CN109784120B - 光学码生成装置、光感数据交互方法和图像采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学码生成装置、一种光感数据交互方法、一种图像采集装置、一种移动终端和一种车辆收费系统。光学码生成装置包括：控制器、脉冲光源和均光件；控制器用于接收待处理信息，根据待处理信息生成对应的控制信号，并将控制信号发送给脉冲光源；脉冲光源能够发出至少一种颜色的光，用于根据来自控制器的控制信号按照预定模式发射光；均光件设置在脉冲光源的出光方向，用于将脉冲光源发出的光转变为供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集的光学码，以使图像采集装置通过光学码获取待处理信息。应用了本发明提供的技术方案，实现了不通过显示器等高成本硬件即可展示动态的光学条码，在不同环境下均可实现快速且远距离的信息的传递。

Description

光学码生成装置、光感数据交互方法和图像采集装置

技术领域

本发明涉及光学编码和光感数据交互技术领域，具体而言，涉及一种光学码生成装置、一种光感数据交互方法、一种图像采集装置、一种移动终端和一种车辆收费系统。

背景技术

在现有技术中，通过智能手机完成支付操作已经逐渐替代传统现金交易手段，其采用的主要手段可分为扫描条码(一维条码和/或二位条码)支付和NFC(Near FieldCommunication，近距离无线通信)支付。其中，NFC功能本身就具有双向动态信息传输的功能，安全级别高，交换信息的速度快，常用于离线认证和支付。

但是，要实现NFC功能需要在手机中增加硬件电路，会增加额外的成本，且NFC不是手机的标配，有些手机不具有这个功能，泛用性较差。同时，NFC的有效读距较短，一般为小于或等于10cm，对于距离较远的场景并不适用。而扫码功能利用了手机自带的摄像头，无需增加硬件，实现成本低。但同时扫码功能有着不是双向的，因此不具备离线认证支付的必要条件的缺点。另外，由于条码属于图像信息，要产生动态条码，需要在账单方设置一个显示屏，实现成本较高，同时对手机摄像头拍摄条码的过程也有一定的要求，如环境光、抖动、瞄准等等，因此操作过程较慢，容易失误。

因此，目前亟需一种可适应要求反应速度快、实现双向通信、有效距离远、满足室外使用同时成本低的应用场景的技术方案。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出一种光学码生成装置。

本发明的第二方面提出一种光感数据交互方法。

本发明的第三方面提出一种图像采集装置。

本发明的第四方面提出一种移动终端。

本发明的第五方面提出一种车辆收费系统。

有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种光学码生成装置，包括：控制器、脉冲光源和均光件；控制器用于接收待处理信息，根据待处理信息生成对应的控制信号，并将控制信号发送给脉冲光源；脉冲光源能够发出至少一种颜色的光，用于根据来自控制器的控制信号按照预定模式发射光；均光件设置在脉冲光源的出光方向，用于将脉冲光源发出的光转变为供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集的光学码，以使图像采集装置通过光学码获取待处理信息。

在该技术方案中，光学码生成装置包括控制器、脉冲光源和均光件，控制器接收待处理信息，并根据待处理信息生成对应的控制信号以控制脉冲光源按照预设的发光模式发光，并通过均光件将脉冲光源发出的点光源转化为面光源，从而可供具备卷帘曝光功能的图像采集装置识别为亮暗相间的光学码，进而使光学码被图像采集装置识别并获取到光学码中携带的待处理信息。应用了本发明提供的技术方案，通过利用具备卷帘曝光功能的图像采集装置的采光特性，将脉冲光源发出的在默认时间轴上的脉冲信息转换成平面图像信息，进而通过将待处理信息进行编码并生成对应的脉冲控制信号控制脉冲光源发光的形式，使待处理信息以亮暗相间的条码形式的光学码在均光件上被图像采集装置所采集，实现了不通过显示器等高成本硬件即可展示动态的光学条码，进而被图像采集装置采集，同时由于光学码由脉冲光源的光线均光而成，因此对使用环境没有限制，因此在室内外等不同光照环境下均可实现快速、远距离且低成本的信息的传递。

具体地，光学码生成装置可设置为具有数据接收和处理能力的LED(LightEmitting Diode，发光二极管)灯箱，并设置于停车场出口处。其中，在LED灯箱中设置一个或多个具有至少一种发光颜色的LED脉冲光源与控制器相连接，停车场的收费系统根据出场车辆的车牌等信息获取该车辆的停车费用账单信息，将账单信息经过预设编码编译对应的脉冲控制信号，具体可通过在标准时钟脉冲上叠加数据脉冲，以使一个或多个LED脉冲光源在脉冲控制信号的驱动下按照特定的频率和发光颜色发光，并由均光件将LED脉冲光源由电光源转化为面光源。此时，待出场车辆的驾驶员可以通过具有卷帘曝光功能的图像采集装置，例如智能手机的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)摄像头采集LED灯箱的图像，由于只要满足光脉冲宽度＜摄像头的快门时间＜光脉冲宽度+脉冲的间隔时间的条件，LED发出的脉冲光就一定会在卷帘曝光的图像传感器上留下明暗条纹的图像，同时由于市面上智能手机的摄像头都是CMOS卷帘曝光的，其帧率是50帧/s，那么每扫描一帧图像的时间是20ms，因此驾驶员的智能机就可以在LED灯箱上扫描得到携带有停车费用账单信息的光学码，通过识别该光学码获取账单并完成支付即可离场。

另外，本发明提供的上述技术方案中的光学码生成装置还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，进一步地，光学码生成装置还包括：光电检测器；光电检测器与控制器相连接，光电检测器用于将检测到的图像采集装置根据光学码反馈的预设频率的光转换为光电信号发送至控制器。

在该技术方案中，光学码生成装置还设置有光电检测器，光电检测器可接收光线信息并将光线信息转化为对应的光电信号。具体地，具备卷帘曝光功能的图像采集装置在光学码生成装置的均光件上采集到携带待处理信息的光学码，并根据解码得到的待处理信息和处理结果返回携带处理结果的特定频率的光，此时光学码生成装置通过光电检测器获取该特定频率的光并转化为对应的光电信号，实现了光学码生成装置和图像采集装置之间的双向数据交换。

在上述任一技术方案中，进一步地，控制器还用于：解析光电信号以得到对应的确认信息，并当确认信息认证成功后，发送预设控制指令。

在该技术方案中，控制器在接收到光电检测器发送的光电信号后，解析光电信号以得到光电信号中携带的与待处理信息相对应的确认信息，并对该确认信息进行认证。当确认信息认证成功后，发送预设的控制指令以完成数据交互流程。

在上述任一技术方案中，进一步地，控制器还用于：根据预设编码规则和脉冲光源的发光颜色对待处理信息进行编译以生成对应的控制信号，根据控制信号控制脉冲光源按照预定模式发射光。

在该技术方案中，控制器在接收到待处理信息后，获取预存储的预设编码规则，并确定所设置的脉冲光源的发光颜色，根据脉冲光源的发光颜色种类数，选择对应的预设编码规则对待处理信息进行编译，以生成对应的控制信号驱动脉冲光源按照预定模式发射光，进而在均光件上形成可供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集到的亮暗相间的光学码，实现数据传递。

在上述任一技术方案中，进一步地，当脉冲光源的发光颜色为两种颜色的光时，预设编码规则为预设二进制编码；当脉冲光源的发光颜色为三种颜色的光时，预设编码规则为预设六进制编码。

在该技术方案中，根据脉冲光源不同数量的发光颜色选择不同的预设编码规则，具体地，当脉冲光源的发光颜色为两种颜色的光时，预设编码规则为预设二进制编码，通过不同颜色的光代表不同的二进制字符，进而通过二进制字符组合形成携带待处理信息的二进制字段。当脉冲光源的发光颜色为三种颜色的光时，预设编码规则为预设六进制编码，每种不同颜色的光，和每两种不同颜色光的组合各代表一个六进制字符，进而通过六进制字符组合形成携带待处理信息的六进制字段。

在上述任一技术方案中，进一步地，脉冲光源为LED光源，预定模式为预设颜色种类及预设时钟脉冲。

在该技术方案中，脉冲光源选用LED光源，成本低廉，使用寿命长且控制技术成熟；同时控制脉冲光源按照预定模式发光即控制具有不同颜色的LED光源按照预设的发光颜色沿预设的始终脉冲发光，进而在均光板上形成可供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集到的，由不同颜色的亮条纹组成的光学码。

在上述任一技术方案中，进一步地，脉冲光源为LED光源，发光颜色为三种颜色的光，预设编码规则为二十四进制编码；以及预定模式为预设颜色种类、预设发光强度及预设时钟脉冲。

在该技术方案中，当脉冲光源的发光颜色为三种颜色的光时，预设编码规则为预设二十四进制编码，其中，每种发光颜色的光都有两种不同的发光强度，具体为全发光和半发光，三种不同的发光颜色的LED光源分别以两种不同的发光强度发光，形成共6种不同的发光状态；6种不同发光状态中每两种发光状态的组合，和每三种发光状态的组合形成共计24种发光状态的组合，该24种发光状态的组合各代表一个二十四进制字符，进而通过二十四进制字符组合形成携带待处理信息的二十四进制字段。

在上述任一技术方案中，进一步地，待处理信息为账单信息，确认信息为支付信息。

在该技术方案中，待处理信息为账单信息，图像采集装置在均光板上采集光学码以得到该账单信息，并完成支付操作以生成支付信息并将支付信息转化为预设频率的光返回至光学码生成装置，以完成支付。

在上述任一技术方案，进一步地，均光件为以下任一或其组合：磨砂玻璃均光板、亚克力均光板、PC扩散板。

在该技术方案中，均光件选用磨砂玻璃均光板、亚克力均光板和/或PC扩散板，在保证将脉冲光源的点光源转化为可供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集到的光学码的同时，生产成本低廉，可靠性高。

在上述任一技术方案，进一步地，光学码生成装置还包括：环境光检测器，与控制器相连接，环境光检测器用于检测脉冲光源的环境光强度，根据环境光强度对应调整脉冲光源的发光亮度。

在该技术方案中，光学码生成装置设置有环境光检测器，环境光检测器检测脉冲光源附近的环境光强度，当环境光强度较强，如处于日光直射下时，对应加强脉冲光源的发光亮度，以抑制环境光的干扰；当环境光强度较弱，如处于夜间，对应降低脉冲光源的发光亮度，以避免刺眼。

本发明的第二方面提供了一种光感数据交互方法，用于如上述任一技术方案中的光学码生成装置，光感数据交互方法包括：根据待处理信息控制脉冲光源按照预定模式发射光，以在均光件上转变为供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集的光学码；接收光电检测器发送的将检测到的图像采集装置根据光学码中包含的待处理信息反馈的预设频率的光转换的光电信号；解析光电信号以得到对应的确认信息，并当确认信息认证成功后，发送预设控制指令。

在该技术方案中，在接收到待处理信息后，根据待处理信息控制脉冲光源按照预定模式发射光，并通过均光件将脉冲光源的电光源转化为可供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集到的光学码，其中光学码中携带了待处理信息；图像采集装置在采集到光学码后，解码得到待处理信息，并针对待处理信息进行处理操作，根据处理结果对应的确认信息按照预设频率发光，光学码生成装置在接收到预设频率的光后，通过解码将该预设频率的光后，解码得到确认信息，对确认信息进行认证，并在认证成功后发出预设控制指令，进而实现了利用具备卷帘曝光功能的图像采集装置的曝光特性和LED脉冲光源的发光特性实现低成本、高响应速度以及高泛用性的双向数据交换。

在上述技术方案中，进一步地，在控制脉冲光源按照预定模式发射光的步骤之前，光感数据交互方法还包括：根据预设编码规则和脉冲光源的发光颜色对待处理信息进行编译以生成对应的控制信号，以用于控制脉冲光源按照预定模式发射光。

在该技术方案中，处理器在接收到待处理信息后，在存储设备中获取预存储的预设编码规则，并确定所设置的脉冲光源的发光颜色，根据脉冲光源的发光颜色种类数，选择对应的预设编码规则对待处理信息进行编译，以生成对应的控制信号驱动脉冲光源按照预定模式发射光，进而在均光件上形成可供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集到的亮暗相间的光学码，实现数据传递。

在上述任一技术方案中，进一步地，当脉冲光源的发光颜色为两种颜色的光时，预设编码规则为预设二进制编码；当脉冲光源的发光颜色为三种颜色的光时，预设编码规则为预设六进制编码或预设编码规则为预设二十四进制编码。

在该技术方案中，根据脉冲光源不同数量的发光颜色选择不同的预设编码规则，具体地，当脉冲光源的发光颜色为两种颜色的光时，预设编码规则为预设二进制编码，通过不同颜色的光代表不同的二进制字符，进而通过二进制字符组合形成携带待处理信息的二进制字段。当脉冲光源的发光颜色为三种颜色的光时，预设编码规则为预设六进制编码，每种不同颜色的光，和每两种不同颜色光的组合各代表一个六进制字符，进而通过六进制字符组合形成携带待处理信息的六进制字段。或预设编码规则为预设二十四进制编码，其中，每种发光颜色的光都有两种不同的发光强度，具体为全发光和半发光，三种不同的发光颜色的LED光源分别以两种不同的发光强度发光，形成共6种不同的发光状态；6种不同发光状态中每两种发光状态的组合，和每三种发光状态的组合形成共计24种发光状态的组合，该24种发光状态的组合各代表一个二十四进制字符，进而通过二十四进制字符组合形成携带待处理信息的二十四进制字段。

本发明的第三方面提供了一种图像采集装置，包括：具备卷帘曝光功能的摄像头、存储器和处理器；具备卷帘曝光功能的摄像头用于采集根据上述任一技术方案中的光学码生成装置所生成的光学码；存储器用于存储计算机程序；处理器用于执行计算机程序以实现：根据预设解码规则对光学码进行解码，以得到待处理信息；将根据处理操作生成的确认信息转换成对应的控制信号，以控制发光件发出预设频率的光。

在该技术方案中，图像采集装置利用具备卷帘曝光功能的摄像头的卷帘曝光的特性采集光学码生成装置的均光板的图像信息，以得到光学码生成装置生成的携带待处理信息的光学码；处理器调用计算机程序和预存的解码对光学码进行解码，以得到光学码中携带的待处理信息。根据针对待处理信息的处理操作生成对应的确认信息，并将确认信息转换成对应的控制信号，以控制发光件在控制信号的驱动下按照预设频率发光，通过预设频率的光向光学码生成装置反馈确认信息，进而实现了利用具备卷帘曝光功能的图像采集装置的曝光特性和LED脉冲光源的发光特性实现低成本、高响应速度以及高泛用性的双向数据交换。

在上述技术方案中，进一步地，处理器还用于执行计算机程序具体以实现：识别光学码中每个亮条纹的颜色信息；根据颜色信息和预设解码规则进行解码得到多个预设进制字段；在多个预设进制字段中定位起始标识；根据相邻的两个起始标识之间的预设进制字段得到待处理信息。

在该技术方案中，图像采集装置在获取到光学码后，识别光学码中每个亮条纹的颜色信息，然后根据不同颜色信息在光学码中排列的顺序，通过预设解码规则对光学码进行解码，进而得到多个预设进制字段，其中，当亮条纹具有两种颜色的时，预设解码规则为预设二进制解码，不同颜色的亮条纹对应解码成不同的二进制字符，进而根据不同颜色的亮条纹在光学码中的排列顺序将二进制字符组合成二进制字段。当亮条纹具有由三种原色和每两种原色组成的六种颜色时，预设解码规则为预设六进制解码，每种不同颜色的亮条纹代表一个六进制字符，进而根据不同颜色的亮条纹在光学码中的排列顺序将六进制字符组合成六进制字段。在得到预设进制的字段后，在多个预设进制字段中定位起始标识，具体地，起始标识可以为固定脉冲宽度的暗条纹，或按照预设顺序排列的亮条纹和暗条纹的组合，相邻的两个起始标识之间的预设进制的字段即携带完整待处理信息的一个最小字段单位，通过该字段单位可准确地解码得到待处理信息。

本发明的第四方面提供了一种移动终端，该移动终端包括如上述任一技术方案中所述的图像采集装置，因此，该移动终端包括如上述任一技术方案中所述的图像采集装置的全部有益效果。

本发明的第五方面提供了一种车辆收费系统，该车辆收费系统包括如上述任一技术方案中所述的光学码生成装置；和/或如上述任一技术方案中所述的移动终端，因此该车辆收费系统包括如上述任一技术方案中所述的光学码生成装置和移动终端的全部有益效果。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的光学码生成装置的框图；

图2示出了根据本发明的另一个实施例的光学码生成装置的框图；

图3示出了根据本发明的一个实施例中光学码生成装置的具体应用示意图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的光学码生成装置的结构示意图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的光感数据交互方法的流程图；

图6示出了根据本发明的另一个实施例的光感数据交互方法的流程图；

图7示出了根据本发明的一个实施例的两种发光颜色的数据脉冲示意图；

图8示出了根据本发明的一个实施例的三种发光颜色的数据脉冲示意图；

图9示出了根据本发明的一个实施例的图像采集装置的框图；

图10示出了根据本发明的一个实施例的二进制编码的光学码的示意图；

图11示出了根据本发明的一个实施例的六进制编码的光学码的示意图；

图12示出了根据本发明的一个实施例的光学码的原理示意图；

图13示出了根据本发明的一个实施例的光学码的实际采集图像；

图14示出了根据本发明的一个实施例的光学码中完整数据包的示意图；

图15示出了根据本发明的一个实施例的不同距离下采集到的光学码的示意图；

图16示出了图像采集装置在获取光学码时的具体控制流程示意图；

图17示出了据本发明的一个实施例的二十四进制编码的光学码的示意图；

图18示出了根据明的另一个实施例的光学码生成装置的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图18描述根据本发明一些实施例所述光学码生成装置、光感数据交互方法、图像采集装置、移动终端和车辆收费系统。

如图1所示，在本发明第一方面的实施例中，提供了一种光学码生成装置100，包括：控制器102、脉冲光源104和均光件106；控制器102用于接收待处理信息，根据待处理信息生成对应的控制信号，并将控制信号发送给脉冲光源104；脉冲光源104能够发出至少一种颜色的光，用于根据来自控制器的控制信号按照预定模式发射光；均光件106设置在脉冲光源104的出光方向，用于将脉冲光源104发出的光转变为供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集的光学码，以使图像采集装置通过光学码获取待处理信息。

在该实施例中，光学码生成装置包括控制器、脉冲光源和均光件，控制器接收待处理信息，并根据待处理信息生成对应的控制信号以控制脉冲光源按照预设的发光模式发光，并通过均光件将脉冲光源发出的点光源转化为面光源，从而可供具备卷帘曝光功能的图像采集装置识别为亮暗相间的光学码，进而使光学码被图像采集装置识别并获取到光学码中携带的待处理信息。应用了本发明提供的技术方案，通过利用具备卷帘曝光功能的图像采集装置的采光特性，将脉冲光源发出的在默认时间轴上的脉冲信息转换成平面图像信息，进而通过将待处理信息进行编码并生成对应的脉冲控制信号控制脉冲光源发光的形式，使待处理信息以亮暗相间的条码形式的光学码在均光件上被图像采集装置所采集，实现了不通过显示器等高成本硬件即可展示动态的光学条码，进而被图像采集装置采集，同时由于光学码由脉冲光源的光线均光而成，因此对使用环境没有限制，因此在室内外等不同光照环境下均可实现快速、远距离且低成本的信息的传递。

具体地，光学码生成装置可设置为具有数据接收和处理能力的LED灯箱，并设置于停车场出口处。其中，在LED灯箱中设置一个或多个具有至少一种发光颜色的LED脉冲光源与控制器相连接，停车场的收费系统根据出场车辆的车牌等信息获取该车辆的停车费用账单信息，将账单信息经过预设编码编译对应的脉冲控制信号，具体可通过在标准时钟脉冲上叠加数据脉冲，以使一个或多个LED脉冲光源在脉冲控制信号的驱动下按照特定的频率和发光颜色发光，并由均光件将LED脉冲光源由电光源转化为面光源。此时，待出场车辆的驾驶员可以通过具有卷帘曝光功能的图像采集装置，例如智能手机的CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)摄像头采集LED灯箱的图像，由于只要满足光脉冲宽度＜摄像头的快门时间＜光脉冲宽度+脉冲的间隔时间的条件，LED发出的脉冲光就一定会在卷帘曝光的图像传感器上留下明暗条纹的图像，同时由于市面上智能手机的摄像头都是CMOS卷帘曝光的，其帧率是50帧/s，那么每扫描一帧图像的时间是20ms，因此驾驶员的智能机就可以在LED灯箱上扫描得到携带有停车费用账单信息的光学码，通过识别该光学码获取账单并完成支付即可离场。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图所示，光学码生成装置200包括：控制器202、脉冲光源204、均光件206和光电检测器208；光电检测器208与控制器202相连接，光电检测器208用于将检测到的图像采集装置根据光学码反馈的预设频率的光转换为光电信号发送至控制器202。

在该实施例中，光学码生成装置还设置有光电检测器，光电检测器可接收光线信息并将光线信息转化为对应的光电信号。具体地，具备卷帘曝光功能的图像采集装置在光学码生成装置的均光件上采集到携带待处理信息的光学码，并根据解码得到的待处理信息和处理结果返回携带处理结果的特定频率的光，此时光学码生成装置通过光电检测器获取该特定频率的光并转化为对应的光电信号，实现了光学码生成装置和图像采集装置之间的双向数据交换。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图2所示，控制器202还用于：解析光电信号以得到对应的确认信息，并当确认信息认证成功后，发送预设控制指令。

在该实施例中，控制器在接收到光电检测器发送的光电信号后，解析光电信号以得到光电信号中携带的与待处理信息相对应的确认信息，并对该确认信息进行认证。当确认信息认证成功后，发送预设的控制指令以完成数据交互流程。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图1所示，控制器102还用于：根据预设编码规则和脉冲光源的发光颜色对待处理信息进行编译以生成对应的控制信号，根据控制信号控制脉冲光源104按照预定模式发射光。

在该实施例中，控制器在接收到待处理信息后，获取预存储的预设编码规则，并确定所设置的脉冲光源的发光颜色，根据脉冲光源的发光颜色种类数，选择对应的预设编码规则对待处理信息进行编译，以生成对应的控制信号驱动脉冲光源按照预定模式发射光，进而在均光件上形成可供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集到的亮暗相间的光学码，实现数据传递。

在本发明的一个实施例中，进一步地，当脉冲光源的发光颜色为两种颜色的光时，预设编码规则为预设二进制编码；当脉冲光源的发光颜色为三种颜色的光时，预设编码规则为预设六进制编码。

在该实施例中，根据脉冲光源不同数量的发光颜色选择不同的预设编码规则，具体地，当脉冲光源的发光颜色为两种颜色的光时，预设编码规则为预设二进制编码，通过不同颜色的光代表不同的二进制字符，进而通过二进制字符组合形成携带待处理信息的二进制字段。当脉冲光源的发光颜色为三种颜色的光时，预设编码规则为预设六进制编码，每种不同颜色的光，和每两种不同颜色光的组合各代表一个六进制字符，进而通过六进制字符组合形成携带待处理信息的六进制字段。

在本发明的一个实施例中，进一步地，脉冲光源为LED光源，预定模式为预设颜色种类及预设时钟脉冲。

在该实施例中，脉冲光源选用LED光源，成本低廉，使用寿命长且控制技术成熟；同时控制脉冲光源按照预定模式发光即控制具有不同颜色的LED光源按照预设的发光颜色沿预设的始终脉冲发光，进而在均光板上形成可供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集到的，由不同颜色的亮条纹组成的光学码。

在本发明的一个实施例中，进一步地，脉冲光源为LED光源，发光颜色为三种颜色的光，预设编码规则为二十四进制编码；以及预定模式为预设颜色种类、预设发光强度及预设时钟脉冲。

在该实施例中，当脉冲光源的发光颜色为三种颜色的光时，预设编码规则为预设二十四进制编码，其中，每种发光颜色的光都有两种不同的发光强度，具体为全发光和半发光，三种不同的发光颜色的LED光源分别以两种不同的发光强度发光，形成共6种不同的发光状态；6种不同发光状态中每两种发光状态的组合，和每三种发光状态的组合形成共计24种发光状态的组合，该24种发光状态的组合各代表一个二十四进制字符，进而通过二十四进制字符组合形成携带待处理信息的二十四进制字段。

在本发明的一个实施例中，进一步地，待处理信息为账单信息，确认信息为支付信息。

在该实施例中，待处理信息为账单信息，图像采集装置在均光板上采集光学码以得到该账单信息，并完成支付操作以生成支付信息并将支付信息转化为预设频率的光返回至光学码生成装置，以完成支付。

在本发明的一个实施例中，进一步地，均光件为以下任一或其组合：磨砂玻璃均光板、亚克力均光板、PC扩散板。

在该实施例中，均光件选用磨砂玻璃均光板、亚克力均光板和/或PC扩散板，在保证将脉冲光源的点光源转化为可供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集到的光学码的同时，生产成本低廉，可靠性高。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图18所示，光学码生成装置还包括：环境光检测器，与控制器相连接，环境光检测器用于检测脉冲光源的环境光强度，根据环境光强度对应调整脉冲光源的发光亮度。

在该实施例中，光学码生成装置设置有环境光检测器，环境光检测器检测脉冲光源附近的环境光强度，当环境光强度较强，如处于日光直射下时，对应加强脉冲光源的发光亮度，以抑制环境光的干扰；当环境光强度较弱，如处于夜间，对应降低脉冲光源的发光亮度，以避免刺眼。

在本发明的一个具体实施例中，如图3、图4和图17所示，光学码生成装置主要由LED脉冲光源和均光件组成的LED面光源，以及光电检测器组成。认证发起方通过光学码生成装置的LED面光源发出光脉冲信号，照在被认证的手机的摄像头上。手机的COMS摄像头接收这个光脉冲信号后，经相应的APP(Application应用程序)软件解析出了后，再通过手机的LED闪光灯发出光脉冲应答信号，光学码生成装置通过光电检测器接收，经解码后上传至认证发起方的应用系统进行认证。

手机的COMS摄像头接收光学码的过程是一个将时间轴上的光脉冲转变成平面图像信息的过程。光学码生成装置接收信息是一个典型的点对点的光通信过程。二者的融合实现了光学码生成装置与手机之间的双向通信，为加密创造了条件，为对手机进行离线认证创造了充分必要条件。这样就能实现离线认证，即无需通过无线网络到运营平台上去做在线认证，大大提高的认证速度，没有对无线网络的依赖，还降低了对平台的实时性的要求。

光学码生成装置的面阵LED灯由多支LED光源组成。LED可以是单色的，也可以是双色的或三色的。

其中，三色光学码生成装置的示意图如图4所示，其中三色的LED光源采用常用的三原色的LED光源，通过控制器分别控制他们发光。多支三色LED光源组成平面发光阵列，在上面覆盖一块磨砂玻璃或磨砂有机玻璃作为均光件，使LED光源发出的光在均光件上均匀分布，形成一个平面光源。

控制器接收上位认证方发来的信息，具体为支付信息，并将其转换成驱动LED光源的编码脉冲信号，通过编码脉冲信号驱动对应的LED光源发出相应的脉冲光线。

同时，光电检测器接收手机发出的LED闪光灯按照预设频率发出的光脉冲信息，并由控制器解析出其中包含的确认信息上传给认证发起方。

优选地，控制器可以是一个典型的单片机系统。驱动LED光源发光的驱动器可以是一个典型的MOS开关管。光电检测器也是一个典型的光电检测电路。

在组成这样一个光学码生成装置时，避免其上的LED光源的光线直接照射在光电检测器的光敏元件上以防止其受到干扰。

如图5所示，在本发明第二方面的实施例中，提供了一种光感数据交互方法，用于如上述任一技术方案中的光学码生成装置，光感数据交互方法包括：

S502，根据待处理信息控制脉冲光源按照预定模式发射光，以在均光件上转变为供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集的光学码；

S504，接收光电检测器发送的将检测到的图像采集装置根据光学码中包含的待处理信息反馈的预设频率的光转换的光电信号；

S506，解析光电信号以得到对应的确认信息，并当确认信息认证成功后，发送预设控制指令。

在该实施例中，在接收到待处理信息后，根据待处理信息控制脉冲光源按照预定模式发射光，并通过均光件将脉冲光源的电光源转化为可供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集到的光学码，其中光学码中携带了待处理信息；图像采集装置在采集到光学码后，解码得到待处理信息，并针对待处理信息进行处理操作，根据处理结果对应的确认信息按照预设频率发光，光学码生成装置在接收到预设频率的光后，通过解码将该预设频率的光后，解码得到确认信息，对确认信息进行认证，并在认证成功后发出预设控制指令，进而实现了利用具备卷帘曝光功能的图像采集装置的曝光特性和LED脉冲光源的发光特性实现低成本、高响应速度以及高泛用性的双向数据交换。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图6所示，光感数据交互方法包括：

S602，根据预设编码规则和脉冲光源的发光颜色对待处理信息进行编译以生成对应的控制信号，以用于控制脉冲光源按照预定模式发射光，以在均光件上转变为供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集的光学码；

S604，接收光电检测器发送的将检测到的图像采集装置根据光学码中包含的待处理信息反馈的预设频率的光转换的光电信号；

S606，解析光电信号以得到对应的确认信息，并当确认信息认证成功后，发送预设控制指令。

在该实施例中，处理器在接收到待处理信息后，在存储设备中获取预存储的预设编码规则，并确定所设置的脉冲光源的发光颜色，根据脉冲光源的发光颜色种类数，选择对应的预设编码规则对待处理信息进行编译，以生成对应的控制信号驱动脉冲光源按照预定模式发射光，进而在均光件上形成可供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集到的亮暗相间的光学码，实现数据传递。

在本发明的一个实施例中，进一步地，当脉冲光源的发光颜色为两种颜色的光时，预设编码规则为预设二进制编码；当脉冲光源的发光颜色为三种颜色的光时，预设编码规则为预设六进制编码或预设编码规则为预设二十四进制编码。

在该技术方案中，根据脉冲光源不同数量的发光颜色选择不同的预设编码规则，具体地，当脉冲光源的发光颜色为两种颜色的光时，预设编码规则为预设二进制编码，通过不同颜色的光代表不同的二进制字符，进而通过二进制字符组合形成携带待处理信息的二进制字段。当脉冲光源的发光颜色为三种颜色的光时，预设编码规则为预设六进制编码，每种不同颜色的光，和每两种不同颜色光的组合各代表一个六进制字符，进而通过六进制字符组合形成携带待处理信息的六进制字段。或预设编码规则为预设二十四进制编码，其中，每种发光颜色的光都有两种不同的发光强度，具体为全发光和半发光，三种不同的发光颜色的LED光源分别以两种不同的发光强度发光，形成共6种不同的发光状态；6种不同发光状态中每两种发光状态的组合，和每三种发光状态的组合形成共计24种发光状态的组合，该24种发光状态的组合各代表一个二十四进制字符，进而通过二十四进制字符组合形成携带待处理信息的二十四进制字段。

如图7所示，脉冲光源的发光颜色为两种颜色，一个颜色(红)的条纹代表二进制字符“0”；另一个颜色(绿)的条纹代表二进制字符“1”；一段空白后这两个颜色的混合(两个颜色的LED同时发光)代表起始位。这种编码属于二进制编码。具体编码方式如表1所示：

表1

如图8所示，脉冲光源的发光颜色为三种颜色，采用最常用的红R、绿G、蓝B三原色，他们的发光组合形成的是6进制编码。其中起始位是三个空脉冲间隔与三原色LED脉冲光源同时发光。具体编码方式如表2所示：

表2

脉冲光源的发光颜色为三种颜色，采用最常用的红R、绿G、蓝B三原色，他们的发光组合形成的是24进制编码。其中起始位是三原色LED脉冲光源同时全亮度发光和三原色LED脉冲光源同时半亮度发光。具体编码方式如表3所示：

表3

续表

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如图9所示，在本发明第三方面的实施例中，提供了一种图像采集装置900，包括：具备卷帘曝光功能的摄像头902、存储器904和处理器906；具备卷帘曝光功能的摄像头902用于采集根据上述任一技术方案中的光学码生成装置所生成的光学码；存储器904用于存储计算机程序；处理器906用于执行计算机程序以实现：根据预设解码规则对光学码进行解码，以得到待处理信息；将根据处理操作生成的确认信息转换成对应的控制信号，以控制发光件发出预设频率的光。

在该实施例中，图像采集装置利用具备卷帘曝光功能的摄像头的卷帘曝光的特性采集光学码生成装置的均光板的图像信息，以得到光学码生成装置生成的携带待处理信息的光学码；处理器调用计算机程序和预存的解码对光学码进行解码，以得到光学码中携带的待处理信息。根据针对待处理信息的处理操作生成对应的确认信息，并将确认信息转换成对应的控制信号，以控制发光件在控制信号的驱动下按照预设频率发光，通过预设频率的光向光学码生成装置反馈确认信息，进而实现了利用具备卷帘曝光功能的图像采集装置的曝光特性和LED脉冲光源的发光特性实现低成本、高响应速度以及高泛用性的双向数据交换。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图9所示，处理器906还用于执行计算机程序具体以实现：识别光学码中每个亮条纹的颜色信息；根据颜色信息和预设解码规则进行解码得到多个预设进制字段；在多个预设进制字段中定位起始标识；根据相邻的两个起始标识之间的预设进制字段得到待处理信息。

在该实施例中，图像采集装置在获取到光学码后，识别光学码中每个亮条纹的颜色信息，然后根据不同颜色信息在光学码中排列的顺序，通过预设解码规则对光学码进行解码，进而得到多个预设进制字段，其中，当亮条纹具有两种颜色的时，此时图像采集装置实际获取的图像如图10所示，预设解码规则为预设二进制解码，不同颜色的亮条纹对应解码成不同的二进制字符，进而根据不同颜色的亮条纹在光学码中的排列顺序将二进制字符组合成二进制字段。当亮条纹具有由三种原色和每两种原色组成的六种颜色时，此时图像采集装置实际获取的图像如图11所示，预设解码规则为预设六进制解码，每种不同颜色的亮条纹代表一个六进制字符，进而根据不同颜色的亮条纹在光学码中的排列顺序将六进制字符组合成六进制字段。在得到预设进制的字段后，在多个预设进制字段中定位起始标识，具体地，起始标识可以为固定脉冲宽度的暗条纹，或按照预设顺序排列的亮条纹和暗条纹的组合，相邻的两个起始标识之间的预设进制的字段即携带完整待处理信息的一个最小字段单位，通过该字段单位可准确地解码得到待处理信息。

其中，光学码的识别原理为LED脉冲光源发出携带信息编码的脉冲光；具备卷帘曝光功能的摄像头对LED脉冲光源发出的脉冲光进行逐行卷帘曝光，只要摄像头的快门速度足够高，即曝光时间小于LED脉冲光源的脉冲间隔时，就能在摄像头的感光面上将留下相应的一幅包含数据信息的条纹图像，如图12和图13所示，其中只要满足光脉冲宽度＜摄像头的快门时间＜光脉冲宽度+脉冲的间隔时间，LED脉冲光源发出的脉冲光就一定会在卷帘曝光的图像传感器上留下明暗条纹的图像。

市面上智能手机的摄像头都是CMOS卷帘曝光的，其帧率是50帧/s，那么每扫描一帧图像的时间是20ms。如果快门曝光时间设为1/10,000，即0.1ms；LED发光脉宽为＜0.1ms，发光脉冲间隔设为＞2×0.1ms(两倍快门时间)，则LED发出的脉冲光就能被这个卷帘摄像头拍出可分辨的明暗条纹来。举例来说，一个目前流行的1200万像素的手机摄像头的像素为4032×3024，其扫描是在短边进行，即对3024行像素进行扫描。这100条明暗条纹所占像素为3024/100≈30(像素)，因此可以满足计算机图像识别对分辨率的要求。

在快门为0.1ms的条件下，在整幅图像上可以出现的最密集的条纹数量约为20ms/0.2ms＝100(条)。

其中，如果采用双色LED脉冲光源，可以产生2进制条纹编码，一幅图像能承载的最大信息量为2¹⁰⁰字节；如果采用三色LED脉冲光源，可以产生6进制条纹编码，一幅图像能承载的最大信息量为6¹⁰⁰字节。

在本发明的实施例中，LED脉冲光源发出的时间序列的编码光信号与摄像头拍摄是没有物理上的同步条件的，为了摄像头能拍摄到完整的数据，可使LED脉冲光源滚动发送数据，即反复发射一个数据包，如图14所示。设摄像头的图像传感器扫描一帧的时间为T，只要数据包的时间长度＜1/2T，则摄像头总能拍出一个完整连续的数据包。如果，1/2T＜数据包的时间长度＜T，这个数据包的所有条纹都将落在摄像头的一幅图像中，但又可能不连贯，图像识别时需要对这样的数据条纹进行首尾对接处理，重建成一个完整的数据包。

要在摄像头的感光面上产生条纹，有一个物理条件需要满足：LED脉冲光源发出的光比较均匀地照在摄像头的整个或部分图像传感器上。如果是一个点光源，则在摄像头的图像传感器上产生的条纹面积很小，条纹数量很少，不利于识别。因此本发明采用LED面光源，即发光光源是一个面阵光，并在LED灯前面加一个磨砂透明扩散板，使发光面光亮度均匀。

由于上述曝光原理所致，不管在感光面上形成的条纹面积有多大，即摄像头据LED灯多远，每条条纹的宽度和间隔都是不变的。当摄像头距离面光源足够近时，摄像头的整个画面都是条纹；当摄像头离画面较远时，条纹就在面光源成像在画面上的范围里，如图15所示。可见，摄像头距离面光源越远，面光源在图像中越小，条纹数越少。当小到只能容纳一个数据包时，这就是最远识读距离。因此，面光源的面积越大，识读距离越远；数据包越小，识读距离越远。

如图16所示，在本发明的一个实施例中，图像采集装置在获取光学码时的具体控制流程为：

步骤1、初始化手机的摄像头快门速度为1/10000s，ISO值为500；

步骤2、控制摄像头执行拍照以获取图像；

步骤3、判断图像中是否存在光学码条纹，如果有则进入步骤4，如果无则返回步骤2；

步骤4、过滤图像噪声；

步骤5、在光条码中寻找起始位；

步骤6、在相邻的两个起始位中截取数据包条纹；

步骤7、从起始位中提取三原色条纹的门限值；

步骤8、根据门限值判断条纹中携带的数据信息。

在本发明第四方面的实施例中，提供了一种移动终端，该移动终端包括如上述任一实施例中所述的图像采集装置，因此，该移动终端包括如上述任一实施例中所述的图像采集装置的全部有益效果。

在本发明第五方面的实施例中，提供了一种车辆收费系统，该车辆收费系统包括如上述任一实施例中所述的光学码生成装置；和/或如上述任一实施例中所述的移动终端，因此该车辆收费系统包括如上述任一实施例中所述的光学码生成装置和移动终端的全部有益效果。

本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光学码生成装置，设置于停车场出口处，其特征在于，包括：

控制器，用于接收待处理信息，根据所述待处理信息生成对应的控制信号，并将所述控制信号发送给脉冲光源；

所述脉冲光源，能够发出至少一种颜色的光，用于根据来自所述控制器的控制信号按照预定模式发射光；

均光件，设置在所述脉冲光源的出光方向，用于将所述脉冲光源发出的光转变为供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集的光学码，以使所述图像采集装置通过所述光学码获取所述待处理信息；

所述均光件还用于将脉冲光源发出的点光源转化为面光源，以实现不通过显示器展示动态的光学条码；

所述均光件为以下任一或其组合：

磨砂玻璃均光板、亚克力均光板、PC扩散板；

光电检测器，与所述控制器相连接，所述光电检测器用于将检测到的所述图像采集装置根据所述光学码反馈的预设频率的光转换为光电信号发送至所述控制器；

所述控制器还用于解析所述光电信号以得到对应的确认信息，并当所述确认信息认证成功后，发送预设控制指令；

所述待处理信息为账单信息，所述确认信息为支付信息；

环境光检测器，与所述控制器相连接，所述环境光检测器用于检测所述脉冲光源的环境光强度，根据所述环境光强度对应调整所述脉冲光源的发光亮度；

所述控制器还用于：

根据预设编码规则和所述脉冲光源的发光颜色对所述待处理信息进行编译以生成对应的所述控制信号，根据所述控制信号控制所述脉冲光源按照所述预定模式发射光；

其中，当所述脉冲光源的发光颜色为两种颜色的光时，所述预设编码规则为预设二进制编码，通过不同颜色的光代表不同的二进制字符，进而通过二进制字符组合形成携带待处理信息的二进制字段；当所述脉冲光源的发光颜色为三种颜色的光时，所述预设编码规则为预设六进制编码，每种不同颜色的光，和每两种不同颜色光的组合各代表一个六进制字符，进而通过六进制字符组合形成携带待处理信息的六进制字段。

2.根据权利要求1所述的光学码生成装置，其特征在于，

所述脉冲光源为LED光源；

所述预定模式为预设颜色种类及预设时钟脉冲。

3.根据权利要求2所述的光学码生成装置，其特征在于，所述脉冲光源为LED光源，所述发光颜色为三种颜色的光，所述预设编码规则为二十四进制编码；以及

所述预定模式为预设颜色种类、预设发光强度及预设时钟脉冲。

4.一种光感数据交互方法，用于如权利要求1至3中任一项所述的光学码生成装置，其特征在于，所述数据交互方法包括：

根据待处理信息控制脉冲光源按照预定模式发射光，以在均光件上转变为供具备卷帘曝光功能的图像采集装置采集的光学码；

接收光电检测器发送的将检测到的所述图像采集装置根据所述光学码中包含的所述待处理信息反馈的预设频率的光转换的光电信号；

解析所述光电信号以得到对应的确认信息，并当所述确认信息认证成功后，发送预设控制指令；

所述控制脉冲光源按照预定模式发射光的步骤之前，所述光感数据交互方法还包括：

根据预设编码规则和所述脉冲光源的发光颜色对所述待处理信息进行编译以生成对应的控制信号，以用于控制所述脉冲光源按照所述预定模式发射光。

5.根据权利要求4所述的光感数据交互方法，其特征在于，

当所述脉冲光源的所述发光颜色为两种颜色的光时，所述预设编码规则为预设二进制编码；

当所述脉冲光源的所述发光颜色为三种颜色的光时，所述预设编码规则为预设六进制编码或所述预设编码规则为二十四进制编码。

6.一种图像采集装置，其特征在于，包括：

具备卷帘曝光功能的摄像头，用于采集根据权利要求1至3中任一项所述的光学码生成装置所生成的光学码；

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现：

根据预设解码规则对所述光学码进行解码，以得到待处理信息；

将根据处理操作生成的确认信息转换成对应的控制信号，以控制发光件发出预设频率的光。

7.根据权利要求6所述的图像采集装置，其特征在于，所述处理器还用于执行所述计算机程序具体以实现：

识别所述光学码中每个亮条纹的颜色信息；

根据所述颜色信息和预设解码规则进行解码得到多个预设进制字段；

在多个所述预设进制字段中定位起始标识；

根据相邻的两个所述起始标识之间的所述预设进制字段得到所述待处理信息。

8.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括如权利要求6或7所述的图像采集装置。

9.一种车辆收费系统，其特征在于，包括如权利要求1至3中任一项所述的光学码生成装置；和/或

如权利要求8所述的移动终端。

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