CN107085737B - 二维码的编解码系统、生成方法及装置、识别方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本公开的实施例提供一种二维码的编码系统、解码系统、生成方法、生成装置、识别方法、识别装置及定位系统。该二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述定位图案和方向标识图案均位于码块图案的周边区域。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及一种二维码的编码系统、解码系统、生成方法、生成装置、识别方法、识别装置及定位系统。
背景技术
近年来，二维码被广泛运用于软件下载、商品宣传、食品追溯、社交名片、移动支付等应用。
通常的二维码使用在平面(二维方向)上按一定规律排布的几何图形记录、表示数据符号等信息。二维码可以分为堆叠式二维条码和矩阵式二维条码，其中，堆叠式二维条码有包括Code 16K、Code 49、PDF417、MicroPDF417等；矩阵式二维条码包括Code One、MaxiCode、QR Code、Data Matrix、Han Xin Code、Grid Matrix等。
发明内容
本公开的实施例提供一种二维码的编码系统，所述二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述定位图案和方向标识图案均位于码块图案的周边区域，所述编码系统包括：定位图案生成模块，被配置为生成表示所述二维码位置的所述定位图案；方向标识图案生成模块，被配置为生成表示所述二维码方向的所述方向标识图案；码块图案生成模块，被配置为生成表示数据信息的所述码块图案。
例如，在本公开一实施例提供的编码系统中，所述二维码包括三个圆形定位图案，且所述三个圆形定位图案的圆心的连线为等腰直角三角形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述等腰直角三角形任一条直角边的中心。
例如，在本公开一实施例提供的编码系统中，所述二维码包括四个圆形定位图案，且两两相邻所述圆形定位图案的圆心的连线为正方形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述正方形任一条边的中心。
例如，在本公开一实施例提供的编码系统中，所述二维码还包括至少一条对准辅助线。
例如，在本公开一实施例提供的编码系统中，所述多个子码块包括位于所述码块图案中边缘位置的边缘子码块，至少部分所述边缘子码块具有相同的光学特性，所述多个子码块包括数据子码块和校验子码块，所述数据子码块与所述校验子码块一一对应，所述数据子码块代表的数据与其所对应的校验子码块代表的数据之和为固定值，所述数据子码块与所述校验子码块分别包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
本公开的实施例提供还提供一种二维码的解码系统，所述二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述圆形定位图案和方向标识图案均位于码块图案的周边区域，所述解码系统包括：定位图案解析模块，被配置为解析所述定位图案，以获取所述定位图案表示的二维码位置；方向标识图案解析模块，被配置为解析所述方向标识图案，以获取所述方向标识图案表示的二维码方向；码块图案解析模块，被配置为解析所述码块图案，以获取所述码块图案表示的数据信息。
例如，在本公开一实施例提供的解码系统中，所述二维码包括三个圆形定位图案，且所述三个圆形定位图案的圆心的连线为等腰直角三角形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述等腰直角三角形任一条直角边的中心。
例如，在本公开一实施例提供的解码系统中，所述二维码包括四个圆形定位图案，且两两相邻所述圆形定位图案的圆心的连线为正方形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述正方形任一条边的中心。
例如，在本公开一实施例提供的解码系统中，所述二维码还包括至少一条对准辅助线。
例如，在本公开一实施例提供的解码系统中，所述多个子码块包括位于所述码块图案中边缘位置的边缘子码块，至少部分所述边缘子码块具有相同的光学特性，所述多个子码块包括数据子码块和校验子码块，所述数据子码块与所述校验子码块一一对应，所述数据子码块代表的数据与其所对应的校验子码块代表的数据之和为固定值，所述数据子码块与所述校验子码块包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
本公开的实施例提供还提供一种二维码生成方法，所述二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述圆形定位图案和方向标识图案均位于码块图案的周边区域，所述二维码生成方法包括以下步骤：生成表示所述二维码位置的所述定位图案；生成表示所述二维码方向的所述方向标识图案；生成表示数据信息的所述码块图案。
例如，在本公开一实施例提供的二维码生成方法中，所述二维码包括三个圆形定位图案，且所述三个圆形定位图案的圆心的连线为等腰直角三角形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述等腰直角三角形任一条直角边的中心。
例如，在本公开一实施例提供的二维码生成方法中，所述二维码包括四个圆形定位图案，且两两相邻所述圆形定位图案的圆心的连线为正方形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述正方形任一条边的中心。
例如，在本公开一实施例提供的二维码生成方法中，所述二维码还包括至少一条对准辅助线。
例如，在本公开一实施例提供的二维码生成方法中，所述多个子码块包括位于所述码块图案中边缘位置的边缘子码块，至少部分所述边缘子码块具有相同的光学特性，所述多个子码块包括数据子码块和校验子码块，所述数据子码块与所述校验子码块一一对应，所述数据子码块代表的数据与其所对应的校验子码块代表的数据之和为固定值，所述数据子码块与所述校验子码块包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
本公开的实施例提供还提供一种二维码生成装置，所述二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述圆形定位图案和方向标识图案均位于码块图案的周边区域，所述二维码生成装置包括：处理器，用于根据请求或输入的初始信息生成所述二维码；输出装置，用于输出生成的所述二维码。
例如，在本公开一实施例提供的二维码生成装置中，所述输出装置包括显示屏、印刷装置、投影仪、信号传输装置中的一种或其组合。
例如，在本公开一实施例提供的二维码生成装置中，所述二维码包括三个圆形定位图案，且所述三个圆形定位图案的圆心的连线为等腰直角三角形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述等腰直角三角形任一条直角边的中心。
例如，在本公开一实施例提供的二维码生成装置中，所述二维码包括四个圆形定位图案，且两两相邻所述圆形定位图案的圆心的连线为正方形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述正方形任一条边的中心。
例如，在本公开一实施例提供的二维码生成装置中，所述二维码还包括至少一条对准辅助线。
例如，在本公开一实施例提供的二维码生成装置中，所述多个子码块包括位于所述码块图案中边缘位置的边缘子码块，至少部分所述边缘子码块具有相同的光学特性，所述多个子码块包括数据子码块和校验子码块，所述数据子码块与所述校验子码块一一对应，所述数据子码块代表的数据与其所对应的校验子码块代表的数据之和为固定值，所述数据子码块与所述校验子码块包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
本公开的实施例提供还提供一种二维码识别方法，所述二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述圆形定位图案和方向标识图案均位于码块图案的周边区域，所述二维码识别方法包括以下步骤：识别所述定位图案，以获取所述定位图案表示的二维码位置；识别所述方向标识图案，以获取所述方向标识图案表示的二维码方向；识别所述码块图案，以获取所述码块图案表示的数据信息。
例如，在本公开一实施例提供的二维码识别方法中，所述二维码包括三个圆形定位图案，且所述三个圆形定位图案的圆心的连线为等腰直角三角形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述等腰直角三角形任一条直角边的中心。
例如，在本公开一实施例提供的二维码识别方法中，所述二维码包括四个圆形定位图案，且两两相邻所述圆形定位图案的圆心的连线为正方形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述正方形任一条边的中心。
例如，在本公开一实施例提供的二维码识别方法中，所述二维码还包括至少一条对准辅助线。
例如，在本公开一实施例提供的二维码识别方法中，所述多个子码块包括位于所述码块图案中边缘位置的边缘子码块，至少部分所述边缘子码块具有相同的光学特性，所述多个子码块包括数据子码块和校验子码块，所述数据子码块与所述校验子码块一一对应，所述数据子码块代表的数据与其所对应的校验子码块代表的数据之和为固定值，所述数据子码块与所述校验子码块包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
本公开的实施例提供还提供一种二维码识别装置，所述二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述圆形定位图案和方向标识图案均位于码块图案的周边区域，所述二维码识别装置包括：图像获取装置，用于获取并存储所述二维码的图像；处理器，用于解析所述图像获取装置获取的所述二维码的图像以生成所述二维码表示的数据信息。
例如，在本公开一实施例提供的二维码识别装置中，所述二维码包括三个圆形定位图案，且所述三个圆形定位图案的圆心的连线为等腰直角三角形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述等腰直角三角形任一条直角边的中心。
例如，在本公开一实施例提供的二维码识别装置中，所述二维码包括四个圆形定位图案，且两两相邻所述圆形定位图案的圆心的连线为正方形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述正方形任一条边的中心。
例如，在本公开一实施例提供的二维码识别装置中，所述二维码还包括至少一条对准辅助线。
例如，在本公开一实施例提供的二维码识别装置中，所述多个子码块包括位于所述码块图案中边缘位置的边缘子码块，至少部分所述边缘子码块具有相同的光学特性，所述多个子码块包括数据子码块和校验子码块，所述数据子码块与所述校验子码块一一对应，所述数据子码块代表的数据与其所对应的校验子码块代表的数据之和为固定值，所述数据子码块与所述校验子码块包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
本公开的实施例提供还提供一种定位系统，包括本公开至少一实施例提供的编码系统和/或本公开至少一实施例提供的解码系统。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，并非对本公开的限制。
图1是一种二维码的示意图；
图2是图1所示二维码中码块图案的示意图；
图3是一种二维码的示意图；
图4是一种二维码编码系统的示意图；
图5是一种二维码解码系统的示意图；
图6是一种二维码生成方法的流程图；
图7是一种二维码生成装置的示意图；
图8是一种二维码识别方法的流程图；
图9是一种二维码识别装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述参考在附图中示出并在以下描述中详述的非限制性示例实施例，更加全面地说明本公开的示例实施例和它们的多种特征及有利细节。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。本公开省略了已知材料、组件和工艺技术的描述，从而不使本公开的示例实施例模糊。所给出的示例仅旨在有利于理解本公开示例实施例的实施，以及进一步使本领域技术人员能够实施示例实施例。因而，这些示例不应被理解为对本公开的实施例的范围的限制。
除非另外特别定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。此外，在本公开各个实施例中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
现有的QR、DM等二维码适合运用于清洁、简单的使用环境，但是在复杂环境下这种传统二维码的算法就过于复杂，以至于解码运算量大，造成处理帧率偏低，因此这些二维码不适合运用到复杂环境及需要高频处理的工况之中。
根据本公开的一个实施例，例如，一种二维码100，如图1所示，其包括位于基底110上互不相连的至少三个圆形定位图案120、至少一个方向标识图案130以及码块图案140，码块图案140包括呈矩阵排布的多个子码块141，定位图案120和方向标识图案130均至少部分地与基底110具有不同的光学特性以使其与基底110可区分，多个子码块141中的至少部分子码块141与基底110具有不同的光学特性以使其与基底110可区分，圆形定位图案120和方向标识图案130均位于码块图案140的周边区域。
例如，圆形定位图案在二维码中形成了明显的辨识特征，将在整幅图像中追踪码块图案的问题变成了追踪特征圆的问题，而且相对于方块定位图案而言，圆形定位图案不易受图像获取装置(例如工业相机、手机摄像头等)镜头畸变的影响，整个图像坐标系下相邻圆形定位图案圆心组成的向量可提供整个二维码的偏转角度，获取偏转角度后将其引入二维码的解码运算，得到的数据精度高于传统的二维码。例如，使用霍夫变换圆检测算法可以降低二维码追踪的运算量，极大方便了图像获取装置(例如工业相机、手机摄像头等)自动追踪定位二维码，且与传统二维码相比具有较高的追踪准确率和较好的抗干扰性。
例如，基底110可以为纸面、墙面、货架表面、电子设备显示面或其他类似平面或曲面。
例如，光学特性包括例如颜色、灰阶或光学反射率等，从而可以通过例如裸眼、可见光摄像头、红外摄像头等区分。
例如，方向标识图案130的边缘与任一圆形定位图案120边缘的最短距离大于任一圆形定位图案的1/2半径。这样可以避免圆形定位图案120与方向标识图案130在识别过程中被混淆，从而提高二维码的识别率。
例如，码块图案140的边缘与任一圆形定位图案120边缘的最短距离大于任一圆形定位图案的1/2半径。这样可以避免圆形定位图案120与码块图案140在识别过程中被混淆，从而提高二维码的识别率。
例如，如图1所示，二维码100包括四个圆形定位图案121、122、123、124，且两两相邻圆形定位图案的圆心的连线为正方形150，二维码100包括一个矩形方向标识图案130，且方向标识图案130的重心位于正方形150任一条边的中心。例如，方向标识图案130的重心位于圆形定位图案121的圆心和圆形定位图案124的圆心之间连线的中心，即二者彼此重合。
例如，码块图案140位于正方形150的内部。
需要说明的是在图1中用虚线表示的正方形150不是二维码100的组成部分，只是为了说明圆形定位图案及方向标识图案的位置关系而引入的虚拟图形。
例如，在一个示例中，二维码100还可以包括至少一条对准辅助线160。例如，如图1所示，对准辅助线160包括上对准辅助线161，右对准辅助线162，下对准辅助线163和左对准辅助线164。例如，对准辅助线160与圆形定位图案120、方向标识图案130以及码块图案140互不相连，且对准辅助线160的边缘与任一圆形定位图案120边缘的最短距离大于任一圆形定位图案的1/2半径。这样可以避免圆形定位图案120与准辅助线160在识别过程中被混淆，从而提高二维码的识别率。例如，对准辅助线可提高二维码所处位置的精度，当二维码例如被制成印刷品或在显示设备上显示时，可根据对准辅助线与二维码外其他位置标识的对应关系确定二维码的实际位置，从而可进行二维码的位置调整，提高二维码所处位置的精度。例如，可使印制有二维码的印刷品中的对准辅助线尽量与例如货架或墙面上的位置标识对准，实现二维码所处位置精度的提高。
例如，在一个示例中，如图1所示，二维码100还可以包括附加信息区170，附加信息区170可包括例如文字、数字或图片中的一种或其组合。例如，如图1所示，附加信息区170包括二维码表示的两个数据341和341，这样可以从附加信息区170直观地看到二维码表示的数据。例如，附加信息区170也可以包括文字或图片(图中未示出)，从中可直观地看到二维码表示的例如货物名称、菜品名称、货物照片等。例如，附加信息区170与圆形定位图案120、方向标识图案130以及码块图案140互不相连，且附加信息区170的边缘与任一圆形定位图案120边缘的最短距离大于任一圆形定位图案的1/2半径。这样可以避免圆形定位图案120与附加信息区170在识别过程中被混淆，从而提高二维码的识别率。
例如，在一个示例中，二维码100还可以包括边框180，圆形定位图案120、方向标识图案130以及码块图案140位于边框180的内部且与边框180互不相连。边框180与任一圆形定位图案120边缘的最短距离大于任一圆形定位图案的1/2半径。这样可以避免圆形定位图案120与边框180在识别过程中被混淆，从而提高二维码的识别率。例如，当印刷多个二维码后通过切割取得单个二维码时，边框180起到切割线的作用，通过沿着边框线180进行切割取得尺寸形状一致的二维码；当选择尺寸形状与二维码一致的印刷材料印刷二维码时，边框180起到定位的作用，通过预先打印边框180后将印刷材料与边框180贴合来减小二维码与印刷材料的偏差角度。
例如，图2示出了图1中二维码100中的码块图案140，二维码100中的多个子码块141包括位于码块图案140中边缘位置的边缘子码块1411，至少部分边缘子码块1411具有相同的光学特性，多个子码块141包括数据子码块1412和校验子码块1413，数据子码块1412与校验子码块1413一一对应，数据子码块1412代表的数据与其所对应的校验子码块1413代表的数据之和为固定值，数据子码块1412与校验子码块1413分别包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
例如，码块图案140中的子码块141可以为彩色子码块，不同色彩的子码块代表不同的数据信息；也可以为具有不同灰阶的子码块，不同灰阶的子码块代表不同的数据信息；也可以为深浅两种颜色的子码块，深色子码块和浅色子码块例如分别代表数据1和0。例如，以基底110和浅色子码块为白色，深色子码块为黑色，黑色子码块代表数据1，白色子码块代表数据0为例进行说明。
例如，如图2所示，码块图案140包括位于码块图案140中上边缘和下边缘位置的黑色边缘子码块1411(图1中的A11行和A00行)。例如，以整数位子码块占9行，小数位子码块占1行为例，图1中的A10行为小数位子码块，A09、A08、A07、A06、A05、A04、A03、A02、A01行为整数位子码块，整数位数据从高位到低位依次排列于A09、A08、A07、A06、A05、A04、A03、A02、A01行中，X列表示一个包括9个整数位和1个小数位的数据，Y列表示另一个包括9个整数位和1个小数位的数据，CX列和CY列中除边缘子码块外的子码块为校验子码块，分别对X列、Y列中其对应的每一个数据子码块进行校验，校验规则例如为数据子码块1412代表的数据与其所对应的校验子码块1413代表的数据之和为1，对应例如为处于同一行：
上边缘子码块：XA11＝1,CXA11＝1,YA11＝1,CYA11＝1；
A10小数位子码块：XA10+CXA10＝1,YA10+CYA10＝1；
A09整数位子码块：XA09+CXA09＝1,YA09+CYA09＝1；
A08整数位子码块：XA08+CXA08＝1,YA08+CYA08＝1；
A07整数位子码块：XA07+CXA07＝1,YA07+CYA07＝1；
A06整数位子码块：XA06+CXA06＝1,YA06+CYA06＝1；
A05整数位子码块：XA05+CXA05＝1,YA05+CYA05＝1；
A04整数位子码块：XA04+CXA04＝1,YA04+CYA04＝1；
A03整数位子码块：XA03+CXA03＝1,YA03+CYA03＝1；
A02整数位子码块：XA02+CXA02＝1,YA02+CYA02＝1；
A01整数位子码块：XA01+CXA01＝1,YA01+CYA01＝1；
下边缘子码块：XA00＝1,CXA00＝1,YA00＝1,CYA00＝1。
其中，以A10行为例对上述表示方式进行说明，XA10表示X列和A10行相交的子码块代表的数据，CXA10为CX列和A10行相交的子码块代表的数据，校验方式为XA10+CXA10＝1，其它行的表示方式类似，在此不再一一赘述。
例如，整数位采用二进制位运算进行编码，从A01至A09，最低位为A01，最高位为A09，在图2所示的示例中，XA09＝1，XA08＝0，XA07＝1，XA06＝0，XA05＝1，XA04＝0，XA03＝1，XA02＝0，XA01＝1，则X列二进制数据为101010101，转换为十进制数据为341，小数位采用布尔型判断是否添加小数，即通过是或否的二元判断是否添加小数，若XA10＝1，则在X列整数为代表的数据上加0.5，若XA10＝0，则不添加小数位数据。例如，图2中所示的X列数据的XA10＝0，不添加小数位数据，X列表示的数据为341。
例如，在图2中所示的整数区为9位，小数区为1为的情形下，X列和Y列表示数据的最大值均为511.5(即小数位为1，整数位为111111111的情形)，整个二维码含18位整数位和2位小数位。若要调整数据存储量，可以根据实际应用需求通过调整码块图案的大小或调整子码块的高度和/或宽度调整子码块的数量，这样即可调整二维码的数据存储量。
例如，与传统二维码编码规则相比，本公开实施例提供的二维码的编码方式简洁、编码和解码运算量小、抗干扰性高、二维码识别的帧率和准确率较高，适用于复杂环境及需要高频处理的工况。
例如，本公开的另一个实施例如图3所示给出了一种二维码200，其包括位于基底210上互不相连的至少三个圆形定位图案220、至少一个方向标识图案230以及码块图案240，码块图案240包括呈矩阵排布的多个子码块241，定位图案220和方向标识图案230均至少部分地与基底210具有不同的光学特性以使其与基底210可区分，多个子码块241中的至少部分子码块241与基底210具有不同的光学特性以使其与基底210可区分，圆形定位图案220和方向标识图案230均位于码块图案240的周边区域。
例如，基底210可以为纸面、墙面、货架表面、电子设备显示屏幕或其他类似平面或曲面。
例如，光学特性包括例如颜色、灰阶或光学反射率等。
例如，方向标识图案230的边缘与任一圆形定位图案120边缘的最短距离大于任一圆形定位图案的1/2半径。这样可以避免圆形定位图案220与方向标识图案230在识别过程中被混淆，从而提高二维码的识别率。
例如，码块图案240的边缘与任一圆形定位图案120边缘的最短距离大于任一圆形定位图案的1/2半径。这样可以避免圆形定位图案220与码块图案240在识别过程中被混淆，从而提高二维码的识别率。
例如，如图3所示，二维码200包括三个圆形定位图案221、222、223，且两两相邻圆形定位图案的圆心的连线为直角三角形250(例如等腰直角三角形)，二维码200包括一个矩形方向标识图案230，且方向标识图案230的重心位于等腰直角三角形250任一条直角边的中心。例如，方向标识图案230的重心位于圆形定位图案221的圆心和圆形定位图案223的圆心连线的中心。
需要说明的是在图1中用虚线表示的等腰直角三角形250不是二维码200的组成部分，只是为了说明圆形定位图案及方向标识图案的位置关系而引入的图形。
例如，码块图案240中的子码块241可以为彩色子码块，不同色彩的子码块代表不同的数据信息；也可以为具有不同灰阶的子码块，不同灰阶的子码块代表不同的数据信息；也可以为深浅两种颜色的子码块，深色子码块和浅色子码块例如分别代表数据1和0。例如，以基底210和浅色子码块为白色，深色子码块为黑色，黑色子码块代表数据1，白色子码块代表数据0为例。
例如，码块图案240包括位于码块图案240中上下边缘位置的黑色边缘子码块2411。例如，码块图案240与图1和图2中的码块图案140具有相同的编码规则。码块图案240表示的信息如下：
上边缘子码块：XA11＝1,CXA11＝1,YA11＝1,CYA11＝1；
A10小数位子码块：XA10＝1,CXA10＝0,YA10＝1,CYA10＝0；
A09整数位子码块：XA09＝0,CXA09＝1,YA09＝0,CYA09＝1；
A08整数位子码块：XA08＝1,CXA08＝0,YA08＝0,CYA08＝1；
A07整数位子码块：XA07＝0,CXA07＝1,YA07＝0,CYA07＝1；
A06整数位子码块：XA06＝0,CXA06＝1,YA06＝0,CYA06＝1；
A05整数位子码块：XA05＝0,CXA05＝1,YA05＝0,CYA05＝1；
A04整数位子码块：XA04＝0,CXA04＝1,YA04＝0,CYA04＝1；
A03整数位子码块：XA03＝0,CXA03＝1,YA03＝0,CYA03＝1；
A02整数位子码块：XA02＝0,CXA02＝1,YA02＝1,CYA02＝0；
A01整数位子码块：XA01＝0,CXA01＝1,YA01＝0,CYA01＝1；
下边缘子码块：XA00＝1,CXA00＝1,YA00＝1,CYA00＝1。
表示方式与图1和图2中的表示方式类似，在此不再赘述。
X列整数位数据为010000000，转换为十进制为128，小数位块XA10＝1，则X列表示的数据为128+0.5＝128.5；
Y列整数位数据为000000010，转换为十进制为2，小数位块YA10＝1，则Y列表示的数据为2+0.5＝2.5。
例如，圆形定位图案的数量不局限于三个或四个，也可以为五个或五个以上。
例如，当圆形定位图案的数量为四个时，解码运算可以通过四个圆形定位图案中的任意三个获取二维码的偏转角度，获取多次偏转角度后可对其进行求平均计算，计算出平均的偏转角度，从而提高获取偏转角度的精度，进而提高二维码的数据精度。
例如，黑色和白色的两色二维码具有较高的对比度和较高的抗干扰性。在复杂环境下，例如背景复杂或光线条件不佳的环境下，优选使用黑色和白色的两色二维码。
例如，在本公开的一个实施例中，一种二维码的边框尺寸为60mm×60mm，圆形定位图案的直径为12mm，方向标识图案的尺寸为2.5mm×20mm，码块图案的尺寸为20mm×30mm。例如，可根据不同的工况可对二维码的大小进行调整。
本公开的实施例提供一种二维码的编码系统10，如图4所示，所述二维码为本公开任一实施例中所述的二维码，编码系统10包括定位图案生成模块11，方向标识图案生成模块12和码块图案生成模块13。
例如，定位图案生成模块11被配置为生成表示二维码位置的定位图案；方向标识图案生成模块12被配置为生成表示二维码方向的方向标识图案；码块图案生成模块13被配置为生成表示数据信息的码块图案。
例如，本公开实施例提供的二维码编码方式简洁、编码运算量小，编码系统可采用例如单片机等成本较低的平台实现，降低了编码系统的成本。
本公开的实施例提供一种二维码的解码系统20，如图5所示，所述二维码为本公开任一实施例中所述的二维码，解码系统20包括定位图案解析模块21，方向标识图案解析模块22和码块图案解析模块23。
例如，定位图案解析模块21被配置为解析定位图案，以获取定位图案表示的二维码位置；方向标识图案解析模块22被配置为解析方向标识图案，以获取方向标识图案表示的二维码方向；码块图案解析模块23被配置为解析码块图案，以获取码块图案表示的数据信息。
例如，圆形定位图案在二维码中形成了明显的辨识特征，将在整幅图像中追踪码块图案的问题变成了追踪特征圆的问题，而且圆形定位图案不易受图像获取装置(例如工业相机等)镜头畸变的影响，整个图像坐标系下相邻圆形定位图案圆心组成的向量可提供整个二维码的偏转角度，获取偏转角度后将其引入二维码的解码运算，得到的数据精度高于传统的二维码。
例如，定位图案解析模块21使用霍夫变换圆检测算法检测圆形定位图案。
例如，本公开实施例提供的二维码编码方式简洁、解码运算量小，解码系统可采用例如单片机等成本较低的平台实现，降低了解码系统的成本。
本公开的实施例提供一种二维码生成方法，如图6所示，所述二维码为本公开任一实施例中所述的二维码，二维码生成方法包括如下步骤：
步骤S11：生成表示二维码位置的定位图案；
步骤S12：生成表示二维码方向的方向标识图案；
步骤S13：生成表示数据信息的码块图案。
例如，二维码生成方法还包括生成对准辅助线的步骤。
例如，二维码生成方法还包括生成附加信息区的步骤。
例如，二维码生成方法还包括生成边框的步骤。
本公开的实施例提供一种二维码生成装置30，如图7所示，所述二维码为本公开任一实施例中所述的二维码，生成装置30包括第一处理器31和输出装置32。
例如，第一处理器31用于根据请求或输入的初始信息生成二维码；输出装置32用于输出生成的二维码。请求或输入的初始信息例如可以由系统随机或依照一定规则生成，或者由用户通过输入装置(例如键盘、麦克风、触摸屏、摄像头等)输入的信息依照一定的规则生成。
例如，第一处理器31根据预先设定的二维码生成库结合初始信息生成二维码。
例如，输出装置32可以包括显示屏、印刷装置、投影仪、信号传输装置中的一种或其组合。显示屏用于显示二维码；印刷装置用于印刷或喷涂二维码；投影仪用于投射二维码；信号传输装置例如可以以有线或无线方式连接到互联网，用于发送二维码或接收用于生成二维码的初始信息，实现二维码的远程分享和远程生成。
例如，二维码生成装置30还可以包括输入装置(图中未示出)，初始信息可以由人工通过输入装置输入。
例如，二维码生成装置30可以是手机或计算机中一个独立的应用程序或某个应用程序中的一个功能模块。
本公开的实施例提供一种二维码识别方法，如图8所示，所述二维码为本公开任一实施例中所述的二维码，二维码识别方法包括如下步骤：
步骤S21：识别定位图案，以获取定位图案表示的二维码位置；
步骤S22：识别方向标识图案，以获取方向标识图案表示的二维码方向；
步骤S23：识别码块图案，以获取码块图案表示的数据信息。
本公开的实施例提供一种二维码识别装置40，如图9所示，所述二维码为本公开任一实施例中所述的二维码，识别装置40包括图像获取装置41和第二处理器42。
例如，图像获取装置41用于获取并存储二维码的图像；第二处理器42用于解析图像获取装置41获取的二维码的图像以生成二维码表示的数据信息。
例如，图像获取装置41为摄像头、工业相机、扫描仪中的一种或者其他用于将光学图像转换为电子信号的设备。
例如，第二处理器42还可以对图像获取装置41采集的图像进行预处理，包括灰度转换、去噪、锐化等，并在预处理之后，采用例如阈值分割算法等将该二维码图像转换为数据信息。
例如，二维码识别装置例如为带有摄像头的手机、平板电脑或个人电脑。
例如，本公开实施例提供的二维码编码方式简洁、解码运算量小，处理器可采用例如单片机等成本较低的平台实现，降低了二维码识别装置的成本。
本公开的实施例提供一种定位系统，包括本公开任一实施例所述的编码系统或本公开任一实施例所述的解码系统。
例如，定位系统例如可以运用到电商仓储行业，由工业相机识别二维码并为自动导引车提供导航信息及为调度系统提供例如货架编号、货物编号等。
例如，定位系统例如可以应用到服务机器人行业，服务机器人可以通过例如设置在餐厅、医院或商场等公共场所中的多个二维码实现自动定位，并在定位信息的引导下完成各种服务功能。
例如，对准辅助线可提高二维码所处位置的精度，当二维码例如被制成印刷品或在显示设备上显示时，可根据对准辅助线与二维码外其他位置标识的对应关系确定二维码的实际位置，从而可进行二维码的位置调整，提高二维码所处位置的精度。例如，可使印制有二维码的印刷品中的对准辅助线尽量与例如货架或墙面上的位置标识对准，实现二维码所处位置精度的提高。在定位系统中，二维码所处位置的精度会直接影响定位精度，所以提高二维码所处位置的精度可提高定位系统的定位精度。
例如，本公开实施例提供的二维码编码方式简洁、解码运算量小，可采用例如单片机、嵌入式计算装置等成本较低的平台进行二维码的解码，降低了定位系统的成本。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到本公开的实施例至少部分可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用的硬件(例如DSP或FPGA等)来实现。基于这样的理解，本公开实施例的技术方案本质上以软件、硬件、固件或它们的任意组合的方式体现，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如磁性存储介质(例如硬盘)或电子存储介质(例如ROM、闪存)等，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是计算机、服务器或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述的方法。
虽然上文中已经用一般性说明及具体实施方式，对本公开作了详尽的描述，但在本公开实施例基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本公开精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本公开要求保护的范围。
Claims (26)
1.一种二维码的编码系统，所述二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述定位图案和所述方向标识图案均位于码块图案的周边区域，所述编码系统包括：
定位图案生成模块，被配置为生成表示所述二维码位置的所述定位图案；
方向标识图案生成模块，被配置为生成表示所述二维码方向的所述方向标识图案；
码块图案生成模块，被配置为生成表示数据信息的所述码块图案；
其中，所述多个子码块包括位于所述码块图案中边缘位置的边缘子码块，至少部分所述边缘子码块具有相同的光学特性，所述多个子码块包括数据子码块和校验子码块，所述数据子码块与所述校验子码块一一对应，所述数据子码块代表的数据与其所对应的校验子码块代表的数据之和为固定值，所述数据子码块与所述校验子码块分别包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
2.根据权利要求1所述的编码系统，其中，所述二维码包括三个圆形定位图案，且所述三个圆形定位图案的圆心的连线为等腰直角三角形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述等腰直角三角形任一条直角边的中心。
3.根据权利要求1所述的编码系统，其中，所述二维码包括四个圆形定位图案，且两两相邻所述圆形定位图案的圆心的连线为正方形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述正方形任一条边的中心。
4.根据权利要求1所述的编码系统，其中，所述二维码还包括至少一条对准辅助线。
5.一种二维码的解码系统，所述二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述圆形定位图案和所述方向标识图案均位于码块图案的周边区域，所述解码系统包括：
定位图案解析模块，被配置为解析所述定位图案，以获取所述定位图案表示的二维码位置；
方向标识图案解析模块，被配置为解析所述方向标识图案，以获取所述方向标识图案表示的二维码方向；
码块图案解析模块，被配置为解析所述码块图案，以获取所述码块图案表示的数据信息；
其中，所述多个子码块包括位于所述码块图案中边缘位置的边缘子码块，至少部分所述边缘子码块具有相同的光学特性，所述多个子码块包括数据子码块和校验子码块，所述数据子码块与所述校验子码块一一对应，所述数据子码块代表的数据与其所对应的校验子码块代表的数据之和为固定值，所述数据子码块与所述校验子码块包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
6.根据权利要求5所述的解码系统，其中，所述二维码包括三个圆形定位图案，且所述三个圆形定位图案的圆心的连线为等腰直角三角形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述等腰直角三角形任一条直角边的中心。
7.根据权利要求5所述的解码系统，其中，所述二维码包括四个圆形定位图案，且两两相邻所述圆形定位图案的圆心的连线为正方形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述正方形任一条边的中心。
8.根据权利要求5所述的解码系统，其中，所述二维码还包括至少一条对准辅助线。
9.一种二维码生成方法，所述二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述圆形定位图案和所述方向标识图案均位于码块图案的周边区域，所述二维码生成方法包括以下步骤：
生成表示所述二维码位置的所述定位图案；
生成表示所述二维码方向的所述方向标识图案；
生成表示数据信息的所述码块图案；
其中，所述多个子码块包括位于所述码块图案中边缘位置的边缘子码块，至少部分所述边缘子码块具有相同的光学特性，所述多个子码块包括数据子码块和校验子码块，所述数据子码块与所述校验子码块一一对应，所述数据子码块代表的数据与其所对应的校验子码块代表的数据之和为固定值，所述数据子码块与所述校验子码块包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
10.根据权利要求9所述的二维码生成方法，其中，所述二维码包括三个圆形定位图案，且所述三个圆形定位图案的圆心的连线为等腰直角三角形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述等腰直角三角形任一条直角边的中心。
11.根据权利要求9所述的二维码生成方法，其中，所述二维码包括四个圆形定位图案，且两两相邻所述圆形定位图案的圆心的连线为正方形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述正方形任一条边的中心。
12.根据权利要求9所述的二维码生成方法，其中，所述二维码还包括至少一条对准辅助线。
13.一种二维码生成装置，所述二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述圆形定位图案和所述方向标识图案均位于码块图案的周边区域，所述二维码生成装置包括：
处理器，用于根据请求或输入的初始信息生成所述二维码；
输出装置，用于输出生成的所述二维码；
其中，所述多个子码块包括位于所述码块图案中边缘位置的边缘子码块，至少部分所述边缘子码块具有相同的光学特性，所述多个子码块包括数据子码块和校验子码块，所述数据子码块与所述校验子码块一一对应，所述数据子码块代表的数据与其所对应的校验子码块代表的数据之和为固定值，所述数据子码块与所述校验子码块包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
14.根据权利要求13所述的二维码生成装置，其中，所述输出装置包括显示屏、印刷装置、投影仪、信号传输装置中的一种或其组合。
15.根据权利要求13所述的二维码生成装置，其中，所述二维码包括三个圆形定位图案，且所述三个圆形定位图案的圆心的连线为等腰直角三角形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述等腰直角三角形任一条直角边的中心。
16.根据权利要求13所述的二维码生成装置，其中，所述二维码包括四个圆形定位图案，且两两相邻所述圆形定位图案的圆心的连线为正方形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述正方形任一条边的中心。
17.根据权利要求13所述的二维码生成装置，其中，所述二维码还包括至少一条对准辅助线。
18.一种二维码识别方法，所述二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述圆形定位图案和所述方向标识图案均位于码块图案的周边区域，所述二维码识别方法包括以下步骤：
识别所述定位图案，以获取所述定位图案表示的二维码位置；
识别所述方向标识图案，以获取所述方向标识图案表示的二维码方向；
识别所述码块图案，以获取所述码块图案表示的数据信息；
其中，所述多个子码块包括位于所述码块图案中边缘位置的边缘子码块，至少部分所述边缘子码块具有相同的光学特性，所述多个子码块包括数据子码块和校验子码块，所述数据子码块与所述校验子码块一一对应，所述数据子码块代表的数据与其所对应的校验子码块代表的数据之和为固定值，所述数据子码块与所述校验子码块包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
19.根据权利要求18所述的二维码识别方法，其中，所述二维码包括三个圆形定位图案，且所述三个圆形定位图案的圆心的连线为等腰直角三角形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述等腰直角三角形任一条直角边的中心。
20.根据权利要求18所述的二维码识别方法，其中，所述二维码包括四个圆形定位图案，且两两相邻所述圆形定位图案的圆心的连线为正方形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述正方形任一条边的中心。
21.根据权利要求18所述的二维码识别方法，其中，所述二维码还包括至少一条对准辅助线。
22.一种二维码识别装置，所述二维码包括位于基底上互不相连的至少三个圆形定位图案、至少一个方向标识图案以及码块图案，所述码块图案包括呈矩阵排布的多个子码块，所述定位图案和所述方向标识图案均至少部分地与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述多个子码块中的至少部分子码块与所述基底具有不同的光学特性以使其与所述基底可区分，所述圆形定位图案和所述方向标识图案均位于码块图案的周边区域，所述二维码识别装置包括：
图像获取装置，用于获取并存储所述二维码的图像；
处理器，用于解析所述图像获取装置获取的所述二维码的图像以生成所述二维码表示的数据信息；
其中，所述多个子码块包括位于所述码块图案中边缘位置的边缘子码块，至少部分所述边缘子码块具有相同的光学特性，所述多个子码块包括数据子码块和校验子码块，所述数据子码块与所述校验子码块一一对应，所述数据子码块代表的数据与其所对应的校验子码块代表的数据之和为固定值，所述数据子码块与所述校验子码块包括表示整数的整数位子码块和表示小数的小数位子码块。
23.根据权利要求22所述的二维码识别装置，其中，所述二维码包括三个圆形定位图案，且所述三个圆形定位图案的圆心的连线为等腰直角三角形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述等腰直角三角形任一条直角边的中心。
24.根据权利要求22所述的二维码识别装置，其中，所述二维码包括四个圆形定位图案，且两两相邻所述圆形定位图案的圆心的连线为正方形，所述二维码包括一个矩形方向标识图案，且所述方向标识图案的重心位于所述正方形任一条边的中心。
25.根据权利要求22所述的二维码识别装置，其中，所述二维码还包括至少一条对准辅助线。
26.一种定位系统，包括如权利要求1-4任一所述的编码系统和/或权利要求5-8任一项所述的解码系统。
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