CN108256609A - 一种圆形寻像图形二维码及其生成和解译方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆形寻像图形二维码及其生成和解译方法，该二维码包括由三个黑色大圆组成的寻像图形和由黑色小圆组成的矩阵，所述三个黑色大圆圆心组成一个等腰直角三角形。其生成方法步骤为：将数据流转化为字节流，进行编码，确定二维码大小，布置寻像图形，转化为矩阵，布置矩阵，生成二维码图像。其解译方法步骤为：扫描二维码图片，进行处理，寻找寻像图形，对二维码进行校正，转化为0/1矩阵，将矩阵解码，译为数据信息，完成解译。寻像图形和矩阵都采用圆形，结构简单，抗模糊性好，易识别，可以使用霍夫变换算法进行检测，提高其解码速度。采用中短码长的LDPC码编码，其纠错性能比RS算法更高。

Description

一种圆形寻像图形二维码及其生成和解译方法
本发明涉及一种二维码，特别是一种圆形寻像图形二维码及其生成和解译方法。
背景技术
二维码自普及以来，无论是从它的便捷性，还是其安全问题，一直都是公众关注的焦点问题。现有二维码寻像图形大都由矩形模块组成，有的寻像图形是圆环形，但其信息矩阵是小矩形，矩形组成的二维码抗模糊性不强，而且生成时采用RS算法编码，方法复杂，纠错性能不高，生成和解译时用时较长，无法快速生成和解译二维码。
发明内容
为解决现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种圆形寻像图形二维码生成和解译方法，更加快速安全的生成和解译二维码。
本发明为解决其问题所采用的技术方案是：
一种圆形寻像图形二维码，所述二维码包括由三个黑色大圆组成的寻像图形和由黑色小圆组成的矩阵，所述三个黑色大圆圆心组成一个等腰直角三角形。
优选地，所述黑色大圆和黑色小圆直径比为4：1。
优选地，所述矩阵是二维码的信息点，有黑色小圆的位置代表1，无黑色小圆位置代表0，信息点相邻间距为1：1。
优选地，所述黑色大圆内嵌任意形状的商标。
一种圆形寻像图形二维码的生成方法，其步骤如下：
S1：将数据流转化为一个字节流，然后采用中短码长的LDPC码编码的方法进行编码；
S2：确定二维码的大小；
S3：布置寻像图形；
S4：转化为0/1矩阵，布置二维码矩阵；
S5：生成二维码图像。
一种圆形寻像图形二维码的解译方法，其步骤如下：
I1：扫描二维码图片，进行处理；
I2：用改进的霍夫变换算法检测图片上的所有圆，根据三角关系找出寻像图形；
I3：对该二维码进行校正；
I4：转化为0/1矩阵；
I5：将数据矩阵通过中短码长的LDPC码译码算法解码为数据流，再将数据流译为数据信息，即完成解译。
优选地，所述改进的霍夫变换算法去除了原算法对直线、孤立噪点以及角点的计算，只计算圆形。
优选地，所述对二维码的校正算法为：设三个中心顶点为A、B和C，设旋正前的三个寻像图形中心点组成三角形A0B0C0，旋正后的三个寻像图形中心点组成三角形ABC，首先计算三角形A0B0C0之间的距离，记最长边为B0C0，记旋转后BC的斜率为1，且点A位于BC左上角。由几何知识求得线段B0C0斜率的倾角为：
旋正后线段BC与笛卡尔坐标系中x轴正方向的夹角β要满足下式：
β＝α+θ＝45+180*k，k＝0，1，2，3......
式中，α为需要旋转的角度。
本发明的有益效果是：
由上述方案可知，二维码生成时编码方法采用中短码长的LDPC码编码，译码复杂度较低，结构灵活，其纠错性能比RS算法更高，可以更好更快的生成二维码。寻像图形和信息矩阵都采用圆形，结构简单，抗模糊性好，易识别。而且二维码寻像图形和矩阵都采用圆形可以使用霍夫算法检测，解码更加简单，提高了运算速度，缩短了解译过程中寻像的时间。
附图说明
图1是本发明二维码结构示意图；
图2是本发明寻像图形内嵌商标的示意图。
具体实施方式：
图1为一种圆形寻像图形二维码，二维码包括由三个黑色大圆组成的寻像图形和由黑色小圆组成的矩阵，三个黑色大圆圆心组成一个等腰直角三角形。
具体的黑色大圆和黑色小圆直径比为4∶1。矩阵是二维码的信息点，有黑色小圆的位置代表1，无黑色小圆位置代表0，信息点相邻间距为1∶1。黑色大圆可内嵌任意形状的商标，如图2所示即为黑色大圆内嵌五角星形状的商标。
一种圆形寻像图形二维码的生成方法，其步骤如下：
S1：将数据流转化为一个字节流，然后采用中短码长的LDPC码编码的方法进行编码，根据所选择的数据模式及其对应的数据变换方法，将数据字符转变为二进制位流；
S2：根据编码后数据的位数、版本信息确定二维码矩形网络尺寸，确定圆形二维条码的大小；
S3：布置寻像图形，寻像图形为三个黑色大圆，三个黑色大圆圆心组成一个等腰直角三角形；
S4：确定数据区域中的标识块，将字节流编码转化为0/1矩阵，采用黑色小圆布置二维码矩阵，表示1的位置用黑色小圆布置，表示0的位置用空白表示；
S5：生成二维码图像。
一种圆形寻像图形二维码的解译方法，其步骤如下：
I1：扫描二维码图片，进行灰度化和二值化处理；
I2：用改进的霍夫变换算法检测图片上的所有圆，根据三角关系找出寻像图形；
I3：根据三个大圆的圆心组成等腰直角三角形的位置关系，对该二维码进行校正；
I4：检测所有黑色小圆，把坐标信息转化为对应的0/1矩阵；
I5：将数据矩阵通过中短码长的LDPC码码译码算法解码为数据流，再将数据流译为数据信息，即完成解码。
LDPC码本质上是一种线形分组码，它通过一个生成矩阵G将信息序列映射成发送序列，也就是码字序列。对于生成矩阵G，完全等效地存在一个奇偶校验矩阵H，所有的码字序列M构成了H的零空间，即：H*MT＝0。
改进的霍夫变换算法原理为：判断一个点是否在圆周上时，判断该点邻域内的其他点，与该点的关系是否构成凹凸性；通过凹凸性判断圆心方向，只分析曲线上能在参数空间具有累加特性的点；为了提高运算速度，缩短解码过程中寻像的时间，原算法对直线，孤立噪点以及角点自动去除，不进行计算。
对二维码的校正算法为：设三个中心顶点为A、B和C，设旋正前的三个寻像图形中心点组成三角形A0B0C0，旋正后的三个寻像图形中心点组成三角形ABC，首先计算三角形A0B0C0之间的距离，记最长边为B0C0，记旋转后BC的斜率为1，且点A位于BC左上角。由几何知识求得线段B0C0斜率的倾角为：
旋正后线段BC与笛卡尔坐标系中x轴正方向的夹角β要满足下式：
β＝α+θ＝45+180*k，k＝0，1，2，3......
式中，α为需要旋转的角度。
当然，上述实施方式并不是对本发明的唯一限定，其他等同技术方案也应当在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种圆形寻像图形二维码，其特征在于：所述二维码包括由三个黑色大圆组成的寻像图形和由黑色小圆组成的矩阵，所述三个黑色大圆圆心组成一个等腰直角三角形。
2.根据权利要求1所述的一种圆形寻像图形二维码，其特征在于：所述黑色大圆和黑色小圆直径比为4：1。
3.根据权利要求1所述的一种圆形寻像图形二维码，其特征在于：所述矩阵是二维码的信息点，有黑色小圆的位置代表1，无黑色小圆位置代表0，信息点相邻间距为1：1。
4.根据权利要求1所述的一种圆形寻像图形二维码，其特征在于：所述黑色大圆内嵌任意形状的商标。
5.一种圆形寻像图形二维码的生成方法，其特征在于：
S1：将数据流转化为一个字节流，然后采用中短码长的LDPC码编码的方法进行编码；
S2：确定二维码的大小；
S3：布置寻像图形；
S4：转化为0/1矩阵，布置二维码矩阵；
S5：生成二维码图像。
6.一种圆形寻像图形二维码的解译方法，其特征在于：
I1：扫描二维码图片，进行处理；
I2：用改进的霍夫变换算法检测图片上的所有圆，根据三角关系找出寻像图形；
I3：对二维码进行校正；
I4：转化为0/1矩阵；
I5：将数据矩阵通过中短码长的LDPC码译码算法解码为数据流，再将数据流译为数据信息，即完成解译。
7.根据权利要求6所述的一种圆形寻像图形二维码的解译方法，其特征在于：所述改进的霍夫变换算法去除了原算法对直线、孤立噪点以及角点的计算，只计算圆形。
8.根据权利要求6所述的一种圆形寻像图形二维码的解译方法，其特征在于：所述对二维码的校正算法为：设三个中心顶点为A、B和C，设旋正前的三个寻像图形中心点组成三角形A0B0C0，旋正后的三个寻像图形中心点组成三角形ABC，首先计算三角形A0B0C0之间的距离，记最长边为B0C0，记旋转后BC的斜率为1，且点A位于BC左上角。由几何知识求得线段B0C0斜率的倾角为：
旋正后线段BC与笛卡尔坐标系中x轴正方向的夹角β要满足下式：
β＝α+θ＝45+180*k，k＝0，1，2，3......
式中，α为需要旋转的角度。
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