CN112976825B

CN112976825B - 一种基于印刷、打印实现的兼容二维码的三维码及其打印方法、识别方法及编制方法

Info

Publication number: CN112976825B
Application number: CN202110277020.3A
Authority: CN
Inventors: 张建阳
Original assignee: Shanghai Puchao Anti Counterfeit Printing Science & Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Puchao Anti Counterfeit Printing Science & Technology Co ltd
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2023-01-13
Anticipated expiration: 2041-03-15
Also published as: CN112976825A

Abstract

本发明属于三维码技术领域，具体来说是一种基于印刷、打印实现的兼容二维码的三维码及其打印方法、识别方法及编制方法。所述三维码通过在纸张或平面物体上印刷、打印或用UV喷码机喷一个黄色（Y）或其他由CMK基色构成的PANTONE浅专色固定、可变二维码;在所述固定、可变二维码的表面印一个固定洋红（M）或能和底色区分的专色或网点CMK二维码;在纸张或物体二维码部分表面覆膜或过一层保护UV透明油;已经印好的三维码上再印刷或uv喷印一个黑色二维码。本发明通过印刷或打印的方式实现三维码的技术效果，且打印或印刷出的三维码可兼容二维码的识别系统；提供了一种更为精确的三维码识别方式，能够将三维码的识别容量提升至二维码的十倍以上。

Description

一种基于印刷、打印实现的兼容二维码的三维码及其打印方法、识别方法及编制方法

技术领域

本发明属于三维码技术领域，涉及印刷、信息处理技术及防伪技术领域，具体来说是一种基于印刷、打印实现的兼容二维码的三维码及其打印方法、识别方法及编制方法。

背景技术

二维码是在一维条形码基础上发展起来的一种信息容量更大的条形码，其中使用频率最高的是QR码。随着信息化时代的进步，计算机的功能已相当强大，对信息存储的需求也不断增大，原本的二维码由于信息存储量小，已不能满足计算机用户和条码用户的需求，因此在二维码的基础上再增加了一个维度得到三维条码，三维条码能够表示的数据也就更多，具有更多的信息容量，即空间中的任何一点均可分别由X轴、Y轴与Z轴的参数来描述，在由X轴与Y轴所决定的二维平面码的基础上引入Z轴层高的概念，从而使编码容量有了大幅提高。但是现有的一些三维码是基于显示器RGB的像素实现，如专利号201710514092.9提供的三维码、三维码的生成方法和装置、识别方法和装置，其生成的三维码如果通过印刷、打印就会部分或全部无法识别；且现有的三维码需要另行开发一套生成或识别的软、硬件，无法兼容现有的识读软件或识别手段，使用周期长，实用性差。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种可通过打印或印刷方式实现，能兼容二维码生成和识别设备的三维码。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，设计一种基于印刷、打印实现的兼容二维码的三维码，首先，通过在纸张或平面物体上印刷、打印或用UV喷码机喷一个黄色（Y）或由CMK基色构成的PANTONE浅专色固定、可变二维码;

在所述固定可变二维码二维码的表面印一个固定洋红（M）或能和底色区分的专色或网点CMK二维码;

在纸张或物体二维码部分表面覆膜或过一层保护UV透明油;

已经印好的三维码上再印刷或uv喷印一个黑色二维码。

进一步的，所述三维码通过二维码叠印构成。

本发明的第二方面，提供了一种上述三维码的打印方法，包括以下步骤：生成所需打印对象，在软件设计界器里面生成两个或多个二维码，通过设置叠印功能使两个纯色或专色二维码叠加形成包含一个叠印变色色块一层的三维码；

检测重叠区域，在用户打印前，检测所有打印对象的打印区域，获取重叠的打印的区域，适用数组对象保存重叠区域坐标及颜色，重叠区域颜色有两种或两种以上；

计算重叠区域颜色，通过颜色合成算法计算重叠区域的颜色并保存；

生成重叠区域对象，将之前保存的重叠区域生成可打印的对象，并保存在打印对象列表；

打印所有对象，将所有可打印的对象输出到打印机进行打印；

利用打印机固有四色同时输出功能，实现三维码的一次打印完成。

进一步的，在生成所需打印对象时，生成的每个二维码的大小不一致。

进一步的，把打印机的四色墨水都换掉或清洗干净墨盒、喷头，按C、M、Y、K顺序分别对应PANTONG Cool Gray 5 U 、PANTONG Cool Gray 3 U、PANTONG Cool Gray 1 U、PANTONG Cool Gray 8 U、装入四个专色墨水，把打印软件中的PANTONG Cool Gray 5 U、PANTONG Cool Gray 3 U、PANTONG Cool Gray 1 U、PANTONG Cool Gray 8 U四个专色条码分别对应改为C100、M100、Y100、K100，把4个颜色属性都设置为叠印，一次打印成功。

本发明的第三方面，涉及一种上述三维码的单色识别方法，当所述三维码均为黑色单色时，包括如下步骤：

用手机拍照输出照片到电脑，

用corleDRAW X7打开，输入图片把文件改成符合需要的实际尺寸，

选中图片选择描摹位图，

生成矢量图，移除原始图片，

解散全部组合，

把最深的颜色替换为CMYK100，剩余颜色的其他步骤，

A. 把最浅的黑替换为Y100，

B. 把最深的黑减掉最浅的黑中间的颜色排列组合分成最接近的8个色块，并转换为原始标准百分比。

C. 把20%正负误差2.5%范围内的黑替换为M100,

D. 把25%正负误差2.5%范围内的黑替换为C100,

E. 把40%正负误差2.5%范围内的黑替换为K100,

F. 把32.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为YM100,

G. 把37.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为YC100,

H. 把45%正负误差2.5%范围内的黑替换为CM100,

I. 把57.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为CMY100,

J. 把60%正负误差2.5%范围内的黑替换为MK100,

K. 把65%正负误差2.5%范围内的黑替换为CK100,

L. 把72.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为MYK100,

M. 把77.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为YCK100,

N. 把85%正负误差2.5%范围内的黑替换为MCK100,

O. 如有以上组合百分比之外的色块则替换为无色;

全部替换完成后得到基于印刷图形设计制作软件的虚拟分层,

用corleDRAW X7打开，选择打印，选择分色，

点打印预览，分别可得到单层二维码并可分别实现扫描。

本发明还包括一种上述三维码的编制方法，具体包括如下步骤：

A.取二维码定位标志左上角中心的最小黑方块为白色或无色作为三维码校正颜色最浅的底色参照标准,

B. 取二维码定位标志右上角中心的最小黑方块为25%K作为三维码校正颜色第一层底色参照标准

C.取二维码定位标志左下角中心的最小黑方块为75%K作为三维码校正颜色第二层底色参照标准；

如果数据区域有100%的K，表示此区域为两层都包含二进制1的数据层叠。

发明的有益效果

本发明所提供的一种基于印刷、打印实现的兼容二维码的三维码及其打印方法、识别方法及编制方法的优点包括但不限于：通过印刷或打印的方式实现三维码的技术效果，且打印或印刷出的三维码可兼容二维码的识别系统；提供了一种更为精确的三维码识别方式，能够将三维码的识别容量提升至二维码的十倍以上。

附图说明

图1是专色PANTONE 8160 C印刷的三维码；

图2是专色PANTONE 9502 C印刷的三维码；

图3是由图1专色PANTONE 8160 C和图2专色PANTONE 9502 C两种灰专印刷叠印而成的黑白（灰度）三维码；

图4是图3用corleDRAW手工分色后的效果图；

图5也是图3用corleDRAW手工分色后的效果图；

图6为第一个可变二维码；

图7为第二个可变二维码；

图8为第三个可变二维码；

图9为第四个可变二维码；

图10为专色的模拟方式示意图；

图11为图6~9堆叠成的三维码；

图12为图11单色三维码输出获得的多色三维码；

图13为图12分色获得的单色二维码；

图14为图12分色获得的单色二维码；

图15为图12分色获得的单色二维码；

图16为图12分色获得的单色二维码；

图17为数字0的QR码；

图18为数字0的矩阵式三维码；

图19为红黄两色叠加的三维码；

图20为红黄蓝三色叠加的三维码；

图21为经过分色软件识别的图20中的三维码；

图22为普通打印的二维码；

图23为图22叠加变温油墨打印的二维码后的三维码；

图24为图23叠加黑色刮刮油墨打印后的三维码。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相对二维码,三维码是在二维码在高度上的一层或一次以上的微观叠加或增加，纯几何或物理上如3D打印的叠加由于目前没有有效识别的技术途径或识别软件,应用的局限性非常大。

按颜色原理的颜色分，三维码可分为初级的黑白（灰度）三维码和彩色（CMY）三维码。

以印刷最基础的单色(单黑)为例,一维条形码把一些基本的数字字母符号等变成二进制的几何图形,识读设备只要读取一条线的信息即可。二维码的发明者发现一维条形码可以组成两个或两个以上的一维条形码的平面,由此产生了二维码及通过平面读取信息的软件及设备。

长期从事印刷技术的人员都知道:1,浅专色(按网频表示在50%以下的,两次或两次以上的叠加可以印成一个基本标准的所需基本专色,四色网点也基本同样,专色或四色的叠加层数或次数和数学上的微积分基本接近。一个专色十等分每个专色的色值就相当于标准专色的10%,如果10次每次都印不同的图案或文字,一个平面上就包含最多有十个可分解的立体面上的信息内容。

2,单色或单专色网点的密度在视觉上是可以实现虚拟层次的，实现的虚拟层次基本和专色一样，如图3就是由图1专色PANTONE 8160 C和图2专色PANTONE 9502 C两种灰专印刷叠印而成的黑白（灰度）三维码，印刷上有一种可以区分四色和专色的电分软件电分或用Adobe Illustrator、corleDRAW手工分色后就可以达到图4和图5的效果。

就像电脑或电视显示器的分辨率一样,识别的软硬件区分度越高越精确,同一个区域的二维码可识别层次就越多、内容就越丰富。

对于一个包含四层堆叠二维码的三维码，单黑（单色）的颜色为100%，要实现四层识别，利用微分原理算出100/(1+2+3+4)为10%的黑，但1+2也等于3，1+3也等于4，会颜色叠加后和原有的第三、四层色值一样，干扰整体分层识别。

本发明考虑到拍照、扫描时光线、纸张的误差及印刷、打印时油墨或墨水的浓度误差，选用12.5%+20%+25%+40%。

其他5层6层等可以以此类推。

本发明具体操作方式如下：

用BarTender等条码软件读取数据库生成如图6所示的第一可变二维码、图7所示的第二可变二维码、如图8所示的第三可变二维码、如图9所示的第四可变二维码。

如果采用印刷方式，调制对应的专色分别四次套印即可。

如果采用打印方式，将打印机的黑色墨水换掉或清洗干净墨盒喷头，

在本实施例中，实现方式一：

调制四台专黑打印机打印四次。调制专色如图10的模拟方式。

实现方式二：

把打印机的四色墨水都换掉或清洗干净墨盒、喷头，按C、M、Y、K顺序分别对应PANTONG Cool Gray 5 U 、PANTONG Cool Gray 3 U 、PANTONG Cool Gray 1 U 、PANTONGCool Gray 8 U 、装入四个专色墨水。

把打印软件中的PANTONG Cool Gray 5 U 、PANTONG Cool Gray 3 U 、PANTONGCool Gray 1 U 、PANTONG Cool Gray 8 U 四个专色条码分别对应改为C100、M100、Y100、K100，把4个颜色属性都设置为叠印，可以一次打印成功。

以上都可以打印出图11的三维码。

对于上述三维码，还可以用如下方法进行三维码打印：

生成所需打印对象，在软件设计界器里面生成两个或多个二维码，通过设置叠印功能使两个纯色或专色二维码叠加形成包含一个叠印变色色块一层的三维码；

对于上述的单色三维码，本发明还提供了一种识别方式，包括以下步骤：

用手机拍照输出照片到电脑；

用corleDRAW X7打开，输入图片把文件改成符合需要的实际尺寸；

选中图片选择描摹位图，；

选择轮廓描摹的“高品质图像”选项，点确定后生成矢量图，移除原始图片，；

解散全部组合，；

把最深的颜色替换为CMYK100，剩余颜色的其他步骤，方法如下：

把最浅的黑替换为Y100；

把最深的黑减掉最浅的黑中间的颜色排列组合分成最接近的8个色块，并转换为原始标准百分比；

把20%正负误差2.5%范围内的黑替换为M100；

把25%正负误差2.5%范围内的黑替换为C100；

把40%正负误差2.5%范围内的黑替换为K100；

把32.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为YM100；

把37.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为YC100；

把45%正负误差2.5%范围内的黑替换为CM100；

把57.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为CMY100；

把60%正负误差2.5%范围内的黑替换为MK100；

把65%正负误差2.5%范围内的黑替换为CK100；

把72.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为MYK100；

把77.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为YCK100；

把85%正负误差2.5%范围内的黑替换为MCK100,

如有以上组合百分比之外的色块则替换为无色。

全部替换完成后得到基于印刷图形设计制作软件的虚拟分层；

用corleDRAW X7打开，选择打印，选择分色，如图12。

点打印预览，分别可得到图13、图14、图15、图16的单层二维码并可分别实现扫描。

除了上述堆叠式三维码外，未来的趋势应该是矩阵式三维码。

如一个最基本的数字0,用二维码QR码生成为8x8毫米的图17,用矩阵式三维码可以表示为图18。

由此本发明还提供了一种三维码的编码方法，包括如下步骤：

a,取二维码定位标志左上角中心的最小黑方块为白色或无色作为三维码校正颜色最浅的底色参照标准,

b, 取二维码定位标志右上角中心的最小黑方块为25%K作为三维码校正颜色第一层底色参照标准

c, 取二维码定位标志左下角中心的最小黑方块为75%K作为三维码校正颜色第二层底色参照标准。

通过区域数据面积对比可以发现，三维码在黑色灰度的前提下就可以增加几倍甚至几十倍的数据容量。

印刷上的彩色、专色、黑色微分原理基本一样，通过电子分色又可以增加几倍甚至几十倍的微分容量。

本发明实现了彩色无微分印刷、打印三维码。彩色三维码是实现层叠三维码的最简单也是最容易的方式，由于四色印刷、打印的黑色和CMY叠印出来的黑色很接近，软件区分识别难度很大，所以彩色三维码中只选用C（兰）M（红）Y（黄）三色。

彩色三维码最底层的一般选Y，因为Y转为灰度后只有11%K，兼容性最好。最好识别的兼容三维码一般用C叠Y或M叠Y（如图19所示）。下面的底色可通过给二维码拍照用电脑在corleDRAW打印分色或在打印分色预览中用手机扫描。如果是CMY三色一起叠加（如图20）或三色微分加专色微分叠加，则现有软件无法识别，需另行开发一套基于印刷打印分色原理的层叠颜色识别软件（如图21）。

为了快速的推广使用三维码，笔者经过多年反复实践，发现通过特殊油墨也可以实现不需任何辅助软件支持的防伪三维码。

图22为普通印刷或打印的二维码，内容取自三字经的首句：“人之初，性本善。性相近，习相远。”图23为摄氏31度的洋红温变防伪油墨，内容为：“用打火机或手摸退色可扫描下层二维码”，图23为二维码套印在图22二维码上；图24为黑色刮刮油墨，内容为：“请刮干净涂层扫描下面二维码”，图24为二维码套印在图23和图22三维码上。

由于温变油墨和刮刮墨这两种油墨的最佳兼容性，可以实现不需借助其他任何辅助软件即可识别三维码。

下面再细化同一种印刷CMY的分层叠印的实现方式。

以最难识别的黄色分层为例。按照印刷术语中Y100转化为灰度，专业转换软件按CMYK模式为11%K，所以最接近的两级分色为10%+90%，考虑到每种颜色的最大分层兼容性及灰度转换原理，三级分色可为：11%+30%+59%。

根据拍照摄像头的像素及识别软件的识别像素级别，还可以继续微分。

在三维码中11%的Y目前应该是所有二维码识别装置都无法对其进行准确识别的，但经过corleDRAW打印分色预览转为11%K后，显示的灰度二维码大部分软件都可识别。如果不公开这种解码方式，三维码中加浅色二维码可以是一种很好的加密防伪手段。

为快速使用三维码，本发明采用的技术方案如下：

在纸张或平面物体上印刷、打印或用UV喷码机喷一个黄色（Y）或由CMK基色构成的PANTONE浅专色固定、可变二维码；

在黄色或其他浅专色（CMK）二维码的表面印一个固定洋红（M）或能和底色区分的专色或网点CMK）二维码。目前温变油墨不支持打印或UV喷码,无法实现可变；

在纸张或物体二维码部分表面覆膜或过一层保护UV透明油。

已经印好的三维码上再印刷或uv喷印一个黑色二维码。如果是uv喷印注意通过选择添加稀释剂、改变油墨牢度、抬高UV烘干灯高度降低温度等方法控制好UV喷码的牢度，保证最顶层的可变或固定二维码好刮干净。

为了更大的兼容性，顶层二维码也可以用卷筒喷印在透明膜不干胶材料或可移透明膜不干胶材料上，然后模切成所需小卷标签通过贴标机贴到另外的可变或非可变的二维码上，形成三维码。如果是可移不干胶材料，则无需刮开只需揭下即可轻松识别下层二维码或三维码。

Claims

1.一种基于印刷、打印实现的兼容二维码的三维码，其特征在于:

生成所需打印对象，在软件设计界器里面生成两个或多个二维码，

在纸张或平面物体上印刷、打印或用UV喷码机喷一个黄色（Y）或由CMK基色构成的PANTONE浅专色固定、可变二维码;

在所述固定、可变二维码的表面印一个固定洋红（M）或能和底色区分的专色或网点CMK二维码;

在纸张或物体二维码部分表面覆膜或过一层保护UV透明油;

已经印好的三维码上再印刷或uv喷印一个黑色二维码；

通过设置叠印功能使两个纯色或专色二维码叠加形成包含一个叠印变色色块一层的三维码；

所述三维码均为黑色单色时，识别方法具体如下：

用手机拍照输出照片到电脑，

选中图片选择描摹位图，

生成矢量图，移除原始图片，

解散全部组合，

把最深的颜色替换为CMYK100，剩余颜色的其他步骤，

A. 把最浅的黑替换为Y100，

B. 把最深的黑减掉最浅的黑中间的颜色排列组合分成最接近的8个色块，并转换为原始标准百分比，

C. 把20%正负误差2.5%范围内的黑替换为M100,

D. 把25%正负误差2.5%范围内的黑替换为C100,

E. 把40%正负误差2.5%范围内的黑替换为K100,

F. 把32.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为YM100,

G. 把37.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为YC100,

H. 把45%正负误差2.5%范围内的黑替换为CM100,

I. 把57.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为CMY100,

J. 把60%正负误差2.5%范围内的黑替换为MK100,

K. 把65%正负误差2.5%范围内的黑替换为CK100,

L. 把72.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为MYK100,

M. 把77.5%正负误差2.5%范围内的黑替换为YCK100,

N. 把85%正负误差2.5%范围内的黑替换为MCK100,

O. 如有以上组合百分比之外的色块则替换为无色;

全部替换完成后得到基于印刷图形设计制作软件的虚拟分层,

用corleDRAW X7打开，选择打印，选择分色，

点打印预览，分别可得到单层二维码并可分别实现扫描。

2.一种如权利要求1所述三维码的打印方法，其特征在于方法具体如下：

3.如权利要求2所述的一种三维码的打印方法，其特征在于，所述二维码的大小不一致。

4.一种如权利要求1所述三维码的打印方法，其特征在于方法具体如下：

把打印机的四色墨水都换掉或清洗干净墨盒、喷头，按C、M、Y、K顺序分别对应PANTONGCool Gray 5 U 、PANTONG Cool Gray 3 U、PANTONG Cool Gray 1 U、PANTONG Cool Gray8 U装入四个专色墨水，把打印软件中的PANTONG Cool Gray 5 U、PANTONG Cool Gray 3U、PANTONG Cool Gray 1 U、PANTONG Cool Gray 8 U四个专色条码分别对应改为C100、M100、Y100、K100，把4个颜色属性都设置为叠印，一次打印成功。