721当验证的数据分块的校验码错误时，将该数据分块标记为错误。
所述步骤S730、S740是指：S730验证的数据分组内是否存在数据分块的遗漏标记或错误标记；S740当验证的数据分组内存在至少一个有效数据分块的遗漏标记或错误标记时，该数据分组的正确完整验证不通过；在所述步骤S700中还包括步骤：S780当分组之内的全部数据分块的校验码正确时，或者仅冗余数据分块存在遗漏标记或错误标记时，该数据分组的正确完整验证通过。
因此，本发明通过对文件分块填充校验码，大大提高了识别出图形传输中错漏的准确性。
进一步，所述步骤S770是指：当分组之内冗余数据分块正确时，并且存在错漏的有效数据分块的数量小于等于冗余数据的恢复度时，该数据分组的错漏可恢复。
进一步，所述步骤S760是指：当分组之内冗余数据分块正确时，但存在错漏的有效数据分块的数量大于冗余数据的恢复度时，该数据分组的错漏不可恢复；或者，当分组之内有效数据分块存在错漏时，并且冗余数据分块也存在错漏时，该数据分组的错漏不可恢复。
因此，本发明通过对错漏的准确判断，大大增强了冗余恢复的数据处理效率。
进一步，步骤S110中还包括步骤S111当待传输的有效数据的尾部不足，无法形成具有预设大小的有效数据分块时，所述发送终端进行凑整填充处理，将凑整数据填充入数据分块，填充凑整数据后，形成与其它数据分块大小相同的尾部有效数据分块。
进一步，步骤S110中还包括步骤S112所述发送终端对所述数据分块进行凑整计数处理，对每个数据分块形成凑整计数码，将所述凑整计数码填充入数据分块，没有凑整填充处理的数据分块的凑整计数码为“0”，填充凑整计数码后的数据分块的大小相应增大、各个相同；步骤S900之前还包括步骤S870所述接收终端将每个数据分块内的凑整数据和凑整计数码剔除。
进一步，步骤S120中还包括步骤S121当待传输的有效数据的尾部不足，无法形成具有预设数量有效数据分块的数据分组时，所述发送终端进行凑整填充处理，将凑整数据分块填充入数据分组，填充凑整数据分块后，形成与其它数据分组具有相同数量数据分块的尾部数据分组。
进一步，步骤S870中还包括步骤S871当凑整计数等于数据分块的大小时，所述数据分块为凑整数据分块，所述接收终端将每个数据分组内的凑整数据分块剔除。
因此，本发明通过对待传输数据进行凑整传输，大大提高对数据传输错误的辨识效率。
本发明还提供一种基于图形编码的单向数据传输方法，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据，包括步骤：S110所述发送终端将待传输的有效数据进行分块处理，形成具有预设大小的有效数据分块；S120所述发送终端对所述有效数据分块进行分组处理，形成每组含有预设数量有效数据分块的有效数据分组；S200所述发送终端对所述有效数据分组进行冗余处理，对每组有效数据分组形成一个冗余数据分块，所述冗余数据分块的大小与所述的有效数据分块相同；S400所述发送终端对含有冗余数据分块的可恢复数据分组进行图形编码，将每一数据分块形成一幅编码图形，将每一可恢复数据分组形成一个编码图形序列；S410所述发送终端将每一数据分块形成一幅黑白编码图形；S500所述发送终端按顺序显示所述编码图形序列，所述接收终端按顺序扫描接收所述发送终端显示的所述编码图形序列；S600所述接收终端从所述编码图形序列中分离出各幅编码图形，将各幅编码图形进行图形解码，形成接收到的数据分块、数据分组；S700所述接收终端验证接收到的数据分块、数据分组的正确完整；当接收到的数据分组正确完整时，执行步骤S800；S750当接收到的数据分组内，存在数据分块的错漏时，所述接收终端判断错漏是否可以恢复；S760当错漏不可恢复时，所述接收终端发出存在不可恢复错漏的提示信息；S770当错漏可恢复时，所述接收终端根据冗余数据分块恢复数据分块、数据分组的正确完整，并执行步骤S800；S800所述接收终端将所述正确完整的数据分组内的冗余数据分块剔除；S900所述接收终端将所述数据分块、数据分组重组为待传输的有效数据。
因此，本发明兼容黑白二维码传输，便于已有的黑白二维码传输系统通过升级改造支持冗余数据恢复的功能。
一种基于图形编码的单向数据传输方法，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据，包括步骤：S110所述发送终端将待传输的有效数据进行分块处理，形成具有预设大小的有效数据分块；S120所述发送终端对所述有效数据分块进行分组处理，形成每组含有预设数量有效数据分块的有效数据分组；S200所述发送终端对所述有效数据分组进行冗余处理，对每组有效数据分组形成一个冗余数据分块，所述冗余数据分块的大小与所述的有效数据分块相同；S400所述发送终端对含有冗余数据分块的可恢复数据分组进行图形编码，将每一数据分块形成一幅编码图形，将每一可恢复数据分组形成一个编码图形序列；S420所述发送终端将每一数据分块形成一幅彩色编码图形，其中使用2n的不同色彩，其中n大于等于2；S500所述发送终端按顺序显示所述编码图形序列，所述接收终端按顺序扫描接收所述发送终端显示的所述编码图形序列；S600所述接收终端从所述编码图形序列中分离出各幅编码图形，将各幅编码图形进行图形解码，形成接收到的数据分块、数据分组；S700所述接收终端验证接收到的数据分块、数据分组的正确完整；当接收到的数据分组正确完整时，执行步骤S800；S750当接收到的数据分组内，存在数据分块的错漏时，所述接收终端判断错漏是否可以恢复；S760当错漏不可恢复时，所述接收终端发出存在不可恢复错漏的提示信息；S770当错漏可恢复时，所述接收终端根据冗余数据分块恢复数据分块、数据分组的正确完整，并执行步骤S800；S800所述接收终端将所述正确完整的数据分组内的冗余数据分块剔除；S900所述接收终端将所述数据分块、数据分组重组为待传输的有效数据。
进一步，所述n等于2、4、或8。进一步，所述步骤S420中还包括步骤：S421将每n位数据形成一个彩色色块，每一彩色色块具有预设的像素大小；S429将每一数据分块形成一幅彩色编码图形，每一彩色编码图形具有预设的适于显示、扫描的行列数。
因此，本发明可以进一步使用彩色编码图形传输，能大大提高数据传输的效率。
进一步，所述步骤S420中还包括步骤S422向每一数据分块添加定位色块；所述步骤S600中还包括步骤S620根据定位色块解析各幅编码图形，将各幅编码图形中的定位色块剔除；S630将各幅编码图形中的彩色色块进行图形解码，形成接收到的数据分块。
进一步，所述定位色块位于各幅编码图形四角，大小为数据色块的整数倍。
因此，本发明通过定位色块进一步增强图形传输的稳定性。
本发明还提供一种基于图形编码的单向数据传输系统，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据，其中，所述发送终端包括：分块分组模块、与所述分块分组模块电连接的冗余校验处理模块、与所述冗余校验处理模块电连接的图形编码模块、及与所述图形编码模块电连接的显示装置；其中：所述分块分组模块将待传输的有效数据进行分块处理，形成具有预设大小的有效数据分块；并对所述有效数据分块进行分组处理，形成每组含有预设数量有效数据分块的有效数据分组；所述冗余校验处理模块对所述有效数据分组进行冗余处理，对每组有效数据分组形成至少一个冗余数据分块，所述冗余数据分块的大小与所述的有效数据分块相同；所述图形编码模块对含有冗余数据分块的可恢复数据分组进行图形编码，将每一数据分块形成一幅编码图形，将每一可恢复数据分组形成一个编码图形序列；所述显示装置按顺序显示所述编码图形序列；所述接收终端包括：扫描装置、与所述扫描装置电连接的图形解码模块、与所述图形解码模块电连接的冗余校验恢复模块、及与所述冗余校验恢复模块电连接的数据重组模块；其中：所述扫描装置按顺序扫描接收所述发送终端显示的所述编码图形序列；所述图形解码模块从所述编码图形序列中分离出各幅编码图形，将各幅编码图形进行图形解码，形成接收到的数据分块、数据分组；所述冗余校验恢复模块验证接收到的数据分块、数据分组的正确完整，并将所述正确完整的数据分组内的冗余数据分块剔除；当接收到的数据分组内，存在数据分块的错漏时，所述冗余校验模块判断错漏是否可以恢复；当错漏不可恢复时，所述冗余校验模块发出存在不可恢复错漏的提示信息；当错漏可恢复时，所述冗余校验模块根据冗余数据分块恢复数据分块、数据分组的正确完整；所述数据重组模块将所述数据分块、数据分组重组为待传输的有效数据。
进一步，所述冗余运算是“异或”运算。
进一步，所述图形解码模块还当分离出的某幅编码图形不能解码时，将该幅编码图形对应的数据分块标记为遗漏；所述冗余校验恢复模块还验证的数据分组内是否存在数据分块的遗漏标记；当数据分组内存在数据分块的遗漏标记时，验证该数据分组为不完整。
进一步，所述图形解码模块不能解码某幅编码图形是指某幅编码图形部分缺失、或者部分模糊不能辨识。
进一步，所述图形编码模块还使每一编码图形间隔预设的时间间隔形成一个编码图形序列；所述图形解码模块还根据预设的时间间隔，从所述编码图形序列中按时间顺序分离出各幅编码图形。
进一步，所述图形解码模块还当在某个预设的时间间隔上，没有扫描接收到编码图形时，则标记该幅编码图形全部缺失。
进一步，所述分块分组模块还为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的分块序号；所述数据重组模块还将每个数据分块内的分块序号剔除。
进一步，所述冗余校验恢复模块还验证数据分组内的数据分块的分块序号是否连续；当数据分组内的数据分块的分块序号不连续时，将缺失其序号的数据分块标记为遗漏，将该数据分组验证为不完整。
进一步，所述分块分组模块为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的组内分块序号，所述组内分块序号由“0”开始，在各组各自连续累计；和/或，所述分块分组模块为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的文件分块序号，所述文件分块序号由“0”开始，跨越各组在各个待传输文件各自连续累计；和/或，所述分块分组模块为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的系统分块序号，所述系统分块序号由“0”开始，跨越各个待传输文件在系统每次运行期间连续累计。
进一步，所述冗余校验处理模块还对所述数据分块进行校验码填充处理，对每个数据分块形成校验码，将所述校验码填充入数据分块，填充校验码后的数据分块的大小相应增大、各个相同；所述冗余校验恢复模块还将每个数据分块内的填充校验码剔除。
进一步，所述校验码是“奇偶”校验码、“CRC16”校验码、或“CRC32”校验码。
进一步，所述冗余校验恢复模块还验证接收到的数据分块的校验码；当验证的数据分块的校验码错误时，将该数据分块标记为错误。
进一步，所述冗余校验恢复模块还验证的数据分组内是否存在数据分块的遗漏标记或错误标记；当验证的数据分组内存在至少一个有效数据分块的遗漏标记或错误标记时，该数据分组的正确完整验证不通过；当分组之内的全部数据分块的校验码正确时，或者仅冗余数据分块的存在遗漏标记或错误标记时，验证该数据分组的正确通过。
进一步，所述冗余校验恢复模块当分组之内冗余数据分块正确时，并且存在错漏的有效数据分块的数量小于等于冗余数据的恢复度时，判断该数据分组的错漏可恢复。
进一步，所述冗余校验恢复模块当分组之内冗余数据分块正确时，但存在错漏的有效数据分块的数量大于冗余数据的恢复度时，判断该数据分组的错漏不可恢复；或者，所述冗余校验恢复模块当分组之内有效数据分块存在错漏时，并且冗余数据分块也存在错漏时，判断该数据分组的错漏不可恢复。
进一步，所述分块分组模块还当待传输的有效数据的尾部不足，无法形成具有预设大小的有效数据分块时，进行凑整填充处理，将凑整数据填充入数据分块，填充凑整数据后，形成与其它数据分块大小相同的尾部有效数据分块。
进一步，所述分块分组模块还对所述数据分块进行凑整计数处理，对每个数据分块形成凑整计数码，将所述凑整计数码填充入数据分块，没有凑整填充处理的数据分块的凑整计数码为“0”，填充凑整计数码后的数据分块的大小相应增大、各个相同；所述数据重组模块还将每个数据分块内的凑整数据和凑整计数码剔除。
进一步，所述分块分组模块还当待传输的有效数据的尾部不足，无法形成具有预设数量有效数据分块的数据分组时，进行凑整填充处理，将凑整数据分块填充入数据分组，填充凑整数据分块后，形成与其它数据分组具有相同数量数据分块的尾部数据分组。
进一步，所述数据重组模块还当凑整计数等于数据分块的大小时，判断所述数据分块为凑整数据分块，将每个数据分组内的凑整数据分块剔除。
进一步，所述图形编码模块将每一数据分块形成一幅黑白编码图形。
进一步，所述图形编码模块将每一数据分块形成一幅彩色编码图形，其中使用2n的不同色彩，其中n大于等于2。
进一步，所述n等于2、4、或8。进一步，所述图形编码模块将每n位数据形成一个彩色色块，每一彩色色块具有预设的像素大小；并将每一数据分块形成一幅彩色编码图形，每一彩色编码图形具有预设的适于显示、扫描的行列数。
进一步，所述图形编码模块还向每一数据分块添加定位色块；所述图形解码模块还根据定位色块解析各幅编码图形，在将各幅编码图形中的定位色块剔除后，将各幅编码图形中的彩色色块进行图形解码形成接收到的数据分块。
进一步，所述图形编码模块将所述定位色块添加于各幅编码图形四角，大小为数据色块的整数倍。
与现有技术相比，本发明提供一种基于图形编码在物理隔离终端间的单向数据传输系统，通过添加冗余数据分块验证、恢复数据分块、数据分组的正确完整，从而有效降低了人工重发数据的工作量。本发明通过在发送端和接收端采用时间同步、对文件分块添加序号、对文件分块填充校验码，可以方便、高效的识别出图形传输中的错漏；并且，通过对错漏的准确判断，大大增强了冗余恢复的数据处理效率。本发明兼容黑白二维码传输，便于已有的黑白二维码传输系统通过升级改造支持冗余数据恢复的功能；也可以进一步使用彩色编码图形传输，能大大提高数据传输的效率。此外，本发明通过对待传输数据进行凑整传输，大大提高对数据传输错误的辨识效率；通过定位色块进一步增强图形传输的稳定性。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的基于图形编码在物理隔离终端间的单向数据传输方法和系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明一个实施例的图形编码单向数据传输方法的流程图；
图2是本发明另一个实施例的图形编码单向数据传输方法的流程图；
图3是本发明又一个实施例的图形编码单向数据传输方法的流程图；；
图4是本发明又一个实施例的图形编码单向数据传输方法的流程图；；
图5是本发明再一个实施例的图形编码单向数据传输方法的流程图；
图6是本发明图5的部分步骤的详细流程示意图；
图7是本发明一个实施例的图形编码单向数据传输系统的组成示意图。
附图标号说明：
100.发送终端；110.分块分组模块；120.冗余校验处理模块；140.图形编码模块；150.显示装置；
200.接收终端；250.扫描装置；260.图形解码模块；270.冗余校验恢复模块；290.数据重组模块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
参考图1，是本发明一个实施例的图形编码单向数据传输方法的流程图。
根据本发明的一个实施例，一种基于图形编码的单向数据传输方法，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据，包括以下步骤：
在发送端:首先，S110所述发送终端将待传输的有效数据进行分块处理，形成具有预设大小的有效数据分块；S120所述发送终端对所述有效数据分块进行分组处理，形成每组含有预设数量有效数据分块的有效数据分组。
而后，S200所述发送终端对所述有效数据分组进行冗余处理，对每组有效数据分组形成一个冗余数据分块，所述冗余数据分块的大小与所述的有效数据分块相同。
优选的，本发明中所述冗余运算是“异或”运算。
随后，S400所述发送终端对含有冗余数据分块的可恢复数据分组进行图形编码，将每一数据分块形成一幅编码图形，将每一可恢复数据分组形成一个编码图形序列。
最后，S500所述发送终端按顺序显示所述编码图形序列，所述接收终端按顺序扫描接收所述发送终端显示的所述编码图形序列。
在接收端，执行相反的处理。
首先，S600所述接收终端从所述编码图形序列中分离出各幅编码图形，将各幅编码图形进行图形解码，形成接收到的数据分块、数据分组。
而后，S700所述接收终端验证接收到的数据分块、数据分组的正确完整；当接收到的数据分组正确完整时，执行步骤S800；S750当接收到的数据分组内，存在数据分块的错漏时，所述接收终端判断错漏是否可以恢复；S760当错漏不可恢复时，所述接收终端发出存在不可恢复错漏的提示信息；S770当错漏可恢复时，所述接收终端根据冗余数据分块恢复数据分块、数据分组的正确完整，并执行步骤S800；
随后，S800所述接收终端将所述正确完整的数据分组内的冗余数据分块剔除。
最后，S900所述接收终端将所述数据分块、数据分组重组为待传输的有效数据。
因此，本发明通过添加冗余数据分块验证、恢复数据分块、数据分组的正确完整，从而有效降低了人工重发数据的工作量。
参考图2，是本发明另一个实施例的图形编码单向数据传输方法的流程图。
在本实施例中，与前一实施例相同的步骤不再复述。
其中优选的，步骤S400之前还包括步骤S290所述发送终端为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的分块序号；步骤S900之前还包括步骤S890所述接收终端将每个数据分块内的分块序号剔除。
优选的，在所述步骤S700中还包括步骤S710验证数据分组内的数据分块的分块序号是否连续；S711当验证的数据分组内的数据分块的分块序号不连续时，将缺失其序号的数据分块标记为遗漏，该数据分组的正确完整验证不通过。(图2中未示出，可参考图6。)
可选的，所述步骤S290中还包括：S291发送终端为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的组内分块序号，所述组内分块序号由“0”开始，在各组各自连续累计；S292发送终端为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的文件分块序号，所述文件分块序号由“0”开始，跨越各组在各个待传输文件各自连续累计；或，S293发送终端为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的系统分块序号，所述系统分块序号由“0”开始，跨越各个待传输文件在系统每次运行期间连续累计；三种序号编号方法中的至少一种。
其中，系统分块序号可以是在每次系统启动之后连续计算，但系统重启之后重新计算。在一次系统启动之后，如果系统分块序号累计超过了最大容量，则归零后重新计算。
可以理解，结合使用多种序号编号方法会有更好的错误识别能力，但同时造成传输效率的降低。优选的，同时使用S291组内分块序号与S293连续的系统分块序号是较佳的选择。
因此，本发明通过对文件分块添加序号，可以方便的识别出图形传输中的错漏。
可以理解，通过对文件分块添加序号，并非识别出图形传输中的错漏的唯一方法。
在本实施例中，可选的，在所述步骤S400中还包括步骤S490形成一个编码图形序列时，每一编码图形间隔预设的时间间隔；在所述步骤S600中还包括步骤S610根据预设的时间间隔，从所述编码图形序列中按时间顺序分离出各幅编码图形。(图2中未示出，可参考图5、图6。)
可选的，在所述步骤S600中还包括步骤S611当某个时间间隔上，没有扫描接收到编码图形时，则标记该幅编码图形全部缺失。(图2中未示出，可参考图5、图6。)
因此，本发明通过在发送端和接收端采用时间同步，也可以方便的识别出图形传输中的错漏。
可选的，在所述步骤S600中还包括步骤S631当分离出的某幅编码图形不能解码时，将该幅编码图形对应的数据分块标记为遗漏；在所述步骤S700中还包括步骤S730验证的数据分组内是否存在数据分块的遗漏标记；S740当验证的数据分组内存在数据分块的遗漏标记时，该数据分组的正确完整验证不通过。(图2中未示出，可参考图6。)
可以理解，采用时间同步检验、或者分块序号是否连续检验，均可识别出图形传输中的错漏。结合使用时间同步与对文件分块添加序号，具有更好的效果。
参考图3，是本发明又一个实施例的图形编码单向数据传输方法的流程图。
本发明的另一个实施例的一种基于图形编码的单向数据传输方法，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据。
其中与上述实施例相同的部分不再详细描述。
其中，在步骤S400之前，还包括S300所述发送终端对所述数据分块进行校验码填充处理，对每个数据分块形成校验码，将所述校验码填充入数据分块，填充校验码后的数据分块的大小相应增大、各个相同。
并且，在步骤S900之前S880所述接收终端将每个数据分块内的填充校验码剔除。
优选的，本实施例所述校验码是“奇偶”校验码、“CRC16”校验码、或“CRC32”校验码。
可以理解，从校验效果来说，“奇偶”校验的效果一般，而CRC16(或CRC32等)才能较好的起到校验作用。
优选的，在所述步骤S700中还包括步骤：S720所述接收终端验证接收到的数据分块的校验码；S721当验证的数据分块的校验码错误时，将该数据分块标记为错误。(图3中未示出，可参考图6。)
优选的，在所述步骤S700中还包括步骤：S740当分组之内的至少一个有效数据分块的校验码错误时，该数据分组的正确完整验证不通过。(图3中未示出，可参考图6。)
优选的，S780当分组之内的全部数据分块的校验码正确时，该数据分组的正确完整验证通过。可以理解，当仅冗余数据分块的校验码错误时，其余数据分块的校验码全正确时，也可以通过该数据分组的正确完整验证。(图3中未示出，可参考图6。)
因此，本发明通过对文件分块填充校验码，大大提高了识别出图形传输中错漏的准确性。
可以理解，对文件分块添加序号并非是必需的，前述实施例中的时间同步也适用于本实施例。
可以理解，所述步骤S770是指：当分组之内冗余数据分块正确时，并且存在错漏的有效数据分块的数量小于等于冗余数据的恢复度时，该数据分组的错漏可恢复。例如，当每一分组有一个冗余数据分块时，可以恢复一个有效数据分块的的错漏；当每一分组有两个冗余数据分块时，可以恢复两个有效数据分块的的错漏。
可以理解，在本发明中，待传输数据在发送端被分块处理，每一数据分块的大小适合于形成一幅编码图形在屏幕显示。而后，对所述有效数据分块进行分组处理，每组数据分组中的有效数据分块的数量与冗余恢复度相适应。
例如，当冗余恢复度被预设为每10块有效数据分块形成1块冗余数据分块时，每10块有效数据分块形成一个数据分组，添加冗余数据分块后一个数据分组有11块数据分块。当仅有1块数据分块错漏时，该数据分组的错漏可恢复。
或者，同样当冗余恢复度被预设为每10块有效数据分块形成1块冗余数据分块时，也可以每20块有效数据分块形成一个数据分组，添加冗余数据分块后一个数据分组有22块数据分块。当有1块或2块数据分块错漏时，该数据分组的错漏可恢复。
因此，所述步骤S760是指：当分组之内冗余数据分块正确时，但存在错漏的有效数据分块的数量大于冗余数据的恢复度时，该数据分组的错漏不可恢复；或者，当分组之内有效数据分块存在错漏时，并且冗余数据分块本身也存在错漏时，该数据分组的错漏不可恢复。
因此，本发明通过对错漏的准确判断，大大增强了冗余恢复的数据处理效率。
参考图4，是本发明又一个实施例的图形编码单向数据传输方法的流程图。
本发明的另一个实施例的一种基于图形编码的单向数据传输方法，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据。
根据本发明的另一个实施例，一种基于图形编码的单向数据传输方法，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据，包括步骤：S110所述发送终端将待传输的有效数据进行分块处理，形成具有预设大小的有效数据分块；S120所述发送终端对所述有效数据分块进行分组处理，形成每组含有预设数量有效数据分块的有效数据分组；S200所述发送终端对所述有效数据分组进行冗余处理，对每组有效数据分组形成一个冗余数据分块，所述冗余数据分块的大小与所述的有效数据分块相同；S400所述发送终端对含有冗余数据分块的可恢复数据分组进行图形编码，将每一数据分块形成一幅编码图形，将每一可恢复数据分组形成一个编码图形序列；S410所述发送终端将每一数据分块形成一幅黑白编码图形；S500所述发送终端按顺序显示所述编码图形序列，所述接收终端按顺序扫描接收所述发送终端显示的所述编码图形序列；S600所述接收终端从所述编码图形序列中分离出各幅编码图形，将各幅编码图形进行图形解码，形成接收到的数据分块、数据分组；S700所述接收终端验证接收到的数据分块、数据分组的正确完整；当接收到的数据分组正确完整时，执行步骤S800；S750当接收到的数据分组内，存在数据分块的错漏时，所述接收终端判断错漏是否可以恢复；S760当错漏不可恢复时，所述接收终端发出存在不可恢复错漏的提示信息；S770当错漏可恢复时，所述接收终端根据冗余数据分块恢复数据分块、数据分组的正确完整，并执行步骤S800；S800所述接收终端将所述正确完整的数据分组内的冗余数据分块剔除；S900所述接收终端将所述数据分块、数据分组重组为待传输的有效数据。
因此，本发明兼容黑白二维码传输，便于已有的黑白二维码传输系统通过升级改造支持冗余数据恢复的功能。
可以理解，通过对黑白二维码传输进行改进，可以取得更好的传输效率。
根据再一实施例，一种基于图形编码的单向数据传输方法，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据，包括步骤：S110所述发送终端将待传输的有效数据进行分块处理，形成具有预设大小的有效数据分块；S120所述发送终端对所述有效数据分块进行分组处理，形成每组含有预设数量有效数据分块的有效数据分组；S200所述发送终端对所述有效数据分组进行冗余处理，对每组有效数据分组形成一个冗余数据分块，所述冗余数据分块的大小与所述的有效数据分块相同；S400所述发送终端对含有冗余数据分块的可恢复数据分组进行图形编码，将每一数据分块形成一幅编码图形，将每一可恢复数据分组形成一个编码图形序列；S420所述发送终端将每一数据分块形成一幅彩色编码图形，其中使用2n的不同色彩，其中n大于等于2；S500所述发送终端按顺序显示所述编码图形序列，所述接收终端按顺序扫描接收所述发送终端显示的所述编码图形序列；S600所述接收终端从所述编码图形序列中分离出各幅编码图形，将各幅编码图形进行图形解码，形成接收到的数据分块、数据分组；S700所述接收终端验证接收到的数据分块、数据分组的正确完整；当接收到的数据分组正确完整时，执行步骤S800；S750当接收到的数据分组内，存在数据分块的错漏时，所述接收终端判断错漏是否可以恢复；S760当错漏不可恢复时，所述接收终端发出存在不可恢复错漏的提示信息；S770当错漏可恢复时，所述接收终端根据冗余数据分块恢复数据分块、数据分组的正确完整，并执行步骤S800；S800所述接收终端将所述正确完整的数据分组内的冗余数据分块剔除；S900所述接收终端将所述数据分块、数据分组重组为待传输的有效数据。
可以理解，2n的不同色彩，其中n即每一色块所代表的数据位数。当n＝1时，即为前述黑白方案。而n>＝2时，则为彩色方案。
优选的，所述n等于2、4、或8。即使用4、16或256种的不同色彩。
可以理解，n>＝2时，2、3、4、5、……、8、……、16、……都可。然而，考虑到n即每一色块所代表的数据位数，而每一数据字节为8位，2、4、8最便于单字节8个字位的拆解组合。
可以理解，为了识别冗余数据分块，可以对冗余数据分块进行特殊的编号添加序号，也可以通过固定的冗余数据分块位置加以识别。
可选的，冗余数据分块位于分组的第一个分块。
优选的，冗余数据分块位于分组的最后一个分块。
因此，优选的，步骤S110中还包括步骤S111当待传输的有效数据的尾部不足，无法形成具有预设大小的有效数据分块时，所述发送终端进行凑整填充处理，将凑整数据填充入数据分块，填充凑整数据后，形成与其它数据分块大小相同的尾部有效数据分块。
优选的，步骤S110中还包括步骤S112所述发送终端对所述数据分块进行凑整计数处理，对每个数据分块形成凑整计数码，将所述凑整计数码填充入数据分块，没有凑整填充处理的数据分块的凑整计数码为“0”，填充凑整计数码后的数据分块的大小相应增大、各个相同；步骤S900之前还包括步骤S870所述接收终端将每个数据分块内的凑整数据和凑整计数码剔除。
优选的，步骤S120中还包括步骤S121当待传输的有效数据的尾部不足，无法形成具有预设数量有效数据分块的数据分组时，所述发送终端进行凑整填充处理，将凑整数据分块填充入数据分组，填充凑整数据分块后，形成与其它数据分组具有相同数量数据分块的尾部数据分组。
优选的，步骤S870中还包括步骤S871当凑整计数等于数据分块的大小时，所述数据分块为凑整数据分块，所述接收终端将每个数据分组内的凑整数据分块剔除。
因此，本发明通过对待传输数据进行凑整传输，大大提高对数据传输错误的辨识效率。
图5是本发明一个优选实施例的图形编码单向数据传输方法的流程图。图6是本发明图5中的S600、S700步骤的详细流程示意图。
本发明的另一个实施例的一种基于图形编码的单向数据传输方法，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据。
其中与上述实施例相同的部分不再详细描述。
优选的，所述步骤S420中还包括步骤：S421将每n位数据形成一个彩色色块，每一彩色色块具有预设的像素大小；S429将每一数据分块形成一幅彩色编码图形，每一彩色编码图形具有预设的适于显示、扫描的行列数。
可以理解，彩色色块像素大小越小，具有越高的数据传输效率，但出错率更高。
因此，本发明可以进一步使用彩色编码图形传输，能大大提高数据传输的效率。
优选的，所述步骤S420中还包括步骤S422向每一数据分块添加定位色块；所述步骤S600中还包括步骤S620根据定位色块解析各幅编码图形，在将各幅编码图形中的定位色块剔除后；S630将各幅编码图形中的彩色色块进行图形解码，形成接收到的数据分块。
优选的，所述定位色块位于各幅编码图形四角，大小为数据色块的整数倍。
因此，本发明通过定位色块进一步增强图形传输的稳定性。
可以明了，所述步骤S621中，通过定位色块可以判断某幅编码图形存在错误是指某幅编码图形的定位色块全部缺失、部分缺失、或者全部或部分模糊不能辨识。
可以理解，图5所示的实施例，集合了上述实施例中的优点，具有更佳的效果。
图6中，是本发明图5中的S600、S700步骤的详细流程示意图。其中，包括步骤：
S610根据预设的时间间隔，从所述编码图形序列中按时间顺序分离出各幅编码图形。S611当某个时间间隔上，没有扫描接收到编码图形时，则标记该幅编码图形遗漏。
S620根据定位色块解析各幅编码图形，将各幅编码图形中的定位色块剔除；S621当存在定位色块错误时，则标记该幅编码图形遗漏。
S630将各幅编码图形中的彩色色块进行图形解码，形成接收到的数据分块。S631当某幅编码图形部分缺失、或者部分模糊不能辨识，则标记该幅编码图形遗漏。
S640将同一个图形编码序列中的数据分块重组为一个数据分组。
S710验证数据分组内的数据分块的分块序号是否连续；S711当验证的数据分组内的数据分块的分块序号不连续时，将缺失其序号的数据分块标记为遗漏。
S720所述接收终端验证接收到的数据分块的校验码；S721当验证的数据分块的校验码错误时，将该数据分块标记为错误。
S730验证的数据分组内是否存在数据分块的遗漏标记或错误标记；S740当验证的数据分组内存在至少一个有效数据分块的遗漏标记或错误标记时，该数据分组的正确完整验证不通过；
S750当接收到的数据分组内，存在数据分块的错漏时，所述接收终端判断错漏是否可以恢复；
S760当错漏不可恢复时，所述接收终端发出存在不可恢复错漏的提示信息；
S770当错漏可恢复时，所述接收终端根据冗余数据分块恢复数据分块、数据分组的正确完整，并执行步骤S800；
S780当分组之内的全部数据分块的校验码正确时，或者仅冗余数据分块存在遗漏标记或错误标记时，该数据分组的正确完整验证通过。
参考图7，是本发明一个实施例的图形编码单向数据传输系统的组成示意图。
本发明又一实施例，一种基于图形编码的单向数据传输系统，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据。
其中，所述发送终端100包括：分块分组模块110、与所述分块分组模块110电连接的冗余校验处理模块120、与所述冗余校验处理模块120电连接的图形编码模块140、及与所述图形编码模块140电连接的显示装置150。
其中：所述分块分组模块110将待传输的有效数据进行分块处理，形成具有预设大小的有效数据分块；并对所述有效数据分块进行分组处理，形成每组含有预设数量有效数据分块的有效数据分组。
所述冗余校验处理模块120对所述有效数据分组进行冗余处理，对每组有效数据分组形成一个冗余数据分块，所述冗余数据分块的大小与所述的有效数据分块相同。
所述图形编码模块140对含有冗余数据分块的可恢复数据分组进行图形编码，将每一数据分块形成一幅编码图形，将每一可恢复数据分组形成一个编码图形序列。
所述显示装置150按顺序显示所述编码图形序列。
所述接收终端200包括：扫描装置250、与所述扫描装置250电连接的图形解码模块260、与所述图形解码模块260电连接的冗余校验恢复模块270、及与所述冗余校验恢复模块270电连接的数据重组模块290。
其中：所述扫描装置250按顺序扫描接收所述发送终端100显示的所述编码图形序列。
所述图形解码模块260从所述编码图形序列中分离出各幅编码图形，将各幅编码图形进行图形解码，形成接收到的数据分块、数据分组。
所述冗余校验恢复模块270验证接收到的数据分块、数据分组的正确完整，并将所述正确完整的数据分组内的冗余数据分块剔除；当接收到的数据分组内，存在数据分块的错漏时，所述冗余校验模块判断错漏是否可以恢复；当错漏不可恢复时，所述冗余校验模块发出存在不可恢复错漏的提示信息；当错漏可恢复时，所述冗余校验模块根据冗余数据分块恢复数据分块、数据分组的正确完整。
所述数据重组模块290将所述数据分块、数据分组重组为待传输的有效数据。
可选的，所述冗余运算是“异或”运算。
优选的，所述图形解码模块260还当分离出的某幅编码图形不能解码时，将该幅编码图形对应的数据分块标记为遗漏；所述冗余校验恢复模块270还验证的数据分组内是否存在数据分块的遗漏标记；当数据分组内存在数据分块的遗漏标记时，验证该数据分组为不完整。
其中，所述图形解码模块260不能解码某幅编码图形是指某幅编码图形全部缺失、部分缺失、或者全部或部分模糊不能辨识。
优选的，所述图形编码模块140还使每一编码图形间隔预设的时间间隔形成一个编码图形序列；所述图形解码模块260还根据预设的时间间隔，从所述编码图形序列中按时间顺序分离出各幅编码图形。
优选的，所述图形解码模块260还当在某个预设的时间间隔上，没有扫描接收到编码图形时，则标记该幅编码图形全部缺失。
优选的，所述分块分组模块110还为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的分块序号；所述数据重组模块290还将每个数据分块内的分块序号剔除。
优选的，所述冗余校验恢复模块270还验证数据分组内的数据分块的分块序号是否连续；当数据分组内的数据分块的分块序号不连续时，将缺失其序号的数据分块标记为遗漏，将该数据分组验证为不完整。
优选的，所述分块分组模块110为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的组内分块序号，所述组内分块序号由“0”开始，在各组各自连续累计；和/或，所述分块分组模块110为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的文件分块序号，所述文件分块序号由“0”开始，跨越各组在各个待传输文件各自连续累计；和/或，所述分块分组模块110为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的系统分块序号，所述系统分块序号由“0”开始，跨越各个待传输文件在系统每次运行期间连续累计。
优选的，所述冗余校验处理模块120还对所述数据分块进行校验码填充处理，对每个数据分块形成校验码，将所述校验码填充入数据分块，填充校验码后的数据分块的大小相应增大、各个相同；所述冗余校验恢复模块270还将每个数据分块内的填充校验码剔除。
例如，所述校验码是“奇偶”校验码、“CRC16”校验码、或“CRC32”校验码。
优选的，所述冗余校验恢复模块270还验证接收到的数据分块的校验码；当验证的数据分块的校验码错误时，将该数据分块标记为错误。
优选的，所述冗余校验恢复模块270还验证的数据分组内是否存在数据分块的遗漏标记或错误标记；当验证的数据分组内存在至少一个有效数据分块的遗漏标记或错误标记时，该数据分组的正确完整验证不通过；当分组之内的全部数据分块的校验码正确时，或者仅冗余数据分块的存在遗漏标记或错误标记时，验证该数据分组的正确通过。
优选的，所述冗余校验恢复模块270当分组之内冗余数据分块正确时，并且存在错漏的有效数据分块的数量小于等于冗余数据的恢复度时，判断该数据分组的错漏可恢复。
优选的，所述冗余校验恢复模块270当分组之内冗余数据分块正确时，但存在错漏的有效数据分块的数量大于冗余数据的恢复度时，判断该数据分组的错漏不可恢复；或者，所述冗余校验恢复模块270当分组之内有效数据分块存在错漏时，并且冗余数据分块也存在错漏时，判断该数据分组的错漏不可恢复。
优选的，所述分块分组模块110还当待传输的有效数据的尾部不足，无法形成具有预设大小的有效数据分块时，进行凑整填充处理，将凑整数据填充入数据分块，填充凑整数据后，形成与其它数据分块大小相同的尾部有效数据分块。
优选的，所述分块分组模块110还对所述数据分块进行凑整计数处理，对每个数据分块形成凑整计数码，将所述凑整计数码填充入数据分块，没有凑整填充处理的数据分块的凑整计数码为“0”，填充凑整计数码后的数据分块的大小相应增大、各个相同；所述数据重组模块290还将每个数据分块内的凑整数据和凑整计数码剔除。
优选的，所述分块分组模块110还当待传输的有效数据的尾部不足，无法形成具有预设数量有效数据分块的数据分组时，进行凑整填充处理，将凑整数据分块填充入数据分组，填充凑整数据分块后，形成与其它数据分组具有相同数量数据分块的尾部数据分组。
优选的，所述数据重组模块290还当凑整计数等于数据分块的大小时，判断所述数据分块为凑整数据分块，将每个数据分组内的凑整数据分块剔除。
可选的，所述图形编码模块140将每一数据分块形成一幅黑白编码图形。
可选的，所述图形编码模块140将每一数据分块形成一幅彩色编码图形，其中使用2n的不同色彩，其中n大于等于2。
较佳的，所述n等于2、4、或8。
优选的，所述图形编码模块140将每n位数据形成一个彩色色块，每一彩色色块具有预设的像素大小；并将每一数据分块形成一幅彩色编码图形，每一彩色编码图形具有预设的适于显示、扫描的行列数。
优选的，所述图形编码模块140还向每一数据分块添加定位色块；所述图形解码模块260还根据定位色块解析各幅编码图形，在将各幅编码图形中的定位色块剔除后，将各幅编码图形中的彩色色块进行图形解码形成接收到的数据分块。
优选的，所述图形编码模块140将所述定位色块添加于各幅编码图形四角，大小为数据色块的整数倍。
下面通过一应用实例进一步说明本发明。
首先，发送计算机系统通过驱动软件将有效数据传给发送端编码器。
而后，进行数据补充：编码器的分块分组模块110将M1块N1字节的数据块编成一个序列，如果发送计算机系统能够在某个单位时间(例如10ms)内发送M1块数据，则无需补充；如果在单位时间内未能发送完整的M1块数据，则编码器将进行补充操作。
具体操作如下：(1)如果某块数据不足N1字节，则编码器将自动补充数据至N1(例如填充全0)；(2)如果序列中数据块不足M1块，则编码器将补充数据块至M1块，数据块中N1字节全部为补充数据(例如填充0)。
同时，编码器在每块数据的最后添加2个字节作为补充数据计数，如果为0，则表示本块数据没有补充数据，添加补充指示后的数据块大小为N2，即N2＝N1+2。
随后，发送编码器进行冗余码计算填充：每M1块N2字节的数据进行相互运算(例如，异或)，最终的结果形成一个N2字节冗余块，相当于M1块N2字节数据编码成M2块N2字节数据，这里M2＝M1+1。
操作步骤如下：初始化时，先清空冗余块N2字节为全0，将冗余块与第1块数据进行运算(例如，异或)，然后将冗余块与第2块数据进行运算(例如，异或)，依次处理下去，最后将冗余块与第M1块数据进行运算(例如，异或)，这时得到的冗余块就是第M1+1块N2字节数据。
随后，发送编码器进行控制码生成：对于每M2块数据，发送编码器将其编成一个发送序列，并对每块数据进行编号，包括2字节序列编号与1字节块内编号，序列编号由发送编码器控制，自系统启动以来就不停累加，加到65535后再累加1则为0，实现回绕计数。块内编码则相对每个M2块序列而言，从0到M2－1，由于采用1字节块内编号，因此M2最大为256，如果M2需要扩大，则块内编号需要相应扩大。此时，每块数据大小变为N3，即N3＝N2+3。
随后，发送编码器进行校验码计算填充：对每个N3字节的数据块，进行CRC16校验码运算(或进行其他校验码运算)，将生成的2字节校验码添加在后面。此时，数据块大小变为N4，即N4＝N3+2。
随后，发送编码器进行彩码编码：进行16色编码，16种颜色可以对二进制0000到1111进行编码，相当于一种颜色可以代表4个二进制位数据，因此，N4字节的数据可以编码成N5个颜色块，即N5＝N4/2。如果接收方摄像头色彩分辨率足够高，则可以相应扩展，例如扩展至256色编码，一种颜色代表1个字节数据。
其中，彩码编码：由于物理隔离的单向传输方法均采用图象块传输信息，如果图象采用黑白颜色，则传输信息容量较低。本方法采用彩色编码，如果采用Y(Y为2的X次幂)色编码，则传输信息容量将在原来的黑白基础上提升X倍。例如，如果使用16色编码，则传输信息容量在原来的黑白基础上提升4倍；如果使用256色编码，则传输信息容量在原来的黑白基础上提升8倍。
如果区域编码按照二维码规则编码，彩码编码只选择黑白颜色，则本发明的方法将退化成具有冗余恢复功能的二维码单向传输方法。
接着，发送编码器进行区域编码：在屏幕显示区域对N5个颜色块进行块状图形放置。编码器以8×8象素的区域设定为一个信息方块(如果接收方摄像头分辨率足够高，这里的象素区域可以设置的更低，以增加信息容量)。
然后在4个角落的方形区域生成共K个定位识别码，其他N5个颜色块在剩余区域按照一定顺序排列，例如从左至右从上至下，这时在屏幕上共需显示N6个颜色块，N6＝N5+K。
最后，发送显示器显示N6个颜色块。
接收数据的流程相反。首先，接收摄像头获取N6个颜色块。
接收解码器进行区域解码：根据定位识别码，识别出N6个颜色块，并去除定位识别码，最终形成N5个颜色块。
接收解码器进行彩码解码：根据彩码的编码规则，将每个颜色块翻译成对应得二进制数值，得到N4个字节。
接收解码器进行校验码计算查错：对N4字节数据的数据进行CRC16校验码计算并检验，并得到N3字节数据；如果错误，此数据块直接丢弃。
接收解码器进行控制码提取并计算：提取块内的控制码，当遇到序列内的最后一块数据(即编码为M2－1)或非同一序列的数据块时，则开始对缓存的一个完整序列的所有数据块进行统计。如果所有数据块都存在，则表明数据传输正常，如果仅缺少一块数据，则交给后续模块进行冗余自恢复，如果序列内缺失的数据块大于等于2块，则给出错误提示信息。此时数据块大小为N2。
接收解码器进行冗余码计算恢复：如果无需恢复，则直接丢弃序列中的最后一块数据(即冗余码数据块)，得到M1块N2字节的数据块；如果缺少一块数据块，进行判断：(1)如果缺少的数据块为最后一块，则忽略，直接得到M1块N2字节的数据块；(2)如果缺少的是中间的数据块，则开始冗余恢复计算。
具体步骤如下：初始化时，先清空冗余块N2字节为全0，将冗余块与第1块数据进行运算(例如，异或)，然后将冗余块与第2块数据进行运算(例如，异或)，依次处理下去，最后将冗余块与第M1块数据进行运算(例如，异或)，最终得到N2字节的冗余块。根据第13步提示，将冗余块插入到缺少的数据块位置，并丢弃序列中的最后一块数据(即冗余码数据块)。
其中，冗余码自恢复：根据异或操作的特征，依照第3步提供的操作步骤，我们可以为等长度的M数据块依次进行异或运算，最终得到M+1块数据，无论这M+1块数据中的任何一块丢失或发生错误，都可以通过其他M块数据依照第14步提供的操作步骤进行异或运算，最终得到的数据块就是丢失或发生错误的数据块，起到了自我恢复的作用。这在完全物理隔离、没有任何反馈信号的单向传输环境中，对系统的稳定运行起到了非常重要的作用。
随后，接收解码器进行去除补充数据操作：如果数据块最后两个字节为0，则此数据块无补充数据，得到N1字节有效数据；如果不为0，则减去N1字节中靠后的相应数目的数据，剩余数据则为有效数据。
最后，接收解码器将有效数据通过驱动软件传给接收计算机系统。
可以采用，发送方计算机系统直接连接显示器，接收方计算机系统直接连接摄像头。发送方计算机系统使用软件直接实现编码功能，接收方计算机系统使用软件直接实现解码功能。
也可以采用，发送方计算机系统通过USB/串口/网络连接发送方嵌入式系统/工控系统，发送方嵌入式系统/工控系统连接显示器，接收方计算机系统通过USB/串口/网络连接接收嵌入式系统/工控系统，接收嵌入式系统/工控系统连接摄像头。发送方嵌入式系统/工控系统实现发送编码功能，接收方嵌入式系统/工控系统实现接收解码功能。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (46)

1.一种基于图形编码的单向数据传输方法，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据，其特征在于，包括步骤：
S110所述发送终端将待传输的有效数据进行分块处理，形成具有预设大小的有效数据分块；
S120所述发送终端对所述有效数据分块进行分组处理，形成每组含有预设数量有效数据分块的有效数据分组；
S200所述发送终端对所述有效数据分组进行冗余处理，对每组有效数据分组形成至少一个冗余数据分块，所述冗余数据分块的大小与所述的有效数据分块相同；
S400所述发送终端对含有冗余数据分块的可恢复数据分组进行图形编码，将每一数据分块形成一幅编码图形，将每一可恢复数据分组形成一个编码图形序列；
S500所述发送终端按顺序显示所述编码图形序列，所述接收终端按顺序扫描接收所述发送终端显示的所述编码图形序列；
S600所述接收终端从所述编码图形序列中分离出各幅编码图形，将各幅编码图形进行图形解码，形成接收到的数据分块、数据分组；
S700所述接收终端验证接收到的数据分块、数据分组的正确完整；当接收到的数据分组正确完整时，执行步骤S800；
S750当接收到的数据分组内，存在数据分块的错漏时，所述接收终端判断错漏是否可以恢复；
S760当错漏不可恢复时，所述接收终端发出存在不可恢复错漏的提示信息；
S770当错漏可恢复时，所述接收终端根据冗余数据分块恢复数据分块、数据分组的正确完整，并执行步骤S800；
S800所述接收终端将所述正确完整的数据分组内的冗余数据分块剔除；
S900所述接收终端将所述数据分块、数据分组重组为传输的有效数据；
所述步骤S400中还包括步骤：
S420所述发送终端将每一数据分块形成一幅彩色编码图形，其中使用2n的不同色彩，其中n大于等于2；
所述步骤S420中还包括步骤：
S421将每n位数据形成一个彩色色块，每一彩色色块具有预设的像素大小；
S429将每一数据分块形成一幅彩色编码图形，每一彩色编码图形具有预设的适于显示、扫描的行列数。
2.如权利要求1所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
所述冗余处理是“异或”运算。
3.如权利要求1所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
在所述步骤S600中还包括步骤S631当分离出的某幅编码图形不能解码时，将该幅编码图形对应的数据分块标记为遗漏；
在所述步骤S700中还包括步骤S730验证的数据分组内是否存在数据分块的遗漏标记；S740当验证的数据分组内存在数据分块的遗漏标记时，该数据分组的正确完整验证不通过。
4.如权利要求3所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
所述步骤S631中，某幅编码图形不能解码是指某幅编码图形部分缺失、或者部分模糊不能辨识。
5.如权利要求4所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
在所述步骤S400中还包括步骤S490形成一个编码图形序列时，每一编码图形间隔预设的时间间隔；
在所述步骤S600中还包括步骤S610根据预设的时间间隔，从所述编码图形序列中按时间顺序分离出各幅编码图形。
6.如权利要求5所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
在所述步骤S600中还包括步骤S611当某个时间间隔上，没有扫描接收到编码图形时，则标记该幅编码图形全部缺失。
7.如权利要求4所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
步骤S400之前还包括步骤S290所述发送终端为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的分块序号；
步骤S900之前还包括步骤S890所述接收终端将每个数据分块内的分块序号剔除。
8.如权利要求7所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
在所述步骤S700中还包括步骤S710验证数据分组内的数据分块的分块序号是否连续；S711当验证的数据分组内的数据分块的分块序号不连续时，将缺失其序号的数据分块标记为遗漏。
9.如权利要求7所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于，所述步骤S290中还包括步骤：
S291发送终端为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的组内分块序号，所述组内分块序号由“0”开始，在各组各自连续累计；和/或，
S292发送终端为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的文件分块序号，所述文件分块序号由“0”开始，跨越各组在各个待传输文件各自连续累计；和/或，
S293发送终端为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的系统分块序号，所述系统分块序号由“0”开始，跨越各个待传输文件在系统每次运行期间连续累计。
10.如权利要求1所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
步骤S400之前还包括步骤S300所述发送终端对所述数据分块进行校验码填充处理，对每个数据分块形成校验码，将所述校验码填充入数据分块，填充校验码后的数据分块的大小相应增大、各个相同；
步骤S900之前还包括步骤S880所述接收终端将每个数据分块内的填充校验码剔除。
11.如权利要求10所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
所述校验码是“奇偶”校验码、“CRC16”校验码、或“CRC32”校验码。
12.如权利要求10所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于，在所述步骤S700中还包括步骤：
S720所述接收终端验证接收到的数据分块的校验码；
S721当验证的数据分块的校验码错误时，将该数据分块标记为错误。
13.如权利要求3所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
所述步骤S730、S740是指：S730验证的数据分组内是否存在数据分块的遗漏标记或错误标记；S740当验证的数据分组内存在至少一个有效数据分块的遗漏标记或错误标记时，该数据分组的正确完整验证不通过；
在所述步骤S700中还包括步骤：S780当分组之内的全部数据分块的校验码正确时，或者仅冗余数据分块存在遗漏标记或错误标记时，该数据分组的正确完整验证通过。
14.如权利要求1所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于，所述步骤S770是指：
当分组之内冗余数据分块正确时，并且存在错漏的有效数据分块的数量小于等于冗余数据的恢复度时，该数据分组的错漏可恢复。
15.如权利要求14所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于，所述步骤S760是指：
当分组之内冗余数据分块正确时，但存在错漏的有效数据分块的数量大于冗余数据的恢复度时，该数据分组的错漏不可恢复；或者，
当分组之内有效数据分块存在错漏时，并且冗余数据分块也存在错漏时，该数据分组的错漏不可恢复。
16.如权利要求1所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
步骤S110中还包括步骤S111当待传输的有效数据的尾部不足，无法形成具有预设大小的有效数据分块时，所述发送终端进行凑整填充处理，将凑整数据填充入数据分块，填充凑整数据后，形成与其它数据分块大小相同的尾部有效数据分块。
17.如权利要求16所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
步骤S110中还包括步骤S112所述发送终端对所述数据分块进行凑整计数处理，对每个数据分块形成凑整计数码，将所述凑整计数码填充入数据分块，没有凑整填充处理的数据分块的凑整计数码为“0”，填充凑整计数码后的数据分块的大小相应增大、各个相同；
步骤S900之前还包括步骤S870所述接收终端将每个数据分块内的凑整数据和凑整计数码剔除。
18.如权利要求17所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
步骤S120中还包括步骤S121当待传输的有效数据的尾部不足，无法形成具有预设数量有效数据分块的数据分组时，所述发送终端进行凑整填充处理，将凑整数据分块填充入数据分组，填充凑整数据分块后，形成与其它数据分组具有相同数量数据分块的尾部数据分组。
19.如权利要求18所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
步骤S870中还包括步骤S871当凑整计数等于数据分块的大小时，所述数据分块为凑整数据分块，所述接收终端将每个数据分组内的凑整数据分块剔除。
20.如权利要求1-19任一所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于，所述步骤S400中还包括步骤：
S410所述发送终端将每一数据分块形成一幅黑白编码图形。
21.如权利要求1所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
所述n等于2、4、或8。
22.如权利要求1所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
所述步骤S420中还包括步骤S422向每一数据分块添加定位色块；
所述步骤S600中还包括步骤S620根据定位色块解析各幅编码图形，将各幅编码图形中的定位色块剔除；S630将各幅编码图形中的彩色色块进行图形解码，形成接收到的数据分块。
23.如权利要求22所述一种基于图形编码的单向数据传输方法，其特征在于：
所述定位色块位于各幅编码图形四角，大小为数据色块的整数倍。
24.一种基于图形编码的单向数据传输系统，用于在物理隔离的发送终端与接收终端间传输数据，其特征在于：
所述发送终端包括：
分块分组模块、与所述分块分组模块电连接的冗余校验处理模块、与所述冗余校验处理模块电连接的图形编码模块、及与所述图形编码模块电连接的显示装置；其中：
所述分块分组模块将待传输的有效数据进行分块处理，形成具有预设大小的有效数据分块；并对所述有效数据分块进行分组处理，形成每组含有预设数量有效数据分块的有效数据分组；
所述冗余校验处理模块对所述有效数据分组进行冗余处理，对每组有效数据分组形成至少一个冗余数据分块，所述冗余数据分块的大小与所述的有效数据分块相同；
所述图形编码模块对含有冗余数据分块的可恢复数据分组进行图形编码，将每一数据分块形成一幅编码图形，将每一可恢复数据分组形成一个编码图形序列；所述图形编码模块将每一数据分块形成一幅彩色编码图形，其中使用2n的不同色彩，其中n大于等于2；所述图形编码模块将每n位数据形成一个彩色色块，每一彩色色块具有预设的像素大小；并将每一数据分块形成一幅彩色编码图形，每一彩色编码图形具有预设的适于显示、扫描的行列数；
所述显示装置按顺序显示所述编码图形序列；
所述接收终端包括：
扫描装置、与所述扫描装置电连接的图形解码模块、与所述图形解码模块电连接的冗余校验恢复模块、及与所述冗余校验恢复模块电连接的数据重组模块；其中：
所述扫描装置按顺序扫描接收所述发送终端显示的所述编码图形序列；
所述图形解码模块从所述编码图形序列中分离出各幅编码图形，将各幅编码图形进行图形解码，形成接收到的数据分块、数据分组；
所述冗余校验恢复模块验证接收到的数据分块、数据分组的正确完整，并将所述正确完整的数据分组内的冗余数据分块剔除；当接收到的数据分组内，存在数据分块的错漏时，所述冗余校验恢复模块判断错漏是否可以恢复；当错漏不可恢复时，所述冗余校验恢复模块发出存在不可恢复错漏的提示信息；当错漏可恢复时，所述冗余校验恢复模块根据冗余数据分块恢复数据分块、数据分组的正确完整；
所述数据重组模块将所述数据分块、数据分组重组为传输的有效数据。
25.如权利要求24所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述冗余处理是“异或”运算。
26.如权利要求24所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述图形解码模块还当分离出的某幅编码图形不能解码时，将该幅编码图形对应的数据分块标记为遗漏；
所述冗余校验恢复模块还验证的数据分组内是否存在数据分块的遗漏标记；当数据分组内存在数据分块的遗漏标记时，验证该数据分组为不完整。
27.如权利要求26所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述图形解码模块不能解码某幅编码图形是指某幅编码图形部分缺失、或者部分模糊不能辨识。
28.如权利要求27所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述图形编码模块还使每一编码图形间隔预设的时间间隔形成一个编码图形序列；
所述图形解码模块还根据预设的时间间隔，从所述编码图形序列中按时间顺序分离出各幅编码图形。
29.如权利要求28所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述图形解码模块还当在某个预设的时间间隔上，没有扫描接收到编码图形时，则标记该幅编码图形全部缺失。
30.如权利要求27所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述分块分组模块还为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的分块序号；
所述数据重组模块还将每个数据分块内的分块序号剔除。
31.如权利要求30所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述冗余校验恢复模块还验证数据分组内的数据分块的分块序号是否连续；当数据分组内的数据分块的分块序号不连续时，将缺失其序号的数据分块标记为遗漏，将该数据分组验证为不完整。
32.如权利要求30所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述分块分组模块为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的组内分块序号，所述组内分块序号由“0”开始，在各组各自连续累计；和/或，
所述分块分组模块为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的文件分块序号，所述文件分块序号由“0”开始，跨越各组在各个待传输文件各自连续累计；和/或，
所述分块分组模块为每组数据分组中的各个数据分块添加连续的系统分块序号，所述系统分块序号由“0”开始，跨越各个待传输文件在系统每次运行期间连续累计。
33.如权利要求24所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述冗余校验处理模块还对所述数据分块进行校验码填充处理，对每个数据分块形成校验码，将所述校验码填充入数据分块，填充校验码后的数据分块的大小相应增大、各个相同；
所述冗余校验恢复模块还将每个数据分块内的填充校验码剔除。
34.如权利要求33所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述校验码是“奇偶”校验码、“CRC16”校验码、或“CRC32”校验码。
35.如权利要求33所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述冗余校验恢复模块还验证接收到的数据分块的校验码；当验证的数据分块的校验码错误时，将该数据分块标记为错误。
36.如权利要求35所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述冗余校验恢复模块还验证的数据分组内是否存在数据分块的遗漏标记或错误标记；当验证的数据分组内存在至少一个有效数据分块的遗漏标记或错误标记时，该数据分组的正确完整验证不通过；当分组之内的全部数据分块的校验码正确时，或者仅冗余数据分块的存在遗漏标记或错误标记时，验证该数据分组的正确通过。
37.如权利要求24所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述冗余校验恢复模块当分组之内冗余数据分块正确时，并且存在错漏的有效数据分块的数量小于等于冗余数据的恢复度时，判断该数据分组的错漏可恢复。
38.如权利要求37所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述冗余校验恢复模块当分组之内冗余数据分块正确时，但存在错漏的有效数据分块的数量大于冗余数据的恢复度时，判断该数据分组的错漏不可恢复；或者，
所述冗余校验恢复模块当分组之内有效数据分块存在错漏时，并且冗余数据分块也存在错漏时，判断该数据分组的错漏不可恢复。
39.如权利要求24所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述分块分组模块还当待传输的有效数据的尾部不足，无法形成具有预设大小的有效数据分块时，进行凑整填充处理，将凑整数据填充入数据分块，填充凑整数据后，形成与其它数据分块大小相同的尾部有效数据分块。
40.如权利要求39所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述分块分组模块还对所述数据分块进行凑整计数处理，对每个数据分块形成凑整计数码，将所述凑整计数码填充入数据分块，没有凑整填充处理的数据分块的凑整计数码为“0”，填充凑整计数码后的数据分块的大小相应增大、各个相同；
所述数据重组模块还将每个数据分块内的凑整数据和凑整计数码剔除。
41.如权利要求40所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述分块分组模块还当待传输的有效数据的尾部不足，无法形成具有预设数量有效数据分块的数据分组时，进行凑整填充处理，将凑整数据分块填充入数据分组，填充凑整数据分块后，形成与其它数据分组具有相同数量数据分块的尾部数据分组。
42.如权利要求41所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述数据重组模块还当凑整计数等于数据分块的大小时，判断所述数据分块为凑整数据分块，将每个数据分组内的凑整数据分块剔除。
43.如权利要求24-42任一所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述图形编码模块将每一数据分块形成一幅黑白编码图形。
44.如权利要求24所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述n等于2、4、或8。
45.如权利要求24所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述图形编码模块还向每一数据分块添加定位色块；
所述图形解码模块还根据定位色块解析各幅编码图形，在将各幅编码图形中的定位色块剔除后，将各幅编码图形中的彩色色块进行图形解码，形成接收到的数据分块。
46.如权利要求45所述一种基于图形编码的单向数据传输系统，其特征在于：
所述图形编码模块将所述定位色块添加于各幅编码图形四角，大小为数据色块的整数倍。
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