CN110517051A - 一种二维码产生方法、解码方法、二维码及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供的二维码产生方法，将需要加密存储的数据编写成m进制数据，并通过纠错算法对m进制数据编写纠错码，将纠错码添加到m进制数据，得到k位待隐藏数据；根据待隐藏数据的数据量大小，按照区域划分方式将第一二维码的数据码区分成n个划分区域，n＞k；选择m种颜色作为颜色编码的颜色，每一种颜色代表m进制的一个数码；利用待隐藏数据的每位数据的数值，按照读写顺序对划分区域进行标记，该数值对应m进制的一个数码；根据相应划分区域标记的数值，使用代表相应数码的颜色替换所述第一二维码的黑色区域的颜色。本发明实现敏感信息到加密隐藏，利用普通的扫描程序无法读出本发明隐藏的加密信息，只能读取到可公开的数据。

Description

一种二维码产生方法、解码方法、二维码及可读存储介质

技术领域

本发明属于二维码技术领域，尤其涉及一种基于颜色编码的二维码生成方法、解码方法、二维码及可读存储介质。

背景技术

随着信息计算的发展以及智能终端的普及，二维码的应用也越来越广泛。相比传统条形码，二维码具有更大的存储量、更高的纠错能力，并且可以存储数字、字母、汉字等信息。二维码纠错机制的引入使得在二维码被部分污损的情况下依然可以正确识别。二维码标准多种多样，包括QR码、汉信码、PDF417等，其中QR码凭借其存储量大，识别速度快，纠错能力强，且是国际标准之一，成为应用最为广泛的二维码标准。如今二维码的应用领域已经广泛应用于生活中的各个领域。

传统二维码生成可以通过开源SDK进行开发，识别同样可以通过第三方开源函数库完成，实现解读二维码内容后自动转跳二维码内包含的网站链接。但是在实际应用中，不同的二维码使用者关心的存储信息不一样。例如：生产流程中关心的信息与消费者关心的信息内容不一致，消费者扫码只需要获得营销网站即可，而工商业商品生产流通过程中管理人员更关心商品信息，如商品溯源码等。同时，商品溯源码直接存在二维码中，则会将商品生产信息、订单信息等敏感商业信息暴露在外。因此，将敏感商业信息加密存储尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维码产生方法，利用颜色编码的信息加密方式，利用区域颜色编码对敏感信息进行加密存储，实现敏感信息加密隐藏的目的。

本发明提供的二维码产生方法，包括，(1)将需要加密存储的数据编写成m 进制数据，并通过纠错算法对m进制数据编写纠错码，将纠错码添加到m进制数据，得到k位待隐藏数据；(2)根据待隐藏数据的数据量大小，按照区域划分方式将第一二维码的数据码区分成n个划分区域，n＞k；(3)选择m种颜色作为颜色编码的颜色，每一种颜色代表m进制的一个数码；利用待隐藏数据的每位数据的数值，按照读写顺序对划分区域进行标记，该数值对应m进制的一个数码；根据相应划分区域标记的数值，使用代表相应数码的颜色替换所述第一二维码的黑色区域的颜色。

本发明通过对二维码的数据码区划分成彼此独立的区域，利用区域颜色编码对敏感信息进行加密存储，实现敏感信息加密隐藏的目的。利用普通的扫描程序无法读出本发明隐藏的加密信息，只能读取到可公开的数据。

优选地，所述步骤(3)中，在对划分区域进行标记时，若出现划分空白区域，所述划分空白区域指二维码对应位置没有黑色区域，计算尚未标记的划分区域的数量与剩余数据位数的差值，所述剩余数据是指待隐藏数据中的尚未用于标记划分区域的数据，如果差值大于0，则将此划分空白区域跳过，不进行标记；如果差值等于0，则将此划分空白区域跳过，不进行标记，同时，抛弃对应该划分空白区域的数据，即，不使用该数据标记任何划分区域。

优选地，当划分空白区域数量超出纠错码的纠错能力时，即，抛弃的数据过多，导致根据纠错码无法还原出所述需要加密存储的数据，则返回步骤(2)，使用新的区域划分方式对二维码的数据码区进行区域划分。

优选地，所述步骤(2)中的第一二维码是根据可公开的数据信息生成的。

优选地，所述步骤(1)中，将纠错码添加到m进制数据的尾部。

本发明还提供一种二维码解码方法，包括，(1)根据区域划分方式，将二维码的数据码区分成n个划分区域；(2)根据读写顺序，识别每一个划分区域的颜色信息，并转换成m进制对应的数值，得到m进制数据，该m进制数据对应二维码产生过程中的k位待隐藏数据；(3)对m进制数据进行纠错码解码运算，得到隐藏数据的m进制数据，所谓隐藏数据的m进制数据对应的是m进制的需要加密存储的数据；(4)对m进制的隐藏数据进行解码运算，得到颜色编码隐藏的数据，所谓颜色编码隐藏的数据即需要加密存储的数据。

优选地，在二维码产生过程中，存在跳过划分空白区域，未进行标记的情形，在所述步骤(2)中识别划分区域时，跳过该划分空白区域，根据读取顺序识别下一划分区域的颜色信息。

优选地，在所述步骤(1)前，先根据二维码回形定位符调整二维码的方向。

本发明还提供一种二维码，该二维码利用本申请所述的二维码产生方法所产生。

本发明还提供一种可读存储介质，该可读存储介质中存储有程序，所述程序实现本申请所述的二维码产生方法，和/或本申请所述的二维码解码方法。

针对商品二维码信息容易暴露、遮挡方式对生产物流流程记录不便的现状，本发明提供的利用颜色编码的信息加密方式，通过对二维码划分成彼此独立的区域，根据读取顺序，利用区域颜色编码对敏感信息进行加密存储，实现敏感信息加密隐藏的目的。举例来说，当通过红、绿、蓝、黑四种颜色、在4*4的二维码网格上实现颜色编码时，存储量达到22*4*4bit，数据存储能力非常可观。

附图说明

图1为二维码数据码区、纠错码区划分示意图。

具体实施方式

本发明涉及的二维码颜色编码与解码两个部分，分别是颜色编码过程、颜色解码过程。

本发明提供的二维码颜色编码过程如下：

1、将需要通过颜色编码加密存储的数据根据信息编码方式，编写成m进制数据，并通过纠错算法对m进制数据编写纠错码，将纠错码添加到m进制数据，通常添加到尾部，以提高纠错能力。需要说明的是，本发明的纠错码存储在数据码区，是在二维码本身自带的纠错码之外，额外增加的数据纠错校验。需要通过颜色编码加密存储的数据与纠错码数据共计k位。本发明不涉及对m进制编码方式、纠错算法的改进，已知的编码方式、纠错算法都可以应用到本发明。以编写成4进制数据为例，4进制编码是先将数据以二进制方式存储，再通过二进制到4进制转换，得到4进制数据。

2、将可公开的数据信息生成二维码，所谓可公开的数据，通常指前文所说的k位的需要通过颜色编码加密存储的数据和纠错码数据以外的其他数据。

3、根据需要颜色编码加密存储数据量大小(包括需要通过颜色编码加密存储的数据和纠错码数据)，将二维码的数据码区分为n个区域，区域数量n满足 n>k。选择m种颜色作为颜色编码的颜色，例如，对于4进制的数码0、1、2、3 分别用红、黄、蓝、黑代表。本发明不指定区域划分方式，但是区域划分方式需要记录，以便在颜色编码读取时，能够正确划分编码区域，实现正确的颜色解码。颜色选择时需考虑实际应用场景下的光照情况，尽量选择辨别度较高的m种颜色作为颜色编码的颜色。

结合图1说明区域划分的含义，图1中的数据码区共分为28个区域，即，从D1-D28，这28个区域从右下角开始，呈往复式分布，即，从D1至D4是自下往上，从D5至D8是自上往下，以此类推。也可以将D28作为起始进行划分，即，将D28所在区域作为D1，D1所在区域作为D28，还可以从中间开始划分如将D12所在区域作为D1，D1所在区域作为D2，以此类推，可以对数据码区按照任意方式进行划分。划分完成后将区域划分方式记录下来。

4、将m种颜色分别标记数字0至m-1，根据m进制数据，将数据(k位需要通过颜色编码加密存储的数据与纠错码数据)按照读写顺序写入前文所划分的区域。此处所说的写入是指，对相应的划分区域进行标记，以图1为例，当需要将某数据写入区域D1，指的是对区域D1进行标记，如，该数据为4进制的3，将3写入区域D1，是指将区域D1标记为3。

本发明不指定区域颜色数据的读写顺序，但是该颜色编码读写顺序需要记录，以便在读取颜色加密信息的时候能够正确读取加密数据。仍结合图1进行说明，可以将5位数据依次写入D1、D2、D3、D4、D5，也可以依次写入D1、D3、 D4、D2、D5，以此类推，5位数据可以依次写入任意5个区域，写入后，需要记录读写顺序，即，依次写入数据的划分区域的顺序，该顺序也是解码时的读取顺序。

5、根据每个划分区域所标记的0至m-1数字，使用对应的颜色打印二维码的黑色区域，即，用指定颜色替代二维码的黑色区域。

至此，完成颜色编码过程。编码完成所产生的带颜色的二维码，利用普通扫描程序只能读取到前文提到的可公开的数据，通过颜色编码加密的数据无法读取到，需要利用本申请提供的解码方法读取，实现了相关溯源数据的加密，同时又将可公开的数据提供给消费者。

二维码颜色编码完成后，编码时指定的划分区域数n、区域划分方式、划分区域的读写顺序以及颜色数量m均为已知，且m进制编码方式也已知。对颜色加密信息的解码过程需在以上信息已知的前提下进行。解码过程如下：

1、获取二维码图片，根据二维码回型定位符，调整二维码方向。

2、根据区域划分方式，将二维码区域划分成n个区域。

3、按照读写顺序，识读每一个划分区域内的颜色信息，转换成m进制对应的数字0至m-1，得到m进制数据，该m进制数据对应的是编码过程中产生的 k位需要通过颜色编码加密存储的数据与纠错码数据。仍以4进制为例，当分别读取到红、黑、蓝、黄时，将其转换成对应的数值0、3、2、1。

4、对通过颜色转换得到的m进制数据进行纠错码解码运算，得到通过颜色隐藏的数据的m进制数据，即，对应编码过程中产生的m进制的需要通过颜色编码加密存储的数据。

5、根据m进制的信息编码方式，对加密信息进行解码，得到颜色编码隐藏的数据，即，编码过程中，需要通过颜色编码加密存储的数据。

二维码解码时，容易出现因颜色识读有误导致的颜色误读情况。因此，需要根据颜色解码的实际应用场景，选择合适的颜色进行颜色编码。或者针对颜色编码解码设备配备统一光源，以避免因光照不均匀导致的颜色误读。

以上颜色编码、解码过程未考虑编码过程步骤3中，在区域划分完成后，出现某一区域内没有二维码黑色区域的情况，对这样的区域称为划分空白区域。由于掩码蒙版机制的存在，出现大范围空白区域的可能性较低。因此，在写入数据时出现划分空白区域的情况时，分以下三种情况分别处理：

1、当出现划分空白区域时，计算剩余颜色编码区域数量(即，尚未写入m 进制数据的划分区域的数量)与剩余数据位数(即，尚未写入划分区域的数据的尾数)的差值。若差值大于0，说明剩余编码位数足够存储剩余数据，将此划分空白区域跳过，不进行数据存储。例如，数据总共有四位，分别为0、1、2、3，划分区域数量总共为5，即D1、D2、D3、D4、D5，读取顺序为D1、D2、D3、 D4、D5，当D3为划分空白区域，原本将数据2写入D3，由于剩余颜色编码区域数量为3，大于剩余数据位数2，因此，可以跳过D3，将数据2写入D4，将数据3写入D5。读取数据时也跳过该划分空白区域，即根据读取顺序D1、D2、 D3、D4、D5，读取D2后直接跳过D3，直接读取D4；此处所谓的跳过该划分空白区域，还包括在编码过程中保存新的读取顺序D1、D2、D4、D5，即读取顺序不包括D3，这样在解码过程中直接跳过D3。

2、计算剩余颜色编码区域数量与剩余数据位数的差值。若差值为0，则将该数据位抛弃，划分空白区域不存储颜色数据，下一个划分区域存储下一位数据。在读取该划分区域颜色编码数据时，随机填入0至m-1中任意一个数据，利用纠错码的纠错能力对随机填入的数据进行纠错，还原原始数据。

3、当频繁出现划分空白区域，以至超出纠错码的纠错能力时，需重新更换区域划分方式，以降低划分空白区域出现的频率。例如，纠错码允许出现的划分空白区域为2个(即，允许抛弃2个数据)，超出2个将无法通过纠错码还原原始数据，例如出现3个甚至更多划分空白区域，此时，就需要重新对二维码进行区域划分。

Claims (10)

1.一种二维码产生方法，其特征在于：包括，(1)将需要加密存储的数据编写成m进制数据，并通过纠错算法对m进制数据编写纠错码，将纠错码添加到m进制数据，得到k位待隐藏数据；(2)根据待隐藏数据的数据量大小，按照区域划分方式将第一二维码的数据码区分成n个划分区域，n＞k；(3)选择m种颜色作为颜色编码的颜色，每一种颜色代表m进制的一个数码；利用待隐藏数据的每位数据的数值，按照读写顺序对划分区域进行标记，该数值对应m进制的一个数码；根据相应划分区域标记的数值，使用代表相应数码的颜色替换所述第一二维码的黑色区域的颜色。

2.如权利要求1所述的二维码产生方法，其特征在于：所述步骤(3)中，在对划分区域进行标记时，若出现划分空白区域，所述划分空白区域指二维码对应位置没有黑色区域，计算尚未标记的划分区域的数量与剩余数据位数的差值，所述剩余数据是指待隐藏数据中的尚未用于标记划分区域的数据，如果差值大于0，则将此划分空白区域跳过，不进行标记；如果差值等于0，则将此划分空白区域跳过，不进行标记，同时，抛弃对应该划分空白区域的数据，即，不使用该数据标记任何划分区域。

3.如权利要求2所述的二维码产生方法，其特征在于：当划分空白区域数量超出纠错码的纠错能力时，即，抛弃的数据过多，导致根据纠错码无法还原出所述需要加密存储的数据，则返回步骤(2)，使用新的区域划分方式对二维码的数据码区进行区域划分。

4.如权利要求1、2或3所述的二维码产生方法，其特征在于：所述步骤(2)中的第一二维码是根据可公开的数据信息生成的。

5.如权利要求1、2或3所述的二维码产生方法，其特征在于：所述步骤(1)中，将纠错码添加到m进制数据的尾部。

6.一种二维码解码方法，其特征在于：(1)根据区域划分方式，将二维码的数据码区分成n个划分区域；(2)根据读写顺序，识别每一个划分区域的颜色信息，并转换成m进制对应的数值，得到m进制数据；(3)对m进制数据进行纠错码解码运算，得到隐藏数据的m进制数据；(4)对m进制的隐藏数据进行解码运算，得到颜色编码隐藏的数据。

7.如权利要求6所述的二维码解码方法，其特征在于：在二维码产生过程中，存在跳过划分空白区域，未进行标记的情形，在所述步骤(2)中识别划分区域时，跳过该划分空白区域，根据读取顺序识别下一划分区域的颜色信息。

8.如权利要求6或7所述的二维码解码方法，其特征在于：在所述步骤(1)前，先根据二维码回形定位符调整二维码的方向。

9.一种二维码，其特征在于：利用权利要求1-5任一权利要求所述的二维码产生方法所产生。

10.一种可读存储介质，该可读存储介质中存储有程序，其特征在于：所述程序实现权利要求1-5任一权利要求所述的二维码产生方法，和/或权利要求6-8任一权利要求所述的二维码解码方法。