CN111064739A - 数据传输平台及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种数据传输平台及其方法，包括：步骤1：二维码图像的生成与处理；步骤2：二维码图像的扫描与识别；步骤3：数据同步与更新。结合其它结构或方法有效避免了现有技术中实现物理隔离的两个网络之间数据的传输是人工手动操作而耗时耗力、需要人员频繁操作可靠性低的缺陷。

Description

数据传输平台及其方法
技术领域
本发明涉及数据传输技术领域，也涉及二维码应用技术领域，具体涉及一种数据传输平台及其方法，尤其涉及一种涉密场景在移动网络与局域网之间数据的跨网传输平台及其方法。
背景技术
移动智能终端拥有接入互联网能力，通常搭载各种操作系统，可根据用户需求定制化各种功能。生活中常见的移动智能终端包括车载智能终端、智能电视、可穿戴设备等。近年来，移动智能设备已经进入了政府机关、武警、军队及各企事业部门等有一定保密要求的单位，给日常办公带来了便利。对于存储在移动智能设备上的信息在向局域网传输时，如何安全高效的将存储在移动智能设备上的信息传输到局域网上就显得尤为重要。在涉密场景中通常采取物理隔离的方式保证网络数据的安全，而对于实现物理隔离的两个网络之间数据的传输，普遍可行的做法是人工手动操作，此方法耗时耗力，需要人员频繁操作，可靠性低。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种数据传输平台及其方法，有效避免了现有技术中实现物理隔离的两个网络之间数据的传输是人工手动操作而耗时耗力、需要人员频繁操作可靠性低的缺陷。
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种数据传输平台及其方法的解决方案，具体如下：
一种数据传输平台的方法，包括如下步骤：
步骤1：二维码图像的生成与处理；
步骤2：二维码图像的扫描与识别；
步骤3：数据同步与更新。
所述二维码图像的生成与处理包括：数据传输时，发送端从数据库中读取需要传输的数据，通过数据库语言筛选出差量数据，当对需要传输的数据添加传输协议后得到数据信息，发送端将数据信息进行封装后形成数据包，将数据包拆分并编码成若干二维码图像，二维码图像按照先后顺序显示在显示屏幕上，并开始数据传输。
所述数据信息b包括整型变量snum、Num和num，Num、num、snum均为二维码图像序号，其中Num和num为整型变量并由发送端生成，snum由接收端生成，Num从1开始递增，snum从2开始递增，若num与snum不相等则表明二维码图像漏传或者识别失败，此时需要重新传输Num序号的图像；若num与snum相等则结束数据传输，此时将所有接收到的二维码图像信息整合为数据包。
在需要重传带有作为二维码图像序号的Num的二维码图像时，由接收端生成相关反馈信息的二维码图像，发送端识别该图像后开始传输对应二维码图像序号的序号的图像。在重传的过程中Num和num将被重置。
对于具有外键约束和具有关联信息的字段，可以由发送端先查找出外键和对应的关联信息，再生成数据库语句，保证信息的成功更新。
所述二维码图像的扫描与识别包括：发送端根据数据信息，实时显示其对应的二维码图像；接收端采集到的图像中存在重复帧，需要在数据更新前将其剔除。
接收端采集到的二维码图像后还需要用其连接的摄像头进行对该二维码图像进行内容识别；在进行内容识别时采用图像灰度化、中值滤波或二值化处理来提高二维码图像的识别精度。
所述图像灰度化、中值滤波或二值化处理的方式如下所示：
所述灰度化包括：经过摄像头获取到的预览图像以及本地图像库中的图像主要为YUV和RGB两种格式，灰度化只需保留图像的亮度信息即可。YUV图像忽略U和V的数值只保留Y的数值即完成图像灰度化；RGB图像的灰度化则通过式(4)得到亮度信息近似值；
Y＝(R+2×G+B)/4 (4)
所述中值滤波包括：结合二维码图像的特性，选用3×3的矩形窗口作为滤波窗口，遍历窗口中二维码图像的所有像素点的灰度值，将这些灰度值从小到大进行排序，选取排序结果的中间值，并将其作为如公式(5)所示的这个窗口中心像素点的灰度值PM，其中，n为窗口中像素点的个数并为正整数，Pi为窗口中第i个像素点的灰度值；
Figure BDA0002339565520000031
所述二值化包括：基于大津算法(OTSU法)选取出灰度图像的像素分割阈值T，将阈值T与整幅图像的像素值进行比较，当像素值I(x,y)≥T时，将该像素赋值为255，设为白色；当像素值I(x,y)＜T时，将该像素赋值为0，设为黑色。
所述数据同步与更新包括：解码二维码图像得到数据信息，并校验此信息是否存在错误和遗漏。对于正确的信息，在将所有二维码图像整合为数据包后，利用数据库SQL语言将扫描识别的信息与数据库表中没有传输的信息进行整合得到全部信息，最后将信息写入数据库；
对于存在遗漏和错误的信息，则由接收端生成二维码图像指令，重新传输出错的二维码图像给发送端来让发送端重新传输对应的二维码图像，以此让发送端重新发送直到所有信息正确传输，再进行数据同步与更新。
所述数据传输平台，包括接收端和发送端，所述接收端与发送端连接；
所述接收端与发送端均能够是PC机或者移动智能设备；
所述接收端或发送端连接着摄像头；
所述接收端和发送端中均有二维码生成和识别程序。
所述移动智能设备在移动网内工作，PC机在局域网内工作，移动智能设备与服务器之间通过无线连接，PC机与服务器和摄像头通过有线连接形成一个整体。
本发明的有益效果为：
1.针对现有技术方案在传输过程中的安全性的问题，本平台能采用QRcode二维码图像作为数据传输载体，通过数据控制以及添加传输协议，增强了数据传输的安全可靠。
2.现有跨网传输系统多是单向传输且数据传输量小，本平台能够采用的QRcode二维码具有容错能力强、数据容量大、识别速度快等特点，利用数据库SQL语言差量传输数据有效提高了数据传输量，平台所使用移动智能终端和PC机既能作为数据发送节点也可作为数据接收节点，实现了数据的双向跨网传输。
3.本平台创新使用移动智能终端，利用智能终端集显示屏幕和摄像头于一体的特点，简化了二维码数据传输系统结构，成本更低，布置更灵活。
4.本平台基于Android采用面向对象编程语言，开发资源丰富，维护成本低，并可以通过远程控制实现系统的实时更新。
5.现有技术方案多是局域网与局域网之间的数据传输，本平台解决了在物理隔离条件下移动网与局域网之间的数据交互。
附图说明
图1为本发明的接收端和发送端的连接示意图。
图2为本发明的数据传输平台的结构图。
图3为本发明的数据传输平台的规划方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。
如图1-图3所示，数据传输平台的规划方法，包括如下步骤：
步骤1：二维码图像的生成与处理；
所述二维码图像的生成与处理包括：数据传输时，发送端从数据库中读取需要传输的数据，通过数据库SQL语言筛选出差量数据，当对需要传输的数据a添加传输协议C后得到数据信息b，发送端将数据信息b进行封装后形成数据包，将数据包拆分并编码成若干二维码图像，二维码图像按照先后顺序显示在显示屏幕上，并开始数据传输。添加传输协议起到传输内容控制和排除干扰二维码图像的作用。数据信息b的结构示例如下所示，整个式(1)包含内容为最终的数据信息b也即二维码图像内容。
<AAEEUU><Num>Hello World！<num><snum> (1)
num＝Num+1 (2)
snum＝num (3)
式(1)中AAEEUU为传输协议C，Hello World！为传输数据，Num、num、snum均为二维码图像序号，三者关系如式(2)和(3)所示。所述数据信息b包括整型变量snum、Num和num，Num、num、snum均为二维码图像序号，其中Num和num为整型变量并由发送端生成，snum由接收端生成，在每次发送和接收时，发送端和接收端各自分别生成一次num和snum；Num从1开始递增，snum从2开始递增，若num与snum不相等则表明二维码图像漏传或者识别失败，此时需要重新传输Num序号的图像；若num与snum相等则结束数据传输，此时将所有接收到的二维码图像信息整合为数据包，进行下一步的数据更新。
在需要重传带有作为二维码图像序号的Num的二维码图像时，由接收端生成相关反馈信息的二维码图像，发送端识别该图像后开始传输对应二维码图像序号的序号的图像。在重传的过程中Num和num将被重置，例如：第一次传输出现错误的二维码的图像序号为2和6，在第二次重新传输时这两张图像的序号将被重置为1和2。若重传数据成功则snum与num的值相等，若失败则snum与num的值不相等，以此循环直到数据全部传输成功为止。
平台基于My SQL数据库设计的示例的数据库表格的结构如表1所示，用户可以根据需要增加字段名。在表1中的ID为必传字段，Context为需要传输的差异数据，Name和Card_No为相同数据不需传输，Date为时间戳用以记录数据更新时间。用户只需传输ID和Context字段的内容就能够将整张表的内容全部传输完成，有效的压缩了传输数据量。
对于具有外键约束和具有关联信息的字段，可以由发送端先查找出外键和对应的关联信息，再生成数据库SQL语句，保证信息的成功更新。
表1
字段名 字段类型 NULL KEY 说明
ID Char(32) NO YES 编号
Name Char(20) NO NO 姓名
Card_No Char(18) NO NO 证件号码
Context Char(255) NO NO 内容
Date timestamp NO NO 时间
1.步骤2：二维码图像的扫描与识别；
所述二维码图像的扫描与识别包括：发送端根据数据信息，实时显示其对应的二维码图像，对于大容量的二维码图像可以延长显示时间确保作为摄像头的扫描端能够成功读取数据图像；由于二维码图像的延时显示，接收端采集到的图像中势必存在大量的重复帧，需要在接收端的数据更新前将其剔除。对于重复采集帧可采用二维码图像内容比对的方法进行剔除，通过连续采集到的两帧二维码图像内容的对比，选择出内容变化的二维码图像将其数据信息更新到数据库。
接收端采集到的二维码图像后还需要用其连接的摄像头进行对该二维码图像进行内容识别；根据QR二维码编码规则，其具有L,M,Q,H四级纠错级别，分别可纠错7％，15％，25％和30％的错误码字，由于环境灯光等对于二维码图像采集过程中造成的噪声和部分缺失等现象，越高的纠错级别提供越高的识别准确率，系统可以通过设置相应的纠错级别排除环境灯光等的影响。普通CMOS而摄像头采集到的二维码图像中经常会含有一些噪声点，导致图像退化，对后续的识别产生严重的干扰，降低识别率。针对图像中普遍存在的高斯噪声、椒盐噪声采取了中值滤波降噪处理，能够有效的去除上述几种噪声，保护图像的边缘信息，不会对后续的边缘提取产生很大的影响。在进行内容识别时采用图像灰度化、中值滤波或二值化处理来提高二维码图像的识别精度。
所述图像灰度化、中值滤波或二值化处理的方式如下所示：
所述灰度化包括：通常经过摄像头获取到的预览图像以及本地图像库中的图像主要为YUV和RGB两种格式，灰度化只需保留图像的亮度信息即可。YUV图像忽略U和V的数值只保留Y的数值即完成图像灰度化；RGB图像的灰度化则通过式(4)得到亮度信息近似值；
Y＝(R+2×G+B)/4 (4)
所述中值滤波包括：普通CMOS摄像头采集到的二维码图像中经常会含有一些噪声点，导致图像退化，对后续的图像识别产生严重的干扰，降低图像识别率。结合二维码图像的特性，选用3×3的矩形窗口作为滤波窗口，遍历窗口中二维码图像的所有像素点的灰度值，将这些灰度值从小到大进行排序，选取排序结果的中间值，并将其作为如公式(5)所示的这个窗口中心像素点的灰度值PM，其中，n为窗口中像素点的个数并为正整数，Pi为窗口中第i个像素点的灰度值；
Figure BDA0002339565520000091
所述二值化包括：基于大津算法(OTSU法)选取出灰度图像的像素分割阈值T，将阈值T与整幅图像的像素值进行比较，当像素值I(x,y)≥T时，将该像素赋值为255，设为白色；当像素值I(x,y)＜T时，将该像素赋值为0，设为黑色。
2.步骤3：数据同步与更新；
所述数据同步与更新包括：解码二维码图像得到数据信息，并校验此信息是否存在错误和遗漏。对于正确的信息，在将所有二维码图像整合为数据包后，利用数据库SQL语言将扫描识别的信息与数据库表中没有传输的信息进行整合得到全部信息，最后将信息写入数据库；
对于存在遗漏和错误的信息，则由接收端生成二维码图像指令，重新传输出错的二维码图像给发送端来让发送端重新传输对应的二维码图像，以此让发送端重新发送直到所有信息正确传输，再进行数据同步与更新。
所述数据传输平台，包括若干数据传输终端协同构成，在具体应用中可根据用户情况布置多组相同的结构。如图1所示的作为数据传输终端的平台的二维码接收端和二维码发送端，所述接收端与发送端连接；
所述接收端与发送端均能够是PC机或者移动智能设备；所述移动智能设备能够是智能手机。
所述接收端或发送端有线连接着摄像头；
所述接收端和发送端中均编写有二维码生成和识别程序。所述二维码能够是QRcode二维码图像。这样移动智能设备和PC机中均编写有二维码生成和识别程序。数据传输流程如图3所示。具体而言，以二维码图像为数据传输载体，面向涉密场景，旨在实现移动网络和局域网之间数据的交互；如图2所示，平台由移动智能设备，PC机，摄像头和服务器组成，图例为一组传输模型，实际应用可以在此基础上添加多组相同的结构。
所述移动智能设备在移动网内工作，PC机在局域网内工作，移动智能设备与服务器之间通过无线连接，PC机与服务器和摄像头通过有线连接形成一个整体。
所述数据传输平台，数据发送端由移动智能设备或者PC机与摄像头连接的整体构成，数据接收端设备配置与发送端相同；移动智能设备和PC机中均编写有二维码生成和识别程序，移动智能设备通过自身屏幕显示二维码图像、通过自身后置的摄像头扫描二维码图像，PC机通过显示器显示二维码图像、通过连接的摄像头扫描二维码图像；平台通过数据库SQL语言筛选出差量数据，将差量数据生成二维码图像，在扫描识别该图像获得差量数据后，再通过数据库SQL语言对照数据库表补全差量数据，提升了二维码传输信息量；本二维码数据传输平台具有安全可靠、配置灵活、成本低等优点。
这样的优点如下：
(1)平台采用QRcode二维码图像作为数据传输载体，通过数据控制以及添加传输协议，保证了数据传输的安全可靠，同时QRcode二维码具有容错能力强、数据容量大、识别速度快等特点，发挥平台实时高效的传输能力。
(2)平台创新使用移动智能终端，利用智能终端集显示屏幕和摄像头于一体的特点，简化了二维码数据传输平台结构，成本低，布置更灵活。
(3)平台所使用移动智能终端和PC机既能作为数据发送节点也可作为数据接收节点，实现了数据的双向跨网传输；
(4)平台基能于Android采用面向对象编程语言，开发资源丰富，维护成本低，并可以通过远程控制实现平台的实时更新。
(5)平台发送端界面具有数据控制功能，控制数据的生成和传输；
(6)平台接收端采用零操作界面，全自动接收所传输的数据信息并记录在日志文件中。
(7)平台充分利用二维码容错性，纠错能力强，隔空传输等特点，实现真正意义上的物理隔离。
(8)平台设计有数据库表，将重要的信息写入数据库表中的相应字段内。在数据传输时只传输存在差异的数据字段，相同的数据字段和重要字段的内容则不需要传输，提高了数据传输量和数据传输的安全性。
以上以用实施例说明的方式对本发明作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化、改变和替换。

Claims (9)

1.一种数据传输平台的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：二维码图像的生成与处理；
步骤2：二维码图像的扫描与识别；
步骤3：数据同步与更新。
2.根据权利要求1所述的数据传输平台的方法，其特征在于，所述二维码图像的生成与处理包括：数据传输时，发送端从数据库中读取需要传输的数据，通过数据库语言筛选出差量数据，当对需要传输的数据添加传输协议后得到数据信息，发送端将数据信息进行封装后形成数据包，将数据包拆分并编码成若干二维码图像，二维码图像按照先后顺序显示在显示屏幕上，并开始数据传输。
3.根据权利要求2所述的数据传输平台的方法，其特征在于，所述数据信息包括整型变量snum、Num和num，Num、num、snum均为二维码图像序号，其中Num和num为整型变量并由发送端生成，snum由接收端生成，Num从1开始递增，snum从2开始递增，若num与snum不相等则表明二维码图像漏传或者识别失败，此时需要重新传输Num序号的图像；若num与snum相等则结束数据传输，此时将所有接收到的二维码图像信息整合为数据包。
4.根据权利要求3所述的数据传输平台的方法，其特征在于，在需要重传带有作为二维码图像序号的Num的二维码图像时，由接收端生成相关反馈信息的二维码图像，发送端识别该图像后开始传输对应二维码图像序号的序号的图像。在重传的过程中Num和num将被重置。
5.根据权利要求3所述的数据传输平台的方法，其特征在于，对于具有外键约束和具有关联信息的字段，可以由发送端先查找出外键和对应的关联信息，再生成数据库语句，保证信息的成功更新。
6.根据权利要求1所述的数据传输平台的方法，其特征在于，所述二维码图像的扫描与识别包括：发送端根据数据信息，实时显示其对应的二维码图像；接收端采集到的图像中存在重复帧，需要在数据更新前将其剔除；
接收端采集到的二维码图像后还需要用其连接的摄像头进行对该二维码图像进行内容识别；在进行内容识别时采用图像灰度化、中值滤波或二值化处理来提高二维码图像的识别精度；
所述图像灰度化、中值滤波或二值化处理的方式如下所示：
所述灰度化包括：经过摄像头获取到的预览图像以及本地图像库中的图像主要为YUV和RGB两种格式，灰度化只需保留图像的亮度信息即可。YUV图像忽略U和V的数值只保留Y的数值即完成图像灰度化；RGB图像的灰度化则通过式(4)得到亮度信息近似值；
Y＝(R+2×G+B)/4 (4)
所述中值滤波包括：结合二维码图像的特性，选用3×3的矩形窗口作为滤波窗口，遍历窗口中二维码图像的所有像素点的灰度值，将这些灰度值从小到大进行排序，选取排序结果的中间值，并将其作为如公式(5)所示的这个窗口中心像素点的灰度值PM，其中，n为窗口中像素点的个数并为正整数，Pi为窗口中第i个像素点的灰度值；
Figure FDA0002339565510000021
所述二值化包括：基于大津算法(OTSU法)选取出灰度图像的像素分割阈值T，将阈值T与整幅图像的像素值进行比较，当像素值I(x,y)≥T时，将该像素赋值为255，设为白色；当像素值I(x,y)＜T时，将该像素赋值为0，设为黑色。
7.根据权利要求1所述的数据传输平台的方法，其特征在于，所述数据同步与更新包括：解码二维码图像得到数据信息，并校验此信息是否存在错误和遗漏。对于正确的信息，在将所有二维码图像整合为数据包后，利用数据库SQL语言将扫描识别的信息与数据库表中没有传输的信息进行整合得到全部信息，最后将信息写入数据库；
对于存在遗漏和错误的信息，则由接收端生成二维码图像指令，重新传输出错的二维码图像给发送端来让发送端重新传输对应的二维码图像，以此让发送端重新发送直到所有信息正确传输，再进行数据同步与更新。
8.一种数据传输平台，其特征在于，包括接收端和发送端，所述接收端与发送端连接；
所述接收端与发送端均能够是PC机或者移动智能设备；
所述接收端或发送端连接着摄像头；
所述接收端和发送端中均有二维码生成和识别程序。
9.根据权利要求8所述的数据传输平台，其特征在于，所述移动智能设备在移动网内工作，PC机在局域网内工作，移动智能设备与服务器之间通过无线连接，PC机与服务器和摄像头通过有线连接形成一个整体。
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