CN110809765A - 视频矩阵条形码系统 - Google Patents

Abstract

数据对象被解析为有效负载数据包，使得每个数据包都能够以矩阵条形码表示，所述矩阵条形码有时称为QR码。矩阵条形码是针对用以重构所述数据对象的每个有效负载数据包和伴随的元数据而生成的。矩阵条形码影片是从各个矩阵条形码汇编而来。所得影片能够被投影到捕获视频序列的读取器，所述读取器检查每个帧以从每个帧提取有效负载数据和对应元数据。所述读取器接着使用所述元数据将单独有效负载数据汇编回原始数据对象中，并响应于所述数据对象而确定要采取的动作。举例来说，基于文件类型和所述元数据中的指令，能播放影片、显示图像、打开文件，或者能采取其它动作。

Description

视频矩阵条形码系统

背景技术

本文中提供的背景描述是出于大体上呈现本公开的上下文的目的。在此背景技术部分中所描述的程度上，当前署名的发明人的工作以及在提交时可能不另外作为现有技术的本说明书的各方面既不明确地也不隐含地被承认为本公开的现有技术。

例如快速响应或QR码等矩阵条形码是广泛用于包装、广告、运输并且更多地用于以图形方式存储信息的符号。与简单的一维条形码不同，矩阵条形码中使用的二维技术允许通过符号传送更多数据。在矩阵条形码的一些实施例中，可存储近3000个数据字符。但是，这些数据并不总是足以传送所需信息量。

发明内容

过大而无法在单个矩阵条形码中传送的数据对象可被解析成各个矩阵条形码有效负载，所述有效负载各自具有相关联的元数据以用于关于重新汇编原始数据对象的指令，所述有效负载和元数据被渲染到各个矩阵条形码中。然后，这些各个矩阵条形码可以汇编成矩阵条形码影片。可使用签名板或其它显示类型对矩阵条形码影片进行投影。例如改进的智能手机等读取器可用于捕获矩阵条形码影片并提取构成影片的各个矩阵条形码。矩阵条形码影片的每个帧可含有用于重新汇编原始内容的有效负载数据和元数据。现在正在测试的颜色矩阵条形码可进一步增加矩阵条形码影片的容量。

在通过无线电信号广播信息可能不安全、不理想或仅仅不方便的环境中，矩阵条形码影片提供以下方法：限制信息散播到关于矩阵条形码影片显示设备已知的位置中的设备，而发送方与接收方之间没有任何配对、连接或其它信号交换。对于某些情况，匿名地接收信息而不离开蓝牙或WiFi“路径”的能力可以被视为优于基于无线电的信息系统的特定优点。

附图说明

仅出于说明的目的，附图描绘优选实施例。本领域技术人员可以从下面的论述中容易地认识到，在不脱离本文描述的原理的情况下，可以采用在本文中示出的结构和方法的替代实施例。

图1是示出根据本公开的系统组件和数据生成的系统图；

图2是矩阵条形码影片的实施例的图示；

图3是生成矩阵条形码影片的方法的流程图；并且

图4是对矩阵条形码影片进行解码的方法的流程图。

具体实施方式

矩阵条形码用于工业、零售、产品标记、网站，并且更多地用于简单转送信息，例如URL或产品信息。一种类型的矩阵条形码是众所周知的QR码，是日本Denso WaveIncorporated的注册商标。矩阵条形码以数种不同格式定义，支持从数百到数千字符或字节的数据内容大小。矩阵条形码可包含代码作为数据的性质，包含但不限于网址的URL类型、商务名片数据的VCard类型、文本类型、电子邮件类型等等。所有矩阵条形码都遵循相同的基本格式的位置、对准和时序标记，以及数据行和列。虽然较高密度的矩阵条形码可以传送相对大量的数据，但它们可能并不总是能够传递广告商或其它用户可能需要的数据量。

图1示出解决矩阵条形码的数据大小限制的系统100的一个示例性实施例。系统100包含影片生成器102、投影机120和读取器128。影片生成器102可以是包含处理器104和存储器105的基于处理器的机器。处理器104可以执行存储在存储器105中的命令，而存储器105还可以包含数据和设置以及可执行代码。影片生成器102还可以包含在将数据处理成视频的硬件或软件中实施的模块。

在所示实施例中，影片生成器102可以具有功能模块，包含解析器108、转换器112和影片打包器116。将认识到，基于系统100的确切需求，每个模块的确切功能可以组合或进一步分离，例如转换速度、成本、处理量等。因而，当加工速度是因素时，这些模块108、112、116的一些或全部方面可以在硬件中实施。类似地，例如当需要低成本并且处理量不是考虑因素时，模块可以在软件中实施。

投影机120可以包含处理器122和存储器(未描绘)、用户接口124和显示器126。用户接口124可以包含具体的输入装置，例如键盘、光标装置、触摸屏或其它手动接口。在实施例中，可通过用户接口124在显示器126上选择多于一个矩阵条形码影片。进一步的手动交互可使矩阵条形码影片开始播放。在另一个实施例中，用户接口124可以包含能够读取由读取器128传送的信息的相机或其它传感器。例如，在开始播放影片之前，用户接口124可以等待来自读取器128的光信号，或光信号可以指示要播放矩阵条形码影片的帧速率。或者，特定矩阵条形码影片的封面图片可以指示影片将播放的帧速率，使得读取器128可以注意帧速率，并且作为响应相应地调整其捕获速率。

读取器128可以包含相机130、视频捕获模块134、数据提取器138和汇编器142。读取器128还可以包含处理器146、存储器148和显示器150。相机130可以用来记录通过投影机120的显示器126播放的矩阵条形码视频。视频捕获(vidcap)模块134将视频分解回各个矩阵条形码，汇编器142从所述各个矩阵条形码中提取数据，并创建对应于原始数据对象106的重复数据对象144。

在操作中，影片生成器接收数据对象106，并通过解析器模块108创建各个数据有效负载和相关联元数据110。转换器112接着生成表示单独有效负载/元数据对的矩阵条形码114。为了正确地将数据有效负载和元数据110解析为适当大小，解析器108必须了解转换器112将使用的特定矩阵条形码类型，以确保在矩阵条形码114中有足够的数据空间。影片打包器116可以接着使用例如H.264压缩方案对各个矩阵条形码114执行数据压缩。影片打包器116可以接着将压缩的帧放入容器中，以完成影片118的开发。在各种实施例中，容器可以是MP4、AVI、WMV或众多已知影片容器格式中的任一个。

当从单独编码的矩阵条形码帧创建矩阵条形码影片118时，压缩过程可以设置为使每个帧为独立帧或I帧，或者可以使用以一定间隔选择性地插入I帧的标准译码技术。在后一种情况下，在I帧之间生成渐进帧或P帧，其中每个P帧仅承载从最后一个I帧之后的帧之间的差异。相比于可能使用利用P帧的高性能压缩，仅具有I帧的影片可能更大，但在呈现期间可能更容易解码，这又可以允许在投影机120处使用更廉价的显示工艺。

在另一个实施例中，矩阵条形码影片118可以作为影片文件传输到读取器128，其中读取器128可以将影片数据直接解码成条形码。在这种情况下，具有各个I帧可以降低重新创建矩阵条形码的复杂性。

投影机120可以通过任何合适的输送机制接收影片118，包含但不限于可拆卸存储器、无线网络和有线网络。影片118可以通过显示器126查看，例如产品标牌或活动标签。在实施例中，影片118可以循环播放，或者可以响应于手动接收或从读取器128接收的信号而播放。帧速率的指示可以在投影机120与读取器128之间传输。在各种实施例中，投影机120可以在播放时调整视频的帧速率，或者读取器128可以基于投影机120与读取器128之间交换的功能性调整相机130的视频捕获速率。例如，一些视频实用程序允许以不同帧速率根据原始编码重播视频文件。特别是因为音频不是播放中的因素，所以可以使用数种已知技术来调整视频帧速率。

通过相机130在读取器128处接收影片拷贝132，并开始提取影片118的各个帧的过程。在此过程中，从影片118中捕获单独的矩阵条形码，并且在实施例中，可以通过视频捕获(vidcap)模块134将所述矩阵条形码作为矩阵条形码136的各个图像文件写出。为了确保矩阵条形码影片的每个帧都被捕获，智能手机上的应用程序可以允许调整其相机的帧速率。矩阵条形码序列或矩阵条形码影片可以低于相机捕获速度的Nyquist速率的帧速率播放。例如，如果以低于30帧每秒的速率播放，例如以15帧每秒的速率播放，那么能够以30帧每秒记录的相机可以用于捕获每个唯一矩阵条形码。

重新创建的各个矩阵条形码136可以由数据提取器138处理，以生成与每个矩阵条形码相关联的各个有效负载数据和元数据140。汇编器142可以使用元数据重新汇编有效负载数据，以在新的数据对象144中复制原始数据对象106。

在各种实施例中，数据对象144可以用于采取动作。例如，在一个实施例中，数据对象144可以是URL，并且动作将为打开URL。在另一个实施例中，数据对象144可以是具有文本和图像的多媒体对象，并且动作可以是在显示器150上呈现信息。在另一个实施例中，数据对象144可以是具有密钥的数字证书，并且动作可以是将证书存储在浏览器的证书存储区中。要采取的动作可以通过数种方式来确定。在一个实施例中，数据对象144可以具有指示要采取哪些动作的文件类型，例如，.pdf文件扩展名可以指示应该在PDF查看器中打开文件，并且.doc文件扩展名可以指示应该在Microsoft Word^TM中打开文件。在另一个实施例中，矩阵条形码114、136中包含的元数据的一个或多个要素可以指示要与数据对象144采取的动作。根据当地安全政策，操作可能需要来自读取器128的用户或操作者的干预。读取器128还可以包含处理器146、存储器148和显示器150，其组合以运行可执行程序并允许用户与读取器128交互。

图2是部署矩阵条形码影片的实施例的图示。在此图示中，矩阵条形码影片182并入另一个媒体平台中，而不是作为独立要素。此处显示，矩阵条形码序列并入另一个媒体的例如影片等正常帧序列中。在其它实施例中，矩阵条形码影片可以是并入的媒体平台，包含视频广告、店内显示器的引导媒体、动画图形图像格式(GIF)序列、视频游戏等。在此实施例中，读取器128可以与本文所描述的方式相同的方式捕获矩阵条形码帧。

图3是创建矩阵条形码影片118的方法200的流程图。在框202处，可以在影片生成器102处接收数据对象106。在一个实施例中，数据对象106可以大于特定类型的单个矩阵条形码的容量。矩阵条形码类型的选择可以基于数个因素中的任一个，但与本公开相关的只有选定的矩阵条形码类型不能在单个图像中编码整个数据对象106。在框204处，可以将数据对象106解析成各个有效负载数据包以及在框206处针对每个有效负载数据包生成的对应元数据。元数据可以使用预定格式来指示元数据的开始和大小以及有效负载数据包的开始和大小以用于解码。元数据还可以包含其对应数据有效负载数据包的序列号，以允许在重新汇编期间对已解析数据进行重新排序。可以通过框208重复所述过程，直到整个数据对象106被解析成有效负载数据包和对应元数据110。

可以针对在框210处的每个有效负载数据包及其对应元数据渲染矩阵条形码图像。所得矩阵条形码114可以任何序列放置，但是逻辑上合理的是以所述矩阵条形码被创建并且将被解码的序列放置所述矩阵条形码。在框212处，可以将所得各个矩阵条形码作为图像编码成矩阵条形码帧。在实施例中，条形码图像可以编码成H.264格式或其它类似的视频压缩格式。在框214处，编码帧可以被格式化成数个众所周知的容器中的任一个的矩阵条形码影片118。这些容器格式可包含MP4、AVI或WMV格式等等。在实施例中，矩阵条形码影片118可以被命名为包含容器指示符，例如filename.mp4。另外，文件名可包含影片118的帧速率，例如，filename15.mp4，以指示具有15帧/秒帧速率的MP4容器。

图4中示出解码和作用于矩阵条形码影片的方法220的流程图。在框222处，可以任选地针对读取器128的相机130设置视频捕获的帧速率。所需的或在某些情况下最小的帧速率的指示可以通过光信号直接地从投影机120传输到读取器128，或者通过指示读取器的用户通过读取器128的用户接口手动设置帧速率来传输。例如，显示器126上示出的封面图片可以指示影片的帧速率或相机130的最小帧速率设置。

在框224处，影片118可以由投影机120呈现，并由相机130在读取器128处接收，使得在读取器处创建影片文件132。在框226处，视频捕获模块134可以用来将矩阵条形码影片132的帧转换成原始矩阵条形码114的各个矩阵条形码图像136。在已经提取矩阵条形码图像136后，在框228处，可以读取每个条形码的有效负载数据包和对应元数据140。重复数据删除过程可以在矩阵条形码阶段或在有效负载数据包阶段消除可通过影片118在被投影时过采样而创建的重复帧。

然后，在框230处，可以使用元数据从有效负载数据包重新创建数据对象144。最后，在框232处，可以采取对应于数据对象144的动作。操作可以直接涉及数据对象144，例如，当数据对象144为视频文件时播放视频。或者，数据对象144可以是在读取器128的处理器146上运行的可执行文件。在另一个实施例中，数据对象144可仅具有遵循的指令，以便进行不同的动作，例如解锁先前下载的程序或允许访问先前隐藏的网站。

使用矩阵条形码影片118传递信息的技术效果是能够限制将大量数据分配到明确限定的物理空间并准许使用完全被动的单程传递的这种传递。与在每个方向上辐射并且要求信号交换并留下装置签名的射频数据广播不同，使用矩阵条形码影片的光学传递准许将大量数据快速传递到匿名目标(即，读取器128)。与矩阵条形码的有限容量不同，矩阵条形码影片118允许几乎无限的数据容量和数据类型，这些数据容量和数据类型超出针对当前矩阵条形码定义的数据容量和数据类型。

使用矩阵条形码影片118在实体之间传递数据对象106通过确保接收方在投影机120的有限范围内而使发送方获益，并以普遍可用于例如智能手机和平板电脑等装置的格式，即，通过设备的相机呈现数据。无线网络传达Wifi密码或打开发送或接收装置不需要通过无保护的无线电网络进行攻击。另外，在使用视频传递来确认呈现的情况下，光学传递的使用确保接收方与投影机120在给定物理接近度内，而不是仅仅在WiFi范围内。使用矩阵条形码影片118传递数据也可以通过允许匿名接收信息而以类似方式使接收方获益，而不需要登录网络或以其它方式留下电子足迹(footprint)。

仅出于说明的目的，图式描绘优选实施例。本领域技术人员将从下面的讨论中容易地认识到，在不脱离本文描述的原理的情况下，可以采用在本文中示出的结构和方法的替代实施例。

在阅读本公开后，本领域技术人员将通过本文公开的原理理解本文中描述的系统和方法的额外替代结构设计和功能设计。因此，虽然已经示出和描述了特定实施例和应用，但是应理解，所公开的实施例不限于在本文中公开的精确构造和组件。在不脱离任何所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以对本文公开的系统和方法的布置、操作和细节做出各种修改、改变和变化，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims (20)

1.一种用于通过矩阵条形码传送信息的系统，所述系统包括：

矩阵条形码影片生成器，其包含：

解析器，其从数据对象提取各个有效负载数据包，所述解析器进一步针对所述有效负载数据包中的每一个生成元数据；

转换器，其针对每个有效负载数据包和每个有效负载数据包的对应元数据生成单独矩阵条形码；和

打包器，其以预定帧速率将所述单独矩阵条形码作为帧放置到矩阵条形码影片中；

投影机，其包含：

显示装置；

存储器，其存储所述矩阵条形码影片；和

处理器，其耦合到所述显示装置和所述存储器，所述处理器被编程以在所述显示装置上以所述预定帧速率播放所述矩阵条形码影片；和

读取器，其包含：

相机，其在高于所述预定帧速率的帧速率下操作，所述相机从所述矩阵条形码影片捕获每个矩阵条形码；

处理器，其耦合到所述相机；

存储器，其存储可执行代码，所述可执行代码使所述处理器检查所述矩阵条形码影片的每个帧并从所述矩阵条形码影片的每个帧提取所述元数据和有效负载数据，根据存储在所述矩阵条形码影片的每个帧中的所述元数据将所述数据对象汇编并存储在所述存储器中，并且响应于所述数据对象而采取动作。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述投影机进一步包含传感器，所述传感器响应于接近所述显示装置的手势而播放所述矩阵条形码影片。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述读取器是智能手机上的应用程序，其改变所述智能手机的相机的捕获帧速率。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述读取器解译所述矩阵条形码影片中的第一矩阵条形码以确定捕获所述矩阵条形码影片所需的所述帧速率。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述读取器在从每个帧提取所述元数据和有效负载数据之前对所述相机多于一次地捕获的单独矩阵条形码进行重复数据删除。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述打包器以H.264兼容格式输出所述矩阵条形码影片。

7.一种用于从矩阵条形码影片提取数据对象的读取器，所述读取器包括：

相机；

存储器，其存储可执行指令；和

处理器，其耦合到所述存储器和所述相机，所述处理器执行所述指令以使所述读取器：

捕获所述矩阵条形码影片，所述矩阵条形码影片包含各个矩阵条形码作为媒体平台中的帧；

从所述矩阵条形码影片的每个帧提取单独元数据和有效负载数据；

根据所述元数据将来自所述矩阵条形码影片的每个帧的所述单独有效负载数据汇编到所述数据对象中；

响应于所述数据对象采取动作。

8.根据权利要求7所述的读取器，其中所述处理器执行另外的指令，所述指令使所述相机将其视频捕获速率调整成大于所述矩阵条形码影片的帧速率。

9.根据权利要求8所述的读取器，其中所述处理器捕获所述矩阵条形码影片的封面图片中的一个以提取所述矩阵条形码影片的帧速率。

10.根据权利要求7所述的读取器，其中所述数据对象是由所述处理器执行以采取所述动作的可执行代码。

11.根据权利要求7所述的读取器，其中所述数据对象是由所述处理器通过显示器呈现的图像。

12.根据权利要求7所述的读取器，其中所述数据对象是由所述处理器通过显示器呈现的文本对象。

13.根据权利要求7所述的读取器，其中所述读取器进一步包括输入装置，并且所述处理器从所述输入装置接收信号以开始通过所述相机捕获所述矩阵条形码影片。

14.根据权利要求7所述的读取器，其中所述处理器在从所述矩阵条形码影片提取各个矩阵条形码之前完成所述矩阵条形码影片的捕获。

15.根据权利要求7所述的读取器，其中所述处理器在提取所述元数据和有效负载数据之前去除重复帧。

16.一种生成矩阵条形码影片的方法，所述方法包括：

接收数据对象，所述数据对象大于选定矩阵条形码编码类型的容量；

将所述数据对象解析成有效负载数据包；

针对所述有效负载数据包中的每一个生成元数据，所述元数据至少包含关于所述有效负载数据包的序列的信息；

针对所述有效负载数据包和其对应元数据中的每一个渲染矩阵条形码图像；

使用渲染的矩阵条形码图像对矩阵条形码帧进行编码；和

将所述帧格式化为标准视频容器中的矩阵条形码影片。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述矩阵条形码帧呈H.264格式，并且所述容器是MP4容器类型。

18.根据权利要求16所述的方法，其中至少一个帧的所述元数据包含帧的总数。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述视频容器的编码指定所述矩阵条形码影片的帧速率。

20.根据权利要求16所述的方法，其中所述矩阵条形码影片被嵌入另一媒体平台中。

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