CN108664958A - 数据解码方法和数据解码装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种数据解码方法和数据解码装置,所述数据解码方法包括：对编码图案进行图像采集，生成编码图案图像信号；对所述编码图案图像信号进行处理，确定所述编码图案中的一个或多个符号；确定每个符号对应的全部基准位置，并根据所述符号与对应的各基准位置的距离确定所述符号的全部解码值，其中每个符号至少由两个解码值；根据距离方差计算每个符号的每个解码值的值概率；根据所述每个符号的多个解码值的值概率确定最优值概率；根据解码值和对应的最优值概率进行所述符号的数据解码。

Description

数据解码方法和数据解码装置

技术领域

本发明涉及信息处理技术领域，尤其涉及一种数据解码方法和数据解码 装置。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，人们日益普遍地使用计算机来生产、处理、 交换和传播各种形式的信息。信息技术逐渐改变着人们的生活习惯。传统的 利用纸张和笔进行书写的方式无法进行信息化处理，因此无法满足人们的需 要。

现有技术中，需要把某种类型的信息进行位置编码后嵌入诸如纸张页、 写字板或等价物的无源基底中。利用扫描仪、传真机、照相机或数字笔就可 以读取、重建和使用本地嵌入到基底中的信息。例如，可以为基底上的人类 可读的图形信息补充嵌入的用于扩展基底功能的机器可读信息。这种嵌入信 息可以包括用于图形信息、命令、补充文本或图像、超链接、绝对位置等的 全部或部分重建的文件数据。因此，如何提高信息读取和解码的速度成为需 要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种数据解码方法和数据解码装置，以解决现有技 术中存在的问题，能够准确识别编码图案中的符号，得到准确的解码信息。 本发明提供的数据解码方法，解码准确率高，并能实现无线传输，将获取到 的解码信息实时共享到外部设备，以方便信息共享和保存。

为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种数据解码方法， 包括：

对编码图案进行图像采集，生成编码图案图像信号；

对所述编码图案图像信号进行处理，确定所述编码图案中的一个或多个符 号；

确定每个符号对应的全部基准位置，并根据所述符号与对应的各基准位置 的距离确定所述符号的全部解码值，其中每个符号至少由两个解码值；

根据距离方差计算每个符号的每个解码值的值概率；

根据所述每个符号的多个解码值的值概率确定最优值概率；

根据解码值和对应的最优值概率进行所述符号的数据解码。

优选的，所述每个符号的值概率为所述符号与一个所述基准位置的距离的 减函数。

优选的，所述根据所述每个符号的多个解码值的值概率确定最优值概率具 体为：

在所述每个符号的多个解码值的值概率中确定最高的值概率为所述最优 值概率。

优选的，所述根据所述每个符号的多个解码值的值概率确定最优值概率具 体为：

计算所述每个符号的多个解码值的值概率的加权和，将所述加权和作为所 述最优值概率。

第二方面，本发明实施例提供了一种数据解码装置，包括：

壳体，所述壳体的底端设有开口，所述壳体的内部为容置部；

图像采集传感器，设置于所述容置部内，通过所述开口对所述解码装置下 方的编码纸上的编码图案进行采集，生成编码图案图像信号；

解码处理装置，设置于所述容置部内，与所述图像采集传感器电连接，对 所述编码图案图像信号进行处理，确定所述编码图案中的一个或多个符号， 并且确定每个符号对应的全部基准位置，并根据所述符号与对应的各基准位 置的距离确定所述符号的全部解码值，其中每个符号至少由两个解码值；根 据距离方差计算每个符号的每个解码值的值概率，根据所述每个符号的多个 解码值的值概率确定最优值概率，再根据解码值和对应的最优值概率进行所 述符号的数据解码；

无线模块，设置于所述容置部内，用于将所述数据解码得到的解码信息发 送到外部接收装置。

优选的，所述解码装置还包括：

书写端，设置于所述壳体的底端，用于在所述编码纸上进行书写。

优选的，所述解码装置还包括：

照明器件，设置于所述容置部内，用于对所述图像采集传感器采集的编码 纸上的编码图案进行照明。

进一步优选的，所述解码装置还包括：

控制装置，设置于所述容置部内，与所述图像采集传感器、解码处理装 置、无线模块和/或照明器件相连接；

所述控制装置输出控制信号，控制所述图像采集传感器、解码处理装置、 无线模块和/或照明器件的启动和关闭。

进一步优选的，所述解码装置还包括：

电源模块，设置于所述容置部内，与所述图像采集传感器、解码处理装 置、无线模块、控制装置和照明器件相连接；

所述电源模块对所述图像采集传感器、解码处理装置、无线模块、控制 装置和照明器件进行供电。

本发明实施例提供的数据解码方法，能够准确识别编码图案中的符号， 得到准确的解码信息。本发明提供的数据解码方法，解码准确率高，并能实 现无线传输，将获取到的解码信息实时共享到外部设备，以方便信息共享和 保存。

附图说明

图1为本发明实施例提供的数据解码装置的示意图；

图2为本发明实施例提供的解码方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种编码图案的示意图；

图4为图3的局部放大图；

图5a-图5d为编码图案中某符号的四个基准位置的示意图；

图6为本发明实施例提供的计算符号的值概率的模型示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

为了更好的理解本发明的技术方案，首先介绍本发明技术方案中位置编 码的编码原理。位置码被用于对一个或多个维度中的位置进行编码。为了简 化描述，首先假设位置码位于第一维度，在这个实例中，第一维度处于x方 向。在这个方向上使用了一个周期性的主数字序列来进行编码，所述周期性 的主数字序列具有在周期性主数字序列中唯一确定预定长度的各个局部序列 位置的特性。在这个实例中，预定长度是6。因此，如果从周期性的主数字序 列中的任何位置提取六个连续的数字，那么这六个数字在主数字序列中只以 这个顺序出现一次。如果主数字序列的末端连接到主数字序列的开端，那么 这种特性同样适用。由此将主数字序列称为是周期性的。在这个实例中，使 用了二进制的主数字序列。如果要唯一确定具有六个数字的局部序列位置， 那么主数字序列由此具有2⁶＝64的最大长度，并且在主数字序列中，长度为 6的局部序列可以具有位置0-63。然而如下文将要描述的那样，如果选择了 长度为63的主数字序列，则可以得到改进的纠错特性。由此在下文中假设主 数字序列的长度是63并且由此定义了范围0-62中的唯一位置。实践中，在 具有这个长度的主数字序列的情况下，有可能具有一个将各个局部序列转换 成主数字序列中的位置的表，反之亦然。

假设主数字序列开端如下所示:

0，0，0，0，0，0，1，0，0，1，1，1，1，1，0，1，0……

然后，例如在主数字序列中，局部序列0，0,0,0,0,0具有唯一位置 0，局部序列1,1,1,1,1,0具有唯一位置9，局部序列1,1,1,0,1,0 具有唯一位置11。

位置编码基于周期性主数字序列的不同旋转或循环移位。为了在x方向 对位置进行编码，在穿越表面的列中以某些其他方法打印或排列主数字序列， 以多种方式对其进行旋转或循环移位，其中所述列处在y方向上，该方向正 交于对位置进行编码的方向。可以在同一列中重复打印出主数字序列，如果 在y方向编码的位置比对应于主数字序列长度的位置更多，那么这个操作将 是必需的。然后则使用主数字序列的相同旋转来进行所有重复。也可以在不 同的列中使用不同的旋转。

本发明实施例提出的数据解码装置，正是用于对具有上述编码方法形成 的编码图案的编码纸、电子写字板或其他基底的编码图案进行采集、识别， 从而对编码图案的符号进行解码，得到解码信息。

在下述实施例中，为便于表述，本发明中以编码纸为例，对于各种能够 进行编码图案显示的基底进行统述。

本发明实施例提供的数据解码装置，其结构可以如图1所示，主要包括 如下部件：

壳体11，底端设有开口12，壳体的内部为容置部10；

图像采集传感器14，设置于容置部10内，通过开口12对解码装置下方 的编码纸上的编码图案进行采集，生成编码图案图像信号；

在具体的实现中，图像采集传感器14可以具体采用CCD或者CMOS传感器。

解码处理装置16，设置于容置部10内，与图像采集传感器14电连接， 对编码图案图像信号进行处理，确定编码图案中的一个或多个符号，并且确 定每个符号对应的全部基准位置，并根据符号与对应的各基准位置的距离确 定符号的全部解码值，其中每个符号至少由两个解码值；根据距离方差计算 每个符号的每个解码值的值概率，根据每个符号的多个解码值的值概率确定 最优值概率，再根据解码值和对应的最优值概率进行符号的数据解码；

上述解码处理装置16所具体执行的处理过程，会在后续的解码方法的实 施例中进行详述，后续方法实施例的全部技术方案均执行于本装置中。在此 处着重介绍装置结构及其功能，对于具体涉及解码方法的方案此处不展开说 明。

无线模块19，设置于容置部10内，用于将数据解码得到的解码信息发送 到外部接收装置。外部接收装置可以是具有无线接收功能的显示设备、数据 处理设备或存储设备等。

因为本发明的数据解码装置可以根据识别到的位置信息用于笔记轨迹的 记录，因此解码装置还可以包括书写端17。书写端17设置于壳体11的底 端，用于在编码纸上进行书写。

书写端17在图1中仅为一种示意的可能实现的方式，在一些实施例中， 并不需要由书写端17，也就是说可以没有实际的书写轨迹，而是可以识别虚 拟的书写轨迹。

在优选的方案中，数据解码装置还包括照明器件13，设置于容置部10 内，对图像采集传感器14采集的编码纸上的编码图案进行照明，从而能够提 高识别的准确度。

照明器件13具体可以采用发光二极管，可以根据需要选择对特殊光线敏 感的二极管，比如红外发光二极管。

在一些实现方式中，数据解码装置还包括控制装置18，设置于容置部 10内，与图像采集传感器14、解码处理装置16、无线模块19和/或照明器件 13相连接；

控制装置18输出控制信号，控制图像采集传感器14、解码处理装置16、 无线模块19和/或照明器件13的启动和关闭。

控制装置18具体的可以安装于壳体11上，其表面由壳体11上露出，主 题置于容置部10内。表面上可以包括由操控按钮以及显示屏20。通过显示屏 20可以直接显示操控信息或者位置信息等等。

进一步的，数据解码装置中还包括有电源模块15，设置于容置部10内， 与图像采集传感器14、解码处理装置16、无线模块19、控制装置18和照明 器件13等相连接，对图像采集传感器14、解码处理装置16、无线模块19、 控制装置18和照明器件13等进行供电。

电源模块15可以由电池以及相应电路来实现。

本发明实施例提供的数据解码装置，能够准确识别编码图案中的符号， 得到准确的解码信息，从而通过解码信息能够进行后续处理，得到如位置坐 标等其他信息。本发明提供的数据解码装置使用方便，解码信息读取准确率 高，并能实现无线传输功能，将获取到的解码信息实时共享到外部设备，以 方便信息共享和保存。

下面，将着重对上述装置所具体执行的处理过程进行说明。其方法流程 可以如图2所示，包括如下步骤：

步骤210，对编码图案进行图像采集，生成编码图案图像信号；

具体的，编码图像可以显示或者印刷在编码纸、电子显示设备等装置上。 编码图案至少占据其表面的一部分，通过位置信息获取装置光学可读，从而 能够用于进行位置信息的确定。

编码图案的获取，并不是一次获取编码纸上的全部编码图案，而是根据位 置信息获取装置的光学视野范围内获取相应部分的编码图案，我们可以认为 是一个基准单元的编码图案。

步骤220，对编码图案图像信号进行处理，确定编码图案中的一个或多个 符号；

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面结合图3-图6进行说 明。

图3显示了一张具有一个表面16的编码纸15，其中表面16上具有一个 光可读位置编码形式17的编码图案。位置编码包括符号18，在图中被放大以 便清楚。图4显示了图3中的位置编码17的一个进一步放大的部分19。

在“理想”编码图案中，一个且仅一个符号与每个光栅点相关。由于编 码图案的图像中的缺陷和不足之处，可能难以在编码图案的一个图像中确定 哪些符号属于该编码图案以及多个符号中的哪一个是与某个特定光栅点相关 的那个。由于此原因，在本例中可能在解码数据时将多个符号与同一个光栅 点相关联。与一个光栅点光联的符号一起形成属于该光栅点的一个元素。

步骤230，确定每个符号对应的全部基准位置，并根据符号与对应的各基 准位置的距离确定符号的全部解码值；

具体的，每个符号至少由两个解码值；

在本例的编码图案中，符号18的值由其相对于其相关的光栅点22的位 移定义。更具体地，定义符号值的是一个符号相对于一个光栅点的一个点位 置。此点通常是符号的主要点。在本例的编码图案中，每个符号有四个理想 位置，也就是基准位置。这些基准位置位于四条光栅线21中的每一条上，这 四条光栅线从与该符号相关的光栅点22延伸出来。这些基准位置位于与光栅 点相等的距离处。图5a-5d中放大显示了一个符号的理想位置25。它们在图 5a中值为“0”，在图5b中值为“1”，在图5c中值为“2”，在图5d中值 为“3”。这样每个符号代表四个不同的值“0-3”。

由于多种原因，在记录的图像中标识的符号通常不具有理想位置。因此 在许多情况下，可能难以明确地确定一个符号的值。由于此原因，可以计算 该符号定义“0-3”中每个值的有关的值概率。

步骤240，根据距离方差计算每个符号的每个解码值的值概率；

具体的，每个符号的值概率是符号27到其每个理想位置25的距离26的 减函数，参见图6，或者更具体地，通常是从符号27的主要点到每个理想位 置的距离的减函数。符号可被假定为在理想位置周围正态分布。这意味着值 概率P(di)可由公式

P(di)＝kexp(-(d_i)²/v)，其中k＝常数，di＝从符号到理想位置的距离，以 及v＝常数，在本例中为距离的方差。由此可对每个符号计算四个值概率。有 时会出现符号在光栅点中央的情况。在这种情况下，符号的四个值概率将是 相等的，因为符号到每个理想位置的距离是一样大的。没有符号与某个光栅 点相关的情况，即相关的元素包含零个符号的情况，被看作符号位于光栅点 中央的情况，即值概率是相等的。

如果有多个符号与一个光栅点相关，例如三个，即相关的元素中有三个 符号，则光栅点或元素共有3X4个值概率。从而对每个光栅点或元素以及每 个值，确定一个与光栅点相关的多个符号一起定义此值的值概率。从而这些 为光栅点确定的值概率也可被称为光栅点概率。通过计算光栅点的值概率， 可在位置确定中考虑记录图像中的所有符号，并可最小化丢失信息的危险。

步骤250，根据每个符号的多个解码值的值概率确定最优值概率；

具体的，可以至少包括如下两种具体方式：

第一，在每个符号的多个解码值的值概率中确定最高的值概率为最优值 概率。

第二，计算每个符号的多个解码值的值概率的加权和，将加权和作为最优 值概率。

步骤260，根据解码值和对应的最优值概率进行符号的数据解码。

由此，即可获得数据解码的解码结果。

通过将解码结果传输到外部处理设备，能够根据解码结果进行解析、计算， 获得符号的位置信息等。

本发明实施例提供的数据解码方法，能够准确识别编码图案中的符号， 得到准确的解码信息。本发明提供的数据解码方法，解码准确率高，并能实 现无线传输，将获取到的解码信息实时共享到外部设备，以方便信息共享和 保存。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的 各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来 实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能 一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来 执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每 个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为 超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理 器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器 (RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、 寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式 的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而 已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数据解码方法，其特征在于，所述数据解码方法包括：

对编码图案进行图像采集，生成编码图案图像信号；

对所述编码图案图像信号进行处理，确定所述编码图案中的一个或多个符号；

确定每个符号对应的全部基准位置，并根据所述符号与对应的各基准位置的距离确定所述符号的全部解码值，其中每个符号至少由两个解码值；

根据距离方差计算每个符号的每个解码值的值概率；

根据所述每个符号的多个解码值的值概率确定最优值概率；

根据解码值和对应的最优值概率进行所述符号的数据解码。

2.根据权利要求1所述的数据解码方法，其特征在于，所述每个符号的值概率为所述符号与一个所述基准位置的距离的减函数。

3.根据权利要求1所述的数据解码方法，其特征在于，所述根据所述每个符号的多个解码值的值概率确定最优值概率具体为：

在所述每个符号的多个解码值的值概率中确定最高的值概率为所述最优值概率。

4.根据权利要求1所述的数据解码方法，其特征在于，所述根据所述每个符号的多个解码值的值概率确定最优值概率具体为：

计算所述每个符号的多个解码值的值概率的加权和，将所述加权和作为所述最优值概率。

5.一种数据解码装置，其特征在于，所述数据解码装置包括：

壳体，所述壳体的底端设有开口，所述壳体的内部为容置部；

图像采集传感器，设置于所述容置部内，通过所述开口对所述解码装置下方的编码纸上的编码图案进行采集，生成编码图案图像信号；

解码处理装置，设置于所述容置部内，与所述图像采集传感器电连接，对所述编码图案图像信号进行处理，确定所述编码图案中的一个或多个符号，并且确定每个符号对应的全部基准位置，并根据所述符号与对应的各基准位置的距离确定所述符号的全部解码值，其中每个符号至少由两个解码值；根据距离方差计算每个符号的每个解码值的值概率，根据所述每个符号的多个解码值的值概率确定最优值概率，再根据解码值和对应的最优值概率进行所述符号的数据解码；

无线模块，设置于所述容置部内，用于将所述数据解码得到的解码信息发送到外部接收装置。

6.根据权利要求5所述的数据解码装置，其特征在于，所述解码装置还包括：

书写端，设置于所述壳体的底端，用于在所述编码纸上进行书写。

7.根据权利要求5所述的数据解码装置，其特征在于，所述解码装置还包括：

照明器件，设置于所述容置部内，用于对所述图像采集传感器采集的编码纸上的编码图案进行照明。

8.根据权利要求7所述的数据解码装置，其特征在于，所述解码装置还包括：

控制装置，设置于所述容置部内，与所述图像采集传感器、解码处理装置、无线模块和/或照明器件相连接；

所述控制装置输出控制信号，控制所述图像采集传感器、解码处理装置、无线模块和/或照明器件的启动和关闭。

9.根据权利要求8所述的数据解码装置，其特征在于，所述解码装置还包括：

电源模块，设置于所述容置部内，与所述图像采集传感器、解码处理装置、无线模块、控制装置和照明器件相连接；

所述电源模块对所述图像采集传感器、解码处理装置、无线模块、控制装置和照明器件进行供电。