CN117714838A - 一种胶片数据信息还原方法、系统、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种胶片数据信息还原方法、系统、设备及介质，涉及信息安全技术领域；该方法包括：获取胶片影像；对胶片影像进行数字化处理，得到数字化图像数据；读取数字化图像数据，并对数字化图像数据进行定位解码处理，得到解码数据；将解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到多个数据还原片段；将多个数据还原片段进行合并处理以及完整性检测，得到胶片影像对应的源数据文件；本发明能够实现数据的恢复还原。

Description

一种胶片数据信息还原方法、系统、设备及介质

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，特别是涉及一种胶片数据信息还原方法、系统、设备及介质。

背景技术

数字社会，科技进步推动了社会的变革，数字信息的应用、为社会的快速进步、发展提供了巨大的动力，数字信息作为数字社会的记忆传承也受到越来越多的重视，对具有长期保存价值的数字资源的安全长久保存技术也应运而生。

将电子信息编译为矩阵码图像，记录到缩微胶片上的电子信息永久保存技术，为实现“保存数字社会记忆，传承人类文明”的最终目标，提供了一种切实可行的解决方案。

但是如何对存储的数据胶片，进行数据的恢复还原，也是至关重要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种胶片数据信息还原方法、系统、设备及介质，能够实现数据的恢复还原。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种胶片数据信息还原方法，所述方法包括：

获取胶片影像；所述胶片影像为存储有视频文件、音频文件和软件源代码中的至少一者的图像数据；

对所述胶片影像进行数字化处理，得到数字化图像数据；

读取所述数字化图像数据，并对所述数字化图像数据进行定位解码处理，得到解码数据；

将所述解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到多个数据还原片段；

将多个所述数据还原片段进行合并处理以及完整性检测，得到所述胶片影像对应的源数据文件。

可选地，对所述胶片影像进行数字化处理，得到数字化图像数据，具体包括：

基于设定的长宽比和设定的光点数量，采用线阵数字图像采集的方式，对所述胶片影像进行图像提取，得到提取图像；

根据所述提取图像进行逐行像素线的构建，得到2D图像；

将所述2D图像进行顺序排列，得到JPG格式文件；

将所述JPG格式文件确定为所述数字化图像数据。

可选地，读取所述数字化图像数据，并对所述数字化图像数据进行定位解码处理，得到解码数据，具体包括：

读取所述数字化图像数据，并按照设定长度和设定宽度进行图像拆分，得到拆分图像数据；

基于QR码技术对所述拆分图像数据进行定位识别以及去掩码解码处理，得到解码数据。

可选地，将所述解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到多个数据还原片段，具体包括：

若所述解码数据为所述视频文件的解码数据，按照所述视频文件的帧顺序进行排列，得到排列解码数据；

若所述解码数据为所述音频文件的解码数据，按照所述音频文件的播放顺序进行排列，得到排列解码数据；

若所述解码数据为所述软件源代码的解码数据，按照所述软件源代码的逻辑顺序进行排列，得到排列解码数据；

对所述排列解码数据进行矩阵码转换，得到所述排列解码数据对应的多个数据还原片段。

可选地，所述解码数据为二进制数组数据。

一种胶片数据信息还原系统，所述系统包括：

获取模块，用于获取胶片影像；所述胶片影像为存储有视频文件、音频文件和软件源代码中的至少一者的图像数据；

处理模块，用于对所述胶片影像进行数字化处理，得到数字化图像数据；

解码模块，用于读取所述数字化图像数据，并对所述数字化图像数据进行定位解码处理，得到解码数据；

转换模块，用于将所述解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到多个数据还原片段；

合并模块，用于将多个所述数据还原片段进行合并处理以及完整性检测，得到所述胶片影像对应的源数据文件。

一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述所述的胶片数据信息还原方法。

一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的胶片数据信息还原方法。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种胶片数据信息还原方法、系统、设备及介质，通过获取胶片影像；对胶片影像进行数字化处理，得到数字化图像数据；读取数字化图像数据，并对数字化图像数据进行定位解码处理，得到解码数据；将解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到多个数据还原片段；将多个数据还原片段进行合并处理以及完整性检测，得到胶片影像对应的源数据文件，由此能够实现数据的恢复还原。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的胶片数据信息还原方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的待还原的数据胶片的示意图；

图3为胶片影像画幅示意图；

图4为胶片数据信息还原具体操作的框架流程图；

图5为解码流程示意图；

图6为格式信息示意图；

图7为冗余计算的示意图；

图8为版本信息示意图；

图9为填充位置格式示意图；

图10为去掩码示意图；

图11为解码长度和编码模式对应的示意图；

图12为二维码的解码路线示意图；

图13为编解码操作界面示意图；

图14为生成编码图像文件示意图；

图15为电子信息记录保存胶片业务流程示意图。

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。

本发明的目的是提供一种胶片数据信息还原方法、系统、设备及介质，能够实现数据的恢复还原。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供了一种胶片数据信息还原方法，该方法包括：

步骤100：获取胶片影像。胶片影像为存储有视频文件、音频文件和软件源代码中的至少一者的图像数据。

步骤200：对胶片影像进行数字化处理，得到数字化图像数据。

其中，对胶片影像进行数字化处理，得到数字化图像数据，具体包括：

基于设定的长宽比和设定的光点数量，采用线阵数字图像采集的方式，对胶片影像进行图像提取，得到提取图像。

根据提取图像进行逐行像素线的构建，得到2D图像；将2D图像进行顺序排列，得到JPG格式文件；将JPG格式文件确定为数字化图像数据。

步骤300：读取数字化图像数据，并对数字化图像数据进行定位解码处理，得到解码数据。

解码数据为二进制数组数据。

其中，读取数字化图像数据，并对数字化图像数据进行定位解码处理，得到解码数据，具体包括：

读取数字化图像数据，并按照设定长度和设定宽度进行图像拆分，得到拆分图像数据；基于QR码技术对拆分图像数据进行定位识别以及去掩码解码处理，得到解码数据。

步骤400：将解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到多个数据还原片段。

其中，将解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到多个数据还原片段，具体包括：

若解码数据为视频文件的解码数据，按照视频文件的帧顺序进行排列，得到排列解码数据。

若解码数据为音频文件的解码数据，按照音频文件的播放顺序进行排列，得到排列解码数据。

若解码数据为软件源代码的解码数据，按照软件源代码的逻辑顺序进行排列，得到排列解码数据。

对排列解码数据进行矩阵码转换，得到排列解码数据对应的多个数据还原片段。

步骤500：将多个数据还原片段进行合并处理以及完整性检测，得到胶片影像对应的源数据文件。

图2为待还原的胶片影像的示意图，胶片上的一帧画幅，上面规定放置23×12个独立的矩阵码单元，按照177X177像素固定大小拆分成多个矩阵码单元。也就是23×12个独立的矩阵码图像组成的单个JPG格式文件为一个胶片影像画幅。

图3是图2中4个矩阵码单元(4个小格子)的放大显示图例。矩阵码单元内存储的数据为：将原始电子文件，通过软件读取为2进制数组，对二进制数组进行拆分操作，拆分后生成二进制数组集合，对集合内数据项进项拼接文件描述信息并按特定编码方式编码，生成新的二进制数组集合后转换为包含冗余校验的矩阵码数据。

在实际应用中，对胶片影像进行还原处理的具体过程，还可以如下：

前期准备：将胶片上记录的矩阵码影像还原电子数据。

首先要进行胶片影像数字化，得到一个或多个JPG格式的电子图像。

如图4所示，提及了该方法的具体处理流程：

步骤一：胶片数字化。

一台具有千兆网口信息传输功能的线阵缩微胶片扫描仪，线阵数字图像采集芯片的像素值，要大于数据胶片每帧影像长度像素值，以以16：9的长宽比、4300*2300光点记录的的数据胶片矩阵码影像为例，线阵数字图像采集芯片传感器芯片像素应采用大于5K。

一个胶片扫描驱动程序，把16mm、35mm卷式缩微胶片上记录的矩阵码图像，按照固定单元长度，快速连续扫描每次建立一幅图像；卷式缩微胶片通过匀速运行过程中，每次提取一条线阵像素图像，其逐行像素线构建最终的2D图像。

形成的2D图像，通过千兆网通信协议快速上传到计算机硬盘固定的文件目录存储位置。

计算机硬盘存储的扫描图像，以数字化后的每帧胶片影像画幅为一个JPG格式的文件，做顺序排列存储。

步骤二：JPG格式的电子图像进行数据还原。

存储后的JPG图像后图像显示内容为至多23*12个177nX177n像素组成的矩阵码图像。依序读取存储位置内的JPG图像，并执行如下：

采用自己编写的软件依序读取jpg图像，将图像加载至内存中。

对内存中的图像进行拆分，将其按照长为(177+50)×4300/图片长度取整，宽为(177+50)×4300/图片宽度取整的像素大小拆分为23×12个独立图片存储于特定位置。

对拆分后的23×12个单独的图像依序进行基于QR码技术的定位点识别。

如图5所示，关于QR码技术解码流程具体描述如下：

寻像图形：对图像进行二值化处理将其转变为黑白图像，然后对图片每一行像素扫描过去，当遇到黑白像素比例是1:1:3:1:1的块的时候(也就是“回”字)，记录下。后期从水平和垂直方向分别验证此块是否满足1:1:3:1:1(黑白黑黑黑白黑或者白黑白白白黑白)比例，当找到所有满足1:1:3:1:1的块的中心点(假如刚好3个“回”字格都被找到)，通过等腰直角三角形的几何关系，分别把左下角、左上角和右上角的“回”字格排好序，至此大致就把QR码旋转定位好了。

1)格式信息(Format Information)。如图6所示，当二维码旋转定位后“回”字形呈现左下、左上、右上排布。

Format Information为15bits的区域每个bits的位置如下其中相同标号出现两次是为冗余计算。

如图7所示，具体这15个bits内容包括如下：

5个数据bits：其中，2个bits用于表示使用什么样的Error Correction Level纠错级别，3个bits表示使用什么样的Mask(屏蔽)10个纠错bits。主要通过BCH Code来计算

2)版本信息(Version Information)：

如图8所示。Version Information一共是18个bits，其中包括6个bits的版本号以及12个bits的纠错码。填充位置格式见图9。

3)去掩码。

如图10所示。二维码不能直接读取，需要经过掩码加工的，因为未经掩码处理的二维码可能会有大量连续的白块，或者连续的黑块，不利于机器识别。(寻像方块更容易辨别)使用掩码加工后就可以打乱黑块和白块的分布，使得二维码更容易识别。共有8种掩码图案，编码的时候，算法会计算那种掩码产生的分布更合适而进行选择。

根据上一步获取的格式信息，确定当前二维码所采用的掩码类并对数据进行解码。

4)确定编码模式和大小。

二维码在生成过程已将里面，黑色是1，白色是0，读取上述格式信息及版本信息后，由于QR码Version1是21×21的矩阵，Version2是25×25的矩阵，Version3是29的尺寸，每增加一个version，就会增加4的尺寸，公式是：(V-1)×4+21(V是版本号)最高Version40，(40-1)×4+21＝177，所以最高是177×177的正方形。根据“回”字定位点比例计算，则可确定二维码大小，然后根据二维码的读取从右下角开始(没有寻像图形的那个角)，z字型往上读取。其中最开始读取的4个空格代表当前二维码的编码模式，之后的读取至终止符的内容则代表当前编码长度，常见位8个位，编码长度的位数和二维码的大小有关，二维码大到一定尺寸时编码长度也会不同，比如说变成16位。详见图11。

QR码技术的解码编码模式如表1所示。

表1QR码技术的解码编码模式表

此外，不同模式的容量也不一样，见表2。

表2QR码技术的解码不同编码模式的容量

5)开始解码。

如图12所示，遇到中间的小方块，和格式信息之类非数据的区域就跳过去，根据上一步确定的不同的编码模式，进行解析。

6)纠错码。

二维码中总共有4种级别(Error Correction Code Level)的纠错码。

具体地，关于错误修正容量：

L水平，7％的字码可被修正；M水平，15％的字码可被修正；Q水平，25％的字码可被修正；H水平，30％的字码可被修正。

QR码技术的纠错码使用的是里德-所罗门纠错(RS码)算法，由于生成二维码过程种对数据内容进行了计算生成了纠错码，如表3所示代表每一种纠错级别(通过前方法格式信息处获得)下的纠错码个数。

表3每一种纠错级别下的纠错码个数表

例如生成时上述的Version5+Q纠错级：需要4个Blocks(2个Blocks为一组，共两组)，头一组的两个Blocks中各15个bits数据+各9个bits的纠错码(注：表中的codewords就是一个8bits的byte)最后一例中的(c，k，r)的公式为：c＝k+2×r，纠错码的容量小于纠错码的一半。

由上述信息可确定读取数据码bits长度及读纠错码bits长度。然后利用RS基于“任意k个确定点可表示一个阶数至少为k-1的多项式”，实际上发送超过k个点，就算中间有一些错误，也能通过数学原理反推出最初的多项式，从而获得信息的原理，大致流程可分为如下5步：

A.计算伴随式(syndromes polynomial)，这个方法需要我们通过Berlekamp-Massey等算法分析哪些字符是错误的，或者快速判断输入的信息是否完全损坏。

B.由伴随式计算错误定位式(erasure/error locator polynomial)，用Berlekamp-Massey算法探测哪些字符损毁。

C.由前两式计算错误判别式(evaluator polynomial)，判断有多少字符被篡改的必要步骤。

D.由前三式计算错误等级式(magnitude polynomial)，这个式子保存了有哪些值需要从原信息中减去，所以也叫损毁式。换个角度讲，在这一步我们提取错误的信息保存到这个式子中。

E.修复输入信息。通过将原输入信息中的错误信息减去来完成修复。

通过以上5步则再损毁范围内的数据内容均可利用有限域的不等式计算还原，从而获取到数据的原始内容。

对识别定位后的图像区域，依据QR码解码技术读取图像点位像素。

依据QR码解码技术将图像内容转换为二进制数组。

此时二进制数据全部为可见字符，将可见字符依照密码表解码(密文通过Ascii码大小阈值判定小于75减17，大于75则加12的方式解密)后得到解码后的二进制数组。

截取前32位(此处为文件的内容MD5，MD5为公知的具有抗修改性与强抗碰撞特性)作为文件唯一校验值MD5F。

再将解码后的剩余数组取40长度存放于数组A作为描述内容，其余部分存放于数组B作为文件内容(二进制数组)，依据40长度数据将数组A依据(01)拆分为两段，分别作为文件原始短名称以及当前片段在原始文件的索引位置。

判断当前输出目录是否存在以此MD5F字符串为名称的文件，如不存在则创建。

将数组B由数组A中获取到起始坐标为起始插入此MD5命名的文件内。

插入完成后对此MD5命名的文件的内容进行MD5信息摘要标准计算得到值MD5_1。

将得到的MD5_1值与MD5F进行比对，依据MD5的抗修改性与强抗碰撞特性，检测当前文件内容是否已完整还原，如未还原则依序重复3-10操作过程，直至完成还原。

综上，关于数据胶片还原备份数据具体操作步骤如下：

一种在计算机操作系统上安装、运行的专用矩阵码编码、解码软件程序；矩阵码编码、解码软件程序，是对需要备份电子数据进行编码和对胶片数字化后的JPG格式文件进行解码的软件程序，通过人工操作该程序软件，可以完成各种格式电子数据的编码(矩阵码)和解码的操作。

编码、解码的矩阵码图像文件的原编码数据文件可以是任意存放与电脑的电子文件(如视频文件、音频文件和软件源代码等)；

对JPG文件进行解码处理，得到的解码数据；将JPG解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到原始记录的数据；依据设定矩阵码编码规则对JPG文件进行解码，得到解码数据；将解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到解码后原数据，具体包括：

若编码数据为视频文件，按照视频文件的帧顺序进行排列，得到排列解码数据；

若编码数据为音频文件，按照音频文件的播放顺序进行排列，得到排列解码音频原格式数据；若原编码数据为软件源代码(如DOC、WPS、DWG)，按照软件源代码的逻辑顺序进行排列，得到排列解码数据。

图13为矩阵码编码、解码业务流程操作界面，如：

“矩阵码编码、解码软件程序”的操作界面，是多线程、大数据处理程序，可以对所有格式电子数据进行编码、解码的功能，软件界面分为上下两个部分。

上部“生成”按钮是将要备份数据，在选择的文件夹中指定备份的数据，选择保存位置，点击“转换”按钮，进行编码处理，生成的编码图像文件。生成的编码图像文件见图14。

图14和图15为备份至缩微胶片存储的JPG格式的矩阵码图像文件，连续多个的矩阵码图像文件，通COM设备曝光、冲洗机的显影、定影、冲洗、烘干完成数据胶片备份业务过程。

“矩阵码编码、解码软件程序”业务流程操作界面，下部的“提取”是将胶片上备份数据进行数据恢复的操作。

首先采用胶片扫描仪对数据胶片上的矩阵码图像进行数字化。

数据胶片数字化后，以每个胶片影像画幅为一个JPG格式电子文件，顺序存放到指定的“矩阵码文件夹”内。

数据胶片恢复恢复电子数据业务流程：

界面下部的“选择矩阵码文件夹”按钮，找到矩阵码图像所在文件夹，点击打开文件夹，选择全部文件；界面下部的“保存位置”按钮，指定一个保存恢复数据的位置，再点击“转换”按钮，文件夹内的连续矩阵码组合的JPG格式文件将顺序进行解码原为原来的编码格式数据；界面下部的进程条，展现解码运行的实时现态。

实施例2

本发明实施例提供了一种胶片数据信息还原系统，该系统包括：获取模块、处理模块、解码模块、转换模块和合并模块。

获取模块，用于获取胶片影像；胶片影像为存储有视频文件、音频文件和软件源代码中的至少一者的图像数据。

处理模块，用于对胶片影像进行数字化处理，得到数字化图像数据。

解码模块，用于读取数字化图像数据，并对数字化图像数据进行定位解码处理，得到解码数据。

转换模块，用于将解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到多个数据还原片段。

合并模块，用于将多个数据还原片段进行合并处理以及完整性检测，得到胶片影像对应的源数据文件。

实施例3

本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例1中的胶片数据信息还原方法。

在一种实施例中，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现实施例1中的胶片数据信息还原方法。

本发明的有益效果：

可以将现有的的电子信息以矩阵码图像记录在胶片上长期保存达500年；对于数字影音数据记录，如超高清MP4格式保存的数据文件，比电影胶片保存影音有较大存储量优势，恢复MP4格式数据文件简单、快捷。

对于计算机应用的文字处理程序，如一个500KB的40页左右的WORD文档，记录在胶片上，只需占用一个胶片影像画幅(面积33mmX19mm)恢复的数据可以继续采用WORD软件进行编辑、浏览。

可以对各种应用程序、操作系统、数据库、计算机源代码记录的数据胶片进行数据还原恢复。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种胶片数据信息还原方法，其特征在于，所述方法包括：

获取胶片影像；所述胶片影像为存储有视频文件、音频文件和软件源代码中的至少一者的图像数据；

对所述胶片影像进行数字化处理，得到数字化图像数据；

读取所述数字化图像数据，并对所述数字化图像数据进行定位解码处理，得到解码数据；

将所述解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到多个数据还原片段；

将多个所述数据还原片段进行合并处理以及完整性检测，得到所述胶片影像对应的源数据文件。

2.根据权利要求1所述的胶片数据信息还原方法，其特征在于，对所述胶片影像进行数字化处理，得到数字化图像数据，具体包括：

基于设定的长宽比和设定的光点数量，采用线阵数字图像采集的方式，对所述胶片影像进行图像提取，得到提取图像；

根据所述提取图像进行逐行像素线的构建，得到2D图像；

将所述2D图像进行顺序排列，得到JPG格式文件；

将所述JPG格式文件确定为所述数字化图像数据。

3.根据权利要求1所述的胶片数据信息还原方法，其特征在于，读取所述数字化图像数据，并对所述数字化图像数据进行定位解码处理，得到解码数据，具体包括：

读取所述数字化图像数据，并按照设定长度和设定宽度进行图像拆分，得到拆分图像数据；

基于QR码技术对所述拆分图像数据进行定位识别以及去掩码解码处理，得到解码数据。

4.根据权利要求1所述的胶片数据信息还原方法，其特征在于，将所述解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到多个数据还原片段，具体包括：

若所述解码数据为所述视频文件的解码数据，按照所述视频文件的帧顺序进行排列，得到排列解码数据；

若所述解码数据为所述音频文件的解码数据，按照所述音频文件的播放顺序进行排列，得到排列解码数据；

若所述解码数据为所述软件源代码的解码数据，按照所述软件源代码的逻辑顺序进行排列，得到排列解码数据；

对所述排列解码数据进行矩阵码转换，得到所述排列解码数据对应的多个数据还原片段。

5.根据权利要求1所述的胶片数据信息还原方法，其特征在于，所述解码数据为二进制数组数据。

6.一种胶片数据信息还原系统，其特征在于，所述系统包括：

获取模块，用于获取胶片影像；所述胶片影像为存储有视频文件、音频文件和软件源代码中的至少一者的图像数据；

处理模块，用于对所述胶片影像进行数字化处理，得到数字化图像数据；

解码模块，用于读取所述数字化图像数据，并对所述数字化图像数据进行定位解码处理，得到解码数据；

转换模块，用于将所述解码数据按照设定顺序进行排列并转换，得到多个数据还原片段；

合并模块，用于将多个所述数据还原片段进行合并处理以及完整性检测，得到所述胶片影像对应的源数据文件。

7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行如权利要求1至5中任意一项所述的胶片数据信息还原方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任意一项所述的胶片数据信息还原方法。