CN106447001A - 一种圆形二维码及其编码方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆形二维码，包括位于圆心的圆心定位标志；以所述圆心为圆心，以不同长度为半径的多个同心圆环；和分布在所述同心圆环外侧的边定位标志；其中，所述同心圆环的数量按照所需存储的数据量所确定，每个同心圆环被分隔成多个弧段，弧段中填充的不同颜色表示其数值。与现有技术相比，本发明充分利用空间资源，解决了矩形点阵不能很好的利用物体边缘的不足；且具有可存储数据量大的优点。

Description

一种圆形二维码及其编码方法和应用
技术领域
本发明涉及二维码技术，尤其涉及一种圆形二维码及其编码和解码方法。
背景技术
目前，二维码技术在全球科技中发展迅猛，被应用在越来越多的领域中。现有的二维码一般为方形二维码，针对一些特定领域(比如菌株样品，保温杯等一些顶部呈圆形且瓶身经常处于被覆盖的情况，使用方形二维码对其批量查找就很不方便。
河海大学的许军才、张卫东等提出了《一种圆形二维条码及其编码解码方法》，但是该圆形二维条码仍然是由条形码构造，其同心圆上没有线段，可存储的数据量很少。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提出一种圆形二维码及其编码和解码方法。
本发明提出一种圆形二维码，包括
位于圆心的圆心定位标志；
以所述圆心为圆心，以不同长度为半径的多个同心圆环；和
分布在所述同心圆环外侧的边定位标志；
其中，所述同心圆环的数量按照所需存储的数据量所确定，每个同心圆环被分隔成多个弧段，弧段中填充的不同颜色表示其数值。
进一步地，所述不同颜色为黑白两色。
进一步地，所述同心圆环为等宽同心圆环。
更进一步地，所述边定位标志为最外侧同心圆环外的两段同心弧段。
又进一步地，所述边定位标志的宽度为所述同心圆环的宽度的两倍，每个定位标志的弧度角为15度。
进一步地，不同的同心圆环上代表一个数值的弧段长度不同，且每一个同心圆环上代表一个数值的弧段长度相同。
进一步地，不同圆环上代表一个数值的弧段长度相同。
本发明提供一种圆形二维码编码方法，包括步骤：
S1：获取用户的输入信息；
S2：将用户输入信息转换为字符流；
S3：将所述字符流进行二进制序列编码；
S4：根据二进制序列的长度确定圆形二维码的圆心定位标志和边定位标志之间的距离、同心圆环的数量；
S5：将圆形二维码的版本信息和格式信息附加到所述二进制序列上，构造如上所述的圆形二维码。
进一步地，所述步骤S3和步骤S4之间还包括步骤
S31：对所述二进制序列进行去交织；
S32：对去交织后的二进制序列进行纠错编码。
本发明还提出一种带有圆形二维码的容器，所述容器上具有如上所述的圆形二维码。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明充分利用空间资源，解决了矩形点阵不能很好的利用物体边缘的不足；且具有可存储数据量大的优点。
附图说明
图1是本发明一种圆形二维码结构示意图。
图2是逐层等分的圆形二维码结构示意图。
图3是弧段等长的圆形二维码结构示意图。
图4是本发明一种圆形二维码编码方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1图2和图3，本发明提出的一种圆形二维码，包括
位于圆心的圆心定位标志3；
以所述圆心为圆心，以不同长度为半径的多个同心圆环4；和
分布在所述同心圆环外侧的边定位标志1和2；
其中，所述同心圆环的数量按照所需存储的数据量所确定，每个同心圆环4被分隔成多个弧段，弧段中填充的不同颜色表示其数值(如比特值)。
本发明提出的圆形二维码同一般的方形二维码一样，一般采用黑白两色区分字符0和1，在二维码为彩色时，用不同种类颜色来表示数值，比如，两种颜色(非黑白两色的组合)表示0，1；三种颜色，可以表示，0，1，2，以此类推。
一般地，本发明提出的圆形二维码中的同心圆环为等宽同心圆环，本领域的技术人员也可很容易想到通信圆环宽度不同的实现方式。
在同心圆环等宽时，所述边定位标志可以是最外侧同心圆环外的两段同心弧段，所述边定位标志的宽度可为所述同心圆环的宽度的两倍，每个定位标志的弧度角为15度。
本发明提出的圆形二维码有两种线段格式，一种是不同同心圆环层上代表一个数值的弧段长度不同，但是每一同心圆环层上对应的弧度相同，即逐层等分，如图2所示；另一种是所有同心圆环上代表一个数值的弧段的长度均等于一个定值，但是只有相同同心圆环层上的弧段对应的弧度才相同，即弧段等长，如图3所示。
下面以一个实施例来阐述本发明提出的一种圆形二维码的编码方式：
第一步：获取用户输入的信息源，该信息源包括文字、图片、声音等类型，通过信息处理技术将不同类型的信息源转换为字符模式。转换后的字符格式可能包含纯数字、小写字母+数字、小写字母+大写字母+数字、ASCII以及UTF-8等格式。
第二步：通过第一步获取到的不同格式的字符数据后，对其进行编码，使不同格式的字符转化为二进制形式。编码前要对输入的信息进行分析，确定是哪字符类型，然后使用相应的数据模式以及选择合适的版本。该过程将不同的信息格式转换成二进制数据流。
不同信息模式对数据的编码不同，编码模式可以分为纯整数模式，字符数字模式(ASCII模式、Unicode模式)和混合模式等。
针对几种不同模式的信息可采取不同模式的编码方式，可以选定模式指示符为5位二进制，前三位做模式指示作用，第四位作为安全加密位，最后一位作为校验位，根据校验位来判断所要编码的字符是否是以上几种类型，如果判断出是非法输入，则对所输入的字符不做任何处理并提示错误，以增加安全性。
第三步：对得到的二进制序列进行加密处理，该过程设置一个6位的口令(加密秘钥)，通过加密算法生成加密后的二进制序列。设定在交织之前完成一项加密处理，提高安全性。设计方案为将编码模式指示符的第四位设为安全加密位，‘0’表示安全，‘1’表示不安全。在加密过程中设置一个6位的加密口令(加密秘钥)，通过加密函数对原始的二进制序列进行加密。在解密过程中，需要输入一个口令，然后根据解密函数来判断该口令是否为解密秘钥，如果是则认为该模式是安全的，继续进行以下步骤，否则判定该模式不安全。
第四步：为了避免步骤二得到的二进制串中0/1分布不均匀的现象对接下来的纠错过程造成一定的干扰，该步骤采用去交织的方法以提高纠错能力。
交织原理：交织其实是通信系统中进行数据处理而采用的一种技术，从传统上来讲就是使信道传输过程中所突发产生集中的错误最大限度的分散化。
假定由一些4比特组成的消息分组，把4个相继分组中的第1个比特取出来，并让这4个第1比特组成一个新的4比特分组，称作第一帧，4个消息分组中的比特2～4，也作同样处理，然后依次传送第1比特组成的帧，第2比特组成的帧，……。在传输期间，帧2丢失，如下图3(图片来源网络)如果没有交织，那就会丢失某一整个消息分组，但采用了交织，仅每个消息分组的第2比特丢失，再利用纠错编码，全部分组中的消息仍能得以恢复，这就是交织技术的基本原理。
在编码阶段，假设得到的二进制序列为001100000，总共9位。采用3x3的矩阵与原二进制序列所对应的矩阵相乘，得到新的二进制则为去交织后的码字序列，这样得到的是一串0/1分布均匀的二进制序列。在解码阶段，通过将纠错编码逆运算得到的二进制序列乘以在编码过程中去交织时所用的3x3矩阵的逆矩阵来进行逆运算。
第五步：该步采用RS纠错码对已经去交织的二进制数据进行纠错，以便提高二维码图像的识别能力。
第六步：该步骤通过定位信息以及采用的版本和格式信息结合第四步得到的二进制序列来计算最终的二进制序列的长度。通过该长度确定同心圆的大小，最外侧的两个定位弧段用来定位。
第七步：该步骤将最终得到的二进制码字序列填充到二维码图形中。具体填充方式最外侧的圆边为起始点，顺时针填充。
这里要考虑填充码字序列的过程中会遇到黑白片段连续出现的现象，即最终的码字序列中，0或1连续出现的情况。为了避免二进制序列中有8个1连续出现对图片识别造成干扰，现采取每连续出现7个1时则在其序列后面插入一个0，在解码的过程中如遇到7个1后面有一个0的情况，则自动去掉这位0即可。
本发明可广泛应用于各种容器，如菌株样品容器：菌株样品通常是批量紧密摆放在容器中，而且瓶身的大小尺寸不规则，贴方形二维码会导致四角损失，难以识别。将本技术中的圆形二维码贴置于菌株瓶盖，大小契合，不会造成图像损坏，提高识别能力，节省空间资源。
又如：瓶装奶，当我们去超市购买瓶装奶时，会遇到多种不同价格的牛奶放在同一个篮筐里，如果想要知道某一种瓶装奶价格，按目前的技术，需要取出该奶瓶扫描其瓶身的条形码。而如果将本技术中的圆形二维码贴于瓶盖上，不用取出便可扫描其价格标签。同时售货员也可以直接扫描瓶盖的二维码识别出该瓶牛奶的价格。节省时间的同时还有效避免来回取出奶瓶对其造成的意外损坏。
以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种圆形二维码，其特征在于，包括
位于圆心的圆心定位标志；
以所述圆心为圆心，以不同长度为半径的多个同心圆环；和
分布在所述同心圆环外侧的边定位标志；
其中，所述同心圆环的数量按照所需存储的数据量所确定，每个同心圆环被分隔成多个弧段，弧段中填充的不同颜色表示其数值。
2.如权利要求1所述的圆形二维码，其特征在于，所述不同颜色为黑白两色。
3.如权利要求1所述的圆形二维码，其特征在于，不同的同心圆环上代表一个数值的弧段长度不同，且每一个同心圆环上代表一个数值的弧段长度相同。
4.如权利要求1所述的圆形二维码，其特征在于，不同圆环上代表一个数值的弧段长度相同。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的圆形二维码，其特征在于，所述同心圆环为等宽同心圆环。
6.如权利要求5所述的圆形二维码，其特征在于，所述边定位标志为最外侧同心圆环外的两段同心弧段。
7.如权利要求6所述的圆形二维码，其特征在于，所述边定位标志的宽度为所述同心圆环的宽度的两倍，每个定位标志的弧度角为15度。
8.一种圆形二维码编码方法，其特征在于，包括步骤：
S1：获取用户的输入信息；
S2：将用户输入信息转换为字符流；
S3：将所述字符流进行二进制序列编码；
S4：根据二进制序列的长度确定圆形二维码的圆心定位标志和边定位标志之间的距离、同心圆环的数量；
S5：将圆形二维码的版本信息和格式信息附加到所述二进制序列上，构造如权利要求1-7中任一项所述的圆形二维码。
9.如权利要求8所述的圆形二维码编码方法，其特征在于，所述步骤S3和步骤S4之间还包括步骤
S31：对所述二进制序列进行去交织；
S32：对去交织后的二进制序列进行纠错编码。
10.一种带有圆形二维码的容器，其特征在于，容器上具有如权利要求1-7中的任一项所述的圆形二维码。
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