CN111860730A - 一种基于图像处理的异网信息传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于图像处理的异网信息传输系统，包括：发送端，用于读取需要传输数据，将所述数据按照预设的编码方式进行编码，形成图像码，并显示图像码；用于扫描接收端显示的二维码，解析获取二维码图像包含的信息，并根据解码情况进行下一步操作；接收端，用于扫描发送端显示的图像码，解析获取图像码包含信息，并根据解码情况生成以二维码格式编码的确认信息，形成二维码，并显示二维码；若解码成功，则接收所述图像码携带的数据。本发明能有效、快速地在没有物理连接的内网与内网、内网和外网之间传输信息；能够大大提高单次编码信息量和传输速度，安全性高；还能实现双向单工模式的数据传输，降低硬件成本。

Description

一种基于图像处理的异网信息传输系统
技术领域
本发明涉及一种基于图像处理的异网信息传输系统，属于信息传输技术领域。
背景技术
随着计算机技术的飞速发展，信息网络已经成为社会发展的重要保证。Internet是一个开放的、无控制机构的网络，黑客经常会侵入网络中的计算机系统，窃取或破坏重要数据。为了避免信息泄露，很多重要部门会有自己的防火墙和安全防护，但是面对一些顶级的黑客，这些防护措施并不能保证信息的绝对安全。因此，在一些包含敏感信息尤其是国家机密的场景中，均采用物理隔离来确保数据安全。
目前，在物理隔离的网络之间传输数据，普遍的做法有以下三种：1、使用专用的U盘、专人负责数据的交换；2、使用光盘进行数据的交换；3、使用二维码和摄像头进行数据的交换。
上述第1种方案不能即时传输，并需要专人持有专用U盘专门负责数据传输事宜，数据的安全取决于人是否合规操作。此外，专用U盘存在丢失风险，也存在病毒扩散风险。
上述第2种方案也不能即时传输，同时刻录光盘成本比较高，且往往也需要专人负责，同样存在方案1的缺陷。
上述第3种方案刚开始兴起，一般是两隔离网各提供一台机器，发送方生成二维码并展示，接收方扫描二维码并识别内容。但因现有QR码总共有40种规格，最小的是21*21，最大的是177*177；最大的QR码在最低纠错等级时最多只能表示7089个纯数字，或者4276个字母，或者2953个字节(相当于2.9kb)；故当二维码传输大量信息时，由于一张二维码能够存储的信息有限，导致信息传输速度比较慢。换言之，第3种方案受限于二维码信息容量的限制，其传输速度特别低。
因此，如何有效、快速地在没有物理连接的内网与内网、内网和外网之间传输信息是目前亟需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于图像处理的异网信息传输系统，能有效、快速地在没有物理连接的内网与内网、内网和外网之间传输信息；能够大大提高单次编码信息量和传输速度，安全性高；还支持双向传输功能，并且可以设定一方优先传输，实现双向单工模式的数据传输，降低硬件成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于图像处理的异网信息传输系统，包括：
发送端，一方面用于读取需要传输数据，将所述数据按照预设的编码方式进行编码，形成图像码，并显示图像码；另一方面用于扫描接收端显示的二维码，解析获取二维码图像包含的信息，并根据解码情况进行下一步操作；
接收端，用于扫描发送端显示的图像码，解析获取图像码包含信息，并根据解码情况生成以二维码格式编码的确认信息，形成二维码，并显示二维码；若解码成功，则接收所述图像码携带的数据。
所述基于图像处理的异网信息传输系统，其中，所述发送端是具有主屏幕、副屏幕和摄像头的终端，其具体包括：
第一设置模块，用于设置单幅图像的编码格式和内容；预设编码图像尺寸为a*b，以白色为背景区，黑色为前景区；预定义2n种图案，每个图案用m*m的小方块来显示，对应n个比特位的取值；整个编码图像包含报文头、数据头和数据区；
第一生成模块，用于读取待传输数据，根据待传输数据大小和单幅图像最大编码数据量将待传输数据拆分为多个分片；依次按序编码每个分片，并添加报文头和数据头；形成与分片数量相同的图像码；其中，编码每个分片是将每个分片中需要传输的数据写入字节流，依次取n个比特根据其取值生成一个m*m编码图案，并将所有编码图案按序存入编码图像的数据区；副屏幕，用于显示第一生成模块形成的图像码；
摄像头，用于拍摄接收端显示的二维码，并将其传送给第一处理模块；
第一处理模块，用于接收摄像头传送的二维码图像，并解析获取二维码图像包含的信息，根据解码情况进行下一步操作。如果是重复或错误二维码，则向摄像头发送重新拍摄二维码的信号；如果是成功接收，则在副屏幕上显示下一个图像码；如果是要求本文件重新发送，则重新发送本文件；如果是申请重新校准，则在副屏幕上显示校准图像；如果申请跳过本次发送文件，则跳过，传输下一个文件；如果申请换方向传输，则发送端换成接收端接收数据，接收端换成发送端发送数据。
进一步的，所述报文头包含报文类型、本端时序号、对端时序号、数据头长度、数据区CRC、数据头CRC和报文头CRC信息；所述数据头包含文件总分片数、分片ID、文件长度、数据区长度、已发送字节数和文件名信息。
所述基于图像处理的异网信息传输系统，其中，所述第一处理模块解码时，如果是重复或错误二维码，则向摄像头发送重新拍摄二维码的信号；如果是成功接收，则在副屏幕上显示下一个图像码；如果是要求本文件重新发送，则重新发送本文件；如果是申请重新校准，则在副屏幕上显示校准图像；如果申请跳过本次发送文件，则跳过，传输下一个文件；如果申请换方向传输，则发送端换成接收端接收数据，接收端换成发送端发送数据。
所述基于图像处理的异网信息传输系统，其中，所述接收端是具有主屏幕、副屏幕和摄像头的终端，其具体包括：
摄像头，用于拍摄发送端中副屏幕上显示的图像码，并将其传送给获取模块。
获取模块，用于接收摄像头传送的图像码图像，并对所述图像码图像进行灰度化，根据编码图像到摄像机图像的变换关系生成待解码图像；
第二处理模块，用于将待解码图像二值化，根据编码图像格式逐步解码报文头、数据头和数据区，即按顺序分割成m*m的小方块，利用SVM识别每个方块对应的图案，并根据预定义的对应关系，将每个图像以n个比特位代替，得到接收数据字节流；其中，每解码一部分则检验CRC，若CRC错误则解码失败，重新将待解码图像二值化或返回步骤S2-1重新扫描图像码；若连续多次解码错误，则判定需要重新校准；若重新校准后仍解码错误，则判定当前数据无法接收；若解码成功，生成原始数据；
第二生成模块，用于根据解码情况生成以二维码格式编码的确认信息，形成二维码；若解码成功，则接收所述图像码携带的数据；
第二设置模块，用于设置二维码中需要传输的内容；
副屏幕，用于显示第二生成模块形成的二维码。
所述基于图像处理的异网信息传输系统，其中，所述第二处理模块每解码一部分则检验CRC，若CRC错误则解码失败，重新将待解码图像二值化或向摄像头发送重新拍摄图像码的指令；若连续多次解码错误，则判定需要重新校准；若重新校准后仍解码错误，则判定当前数据无法接收；若解码成功，生成原始数据。
所述基于图像处理的异网信息传输系统，其中，所述确认信息包含报文类型、本端时序号和对端时序号，所述报文类型包括接收成功后通知对方继续发送的等待接收文件信息、多次解码错后通知对方显示校准图像的申请校准信息、多次校准错误后通知对方跳过当前文件的信息、当前分片与已接收文件数据不一致时通知对方文件重传的信息、文件接收完成时通知对方接收完成的信息、需要换向传输数据时通知对方换向传输的信息。
上述基于图像处理的异网信息传输系统的传输方法如下：
步骤S1、发送端读取需要传输数据，将所述数据按照预设的编码方式进行编码，形成图像码，并显示图像码。
具体的，发送端的第一生成模块读取需要传输数据，根据需要传输数据大小和第一设置模块预设的单幅图像最大编码数据量将需要传输数据拆分为多个分片；再依次按序编码每个分片，并添加报文头和数据头；形成与分片数量相同的图像码；其中，编码每个分片是将每个分片中需要传输的数据写入字节流，依次取n个比特根据其取值生成一个m*m编码图案，并将所有编码图案按序存入编码图像的数据区；接着，在发送端的副屏幕上显示第一生成模块形成的图像码，并等待接收端反馈的确认信息。
步骤S2、接收端扫描图像码，解析获取图像码包含信息，并根据解码情况生成以二维码格式编码的确认信息，形成二维码，并显示二维码；若解码成功，则接收所述图像码携带的数据。
具体的，接收端的摄像头拍摄发送端副屏幕上显示的图像码，并将其传送给获取模块进行处理。获取模块对接收的所述图像码图像进行灰度化，并根据编码图像到摄像机图像的变换关系生成待解码图像，并将待解码图像传送至第二处理模块。接着，由第二处理模块将待解码图像二值化，根据编码图像格式逐步解码报文头、数据头和数据区，并将解码情况传送至第二生成模块。解码时，按顺序分割成m*m的小方块，利用SVM识别每个方块对应的图案，并根据预定义的对应关系，将每个图像以n个比特位代替，得到接收数据字节流。每解码一部分(即分别按序依次解码报文头、数据头和数据区)则检验CRC，若CRC错误则解码失败，则由第二处理模块重新将待解码图像二值化或控制接收端的摄像头重新拍摄发送端副屏幕上显示的图像码；若连续多次解码错误，则判定需要重新校准；若重新校准后仍解码错误，则判定当前数据无法接收；若解码成功，生成原始数据。最后，第二生成模块根据解码情况生成以二维码格式编码的确认信息，形成二维码，并在接收端的副屏幕显示二维码，若解码成功，则接收所述图像码携带的数据。其中，所述确认信息包含报文类型、本端时序号和对端时序号，所述报文类型包括接收成功后通知对方继续发送的等待接收文件信息、多次解码错后通知对方显示校准图像的申请校准信息、多次校准错误后通知对方跳过当前文件的信息、当前分片与已接收文件数据不一致时通知对方文件重传的信息、文件接收完成时通知对方接收完成的信息、需要换向传输数据时通知对方换向传输的信息。
步骤S3、发送端扫描二维码，解析二维码包含的信息，并根据解码情况进行下一步操作。
具体的，发送端的摄像头拍摄接收端副屏幕上显示的二维码，并将其传送给第一处理模块；第一处理模块解析获取二维码图像包含的信息，如果是重复或错误二维码，则发送端的摄像头重新拍摄接收端副屏幕上显示的二维码；如果是成功接收，则发送端的副屏幕上显示下一个待传输的图像码；如果是要求本文件重新发送，则重新发送本文件；如果是申请重新校准，则发送端的副屏幕上显示校准图像；如果申请跳过本次发送文件，则跳过，传输下一个文件；如果申请换方向传输，则发送端换成接收端接收数据，接收端换成发送端发送数据。
与现有的技术相比，本发明利用图像码实现数据的传输，利用二维码反馈确认信息，可有效、快速地在没有物理连接的内网与内网、内网和外网之间传输信息，单次传输的数据量大，安全性高。本发明中通过自主设计的图像编码方式生成新的图像码进行信息传输，相比于基于二维码的数据传输方案，大大提高了单次传输量和传输速度，目前单张传输量达到10934个字节，数据容量为传统二维码的3倍多，速度提升超过10倍。本发明还支持双向传输功能，并且可以设定一方优先传输，实现双向单工模式的数据传输，使得硬件成本大大降低。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施中的技术方案进行清楚，完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明提供的一种基于图像处理的异网信息传输系统，包括：
发送端，一方面用于读取需要传输数据，将所述数据按照预设的编码方式进行编码，形成图像码，并显示图像码；另一方面用于扫描接收端显示的二维码，解析获取二维码图像包含的信息，并根据解码情况进行下一步操作；
接收端，用于扫描发送端显示的图像码，解析获取图像码包含信息，并根据解码情况生成以二维码格式编码的确认信息，形成二维码，并显示二维码；若解码成功，则接收所述图像码携带的数据。
所述基于图像处理的异网信息传输系统，其中，所述发送端是具有主屏幕、副屏幕和摄像头的终端，其具体包括：
第一设置模块，用于设置单幅图像的编码格式和内容；预设编码图像尺寸为a*b，以白色为背景区，黑色为前景区；预定义2n种图案，每个图案用m*m的小方块来显示，对应n个比特位的取值，m为不小于n+2的整数；整个编码图像包含报文头、数据头和数据区；
第一生成模块，用于读取待传输数据，根据待传输数据大小和单幅图像最大编码数据量将待传输数据拆分为多个分片；依次按序编码每个分片，并添加报文头和数据头；形成与分片数量相同的图像码；其中，编码每个分片是将每个分片中需要传输的数据写入字节流，依次取n个比特根据其取值生成一个m*m编码图案，并将所有编码图案按序存入编码图像的数据区；
副屏幕，用于显示第一生成模块形成的图像码；
摄像头，用于拍摄接收端显示的二维码，并将其传送给第一处理模块；
第一处理模块，用于接收摄像头传送的二维码图像，并解析获取二维码图像包含的信息，根据解码情况进行下一步操作。如果是重复或错误二维码，则向摄像头发送重新拍摄二维码的信号；如果是成功接收，则在副屏幕上显示下一个图像码；如果是要求本文件重新发送，则重新发送本文件；如果是申请重新校准，则在副屏幕上显示校准图像；如果申请跳过本次发送文件，则跳过，传输下一个文件；如果申请换方向传输，则发送端换成接收端接收数据，接收端换成发送端发送数据。
所述基于图像处理的异网信息传输系统，其中，所述接收端是具有主屏幕、副屏幕和摄像头的终端，其具体包括：
摄像头，用于拍摄发送端中副屏幕上显示的图像码，并将其传送给获取模块；
获取模块，用于接收摄像头传送的图像码图像，并对所述图像码图像进行灰度化，根据编码图像到摄像机图像的变换关系生成待解码图像；
第二处理模块，用于将待解码图像二值化，根据编码图像格式逐步解码报文头、数据头和数据区，即按顺序分割成m*m的小方块，利用SVM识别每个方块对应的图案，并根据预定义的对应关系，将每个图像以n个比特位代替，得到接收数据字节流；其中，每解码一部分则检验CRC，若CRC错误则解码失败，重新将待解码图像二值化或向摄像头发送重新拍摄图像码的指令；若连续多次解码错误，则判定需要重新校准；若重新校准后仍解码错误，则判定当前数据无法接收；若解码成功，生成原始数据；
第二生成模块，用于根据解码情况生成以二维码格式编码的确认信息，形成二维码；若解码成功，则接收所述图像码携带的数据；其中，确认信息包含报文类型、本端时序号和对端时序号，所述报文类型包括接收成功后通知对方继续发送的等待接收文件信息、多次解码错后通知对方显示校准图像的申请校准信息、多次校准错误后通知对方跳过当前文件的信息、当前分片与已接收文件数据不一致时通知对方文件重传的信息、文件接收完成时通知对方接收完成的信息、需要换向传输数据时通知对方换向传输的信息；
第二设置模块，用于设置二维码中需要传输的内容；
副屏幕，用于显示第二生成模块形成的二维码。
实施例：
综合考虑数据的传输量和传输速率，自主设计数据在图像中的编码方式，上述预设编码图像尺寸为1280*800，预定义27＝128种图案，每个图案用9*9的小方块来显示，对应7个比特位的取值，则单幅编码图像中，每行可可容纳预定图案数为INT(1280÷9)＝142个，每列可容纳预定图案数为INT(800÷9)＝88个，则全图可容纳预定图案数为142×88＝12496个，对应数据量为INT(12496×7÷8)＝10934个字节。
单幅图像的编码格式如下表所示：
Figure BDA0002653295180000091
由上表可见，整个编码图像除了携带有待传输的数据，还设计了报文头和数据头。所述报文头包含报文类型、本端时序号、对端时序号、数据头长度、数据区CRC、数据头CRC和报文头CRC信息；数据区CRC、数据头CRC和报文头CRC用于判定每部分的解码是否正确，保障数据的准确性。所述数据头包含文件总分片数、分片ID、文件长度、数据区长度、已发送字节数和文件名信息，用于确定待传输数据的拆分情况及传输进度。
考虑到在传输过程中，由于各种因素干扰，可能会出现错误。为了判断接收数据是否正确，同时为了应对可能出现的情况，我们设置了错误检测和处理机制。
(1)设置循环冗余校验码(cyclie redundancy check)简称CRC(循环码)，即编码图像中报文头、数据头和数据区均有对应的CRC---如上表报文头内的各个CRC，每解码一部分则检查CRC是否一致，若发生错误则停止解码。
(2)校准程序，当文件单个分片(即待传输数据拆分的某个分片，下同)的CRC校验始终错误，会触发校准程序，重新计算单应矩阵。
(3)跳文件，当文件单个分片(即待传输数据拆分的某个分片)接收错误并且校准之后继续错误，会要求发送方跳过这个文件(即该待传输数据)，发送下一个文件(即下一个待传输数据)。
(4)文件重传，当解码得到的数据与当前接收文件不一致时，会要求发送方重新发送当前文件。
(5)等待接收文件，当文件单个分片解码成功且被接收后，接收方会要求发送方继续发送下一个单个分片所对应的图像码。
布置时，所述发送端的摄像头对准接收端的副屏幕，并与发送端的终端连接；接收端的摄像头对准接收端的副屏幕，并与接收端的终端连接。如图1所示，上述基于图像处理的异网信息传输系统的传输方法如下：
步骤S1、发送端(即图1中的发送方，下同)读取需要传输数据，将所述数据按照预设的编码方式进行编码，形成图像码，并显示图像码。具体的，需要传输数据的大小不同，按预设的编码方式可能形成多个图像码，每个图像码中都包含一部分需要传输的数据以及该部分数据的序号、名称、总数、字节数、校验码等信息。
步骤S2、接收端(即图1中的接收方，下同)扫描图像码，解析获取图像码包含信息，并根据解码情况生成以二维码格式编码的确认信息，形成二维码，并显示二维码；若解码成功，则接收所述图像码携带的数据；
步骤S3、发送端扫描二维码，解析二维码图像包含的信息，并根据解码情况进行下一步操作。
所述步骤S1具体包括：
步骤S1-1、发送端的第一生成模块读取需要传输数据，根据需要传输数据大小和第一设置模块预设的单幅图像最大编码数据量(指编码图像中数据区可存放的数据量)将需要传输数据拆分为多个分片。
步骤S1-2、第一生成模块依次按序编码每个分片，即将每一个分片中需要传输的数据写入字节流，依次取7个比特根据其取值按预定义的对应关系生成一个9*9编码图案，并将所有编码图案按照由左至右，由上至下的顺序存入编码图像第4-88行的数据区；然后在此编码图像的第1行添加与分片相对应的报文头对应的编码图案，在第2-3行添加与分片相对应的数据头对应的编码图案；最终形成与分片数量相同的图像码。
步骤S1-3、在发送端的副屏幕上显示第一生成模块形成的图像码，并等待接收端的确认信息。
所述步骤S2具体包括：
步骤S2-1、接收端的摄像头拍摄发送端副屏幕上显示的图像码，并将其传送给获取模块进行处理。
步骤S2-2、获取模块对接收的所述图像码图像进行灰度化，并根据编码图像到摄像机图像的变换关系生成待解码图像，并将待解码图像传送至第二处理模块。
具体的，接收方对摄像头拍摄的图像码图像进行灰度化后进行映射，得到灰度编码图像(即待解码图像)。而编码图像到摄像机图像的变换关系可在前期进行确定，具体的：可根据张氏标定法，利用棋盘格图像对摄像头进行相机标定，从而计算出编码图像坐标系中各像素点到摄像头成像坐标系中对应位置的变换关系。
步骤S2-3、由第二处理模块将待解码图像(即灰度编码图像)二值化，根据编码图像格式逐步解码报文头、数据头和数据区，并将解码情况传送至第二生成模块。解码时，将二值化后的图像按顺序分割成9*9的小方块，利用SVM识别每个方块对应的图案，并根据预定义的对应关系，将每个图像以7个比特位代替，得到接收数据字节流。
由于设计时对报文头、数据头和数据区三个部分都增加了CRC校验码(循环校验码)，每解码一部分则检查CRC是否一致，若发生错误则停止解码。即解码时，可分块对待解码图像进行转换和二值化，由于第一部分(即报文头)的内容较少，转换和二值化的速度很快，如果是重复图片或者解析错误，就无须执行第二部分(即数据头)和第三部分(即数据区)的图像，避免冗余的转换和二值化，进一步提升传输效率。
每解码一部分则检验CRC，若CRC错误则解码失败，由第二处理模块重新将待解码图像二值化或控制接收端的摄像头重新拍摄发送端副屏幕上显示的图像码；若连续多次解码错误，则判定需要重新校准；若重新校准后仍解码错误，则判定当前数据无法接收；若解码成功，生成原始数据。
步骤S2-4、第二生成模块根据解码情况生成以二维码格式编码的确认信息，形成二维码，并在接收端的副屏幕上显示二维码，若解码成功，则接收所述图像码携带的数据。
具体的，所述确认信息包含报文类型、本端时序号和对端时序号，所述报文类型包括接收成功后通知对方继续发送的等待接收文件信息、多次解码错后通知对方显示校准图像的申请校准信息、多次校准错误后通知对方跳过当前文件的信息、当前分片与已接收文件数据不一致时通知对方文件重传的信息、文件接收完成时通知对方接收完成的信息、需要换向传输数据时通知对方换向传输的信息。即确认信息包含的内容及格式如下表示：
Figure BDA0002653295180000131
其中，报文类型初步定义了六种，如：
“1：接收完成”：表示待传输数据拆分的分片均已传输完毕，即文件接收完成信息；
“2：文件重传”：表示当前分片与已接收文件数据不一致时通知发送方重传文件的信息；
“3：申请校正”：表示多次解码错后通知发送方显示校准图像的申请校准信息；
“4：等待接收文件”：表示当前分片接收成功后通知发送方继续发送后续分片的信息，即接收成功后通知对方继续发送的等待接收文件信息；
“5：跳过当前文件”：表示多次校准错误后通知发送方跳过当前文件，发送下一个文件的信息；
“6：换向传输”：表示接收方申请换方向传输，即换向传输信息。
所述步骤S3具体包括：
步骤S3-1、发送端扫描二维码，即发送端的摄像头拍摄接收端副屏幕上显示的二维码，并将其传送给第一处理模块；
步骤S3-2、第一处理模块解析获取二维码图像包含的信息，如果是重复或错误二维码，则返回步骤S3-1重新拍摄接收端副屏幕上显示的二维码；如果是成功接收，要求继续发送的信息(即继续发送的接收成功信息，对应上表中的“4：等待接收文件”)，则在发送端的副屏幕上显示下一个待传输的图像码图片；如果是要求本文件重新发送，则重新发送本文件；如果是申请重新校准(解码方重新生成单应矩阵需要编码方显示棋盘格图片)，则发送端显示校准图像，即在副屏幕上显示棋盘格图片；如果申请跳过本次发送文件，则跳过，传输下一个文件；如果申请换方向传输，则发送端换成接收端接收数据，接收端换成发送端发送数据。
同时，为了使传输多样化，本发明还设置了附加功能：
(1)文件续传，接收方重启后，会从上一次接收文件分片继续接收。
(2)文件重传，发送方重启或发送错误时，接收方判断接收到的分片数与预计分片数不符合，会重新接收本文件。
(3)双向传输，发送方完成发送后可转变为接收方接收信息，并且在程序运行过程中，也可以通过优先级，优先发送数据实时性要求高的信息。换言之，本发明支持双向单工模式的数据传输。对于数据需要双向交互的场合，可在发送方将数据传输完成后切换为接收方，同时原接收方切换为发送方。同一时刻仅有一个发送方和接收方。允许设定优先级及触发条件，在高优先级方触发条件时，低优先级方即时移交发送权，以保证更重要一方的数据传输通畅。
为了实现双向单工模式的数据传输，所述发送端具有接收端的功能，接收端具有发送端的功能，即发送端和接收端均包括主屏幕、副屏幕、摄像头、设置模块、生成模块、处理模块和获取模块，所述设置模块包括上述第一设置模块和第二设置模块，所述生成模块包括第一生成模块和第二生成模块，所述处理模块包括第一处理模块和第二处理模块；同时可设置设定优先级及触发条件，在高优先级方触发条件时，低优先级方即时移交发送权，以保证更重要一方的数据传输通畅；同一时刻仅有一个发送方和接收方，故发送方和接收方之间能够换向传输数据。
以文件数据为例，整个系统的工作状态包括：初始态、校准态和工作态。
初始态用于设备启动时初始化系统，包括加载系统配置、加载校准图像和映射关系、绘制数据屏幕等。
校准态用于在数据解码错误时重新计算编码图像到摄像机图像的变换关系。使用相机标定中的棋盘格校准，其步骤为：发送方显示预设的棋盘格图片，并记录其角点坐标；接收方通过摄像头拍摄棋盘格图片，并检测角点；接收方根据角点的对应关系计算单应矩阵；接收方根据单应矩阵计算编码图像中各像素点变换到自身摄像机图像中的坐标；接收方进入工作态并通知发送方。
工作态用于发送方编码并发送数据、接收方接收并解码数据。工作态的工作流程如下：
(1)发送方读取待传输文件，并根据文件大小和单幅图像最大编码数据量将文件拆分为多个分片。
(2)发送方编码每个分片，并添加数据头和报文头；形成与分片数量相同的图像码。发送方时序用于判定重复分片，CRC校验用于保障数据的准确性。
(3)发送方在其副屏幕上显示图像码，并等待接收方的确认信息。
(4)接收方拍摄图像后灰度化，并根据编码图像到摄像机图像的变换关系生成待解码图像，将待解码图像二值化。
(5)接收方根据编码图像格式逐步解码报文头、数据头和数据区，每解码一部分则检验CRC，若CRC错误则解码失败，重新二值化或返回(4)重新拍摄；若连续多次解码错误，则判定需要重新校准；若重新校准后仍解码错误，则判定当前文件无法接收；若解码成功，则检测数据是否重复、数据与已接收文件内容是否一致。
(6)接收方生成确认信息，以二维码格式编码。确认信息包括通知对方继续发送的接收成功信息、多次解码错后通知对方显示校准图像的申请校准信息、多次校准错误后通知对方跳过当前文件的信息、当前分片与已接收文件数据不一致时通知对方重传文件的信息。
(7)发送方解析二维码信息，如果是重复或错误二维码，则返回重新扫描；如果是成功接收，则显示下一张编码图片；如果是要求本文件重新发送，则重新发送本文件；如果是申请重新校准(解码方重新生成单应矩阵需要编码方显示棋盘格图片)，则显示棋盘格图片；如果申请跳过本次发送文件，则跳过，传输下一个文件；如果申请换方向传输，则换成接收方接收数据。
由于发送端和接收端之间可以实现双向单工模式的数据传输，故上述描述未对发送方和接收方进行进一步的限定。
综上所述，本发明利用图像码实现数据的传输，利用二维码反馈确认信息，可有效、快速地在没有物理连接的内网与内网、内网和外网之间传输信息，单次传输的数据量大，安全性高。本发明中通过自主设计的图像编码方式生成新的图像码进行信息传输，相比于基于二维码的数据传输方案，大大提高了单次传输量和传输速度，目前单张传输量达到10934个字节，除去报文头和数据头，单幅图像可包含文件数据为10561个字节，数据容量为传统二维码的3.57倍，速度提升超过10倍。本发明还支持双向传输功能，并且可以设定一方优先传输，实现双向单工模式的数据传输，使得硬件成本大大降低。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种基于图像处理的异网信息传输系统，其特征在于，包括：
发送端，一方面用于读取需要传输数据，将所述数据按照预设的编码方式进行编码，形成图像码，并显示图像码；另一方面用于扫描接收端显示的二维码，解析获取二维码图像包含的信息，并根据解码情况进行下一步操作；
接收端，用于扫描发送端显示的图像码，解析获取图像码包含信息，并根据解码情况生成以二维码格式编码的确认信息，形成二维码，并显示二维码；若解码成功，则接收所述图像码携带的数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的异网信息传输系统，其特征在于，所述发送端是具有主屏幕、副屏幕和摄像头的终端，其具体包括：
第一设置模块，用于设置单幅图像的编码格式和内容；预设编码图像尺寸为a*b，以白色为背景区，黑色为前景区；预定义2n种图案，每个图案用m*m的小方块来显示，对应n个比特位的取值；整个编码图像包含报文头、数据头和数据区；
第一生成模块，用于读取待传输数据，根据待传输数据大小和单幅图像最大编码数据量将待传输数据拆分为多个分片；依次按序编码每个分片，并添加报文头和数据头；形成与分片数量相同的图像码；其中，编码每个分片是将每个分片中需要传输的数据写入字节流，依次取n个比特根据其取值生成一个m*m编码图案，并将所有编码图案按序存入编码图像的数据区；
副屏幕，用于显示第一生成模块形成的图像码；
摄像头，用于拍摄接收端显示的二维码，并将其传送给第一处理模块；
第一处理模块，用于接收摄像头传送的二维码图像，并解析获取二维码图像包含的信息，根据解码情况进行下一步操作。
3.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的异网信息传输系统，其特征在于，所述报文头包含报文类型、本端时序号、对端时序号、数据头长度、数据区CRC、数据头CRC和报文头CRC信息；所述数据头包含文件总分片数、分片ID、文件长度、数据区长度、已发送字节数和文件名信息。
4.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的异网信息传输系统，其特征在于，所述第一处理模块解码时，如果是重复或错误二维码，则向摄像头发送重新拍摄二维码的信号；如果是成功接收，则在副屏幕上显示下一个图像码；如果是要求本文件重新发送，则重新发送本文件；如果是申请重新校准，则在副屏幕上显示校准图像；如果申请跳过本次发送文件，则跳过，传输下一个文件；如果申请换方向传输，则发送端换成接收端接收数据，接收端换成发送端发送数据。
5.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的异网信息传输系统，其特征在于，所述接收端是具有主屏幕、副屏幕和摄像头的终端，其具体包括：
摄像头，用于拍摄发送端中副屏幕上显示的图像码，并将其传送给获取模块。
获取模块，用于接收摄像头传送的图像码图像，并对所述图像码图像进行灰度化，根据编码图像到摄像机图像的变换关系生成待解码图像；
第二处理模块，用于将待解码图像二值化，根据编码图像格式逐步解码报文头、数据头和数据区，即按顺序分割成m*m的小方块，利用SVM识别每个方块对应的图案，并根据预定义的对应关系，将每个图像以n个比特位代替，得到接收数据字节流；
第二生成模块，用于根据解码情况生成以二维码格式编码的确认信息，形成二维码；若解码成功，则接收所述图像码携带的数据；
第二设置模块，用于设置二维码中需要传输的内容；
副屏幕，用于显示第二生成模块形成的二维码。
6.根据权利要求5所述的一种基于图像处理的异网信息传输系统，其特征在于，所述第二处理模块每解码一部分则检验CRC，若CRC错误则解码失败，重新将待解码图像二值化或向摄像头发送重新拍摄图像码的指令；若连续多次解码错误，则判定需要重新校准；若重新校准后仍解码错误，则判定当前数据无法接收；若解码成功，生成原始数据。
7.根据权利要求6所述的一种基于图像处理的异网信息传输系统，其特征在于，所述确认信息包含报文类型、本端时序号和对端时序号，所述报文类型包括接收成功后通知对方继续发送的等待接收文件信息、多次解码错后通知对方显示校准图像的申请校准信息、多次校准错误后通知对方跳过当前文件的信息、当前分片与已接收文件数据不一致时通知对方文件重传的信息、文件接收完成时通知对方接收完成的信息、需要换向传输数据时通知对方换向传输的信息。
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