CN111914973A - 一种二维码及其编码、解码方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了二维码技术领域的一种二维码及其编码、解码方法，二维码包括：数据区，由5×(3+4×n)个小方块组成，且宽为5，长为(3+4×n)；两定位区，均由(3+4×n)个小方块组成，且宽为1，长为(3+4×n)，分别设于数据区的长边的两侧，并与数据区齐平；两分隔区，由7个小方块组成，且宽为1，长为7，分别设于数据区的宽边的两侧，两端分别与两个定位区齐平；两位置探测区，由49个小方块组成，且宽为7，长为7，分别设于两个分隔区的侧边，并与分隔区齐平；空白区，由环绕所述定位区、分隔区以及位置探测区的宽度为1个小方块以上的区域组成。本发明的优点在于：减小了二维码占用的空间，使二维码与版面的融合更加和谐。

Description

一种二维码及其编码、解码方法

技术领域

本发明涉及二维码技术领域，特别指一种二维码及其编码、解码方法。

背景技术

现代社会中，二维码在通信、金融、税收、商业、交通、物流、健康以及社交等领域得到了广泛的应用。二维码又称二维条码，是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向)上分布的、黑白相间的、记录数据符号信息的图形；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

然而，传统的二维码由于是正方形的，存在如下缺点：1、对于只需存储少量信息的场合，当二维码给定高度时，宽度就太宽；当二维码给定宽度时，高度就太高，比较浪费版面空间；2、在二维码只起辅助作用的场合，传统的二维码由于是正方形的显得很突出，特别是多个二维码一起使用的版面，传统二维码会喧宾夺主，造成画面不够和谐。

因此，如何提供一种二维码及其编码、解码方法，实现减小二维码占用的空间，使二维码与版面的融合更加和谐，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种二维码及其编码、解码方法，实现减小二维码占用的空间，使二维码与版面的融合更加和谐。

第一方面，本发明提供了一种二维码，包括：

一个数据区，由5×(3+4×n)个小方块组成，且宽为5，长为(3+4×n)；所述小方块的颜色为深色或者浅色，边长为1；n为大于等于0的整数；

两个定位区，均由(3+4×n)个小方块组成，且宽为1，长为(3+4×n)，分别设于所述数据区的长边的两侧，并与所述数据区齐平；

两个分隔区，由7个小方块组成，且宽为1，长为7，分别设于所述数据区的宽边的两侧，两端分别与两个所述定位区齐平；

两个位置探测区，由49个小方块组成，且宽为7，长为7，分别设于两个所述分隔区的侧边，并与所述分隔区齐平；

一个空白区，由环绕所述定位区、分隔区以及位置探测区的宽度为1个小方块以上的区域组成。

进一步地，位于所述数据区左侧或者下侧的定位区的前3个小方块的颜色为深色，其余的以1个小方块为单位，浅色和深色交替；位于所述数据区右侧或者上侧的定位区的前1个小方块的颜色为深色，其余的以1个小方块为单位，浅色和深色交替。

进一步地，所述分隔区的7个小方块的颜色均为浅色；

所述位置探测区最边缘的小方块为深色，正中心的9个所述小方块为深色，其余的所述小方块为浅色。

进一步地，所述位置探测区的中轴线的颜色交替比例为1:1:3:1:1。

第二方面，本发明提供了一种二维码编码方法，包括如下步骤：

步骤S1、确定二维码的放置方向；所述放置方向为竖直或者水平；

步骤S2、根据输入的数据流，设定二维码参数n的取值，由5×(3+4×n)个小方块生成一矩形的数据区，所述数据区的宽为5，长为(3+4×n)，基于所述放置方向进行摆放；所述小方块的颜色为深色或者浅色，边长为1；n为大于等于0的整数；

步骤S3、由两组(3+4×n)个小方块分别生成两个矩形的定位区，所述定位区的宽为1，长为(3+4×n)，分别设于所述数据区的长边的两侧，并与所述数据区齐平；位于所述数据区左侧或者下侧的定位区的前3个小方块的颜色为深色，其余的以1个小方块为单位，浅色和深色交替；位于所述数据区右侧或者上侧的定位区的前1个小方块的颜色为深色，其余的以1个小方块为单位，浅色和深色交替；

步骤S4、由两组7个小方块分别生成两个矩形的分隔区，所述分隔区的宽为1，长为7，分别设于所述数据区的宽边的两侧，两端分别与两个所述定位区齐平；

步骤S5、由两组49个小方块分别生成两个正方形的位置探测区，所述位置探测区的宽为7，长为7，分别设于两个所述分隔区的侧边，并与所述分隔区齐平；

步骤S6、环绕所述定位区、分隔区以及位置探测区，生成宽度为1个小方块以上的区域组成空白区。

进一步地，所述步骤S4中，所述分隔区的7个小方块的颜色均为浅色；

所述步骤S5中，所述位置探测区最边缘的小方块为深色，正中心的9个所述小方块为深色，其余的所述小方块为浅色。

第三方面，本发明提供了一种二维码解码方法，包括如下步骤：

步骤S10、对预选图像二值化处理，即获取反射率的最大值与最小值，基于所述最大值与最小值的中值确定阈值；反射率大于所述阈值的像素的颜色为浅色，反射率小于所述阈值的像素的颜色为深色；

步骤S20、基于预设的位置探测区的形状以及颜色确定位置探测区；

步骤S30、利用7分段法，基于位置探测区确定数据区采样点；

步骤S40、读取数据区中各小方块的颜色，并将小方块的颜色按预设的顺序转换为对应的0和1，进而对二维码进行解码。

进一步地，所述步骤S20具体包括：

步骤S21、对二值化图像，在水平方向查找颜色为深色、浅色、深色、浅色、深色交替且各不同颜色子线段比例依次为1:1:3:1:1的线段，并找出各组相邻线段中的最中间那条线，即为水平方向探测中心线；

步骤S22、对二值化图像，在竖直方向查找颜色为深色、浅色、深色、浅色、深色交替且各不同颜色子线段比例依次为1:1:3:1:1的线段，并找出各组相邻线段中的最中间那条线，即为竖直方向探测中心线；

步骤S23、基于各水平方向探测中心线和各竖直方向探测中心线的交点，确定二维码的两个位置探测区的中心点，从而确定两个位置探测区所处的位置以及二维码的放置方向。

进一步地，所述步骤S30具体包括：

步骤S31、如果二维码的放置方向为竖直，则选取过两个位置探测区中心点的水平方向探测中心线，分别查找两条水平方向探测中心线的中间深色子线段的三等分段中点，再查找两条水平方向探测中心线的其他4个浅色或深色子线段的中点，合起来构成了两组位置探测区7等分段中点；

如果二维码的放置方向为水平，则选取过两个位置探测区中心点的竖直方向探测中心线，分别查找两条竖直方向探测中心线的中间深色子线段的三等分段中点，再查找两条竖直方向探测中心线的其他4个浅色或深色子线段的中点，合起来构成了两组7等分段中点；

步骤S32、在两个位置探测区中心点连线同一侧，选两组7等分段中点最外侧的分段中点的进行连线，在连线上根据颜色深浅交替变化得到分隔区最外侧小方块和定位区各个小方块相交的线段，如果有一深色线段长度为分隔区线段的3倍，则该侧是有相连的三个深色小方块一侧的定位区；3倍线段的三等分段中点就是该侧定位区3个深色小方块的中心点，其余线段的中点就是相应小方块的中心点，同理确定另一侧定位区各个小方块的中心点；

步骤S33、将两组位置探测区7等分段中点的中间5个分段中点相应连线，将两侧定位区各个小方块中心点连线，形成的交叉点就是数据区的采样点。

进一步地，所述步骤S40中，所述预设的顺序具体为：

以数据区顶角的小方块为初始位置，所述初始位置位于定位区中3个连续深色小方块区域的边上；

以所述初始位置为第一行的起点，向另一侧定位区的方向进行从采样点读取小方块的颜色；以所述初始位置的下一个小方块为第二行的起点，向另一侧定位区的方向进行从采样点读取小方块的颜色，以此类推。

本发明的优点在于：

1、通过将数据区设成宽为5、长为(3+4×n)的矩形，即将二维码设成细长型，相对于传统的正方形，更适合存储少量信息的场合，减小了二维码所占用的版面空间，使二维码与版面的融合更加和谐，更适合于多个二维码一起使用的场合。

2、通过设置定位区、分隔区、位置探测区以及空白区，扫描二维码时，因存在空白区避免受到版面其他部分的干扰，而定位区、分隔区以及位置探测区便于快速定位数据区，再利用定位区的小方块的颜色确定数据读取的顺序，极大的提升了二维码解码的效率。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明二维码竖直放置的结构示意图。

图2是本发明二维码水平放置的结构示意图。

图3是本发明位置探测区的结构示意图。

图4是本发明二维码竖直放置时数据区读取顺序示意图。

图5是本发明二维码水平放置时数据区读取顺序示意图。

图6是本发明一种二维码编码方法的流程图。

图7是本发明一种二维码解码方法的流程图。

标记说明：

A-数据区，B-定位区，C-分隔区，D-位置探测区，E-空白区，F-小方块。

具体实施方式

请参照图1至图7所示，本发明一种二维码的较佳实施例，包括：

一个数据区A，由5×(3+4×n)个小方块F组成，且宽为5，长为(3+4×n)；所述小方块F的颜色为深色或者浅色，边长为1；n为大于等于0的整数，取决于二维码数据的多少；所述小方块F的颜色，深色代表二进制的1、浅色代表二进制的0；

两个定位区B，均由(3+4×n)个小方块F组成，且宽为1，长为(3+4×n)，分别设于所述数据区A的长边的两侧，并与所述数据区A齐平；

两个分隔区C，由7个小方块F组成，且宽为1，长为7，分别设于所述数据区A的宽边的两侧，两端分别与两个所述定位区B齐平；

两个位置探测区D，由49个小方块F组成，且宽为7，长为7，分别设于两个所述分隔区C的侧边，并与所述分隔区C齐平；

一个空白区E，由环绕所述定位区B、分隔区C以及位置探测区D的宽度为1个小方块F以上的区域组成；所述空白区E的小方块F的颜色均为浅色，用于避免本二维码的解码受到版面其他部分的干扰。

位于所述数据区A左侧或者下侧的定位区B的前3个小方块F的颜色为深色，其余的以1个小方块F为单位，浅色和深色交替；位于所述数据区A右侧或者上侧的定位区B的前1个小方块F的颜色为深色，其余的以1个小方块F为单位，浅色和深色交替。即位于所述数据区A左侧或者下侧的定位区B最少存在3个小方块F，且均为深色，深色的所述小方块F比位于数据区A右侧或者上侧的定位区B多1个；所述定位区B用于确定数据区A的坐标。

所述分隔区C的7个小方块F的颜色均为浅色；

所述位置探测区D最边缘的小方块F为深色，正中心的9个所述小方块F为深色，其余的所述小方块F为浅色；所述位置探测区D的颜色搭配独特，在版面中遇到类似图形的概率极小，因此可以迅速识别所述位置探测区D所处的位置，进而定位数据区A，实现快速解码。

所述位置探测区D的中轴线的颜色交替比例为1:1:3:1:1。

本发明一种二维码编码方法的较佳实施例，包括如下步骤：

步骤S1、确定二维码的放置方向；所述放置方向为竖直或者水平；

步骤S2、根据输入的数据流，设定二维码参数n的取值，由5×(3+4×n)个小方块生成一矩形的数据区，所述数据区的宽为5，长为(3+4×n)，基于所述放置方向进行摆放；所述小方块的颜色为深色或者浅色，边长为1；n为大于等于0的整数；

步骤S3、由两组(3+4×n)个小方块分别生成两个矩形的定位区，所述定位区的宽为1，长为(3+4×n)，分别设于所述数据区的长边的两侧，并与所述数据区齐平；位于所述数据区左侧或者下侧的定位区的前3个小方块的颜色为深色，其余的以1个小方块为单位，浅色和深色交替；位于所述数据区右侧或者上侧的定位区的前1个小方块的颜色为深色，其余的以1个小方块为单位，浅色和深色交替；

步骤S4、由两组7个小方块分别生成两个矩形的分隔区，所述分隔区的宽为1，长为7，分别设于所述数据区的宽边的两侧，两端分别与两个所述定位区齐平；

步骤S5、由两组49个小方块分别生成两个正方形的位置探测区，所述位置探测区的宽为7，长为7，分别设于两个所述分隔区的侧边，并与所述分隔区齐平；

步骤S6、环绕所述定位区、分隔区以及位置探测区，生成宽度为1个小方块以上的区域组成空白区。

所述步骤S4中，所述分隔区的7个小方块的颜色均为浅色；

所述步骤S5中，所述位置探测区最边缘的小方块为深色，正中心的9个所述小方块为深色，其余的所述小方块为浅色。

本发明一种二维码解码方法的较佳实施例，包括如下步骤：

步骤S10、对预选图像二值化处理，即获取反射率的最大值与最小值，基于所述最大值与最小值的中值确定阈值；反射率大于所述阈值的像素的颜色为浅色，反射率小于所述阈值的像素的颜色为深色；

步骤S20、基于预设的位置探测区的形状以及颜色确定位置探测区；

步骤S30、利用7分段法，基于位置探测区确定数据区采样点；

步骤S40、读取数据区中各小方块的颜色，并将小方块的颜色按预设的顺序转换为对应的0和1，进而对二维码进行解码。

所述步骤S20具体包括：

步骤S21、对二值化图像，在水平方向查找颜色为深色、浅色、深色、浅色、深色交替且各不同颜色子线段比例依次为1:1:3:1:1的线段，并找出各组相邻线段中的最中间那条线，即为水平方向探测中心线；

步骤S22、对二值化图像，在竖直方向查找颜色为深色、浅色、深色、浅色、深色交替且各不同颜色子线段比例依次为1:1:3:1:1的线段，并找出各组相邻线段中的最中间那条线，即为竖直方向探测中心线；

步骤S23、基于各水平方向探测中心线和各竖直方向探测中心线的交点，确定二维码的两个位置探测区的中心点，从而确定两个位置探测区所处的位置以及二维码的放置方向。

所述步骤S30具体包括：

步骤S31、如果二维码的放置方向为竖直，则选取过两个位置探测区中心点的水平方向探测中心线，分别查找两条水平方向探测中心线的中间深色子线段的三等分段中点，再查找两条水平方向探测中心线的其他4个浅色或深色子线段的中点，合起来构成了两组位置探测区7等分段中点；

如果二维码的放置方向为水平，则选取过两个位置探测区中心点的竖直方向探测中心线，分别查找两条竖直方向探测中心线的中间深色子线段的三等分段中点，再查找两条竖直方向探测中心线的其他4个浅色或深色子线段的中点，合起来构成了两组7等分段中点；

步骤S32、在两个位置探测区中心点连线同一侧，选两组7等分段中点最外侧的分段中点的进行连线，在连线上根据颜色深浅交替变化得到分隔区最外侧小方块和定位区各个小方块相交的线段，如果有一深色线段长度为分隔区线段的3倍，则该侧是有相连的三个深色小方块一侧的定位区；3倍线段的三等分段中点就是该侧定位区3个深色小方块的中心点，其余线段的中点就是相应小方块的中心点，同理确定另一侧定位区各个小方块的中心点；

步骤S33、将两组位置探测区7等分段中点的中间5个分段中点相应连线，将两侧定位区各个小方块中心点连线，形成的交叉点就是数据区的采样点。

所述步骤S40中，所述预设的顺序具体为：

以数据区顶角的小方块为初始位置，所述初始位置位于定位区中3个连续深色小方块区域的边上；

以所述初始位置为第一行的起点，向另一侧定位区的方向进行从采样点读取小方块的颜色；以所述初始位置的下一个小方块为第二行的起点，向另一侧定位区的方向进行从采样点读取小方块的颜色，以此类推，如图4、图5所示。

综上所述，本发明的优点在于：

1、通过将数据区设成宽为5、长为(3+4×n)的矩形，即将二维码设成细长型，相对于传统的正方形，更适合存储少量信息的场合，减小了二维码所占用的版面空间，使二维码与版面的融合更加和谐，更适合于多个二维码一起使用的场合。

2、通过设置定位区、分隔区、位置探测区以及空白区，扫描二维码时，因存在空白区避免受到版面其他部分的干扰，而定位区、分隔区以及位置探测区便于快速定位数据区，再利用定位区的小方块的颜色确定数据读取的顺序，极大的提升了二维码解码的效率。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种二维码，其特征在于：包括：

一个数据区，由5×(3+4×n)个小方块组成，且宽为5，长为(3+4×n)；所述小方块的颜色为深色或者浅色，边长为1；n为大于等于0的整数；

两个定位区，均由(3+4×n)个小方块组成，且宽为1，长为(3+4×n)，分别设于所述数据区的长边的两侧，并与所述数据区齐平；

两个分隔区，由7个小方块组成，且宽为1，长为7，分别设于所述数据区的宽边的两侧，两端分别与两个所述定位区齐平；

两个位置探测区，由49个小方块组成，且宽为7，长为7，分别设于两个所述分隔区的侧边，并与所述分隔区齐平；

一个空白区，由环绕所述定位区、分隔区以及位置探测区的宽度为1个小方块以上的区域组成。

2.如权利要求1所述的一种二维码，其特征在于：位于所述数据区左侧或者下侧的定位区的前3个小方块的颜色为深色，其余的以1个小方块为单位，浅色和深色交替；位于所述数据区右侧或者上侧的定位区的前1个小方块的颜色为深色，其余的以1个小方块为单位，浅色和深色交替。

3.如权利要求1所述的一种二维码，其特征在于：所述分隔区的7个小方块的颜色均为浅色；

所述位置探测区最边缘的小方块为深色，正中心的9个所述小方块为深色，其余的所述小方块为浅色。

4.如权利要求1所述的一种二维码，其特征在于：所述位置探测区的中轴线的颜色交替比例为1:1:3:1:1。

5.一种二维码编码方法，其特征在于：所述方法需使用如权利要求1至4任一项所述的二维码，包括如下步骤：

步骤S1、确定二维码的放置方向；所述放置方向为竖直或者水平；

步骤S2、根据输入的数据流，设定二维码参数n的取值，由5×(3+4×n)个小方块生成一矩形的数据区，所述数据区的宽为5，长为(3+4×n)，基于所述放置方向进行摆放；所述小方块的颜色为深色或者浅色，边长为1；n为大于等于0的整数；

步骤S3、由两组(3+4×n)个小方块分别生成两个矩形的定位区，所述定位区的宽为1，长为(3+4×n)，分别设于所述数据区的长边的两侧，并与所述数据区齐平；位于所述数据区左侧或者下侧的定位区的前3个小方块的颜色为深色，其余的以1个小方块为单位，浅色和深色交替；位于所述数据区右侧或者上侧的定位区的前1个小方块的颜色为深色，其余的以1个小方块为单位，浅色和深色交替；

步骤S4、由两组7个小方块分别生成两个矩形的分隔区，所述分隔区的宽为1，长为7，分别设于所述数据区的宽边的两侧，两端分别与两个所述定位区齐平；

步骤S5、由两组49个小方块分别生成两个正方形的位置探测区，所述位置探测区的宽为7，长为7，分别设于两个所述分隔区的侧边，并与所述分隔区齐平；

步骤S6、环绕所述定位区、分隔区以及位置探测区，生成宽度为1个小方块以上的区域组成空白区。

6.如权利要求5所述的一种二维码编码方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述分隔区的7个小方块的颜色均为浅色；

所述步骤S5中，所述位置探测区最边缘的小方块为深色，正中心的9个所述小方块为深色，其余的所述小方块为浅色。

7.一种二维码解码方法，其特征在于：所述方法需使用如权利要求1至4任一项所述的二维码，包括如下步骤：

步骤S10、对预选图像二值化处理，即获取反射率的最大值与最小值，基于所述最大值与最小值的中值确定阈值；反射率大于所述阈值的像素的颜色为浅色，反射率小于所述阈值的像素的颜色为深色；

步骤S20、基于预设的位置探测区的形状以及颜色确定位置探测区；

步骤S30、利用7分段法，基于位置探测区确定数据区采样点；

步骤S40、读取数据区中各小方块的颜色，并将小方块的颜色按预设的顺序转换为对应的0和1，进而对二维码进行解码。

8.如权利要求7所述的一种二维码解码方法，其特征在于：所述步骤S20具体包括：

步骤S21、对二值化图像，在水平方向查找颜色为深色、浅色、深色、浅色、深色交替且各不同颜色子线段比例依次为1:1:3:1:1的线段，并找出各组相邻线段中的最中间那条线，即为水平方向探测中心线；

步骤S22、对二值化图像，在竖直方向查找颜色为深色、浅色、深色、浅色、深色交替且各不同颜色子线段比例依次为1:1:3:1:1的线段，并找出各组相邻线段中的最中间那条线，即为竖直方向探测中心线；

步骤S23、基于各水平方向探测中心线和各竖直方向探测中心线的交点，确定二维码的两个位置探测区的中心点，从而确定两个位置探测区所处的位置以及二维码的放置方向。

9.如权利要求7所述的一种二维码解码方法，其特征在于：所述步骤S30具体包括：

步骤S31、如果二维码的放置方向为竖直，则选取过两个位置探测区中心点的水平方向探测中心线，分别查找两条水平方向探测中心线的中间深色子线段的三等分段中点，再查找两条水平方向探测中心线的其他4个浅色或深色子线段的中点，合起来构成了两组位置探测区7等分段中点；

如果二维码的放置方向为水平，则选取过两个位置探测区中心点的竖直方向探测中心线，分别查找两条竖直方向探测中心线的中间深色子线段的三等分段中点，再查找两条竖直方向探测中心线的其他4个浅色或深色子线段的中点，合起来构成了两组7等分段中点；

步骤S32、在两个位置探测区中心点连线同一侧，选两组7等分段中点最外侧的分段中点的进行连线，在连线上根据颜色深浅交替变化得到分隔区最外侧小方块和定位区各个小方块相交的线段，如果有一深色线段长度为分隔区线段的3倍，则该侧是有相连的三个深色小方块一侧的定位区；3倍线段的三等分段中点就是该侧定位区3个深色小方块的中心点，其余线段的中点就是相应小方块的中心点，同理确定另一侧定位区各个小方块的中心点；

步骤S33、将两组位置探测区7等分段中点的中间5个分段中点相应连线，将两侧定位区各个小方块中心点连线，形成的交叉点就是数据区的采样点。

10.如权利要求7所述的一种二维码解码方法，其特征在于：所述步骤S40中，所述预设的顺序具体为：

以数据区顶角的小方块为初始位置，所述初始位置位于定位区中3个连续深色小方块区域的边上；

以所述初始位置为第一行的起点，向另一侧定位区的方向进行从采样点读取小方块的颜色；以所述初始位置的下一个小方块为第二行的起点，向另一侧定位区的方向进行从采样点读取小方块的颜色，以此类推。

Images