CN114239781A - 一种三维码的快速生成方法、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维码的快速生成方法，包括以下步骤：输入背景图片，确定所述背景图片的尺寸信息；输入需要进行编码的信息；输入期望生成的目标三维码图片的尺寸信息；计算所述背景图片与目标三维码图片的尺寸之间的偏差，并根据所述偏差对背景图片进行尺寸调整的处理，生成与目标三维码图片的尺寸相同的背景底图；将所述编码信息生成二维码的编码矩阵，并根据目标三维码图片的尺寸确定编码矩阵中每个模组的尺寸大小；生成与目标三维码图片的尺寸相同且透明的一蒙版图像，将所述编码矩阵中每个模组的位置映射至蒙版图像中，并根据模组的尺寸大小在所述蒙版图像中生成对应的模组图像；将所述蒙版图像与背景底图进行融合，得到最终三维码图片。

Description

一种三维码的快速生成方法、设备和存储介质

技术领域

本发明涉及一种三维码的快速生成方法、设备和存储介质，属于编码符号的生成与处理以及图像处理技术领域。

背景技术

本发明中的三维码是指图像与制码信息融合后产生了一定的视觉效果并记录了数据信息的点阵码。该种码除了机器能够识别外，还为自然人提供了能够快速辨别的第三维的视觉图像信息，具有高辨识性和美观性的特点。

底图与数据进行融合处理是比较耗时的过程，需对每个模组的颜色和范围大小进行计算，尤其是在兼顾艺术性和识读性的情况下通常需要大的运算量。目前为了保证识读效果，第一种方法是把一个原来的模组分成3*3的小格，中间小格颜色和原来的颜色保持一致，其余8小格颜色根据所要融合图形的特征进行不同颜色组合的尝试，直到满足能够较好识读(如说明书附图1所示)。第二种方法是利用高斯函数的分布特性，把背景图像的色彩空间由RGB转化为YUV，根据Y平面的灰阶图来计算每个区块的平均亮度，并乘上高斯系数来调整模组区块内像素的亮度值，从而形成中心亮度最高，逐渐向边缘渐变的效果(如说明书附图2所示)。

这些方法过于追求更适合人眼的视觉效果，需要的运算量较大，不能满足在配置较低或嵌入式设备中快速制码的需求；另外，这些方法通常把中心区域设置为较窄范围，导致进行0、1判断时容易出现错误而无法准确识读。现有方法中需要计算底图的边缘特征或者是底图的亮度平均阈值，并且根据特征或阈值来调整每个模组的颜色和亮度，计算量较大，制作一张800像素*800像素的图像通常耗时超过1秒，因此不能很好满足实时性要求较高的制码应用场景；同时制作完成的码过于追求视觉效果(如附图10)，在识读效率方面较低，也很难满足需要快速识读解码的场景。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种三维码的快速生成方法，无需对模组内部的所有像素进行逐一细分，而是将其做为一个统一整体，根据目标尺寸大小进行调整，并采用蒙版的技术方法，将需要显示的模组信息映射至蒙版图片中，在保留视觉效果的基础上无需再对模组内的像素进行计算处理，大幅减少了计算量，明显的提高制码效率，生码速度提升明显。

本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种三维码的快速生成方法，包括以下步骤：

输入背景图片，确定所述背景图片的尺寸信息；

输入需要进行编码的信息；

输入期望生成的目标三维码图片的尺寸信息；

计算所述背景图片与目标三维码图片的尺寸之间的偏差，并根据所述偏差对背景图片进行尺寸调整的处理，生成与所述目标三维码图片的尺寸相同的背景底图；

将所述编码信息生成二维码的编码矩阵，并根据所述目标三维码图片的尺寸确定编码矩阵中每个模组的尺寸大小；

生成与所述目标三维码图片的尺寸相同且透明的一蒙版图像，将所述编码矩阵中每个模组的位置映射至蒙版图像中，并根据模组的尺寸大小在所述蒙版图像中生成对应的模组图像；

将所述蒙版图像与背景底图进行融合，得到最终三维码图片。

作为优选实施方式，所述计算所述背景图片与目标三维码图片的尺寸之间的偏差，并根据所述偏差对背景图片进行尺寸调整的处理，生成与所述目标三维码图片的尺寸相同的背景底图的步骤具体为：

判断背景图片的尺寸与目标三维码图片的尺寸是否相同，相同则不处理；

不相同则对背景图片进行尺寸调整的处理，使其尺寸与目标三维码图片的尺寸相同，并采用双线性插值法逐点计算缩放后的各像素点的像素值，得到所述背景底图。

作为优选实施方式，所述根据所述目标三维码图片的尺寸确定编码矩阵中每个模组的尺寸大小的步骤具体为：

确定编码矩阵中每行模组的数量；

根据目标三维码图片的尺寸以及每行模组的数量，计算每个模组的尺寸大小。

作为优选实施方式，所述将所述编码矩阵中每个模组的位置映射至蒙版图像中，并根据模组的尺寸大小在所述蒙版图像中生成对应的模组图像的步骤具体为：

以蒙版图像的一端点为原点建立第一坐标系，以编码矩阵的对应端点为原点建立第二坐标系；

根据编码矩阵中每个模组的坐标，换算为每个模组在蒙版图像中的中心点坐标；

根据每个模组在蒙版图像中的中心点坐标以及模组的尺寸大小，生成对应的模组图像。

作为优选实施方式，在所述根据模组的尺寸大小在所述蒙版图像中生成对应的模组图像中的步骤中，还包括设定模组图像的形状步骤，具体为：

输入要显示的模组图像的形状以及缩放比例；

在所述蒙版图像中生成对应形状的模组图像，并根据模组的尺寸大小和缩放比例确定模组图像的尺寸。

作为优选实施方式，所述模组图像的形状为正方形或圆形。

另一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的三维码的快速生成方法。

再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的三维码的快速生成方法。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明一种三维码的快速生成方法，无需对模组内部的所有像素进行逐一细分，而是将其做为一个统一整体，根据目标尺寸大小进行调整，并采用蒙版的技术方法，将需要显示的模组信息映射至蒙版图片中，在保留视觉效果的基础上无需再对模组内的像素进行计算处理，大幅减少了计算量，明显的提高制码效率，生码速度提升明显。

2、本发明一种三维码的快速生成方法，根据背景图片和目标三维码图片的宽度、高度像素数的偏差对背景图片进行尺寸调整，并采用双线性插值法计算调整后的像素值，对整张背景图片进行快速调整，在保证视觉效果的同时，减少了计算量。

3、本发明一种三维码的快速生成方法，通过建立坐标系的方式，将编码矩阵中模组的坐标换算至在蒙版图片中的坐标，再根据模组的尺寸大小计算显示区域，计算量小，同时蒙版图像的透明度可根据需求进行灵活调整，可配置性强。

4、本发明一种三维码的快速生成方法，提供可配置的模组的形状，能够增加三维码图片的多样性，满足不同用户的需求。

附图说明

图1为现有技术利用Halftone图像生成三维码的方法示意图；

图2为现有技术利用高斯函数图像生成三维码的方法示意图；

图3为本发明实施例提出的三维码的快速生成方法的示意图；

图4为本发明实施例一的方法流程图；

图5为本发明实施例提供的背景图片的示例图；

图6为本发明实施例提供的编码矩阵的示例图；

图7本发明实施例提供的缩放后的背景底图的示例图；

图8为本发明实施例提供的蒙版图片的示例图；

图9为本发明实施例提供的最终三维码图片的示例图；

图10为过于追求视觉效果的三维码图片示例图；

图11为本发明提出的三维码生成实例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

实施例一：

参见图3和图4，本实施例提供一种三维码的快速生成方法，包括以下步骤：

输入一张背景图片P1，确定该背景图片P1的尺寸信息。

通过人工导入/输入或由计算机自动导入/输入编码信息I。

通过人工导入/输入或由计算机自动导入/输入最终期望生成的目标三维码图片的尺寸信息。

计算所述背景图片P1与目标三维码图片的尺寸之间的偏差，并根据偏差对背景图片P1进行尺寸调整的出来，生成与所述目标三维码图片的尺寸相同的背景底图P2。

根据编码需求，选择成熟的QR码、DataMatrix码等原理将编码信息I生成二维码的编码矩阵M，并根据所述目标三维码图片的尺寸确定编码矩阵中每个模组的尺寸大小。

生成与所述目标三维码图片的尺寸相同且透明的一蒙版图像P3，蒙版图像P3的透明度α可自行设定，将所述编码矩阵中每个模组按位置关系映射至蒙版图像中，并根据模组的尺寸大小在所述蒙版图像中生成对应的模组图像。

将所述蒙版图像P3与缩放后的背景底图P2进行逐像素的图像融合，得到最终三维码图片P4。

作为本实施例的优选实施方式，所述计算所述背景图片与目标三维码图片的尺寸之间的偏差，并根据所述偏差对背景图片进行尺寸调整的处理，生成与所述目标三维码图片的尺寸相同的背景底图的步骤具体为：

判断背景图片P1的尺寸与目标三维码图片的尺寸是否相同，背景图片P1的尺寸数据包括宽度像素总数PX1，高度像素总数PY1，在本实施例中，目标三维码图片为正方形，因此目标三维码图片的尺寸数据为正方形边长像素总数PX4，分别比较背景图片P1的宽度像素总数PX1、高度像素总数PY1是否与目标三维码图片的边长像素总数PX4相同，相同则不处理；

不相同则对背景图片P1进行缩放，使宽度像素总数PX1，高度像素总数PY1均与边长像素总数PX4相同，并采用双线性插值法逐点计算缩放后的各像素点的像素值，得到所述背景底图P2。

本实施例中采用双线性插值法逐点计算缩放后的各像素点的像素值的方式如下所示：

假设f(i+u,j+v)为待求背景底图P2的某点像素值，则其值由原背景图片P1中坐标为(i,j)、(i+1,j)、(i,j+1)、(i+1,j+1)所对应的周围四个像素值利用下述公式计算得到：

f(i+u,j+v)＝(1-u)(1-v)f(i,j)+(1-u)vf(i,j+1)+u(1-v)f(i+1,j)+uvf(i+1,j+1)。

作为本实施例的优选实施方式，所述根据所述目标三维码图片的尺寸确定编码矩阵中每个模组的大小的步骤具体为：

确定编码矩阵M中每行模组(码点)的数量N；

根据目标三维码图片的边长像素总数PX4以及每行模组的数量N，计算每个模组的大小NW：

作为本实施例的优选实施方式，所述将所述编码矩阵中每个模组的位置映射至蒙版图像中，并根据模组的尺寸大小在所述蒙版图像中生成对应的模组图像的步骤具体为：

以蒙版图像P3的上边界和左边界建立第一坐标系CS1，规定蒙版图像P3的左上角顶点坐标为(0，0)，右上角顶点坐标为(PX4-1，0)，左下角顶点坐标为(0，PX4-1)，右下角顶点坐标为(PX4-1，PX4-1)；以编码矩阵M的上边界和左边界建立第二坐标系CS2，规定M的左上角顶点坐标为(0，0)，右上角顶点坐标为(N-1,0)，左下角顶点坐标为(0，N-1)，右下角顶点坐标为(N-1，N-1)。

将编码矩阵M中的模组按行顺序依次映射至蒙版图像P3中。取编码矩阵M中坐标(x,y)处的模组,按以下步骤映射至图像P3中对应的区域：

①计算左上角坐标：

XTL＝x*NW

YTL＝y*NW

②计算右上角坐标：

XTR＝(x+1)*NW

YTR＝y*NW

③计算左下角坐标：

XBL＝x*NW

YBL＝(y+1)*NW

④计算右下角坐标：

XBR＝(x+1)*NW

YBR＝(y+1)*NW

⑤以四个顶点坐标(XTL，YTL)，(XTR，YTR)，(XBR，YBR)，(XBL，YBL)为正方形的四个顶点，形成一个正方形区域，计算该区域的中心点坐标：

XC＝(XTL+XTR)/2

YC＝(YTL+YTR)/2

以点(XC,YC)为中心，根据模组的大小NW计算模组的显示区域，并将显示区域的透明度设置为1，并根据原编码矩阵M中的值设置对应的颜色，在蒙版图像P3中生成对应的模组图像：

将蒙版图像P3与缩放完成的背景底图P2进行融合的方式为进行逐点的像素的计算，得到最终三维码图片P4，最终三维码图片P4中每点的像素值为：

P4(x,y)＝αP3(x,y)+(1-α)P2(x,y)

本实施例将最终模组的显示区域的颜色设置为纯色，并且模组的显示面积可根据缩放比例β进行灵活调整，可尽量保留原来模组的颜色，有利于译码程序在进行识读时较容易的获取对应模组的颜色值，减少了识读错误的机率，从而可提高识读准确性。

本实施例提出的方法能够快速地根据需求进行三维码的生成，生成过程简单高效，计算量较小，制作800*800像素的三维码图在100ms以内；采用较大面积的模组显示区域，并且模组采用统一的颜色和透明度，便于识读设备的网格划分和信息提取，可提高识读准确性。采用蒙版技术，可方便地对蒙版与底图的融合效果进行统一处理，既保证识读能力又提升了视觉美观效果，满足不同用户的需求。

实施例二：

本实施例与实施例一的不同之处在于，在所述根据模组的尺寸在所述蒙版图像中生成对应的模组图像中的步骤中，还包括设定模组图像的形状步骤，具体为：

输入要显示的模组图像的形状S以及缩放比例β；模组的形状是指最后生成的码图中码点的形状。

在所述蒙版图像中生成对应形状的模组图像，并根据模组的大小NW和缩放比例β确定模组图像的尺寸。

作为本实施例的优选实施方式，所述模组图像的形状S为正方形或圆形。

若输入的模组图像的形状S为正方形，则需要确定的模组图像的尺寸为边长像素数，若模组图像的形状S为圆形，则需要确定的模组图像的尺寸为直径像素数；边长像素数和直径像素数均通过以下公式计算：

若模组图像的形状S为正方形，则如实施例一所述的模组的显示区域SP的左上角、右上角、右下角和左下角坐标分别为(XC-L/2,YC-L/2)，(XC-L/2，YC+L/2)，(XC+L/2，YC+L/2),(XC+L/2，YC-L/2),以该四个坐标为顶点形成一个正方形区域。

若模组图像的形状S为圆形，则如实施例一所述的模组的显示区域SP是以(XC，YC)为圆心，以L/2为半径的圆，其区域为：

参见图11，为帮助本领域技术人员理解，以下提供一个按照本发明所提出的方法生成三维码的实例：

S1：输入一张背景图片P1如附图4，其宽度像素总数PX1为736像素，高度像素总数PY1为882像素；输入制码信息I为1-24-20210414-{testMsg:1A2b3C4d5E6f7G}-/W./*5di/p3c-4F3radf+{7+5+(-4)＝8？Yes:No}，期望最终生成的目标三维码的边长像素PX4为800像素。

S2：对背景图片P1利用双线性插值方法进行缩放，使得其宽高大小为800像素，得到背景底图P2，如附图5所示。

S3：在本实施例中，选择QR码方案，对制码信息I进行编码，生成包含0，1的二维码编码矩阵M(附图6所示)，其每一行的模组的数量N相等，均为33。

S4：输入最后生成码图中的模组的形状S为圆形。

S5：根据PX4的值800和每一行的码点数N值为33,计算每个模组的大小NW为：

NW＝PX4/N＝800/33≈24

S6:生成一张宽高像素数均为800像素的蒙版图片P3，初始透明度设置为0.2。

S7：本例中模组缩放比例β设置为0.6，因在S4中选择模组形状S为圆形，故计算其直径L为

L＝NW×β＝24*0.6＝14

S8:将二维编码矩阵M映射到P3，每个模组显示为圆形，半径为L/2＝14/2＝7个像素，得到带有制码信息及透明信息的蒙版P3，如附图7所示。

S9：将蒙版图片P3和缩放完成的背景底图P2进行融合，得到最终三维码图片P4，如附图8所示。

实施例三：

本实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的三维码的快速生成方法。

实施例四：

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的三维码的快速生成方法。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种三维码的快速生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

输入背景图片，确定所述背景图片的尺寸信息；

输入需要进行编码的信息；

输入期望生成的目标三维码图片的尺寸信息；

计算所述背景图片与目标三维码图片的尺寸之间的偏差，并根据所述偏差对背景图片进行尺寸调整的处理，生成与所述目标三维码图片的尺寸相同的背景底图；

将所述编码信息生成二维码的编码矩阵，并根据所述目标三维码图片的尺寸确定编码矩阵中每个模组的尺寸大小；

生成与所述目标三维码图片的尺寸相同且透明的一蒙版图像，将所述编码矩阵中每个模组的位置映射至蒙版图像中，并根据模组的尺寸大小在所述蒙版图像中生成对应的模组图像；

将所述蒙版图像与背景底图进行融合，得到最终三维码图片。

2.根据权利要求1所述的一种三维码的快速生成方法，其特征在于，所述计算所述背景图片与目标三维码图片的尺寸之间的偏差，并根据所述偏差对背景图片进行尺寸调整的处理，生成与所述目标三维码图片的尺寸相同的背景底图的步骤具体为：

判断背景图片的尺寸与目标三维码图片的尺寸是否相同，相同则不处理；

不相同则对背景图片进行尺寸调整的处理，使其尺寸与目标三维码图片的尺寸相同，并采用双线性插值法逐点计算缩放后的各像素点的像素值，得到所述背景底图。

3.根据权利要求1所述的一种三维码的快速生成方法，其特征在于，所述根据所述目标三维码图片的尺寸确定编码矩阵中每个模组的尺寸大小的步骤具体为：

确定编码矩阵中每行模组的数量；

根据目标三维码图片的尺寸以及每行模组的数量，计算每个模组的尺寸大小。

4.根据权利要求1所述的一种三维码的快速生成方法，其特征在于，所述将所述编码矩阵中每个模组的位置映射至蒙版图像中，并根据模组的尺寸大小在所述蒙版图像中生成对应的模组图像的步骤具体为：

以蒙版图像的一端点为原点建立第一坐标系，以编码矩阵的对应端点为原点建立第二坐标系；

根据编码矩阵中每个模组的坐标，换算为每个模组在蒙版图像中的中心点坐标；

根据每个模组在蒙版图像中的中心点坐标以及模组的尺寸大小，生成对应的模组图像。

5.根据权利要求1所述的一种三维码的快速生成方法，其特征在于，在所述根据模组的尺寸大小在所述蒙版图像中生成对应的模组图像中的步骤中，还包括设定模组图像的形状步骤，具体为：

输入要显示的模组图像的形状以及缩放比例；

在所述蒙版图像中生成对应形状的模组图像，并根据模组的尺寸大小和缩放比例确定模组图像的尺寸。

6.根据权利要求5所述的一种三维码的快速生成方法，其特征在于：所述模组图像的形状为正方形或圆形。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述的三维码的快速生成方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的三维码的快速生成方法。

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