CN114330610A

CN114330610A - 一种基于二维码视频的高效数据传输方法

Info

Publication number: CN114330610A
Application number: CN202111524530.2A
Authority: CN
Inventors: 李文毅; 张嘉鑫; 徐炜; 钟玉秋
Original assignee: Xiamen Nalong Health Technology Co ltd
Current assignee: Xiamen Nalong Health Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明公开一种基于二维码视频的高效数据传输方法，其包括如下步骤：将文件读取为字符串，并按照预设长度对字符串进行截取分段操作，利用截取出的字符串生成二维码图片；将二维码图片按顺序以预设帧率组合成二维码视频，利用显示模块进行播放；利用拍摄模块对所述二维码视频进行拍摄并截取二维码图片；按预设顺序将每张二维码图片识别转换为字符串；将字符串按预设顺序写入文件拼接为完整文件。利用将文件转换为二维码图片并组合为二维码视频的方法来进行数据传输，解决了二维码的储存数据量较小，传输效率较低且错误率高的问题；同时利用三原色RGB原理对二维码对信息储存量进行进一步拓展，并利用声音通知识别方案对数据传输效率进行进一步提高。

Description

一种基于二维码视频的高效数据传输方法

技术领域

本发明应用于二维码数据传输领域，具体是一种基于二维码视频的高效数据传输方法。

背景技术

随着互联网的发展与信息安全规范的升级，两者之间的矛盾逐渐体现出来，尤其在数据传输方面。一方面各类安全法规要求各个机构(如大型公司、医院、IDC机房等)的内部网络要与互联网之间物理隔离，且内部网络安全规范通常要求禁用USB、蓝牙、无线等各类数据传输模块，导致数据传输到互联网几乎成为不可能。但另一方面确实有内部网络数据传输到互联网的需求，如医院里心电图报告分享给医生和患者、IDC机房里设备故障信息传到厂商售后人员。

目前信息安全法规方面大部分场景禁止的都为网络传输，而视觉传输与人眼看到的、拍照记录的类似，不属于网络传输。例如二维码技术就属于基于视觉的数据传输，但是其容量非常小，且无法持续传输。仅能用于扫码登录验证、分享链接等小数据量传输的使用场景。

在二维码的基础之上，出现了多张二维码图片轮播的方案。其原理为不断重复播放二维码，摄像头在扫到某张二维码时，判断此二维码是否已扫到，如果已扫到，直接丢弃，继续扫码，如果之前未扫到，则把此二维数据存放某个缓存/变量/存储空间。继续判断扫到的数据二维码是否是剩下的最后一张(总页数-已存页数＝0)，如果不是，继续扫码。如果把所有数据扫齐，将每个二维码数据根据序号进行拼接，得到最终的数据(加密/原文)。其主要考虑数据100％准确性，由于遇到一张二维码扫描失败就需要重新从头开始轮播识别，所以传输效率很低。另外，图像识别字符串的技术也可传输数据，但受到字符数量太多且某些字符形状很相似的影响，其识别准确度过低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于二维码视频的高效数据传输方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种基于二维码视频的高效数据传输方法，其包括如下步骤：

将文件读取为字符串，并按照预设长度对字符串进行截取分段操作，利用截取出的字符串生成二维码图片；

将二维码图片按顺序以预设帧率组合成二维码视频，并利用显示模块进行播放；

利用拍摄模块对所述二维码视频进行拍摄并截取二维码图片；

按预设顺序将每张二维码图片识别转换为字符串；

将字符串按预设顺序写入文件拼接为完整文件。

作为一种可能的实施方式，进一步的，还包括如下步骤：

将利用截取出的字符串的生成二维码图片按顺序结合三原色并利用RGB的通道对应存贮二维码图片，从而合成彩色二维码。

作为一种可能的实施方式，进一步的，还包括如下步骤：

按顺序提取RGB的通道中对应存贮的二维码图片。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述按预设顺序将每张二维码图片识别转换为字符串步骤具体为：使用zbar工具按顺序识别二维码图片并转换为字符串，同时发出识别成功或失败的提示音，所述显示模块收到提示音后判断提示音类型，若为成功提示音则继续播放下一帧，若为失败提示音则记录失败次数，当失败未达到阀值则并播放当前帧，当失败次数达到阀值则判定为程序故障。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述利用截取出的字符串生成二维码图片的步骤由qrcode工具执行。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述将二维码图片按顺序以预设帧率组合成二维码视频步骤以及所述利用拍摄模块对所述二维码视频进行拍摄并截取二维码图片步骤均由cv2工具执行。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述显示模块的硬件参数为分辨率1920x1200、刷新率60Hz。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述将二维码图片按顺序以预设帧率组合成二维码视频步骤中的预设帧率为20FPS。

本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：

本发明利用将文件转换为二维码图片并组合为二维码视频的方法来进行数据传输，解决了二维码的储存数据量较小，传输效率较低且错误率高的问题；同时利用三原色RGB原理对二维码对信息储存量进行进一步拓展，并利用声音通知识别方案对数据传输效率进行进一步提高。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：

图1为本发明流程示意图；

图2为本发明实施原理简图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-2所示，本发明提供了一种基于二维码视频的高效数据传输方法，其包括如下步骤：

将文件读取为字符串，并按照预设长度对字符串进行截取分段操作，由qrcode工具利用截取出的字符串生成二维码图片；

将利用截取出的字符串的生成二维码图片按顺序结合三原色并利用RGB的通道对应存贮二维码图片，从而合成彩色二维码；

按顺序提取RGB的通道中对应存贮的二维码图片；

按预设顺序将每张二维码图片识别转换为字符串；具体为：使用zbar工具按顺序识别二维码图片并转换为字符串，同时发出识别成功或失败的提示音，所述显示模块收到提示音后判断提示音类型，若为成功提示音则继续播放下一帧，若为失败提示音则记录失败次数，当失败未达到阀值则并播放当前帧，当失败次数达到阀值则判定为程序故障。

将字符串按预设顺序写入文件拼接为完整文件。

实施例

首先，文档、图片、视频、音频等格式均为文件，文件内容可被读取为字符串，此为计算机的基本概念，这里不做阐述。将字符串转二维码视频的程序部署在被拍摄端的设备上，执行程序并输入参数，参数为待传输的文件路径。被拍摄端程序程序将文件读取为字符串，字符串将先被以一定长度截取为若干段，使用qrcode工具将若干段字符串生成若干张普通二维码图片。字符串将先被截取为若干段并生成若干张二维码图片，在使用常规显示屏用来显示二维码图片且保证一定识别率的情况下，每张二维码图片可容纳约1000个字符。每张二维码图片的字符容量及识别准确率主要受到被拍摄的显示屏分辨率、手机像素、拍摄软件参数影响，目前普遍的硬件支持情况为：被拍摄显示屏的分辨率1920x1200/刷新率60Hz(普通显示器)，拍摄手机摄像头像素1200万(iPhone 6s及以上版本)+拍摄软件分辨率4k/频率60FPS(iPhone自带相机)。然后将二维码图片以20FPS的播放频率组合成视频，数据传输字符的速度＝每张二维码的字符容量(受显示屏分辨率和手机摄像头像素影响)*播放频率(受显示屏刷新频率和手机拍摄频率影响)，相当于每秒传输数据1000字节*20FPS＝20K字节，即20KB。将手机拍摄视频时的拍摄频率调整为60FPS，理论上每张图片将被拍摄到60FPS/20FPS＝3帧，假设每张二维码图片识别失败的几率为1％(可能受拍摄光线、角度等外部因素影响)，那么三张都失败的几率为1％*1％*1％＝0.0001％。此几率可以通过播放频率及拍摄频率控制，例如将二维码图片以10FPS的播放频率组合成视频，拍摄频率仍然为60FPS不变，那理论上每张图片将被拍摄到60FPS/10FPS＝6帧，假设每张二维码图片识别失败的几率为1％，那么三张都失败的几率为1％*1％*1％*1％*1％*1％＝0.0000000001％。虽然错误率非常小，但其播放频率也由20FPS变为了10FPS，数据传输速度降低了一半，此处可根据实际需求来确定数据传输效率与准确度的平衡点。

在此之上，可增加三原色来提高传输效率。其原理是利用RGB的每一个通道来存贮一个二维码，这样合成的一个彩色的二维码的内容就能存贮3倍于普通二维码。将此三原色合成二维码应用到二维码视频中，同样可达到3倍的传输效率。被拍摄端(显示模块)程序将这些普通二维码图片按顺序结合三原色利用RGB的每一个通道存贮一个普通二维码，从而合成彩色二维码。使用cv2工具将这些彩色二维码图片按顺序以一定帧率组合成一个二维码视频。被拍摄端上播放此视频，并使用拍摄端进行拍摄。

拍摄端进行拍摄的同时，启动拍摄端的二维码视频转文件的程序。

拍摄端程序将二维码视频使用cv2工具以帧为单位截取为若干张彩色二维码图片。

拍摄端程序将这些彩色二维码按顺序取出RGB的每一个通道贮存的普通二维码图片。

若拍摄端有声音输出设备，被拍摄端的设备带有声音输入设备，可再次大幅提升传输效率。例如，在二维码图片以20FPS的播放频率组合成视频时，将手机拍摄视频时的拍摄频率调整为60FPS，理论上每张图片将被拍摄到3帧。其中后2帧在第1帧被成功识别的情况下(绝大部分情况下)是多余的，但被拍摄端并不知道第1帧已经被准确识别，仍然会播放。为了在此处节约传输过程的时间，可在拍摄端成功识别后通过发出特定的声音通知被拍摄端识别成功或失败，若成功则直接跳过后2帧。将此识别成功的声音通知机制应用到二维码视频中，同样可达到3倍的传输效率。拍摄端程序使用zbar工具按顺序识别转换每张二维码图片为字符串，并发出识别成功或失败的提示音。被拍摄端收到提示音后判断提示音类型，若为成功提示音则继续播放下一帧，若为失败提示音则记录下失败次数。若失败未达到一定次数则并播放当前帧，若失败次数达到一定次数则判定为程序故障，重新开始程序。

拍摄端程序将若干段字符串按顺序写入到文件中，最终拼接为一个完整文件。

另外，可利用声音通知功能保证数据传输精准度理论值达到100％。其原理是被拍摄端等待拍摄端给出识别成功的声音通知后再播放下一帧，否则播放识别失败的声音通知,拍摄端记录下同一帧连续识别失败次数，被拍摄端并继续等待下次识别。若同一帧持续识别失败达到一定次数，可判定为程序故障，程序将重新开始。

综合前面两点所述，将三原色合成二维码和声音通知机制都结合到二维码视频中，在普通显示屏和普通手机的性能配置情况下，传输效率理论上可达到原二维码视频的3*3＝9倍，即大约20KB*9＝180KB，其精准度理论值可达到100％。随着未来硬件的发展，显示屏分辨率和刷新率、手机摄像头的像素和拍摄频率将有更大的提升，数据传输效率及准确度也将随之不断提升。

以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种基于二维码视频的高效数据传输方法，其特征在于，其包括如下步骤：

按预设顺序将每张二维码图片识别转换为字符串；

将字符串按预设顺序写入文件拼接为完整文件。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维码视频的高效数据传输方法，其特征在于：还包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于二维码视频的高效数据传输方法，其特征在于：还包括如下步骤：

按顺序提取RGB的通道中对应存贮的二维码图片。

4.根据权利要求1所述的一种基于二维码视频的高效数据传输方法，其特征在于：所述按预设顺序将每张二维码图片识别转换为字符串步骤具体为：使用zbar工具按顺序识别二维码图片并转换为字符串，同时发出识别成功或失败的提示音，所述显示模块收到提示音后判断提示音类型，若为成功提示音则继续播放下一帧，若为失败提示音则记录失败次数，当失败未达到阀值则并播放当前帧，当失败次数达到阀值则判定为程序故障。

5.根据权利要求1所述的一种基于二维码视频的高效数据传输方法，其特征在于：所述利用截取出的字符串生成二维码图片的步骤由qrcode工具执行。

6.根据权利要求1所述的一种基于二维码视频的高效数据传输方法，其特征在于：所述将二维码图片按顺序以预设帧率组合成二维码视频步骤以及所述利用拍摄模块对所述二维码视频进行拍摄并截取二维码图片步骤均由cv2工具执行。

7.根据权利要求1所述的一种基于二维码视频的高效数据传输方法，其特征在于：所述显示模块的硬件参数为分辨率1920x1200、刷新率60Hz。

8.根据权利要求1所述的一种基于二维码视频的高效数据传输方法，其特征在于：所述将二维码图片按顺序以预设帧率组合成二维码视频步骤中的预设帧率为20FPS。