CN107657021B - 一种基于三维码的采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于三维码的采集系统，其包括如下信息采集过程：1)生成多个三维码，该三维码至少包括填报三维码；所述填报三维码上设有防复制区域；2)用户通过终端扫描填报三维码，并由预设规则配合防复制区域来验证该填报三维码的真实性，如果验证成功，则发送填报请求；3)系统收到填报请求后对该用户进行唯一性编号，并在用户的终端上显示预设的申报信息页面；4)用户填写申报信息页面并提交，系统接收用户填写的申报信息页面的各表单项信息，并根据预设规则对其进行初步验证，初步验证成功后，将各表单项信息连同唯一性编号一起上传至云平台。
Description
技术领域
本发明涉及信息采集技术，具体涉及一种改进的三维码生成方法以及基于该三维码实现的信息采集系统。
背景技术
现有的社区数据采集录入工作一般由各区域网格员、民警、协警、学警来完成，采集录入的信息包括：实有人口、实有法人、实有房屋和实有事件(四实)。传统的社区数据采集，需要采集人员上门进行面对面填写表格、采集整理表格、人工录入采集完成的数据，无法通过多种检索方式进行调阅；数据与数据之间没有交互；多为单一数据，故数据变成了死数据；无法通过合理的计算与分析宏观调控数据。采集工作面临采集人员多次上门而户主不在家、表格过多携带不便、易丢失等问题。另外，录入过程中使用普通的纸质表单录入完成后仍需录入公安内网系统，重复工作，效率较低。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明提出一种基于三维码的采集系统，对现有的三维码生成方法进行改进，得到一种更加具有安全性的改进的三维码，然后采用改进的三维码作为载体进行采集信息，当户主扫描改进的三维码来进行信息提交，然后通过系统预约采集人员上门核实信息即可，避免了因户主外出屡次上门无果问题，以及重复录入工作的效率低下问题。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是，一种基于三维码的采集系统，包括如下信息采集过程：
1)生成多个三维码，该三维码至少包括填报三维码；所述填报三维码上设有防复制区域；
2)用户通过终端扫描填报三维码，并由预设规则配合防复制区域来验证该填报三维码的真实性，如果验证成功，则发送填报请求；
3)系统收到填报请求后对该用户进行唯一性编号，并在用户的终端上显示预设的申报信息页面；
4)用户填写申报信息页面并提交，系统接收用户填写的申报信息页面的各表单项信息，并根据预设规则对其进行初步验证，验证成功后，将各表单项信息连同唯一性编号一起上传至云平台；各表单项信息一般包括实有人口、实有法人、实有房屋和实有事件以及联络电话(用户手机号)等信息。
进一步的，所述信息采集过程还包括过程5)：采集人员对各表单项信息的真实性进行二次验证；二次验证成功后，云平台通过其大数据分析形成报告直观展示；如果二次验证失败，则通知用户对相应的信息进行修改。
更进一步的，所述三维码还包括修改三维码；过程5)中通知用户对相应的信息进行修改，具体包括如下过程：二次验证失败后，系统将修改通知写入修改三维码，用户通过终端扫描修改三维码发送修改请求，系统收到修改请求后，遍历数据库，取得该用户的唯一性编号，并在用户的终端上显示修改信息页面，用户填写修改信息页面的信息并提交，系统接收用户填写的修改信息页面的各表单项信息，并根据预设规则对其进行初步验证，验证成功后，将各表单项信息连同唯一性编号一起上传至云平台。
为了保证信息不被恶意修改，本发明在用户扫描填报三维码后，系统首先对该用户进行唯一性编号，也即每个填报用户具有唯一的编号，当用户需要再次登录修改时，修改三维码内的修改通知附有唯一性编号，用户即可对同一条记录进行修改，否则无法修改，这样保证了除用户以外的人无法对其提交信息进行恶意修改，确保程序的正确性。
进一步的，所述三维码还包括预约三维码，用户通过扫描预约三维码实现与采集人员的预约，采集人员去现场对各表单项信息的真实性进行二次验证。如果采集人员二次验证失败(验证失败的原因可以是用户填写错误，或者用户漏填等)，则直接通过系统产生修改三维码，通知用户对相应的信息进行修改，用户现场扫描修改三维码即可进行修改操作。
另外，为了保证采集过程的唯一，防止填报三维码被恶意复制后产生的安全问题，填报三维码上设置了防复制区域。作为一种可行的方案，所述防复制区域上设有若干个凹凸点。用户通过终端扫描填报三维码，并由预设规则配合防复制区域来验证该填报三维码的真实性，具体包括如下过程：系统预先扫描填报三维码，获取防复制区域的特征信息，该特征信息包括但不限于位置、大小、凹凸点的高度信息，还可包括颜色、纹理、反射系数等信息；用户通过终端扫描填报三维码后，将获得的填报三维码的防复制区域的特征信息与系统存储的防复制三维模型进行比对，如果满足预设条件，则认为填报三维码为真实的，也即验证成功。
作为一种优选的方案，所述防复制区域具有一下凹的曲面(也可以是凸出的曲面)，曲面内设有若干个凹凸点。用户通过终端扫描填报三维码，并由预设规则配合防复制区域来验证该填报三维码的真实性，具体包括如下过程：系统预先扫描填报三维码，获取防复制区域的特征信息并存储为防复制特征信息，该特征信息至少包括防复制区域的位置、大小和凹凸点的高度信息；用户通过终端扫描填报三维码后，将获得的填报三维码的防复制区域的特征信息与系统存储的防复制特征信息进行比对，如果满足预设条件，则认为填报三维码为真实的，也即验证成功。
另外，为了避免与主题图像冲突或者无法快速识别防复制区域，所述防复制区域位于填报三维码的非中心位置，中心位置一般放置主题图像，一般将防复制区域设于三维码的远离主题图像的角落位置，且防复制区域的大小不大于整个填报三维码面积的1/8。
进一步的，生成三维码的过程具体包括如下步骤：
步骤1，产生一张包含嵌入信息的二维码；
步骤2，根据二维码的版本以及设定的二维码模组大小将图像O缩放得到正方形图像S；
步骤3：利用S产生一张阈值层T；
步骤4：将S与二维码互相叠合，找出二维码模组所对应到S的区块；
步骤5：根据二维码模组的颜色，将S中对应模组中心区域的平均亮度值L与T以及设定的强韧性值r进行比较，判断是否需要修改；
步骤6：若不需修改，则S对应模组区域不做任何修改；若需要修改，则利用高斯调变函数调整区域的亮度，使得L与T以及r比较后能够符合二维码的颜色；
步骤7：重复步骤5～6直至所有模组处理完毕；
步骤8：将S与二维码定位标志对应的区域进行混合处理成为三维码；
步骤9：使用三维激光打标机将上述三维码打印于基体上，基体上设置有具有下凹曲面的防复制区域；然后利用喷涂工具对防复制区域的下凹曲面上进行喷射，形成若干个凹凸点。
上述步骤2中，正方形图像S的边长为像素(17+4*V)*w，其中，w为二维码模组的边长像素数，V为二维码的版本。
上述步骤3的具体内容是：将S的RGB空间转换成YUV色彩空间，对其中Y平面的灰阶图G进行处理，生成阈值层T，作为调整S亮度时的门槛。
上述处理的内容是：将转换成YUV色彩空间的图像分割成不重复的区块，设一个窗格的大小为5×5区块，以某区块为中心的窗格内所有区块的平均亮度定义为该区块的平均亮度。
上述步骤4中，在模组区块中心周围进行取样判断，模组中心区域为黑将模组的值设为1，为白设为0，并用对应于二维码模组中心c×c像素的平均亮度来代替对应于整个模组的区块的平均亮度，其中，c为三维码模组中心区域的边长像素数。
上述步骤6中，调整亮度的改变量为：
其中，(m,n)表示二维码模组的索引，lm,n表示坐标点(m,n)的模组中心区域的平均亮度值，tm,n表示坐标点(m,n)的模组中心区域的T值，qm,n表示坐标点(m,n)二维码模组的颜色，黑色为0，白色为1。
上述步骤8还包括：在三维码周边增加白色静止区。增加的白色静止区的宽度为4*w像素，其中，w为二维码模组的边长像素数。
本发明采用上述方案，与现有技术相比，还具有如下优点：
1、本发明采用上述基于三维码的信息采集系统，不再采用现有技术面对面上门收集，而采用用户通过终端(手机、pad等设备)扫码填写信息提交后，再由采集人员一次性上门核实，大大减少单户访查时间，提升采集效率，全面提升实有人口、实有法人、实有房屋和实有事件的登记率、核查率。另外，由现有的挨户上门转变成预约上门，用户自主填写信息并提交后，预约时间上门一次性核实信息，避免了因户主外出屡次上门无果问题；
2、用户扫描填报三维码后，首先通过防复制区域对该填报三维码的真实性进行判断，确认真实后，再发送填报请求，从而防止填报三维码被其他人复制后恶意利用，确保信息的安全；另外，防复制区域是通过曲面加凹凸点双重防复制技术，属于业内首创，不仅可防止填报三维码被复制，而且系统预先对其特征信息进行提取，在进行真实性验证时，无需比对图片或者三维模型(对硬件要求高)，仅通过对其特征信息进行比对，从而保障了识别速度；
3、为了保证信息不被恶意修改，本发明在用户扫描填报三维码后，系统首先对该用户进行唯一性编号，也即每个填报用户具有唯一的编号，当用户需要再次登录修改时，修改三维码内的修改通知附有唯一性编号，用户即可对同一条记录进行修改，否则无法修改，这样保证了除用户以外的人无法对其提交信息进行恶意修改，进一步确保信息的安全；
4、另外，利用高斯调变函数来制作三维码，即修改与二维码模组对应的主题图像像素的亮度，使像素颜色的改变量从中心向四周平滑的递减，而且会根据模组区块的平滑程度，决定递减的速度，使调整亮度后的模组区块更平滑，符合人类视觉系统HVS(HumanVisual System)对颜色及亮度的感知认识。
具体实施方式
现结合具体实施方式对本发明进一步说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
作为一个具体得实施例，本发明的一种基于三维码的采集系统，包括如下信息采集过程：
过程1：生成多个三维码，该三维码至少包括填报三维码、修改三维码以及预约三维码，其中填报三维码包含有申报信息页面等用于填报的信息，修改三维码包含有修改信息页面等用于修改方面的信息，预约三维码包含有用于预约采集人员上门对各表单项信息的真实性进行核实的信息；填报三维码、修改三维码以及预约三维码可分别由多个三维码实现，也可分别由一个三维码实现，在一种特别的情况下，填报三维码、修改三维码和预约三维码可采用同一个三维码实现；为了方便程序的使用以及分类管理，本实施例中，填报三维码、修改三维码以及预约三维码分别由一个三维码实现；
过程2：用户通过终端扫描填报三维码发送填报请求，系统收到填报请求后对该用户进行唯一性编号，并在用户的终端上显示预设的申报信息页面；
过程3：用户填写申报信息页面并提交，系统接收用户填写的申报信息页面的各表单项信息，并根据预设规则对其进行初步验证，验证成功后，将各表单项信息连同唯一性编号一起上传至云平台；各表单项信息一般包括实有人口、实有法人、实有房屋和实有事件以及联络电话(用户手机号)等信息；
过程4：用户通过扫描预约三维码实现与采集人员的预约，采集人员去现场对各表单项信息的真实性进行二次验证；
过程5：采集人员根据用户通过预约三维码提交的预约日期，到达现场进行对各表单项信息的真实性进行二次验证；二次验证成功后，云平台通过其大数据分析形成报告直观展示；如果二次验证失败，则通知用户对相应的信息进行修改。
其中，通知用户对相应的信息进行修改，具体包括如下过程：二次验证失败后(验证失败的原因可以是用户填写错误，或者用户漏填等)，系统将修改通知写入修改三维码，用户通过终端扫描修改三维码发送修改请求，系统收到修改请求后，遍历数据库，取得该用户的唯一性编号，并在用户的终端上显示修改信息页面，用户填写修改信息页面的信息并提交，系统接收用户填写的修改信息页面的各表单项信息，并根据预设规则对其进行初步验证，验证成功后，将各表单项信息连同唯一性编号一起上传至云平台。
如果采集人员二次验证失败，则直接在现场通过系统产生修改三维码，通知用户对相应的信息进行修改，用户现场扫描修改三维码即可进行修改操作。
为了保证采集过程的唯一，防止填报三维码被恶意复制后产生的安全问题，填报三维码上设有防复制区域，该防复制区域设有若干个凹凸点，用户的终端扫描填报三维码后，首先判断该填报三维码的真实性，具体可通过扫描防复制区域确认是否有凹凸点来判断，然后再发送填报请求。其中，防复制区域位于填报三维码的非中心位置，中心位置一般放置主题图像，为了避免与主题图像冲突或者无法快速识别防复制区域，一般将防复制区域设于三维码的远离主题图像的角落位置，且防复制区域的大小不大于整个填报三维码面积的1/8。
另外，为了保证采集过程的唯一，防止填报三维码被恶意复制后产生的安全问题，填报三维码上设置了防复制区域(当然，也可在修改三维码和预约三维码上设置防复制区域)。本实施例中，防复制区域具有一曲面，为了方便制作以及防止后期磨损现象的发生，优选是下凹的曲面，且该曲面内设有若干个凹凸点，凹凸点的高度不高于其所在曲面位置处的下凹高度，也即凹凸点的设置不超出填报三维码的表面。用户通过终端扫描填报三维码，并由预设规则配合防复制区域来验证该填报三维码的真实性，具体包括如下过程：系统预先扫描填报三维码，获取防复制区域的特征信息(防复制区域的位置、大小、凹凸点的高度信息，以及颜色、纹理、反射系数等)并存储为防复制特征信息；用户通过终端扫描填报三维码后，将获得的填报三维码的防复制区域的特征信息与系统存储的防复制特征信息进行比对，如果满足预设条件，则认为填报三维码为真实的，也即验证成功。其中，在比对过程中，为了加快识别速度，可仅仅比对防复制区域的位置、大小、以及特定位置的有限个数量的凹凸点的高度信息，也可仅仅比对位置、大小、纹理信息等等，还可根据其他具体设计需求来进行比对。另外，在一个具体的实施案例中，还可将上述特征信息转化为三维模型(STL三维模型或OBJ三维模型或者3DS三维模型)；用户通过终端扫描填报三维码后，将获得的填报三维码的防复制区域的特征信息转换为位图，终端直接将位图与系统存储的三维模型进行比对，如果满足预设条件，则验证成功。
三维码在二维码的基础上再增加了一个维度，其能够表示的数据也就更多，具有更多的信息容量。本发明使用的三维码中，采用颜色和亮度来表示第三维，从而在平面上实现了三维码的表示。由于识读设备中对颜色和亮度的采集是由A/D转换的位数决定的，而且还要考虑印刷设备的能力，因此，在三维码制作过程中，需要确立一种合适的标准方法，以保证其识读质量。进一步的，为了提高识读质量，本发明的三维码是通过如下步骤生成的：
步骤1，产生一张包含嵌入信息的二维码；
步骤2，根据二维码的版本以及设定的二维码模组大小将图像O缩放得到正方形图像S；
步骤3：利用S产生一张阈值层T；
步骤4：将S与二维码互相叠合，找出二维码模组所对应到S的区块；
步骤5：根据二维码模组的颜色，将S中对应模组中心区域的平均亮度值L与T以及设定的强韧性值r进行比较，判断是否需要修改；
步骤6：若不需修改，则S对应模组区域不做任何修改；若需要修改，则利用高斯调变函数调整区域的亮度，使得L与T以及r比较后能够符合二维码的颜色；
步骤7：重复步骤5～6直至所有模组处理完毕；
步骤8：将S与二维码定位标志对应的区域进行混合处理成为三维码；
步骤9：使用三维激光打标机将上述三维码打印于基体上，基体上设置有具有下凹曲面的防复制区域，防复制区域可设于三维码的斜对角位置处；然后利用喷涂工具对防复制区域的下凹曲面上进行喷射，形成若干个凹凸点。如果基体是一整片，则最后对基体进行切割，以形成若干个具有防复制区域的三维码。
其中在三维码的周边位置处设置防复制区域。
上述步骤2中，正方形图像S的边长为像素(17+4*V)*w，其中，w为二维码模组的边长像素数，V为二维码的版本。
上述步骤3的具体内容是：将S的RGB空间转换成YUV色彩空间，对其中Y平面的灰阶图G进行处理，生成阈值层T，作为调整S亮度时的门槛。
上述处理的内容是：将转换成YUV色彩空间的图像分割成不重复的区块，设一个窗格的大小为5×5区块，以某区块为中心的窗格内所有区块的平均亮度定义为该区块的平均亮度。
上述步骤4中，在模组区块中心周围进行取样判断，模组中心区域为黑将模组的值设为1，为白设为0，并用对应于二维码模组中心c×c像素的平均亮度来代替对应于整个模组的区块的平均亮度，其中，c为三维码模组中心区域的边长像素数。
上述步骤6中，调整亮度的改变量为：
其中，(m,n)表示二维码模组的索引，lm,n表示坐标点(m,n)的模组中心区域的平均亮度值，tm,n表示坐标点(m,n)的模组中心区域的T值，qm,n表示坐标点(m,n)二维码模组的颜色，黑色为0，白色为1。
上述步骤8还包括：在三维码周边增加白色静止区。其中，增加的白色静止区的宽度为4*w像素，其中，w为二维码模组的边长像素数。
本发明采用上述方案，因用户提交的信息均为非常重要的个人信息，为了保证填报三维码的获取渠道的安全性，在用户扫描填报三维码后，系统首先对填报三维码进行验证，保证填报三维码是非复制情况下的三维码；同时，为了保证用户提交的个人信息不被恶意修改，对用户进行唯一性编号，也即每个填报用户具有唯一的编号，然后再执行填报；当用户需要再次登录修改时，修改三维码内的修改通知中附有唯一性编号，用户即可对同一条记录进行修改，否则没有唯一性编号的情况下则无法修改填报的信息，这样保证了除用户以外的人无法对其提交信息进行恶意修改，确保程序的正确性。另外，针对其中的三维码，本发明采用基于高斯调变函数的三维码生成方法，首先产生一张包含嵌入信息的二维码，利用待处理图像得到阈值层，再判断模组区块属性，调整模组区块亮度，将处理后的图像与二维码定位标志对应的区域进行混合处理成为三维码。由于利用高斯调变函数来制作三维码，即修改与二维码模组对应的主题图像像素的亮度，使像素颜色的改变量从中心向四周平滑的递减，而且会根据模组区块的平滑程度，决定递减的速度，使调整亮度后的模组区块更平滑，符合人类视觉系统HVS(Human Visual System)对颜色及亮度的感知认识。
本系统用于人口普查时，户主扫描填报三维码填写信息，提交后由普查人员一次性上门核实，大大减少单户访查时间，提升采集效率。且由挨户上门转变成预约上门，在户主自主填写信息并提交后，通过预约二维码预约时间上门一次性核实信息，避免了因户主外出屡次上门无果问题。居民通过手机扫描填报三维码填写后的表单，普查人员可进行当面审核，如果核查有误，则通过系统生成修改三维码，让用户扫描修改三维码来修改信息，通过上述方案，相比传统手工书写，不仅更加便捷环保，同时也避免了纸质表格遗失而导致严重的后果问题。
另外，如果用户并未填写基础信息，可将已有房屋数据信息提前批量导入，普查人员只需上门核实或少量补填即可，审核完成的数据信息可以纸质导出归档。通过该信息采集系统，户主填报信息后即可至系统，系统初步验证成功后，将各表单项信息上传至云平台，云平台对每一位普查人员的工作数据当日自动汇总，信息数据汇总后自动统计分模块展现，从而实现数据平台化，平台可视化，工作进展一目了然。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于三维码的采集系统，包括如下信息采集过程：
1)生成多个三维码，该三维码至少包括填报三维码；所述填报三维码上设有防复制区域；
2)用户通过终端扫描填报三维码，并由预设规则配合防复制区域来验证该填报三维码的真实性，如果验证成功，则发送填报请求；
3)系统收到填报请求后对该用户进行唯一性编号，并在用户的终端上显示预设的申报信息页面；
4)用户填写申报信息页面并提交，系统接收用户填写的申报信息页面的各表单项信息，并根据预设规则对其进行初步验证，初步验证成功后，将各表单项信息连同唯一性编号一起上传至云平台；
其中，所述防复制区域具有一下凹的曲面，曲面内设有若干个凹凸点；
用户通过终端扫描填报三维码，并由预设规则配合防复制区域来验证该填报三维码的真实性，具体包括如下过程：
系统预先扫描填报三维码，获取防复制区域的特征信息并存储为防复制特征信息，该特征信息至少包括防复制区域的位置、大小和凹凸点的高度信息；
用户通过终端扫描填报三维码后，将获得的填报三维码的防复制区域的特征信息与系统存储的防复制特征信息进行比对，如果满足预设条件，则验证成功。
2.根据权利要求1所述的基于三维码的采集系统，其特征在于：所述信息采集过程还包括：
过程5)采集人员对各表单项信息的真实性进行二次验证；二次验证成功后，云平台通过其大数据分析形成报告直观展示；如果二次验证失败，则通知用户对相应的信息进行修改。
3.根据权利要求2所述的基于三维码的采集系统，其特征在于：所述三维码还包括修改三维码；
过程5)中通知用户对相应的信息进行修改，具体包括如下过程：二次验证失败后，系统将修改通知写入修改三维码，用户通过终端扫描修改三维码发送修改请求，系统收到修改请求后，遍历数据库，取得该用户的唯一性编号，并在用户的终端上显示修改信息页面，用户填写修改信息页面的信息并提交，系统接收用户填写的修改信息页面的各表单项信息，并根据预设规则对其进行初步验证，验证成功后，将各表单项信息连同唯一性编号一起上传至云平台。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于三维码的采集系统，其特征在于：所述三维码还包括预约三维码，用户通过扫描预约三维码实现与采集人员的预约，采集人员去现场对各表单项信息的真实性进行二次验证。
5.根据权利要求4所述的基于三维码的采集系统，其特征在于：所述防复制区域位于填报三维码的非中心位置。
6.根据权利要求4所述的基于三维码的采集系统，其特征在于：所述防复制区域的大小不大于整个填报三维码面积的1/8。
7.根据权利要求4所述的基于三维码的采集系统，其特征在于：所述三维码是由如下步骤生成的：
步骤1，产生一张包含嵌入信息的二维码；
步骤2，根据二维码的版本以及设定的二维码模组大小将图像O缩放得到正方形图像S；
步骤3：利用S产生一张阈值层T；
步骤4：将S与二维码互相叠合，找出二维码模组所对应到S的区块；
步骤5：根据二维码模组的颜色，将S中对应模组中心区域的平均亮度值L与T以及设定的强韧性值r进行比较，判断是否需要修改；
步骤6：若不需修改，则S对应模组区域不做任何修改；若需要修改，则利用高斯调变函数调整区域的亮度，使得L与T以及r比较后能够符合二维码的颜色；
步骤7：重复步骤5～6直至所有模组处理完毕；
步骤8：将S与二维码定位标志对应的区域进行混合处理成为三维码；
步骤9：使用三维激光打标机将上述三维码打印于基体上，基体上设置有具有下凹曲面的防复制区域；然后利用喷涂工具对防复制区域的下凹曲面上进行喷射，形成若干个凹凸点。
8.根据权利要求7所述的基于三维码的采集系统，其特征在于：所述步骤2中，正方形图像S的边长为像素(17+4*V)*w，其中，w为二维码模组的边长像素数，V为二维码的版本。
9.根据权利要求7所述的基于三维码的采集系统，其特征在于：所述步骤3的具体内容是：将S的RGB空间转换成YUV色彩空间，对其中Y平面的灰阶图G进行处理，生成阈值层T，作为调整S亮度时的门槛。
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