CN118114701A - 一种三维码的生成方法及系统 - Google Patents

一种三维码的生成方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三维码的生成方法及系统,方法包括:获取待生成三维码中所包含的信息内容;对获取到的信息内容进行编码处理;根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像。利用本发明实施例,能够确保生成的三维码图像的准确性和可靠性,信息容量大,抗干扰性、信息安全性较好。

Description

一种三维码的生成方法及系统
技术领域
本发明属于测绘技术领域,特别是一种三维码的生成方法及系统。
背景技术
在现代社会,二维码已经成为了一种广泛应用的信息存储和传递方式。然而,传统的二维码存在着信息容量有限、易被篡改、难以读取等问题,这限制了其在某些应用领域的发展和应用。
为了克服传统二维码的局限性,一些技术人员提出了三维码的概念和方法。与传统二维码相比,三维码在信息容量、抗干扰性、信息安全性等方面具有明显的优势。然而,目前已知的三维码生成方法仍然存在一些问题,包括生成复杂度高、容易出错等等。
发明内容
本发明的目的是提供一种三维码的生成方法及系统,以解决现有技术中的不足,能够确保生成的三维码图像的准确性和可靠性,信息容量大,抗干扰性、信息安全性较好。
本申请的一个实施例提供了一种三维码的生成方法,所述方法包括:
获取待生成三维码中所包含的信息内容;
对获取到的信息内容进行编码处理;
根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;
对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像。
可选的,所述对获取到的信息内容进行编码处理,包括:
将待编码的信息内容转换为二进制数列;
对所述二进制数列进行压缩编码,生成一个压缩编码数列;
对所述压缩编码数列进行纠错编码,生成一个纠错编码数列。
可选的,所述根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像,包括:
在三维空间中选择一个坐标系;
将生成的纠错编码数列划分成若干个码元;
根据划分的码元序列,基于三维空间中选择的坐标系绘制出一个包含码元信息的三维体素;
对绘制出的三维体素进行渲染处理,生成一个包含码元信息的三维码图像。
可选的,所述对生成的三维码图像进行检测和纠错,包括:
提取出三维码图像中的码元信息;
对提取出来的码元信息进行解码处理,还原出解码后的信息内容;
检查解码出来的信息内容与原始的信息内容是否一致;
如果不一致,则对解码出来的信息内容进行纠错处理,生成一个正确的信息内容。
可选的,所述压缩编码的公式包括:
其中,所述p(x)表示压缩编码后的数列,所述di(x)表示第i个数据元素,wi表示第i个数据元素的权值,N表示数据元素的总数,x表示输入数据。
可选的,所述纠错编码的公式包括:
r(x)=c(x)+w(x)
其中,所述r(x)表示纠错后的码元信息,所述c(x)表示编码后的码元信息,所述w(x)表示卷积码的校验码。
本申请的又一实施例提供了一种三维码的生成系统,所述系统包括:
获取模块,用于获取待生成三维码中所包含的信息内容;
编码模块,用于对获取到的信息内容进行编码处理;
生成模块,用于根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;
输出模块,用于对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像。
本申请的又一实施例提供了一种存储介质,所述存储介质中存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项中所述的方法。
本申请的又一实施例提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项中所述的方法。
与现有技术相比,本发明提供的一种三维码的生成方法,通过获取待生成三维码中所包含的信息内容;对获取到的信息内容进行编码处理;根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像,从而能够确保生成的三维码图像的准确性和可靠性,信息容量大,抗干扰性、信息安全性较好。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种三维码的生成方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的一种三维码的生成系统的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种三维码的生成方法的计算机终端的硬件结构框图。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
参见图1,本发明的实施例提供了一种三维码的生成方法,所述方法可以包括如下步骤:
S101,获取待生成三维码中所包含的信息内容;
具体的,获取方式包括但不限于:通过扫描物理对象中的特定标记或形状,获取待生成三维码中所包含的信息内容。例如,可以使用特定的摄像设备扫描包含三维码的产品或物体,然后从扫描的图像中提取出所需的信息。
利用图像处理技术和机器学习算法,从图像或视频中自动识别和提取待生成三维码中所包含的信息内容。例如,可以使用图像识别算法来检测和解读图像中的特定图案、文本或标识,并将其转化为可用于生成三维码的信息。
利用传感器技术获取待生成三维码中所包含的信息内容。例如,可以使用距离传感器、雷达或其他传感器设备来捕获物体的几何形状、表面纹理或其他特征信息,并将其转换为可用于生成三维码的数据。
利用文本、语音或其他形式的自然语言处理技术,从用户的输入或语音指令中提取待生成三维码中所包含的信息内容。例如,可以使用语音识别技术将用户的语音命令转化为文本,然后从文本中提取所需的信息。
S102,对获取到的信息内容进行编码处理;
具体的,可以将待编码的信息内容转换为二进制数列;
优选的,可以将待编码的信息内容转换为一个整数。可以采用基于字符串的哈希算法,例如MD5算法、SHA-1算法等,将待编码的信息内容转换为一个128或160位的十六进制数,再将其转换为一个整数。这样可以保证信息内容的唯一性,并且得到的整数足够大,可以容纳更多的信息。
将整数转换为一个二进制数列。可以采用标准库中的函数或者自行实现一个算法。例如,将整数除以2取余,直到商为0,将所有的余数按照相反的顺序排列,即为该整数的二进制数列。
对所述二进制数列进行压缩编码,生成一个压缩编码数列;
在一种实现方式中,首先,创建一个空字典,其中包含一些已知的编码对,例如将单个字符映射为固定的二进制码。然后,将二进制数列从左到右逐个读取,并在字典中查找已有的编码。如果找到了匹配的编码,则将其添加到压缩编码数列中,并将下一个字符与已有编码拼接,以形成一个新的编码。如果没有找到匹配的编码,则将当前字符单独作为一个编码添加到压缩编码数列,并将该编码添加到字典中。重复这个过程,直到遍历完整个二进制数列。
在另一种实现方式中,可以根据数列的频率信息自适应地更新编码表。例如,可以使用树形结构(如二叉树或霍夫曼树)来构建编码表。首先,统计二进制数列中各个字符出现的频率,并根据频率构建一个树形结构。然后,根据树形结构为每个字符分配一个编码,使得频率较高的字符具有较短的编码。最后,将二进制数列中的字符根据编码表进行编码,并将编码结果保存到压缩编码数列中。
对所述压缩编码数列进行纠错编码,生成一个纠错编码数列,包括:
将压缩编码数列分成固定大小的数据块。根据纠错编码方案的要求,将压缩编码数列分成固定大小的数据块。每个数据块包含一部分压缩编码数列。
对每个数据块进行纠错编码。选择适合的纠错编码方案,对每个数据块进行纠错编码。将数据块作为输入,生成纠错编码。
根据纠错编码方案的要求,在纠错编码数列中插入纠错码。将每个数据块的纠错码插入到相应的位置,以形成一个纠错编码数列。保证纠错码的位置和数量符合纠错编码方案的要求。
添加校验位。在生成的纠错编码数列中添加一些额外的校验位,以便在传输或存储过程中检测和纠正错误。
具体的,在另外的具体实现方式中,压缩编码的公式可以包括:
其中,p(x)表示压缩编码后的数列,di(x)表示第i个数据元素,wi表示第i个数据元素的权值,N表示数据元素的总数,x表示输入数据。
具体的,在另外的具体实现方式中,纠错编码的公式可以包括:
r(x)=c(x)+w(x)
其中,r(x)表示纠错后的码元信息,c(x)表示编码后的码元信息,w(x)表示卷积码的校验码。
S103,根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;
具体的,可以在三维空间中选择一个坐标系;具体可以包括:
确定坐标系类型:首先,确定要使用的坐标系的类型。常见的坐标系有直角坐标系、极坐标系、球坐标系等。选择适合于具体应用场景和需求的坐标系类型。
确定坐标轴方向:根据实际需求和设计要求,确定每个坐标轴的方向。例如,对于直角坐标系,可以规定x轴正方向为右侧,y轴正方向为上方,z轴正方向为前方。
确定坐标轴单位及刻度:确定每个坐标轴的单位以及刻度。根据具体应用需求,选择合适的单位,如米、厘米、毫米等,并确定刻度的间距,以便在绘制三维体素时能够准确表示体素的位置。
坐标轴原点的选择:根据实际需求,选择一个合适的坐标轴原点。原点可以位于空间的任意位置,可以根据实际应用需要进行选择。例如,可以选择空间的中心位置或者与特定物体相关的位置作为原点。
将生成的纠错编码数列划分成若干个码元;具体可以包括:
码元长度确定:首先,确定每个码元的长度。由于纠错编码数列可能具有不同的长度,为了方便划分,可以将纠错编码数列根据长度进行分类。例如,将纠错编码数列按照长度分为多个等长的组。
按照码元长度划分:对于每个组,将其中的纠错编码数列按照码元长度进行划分,具体步骤如下:
a.确定分割窗口大小:根据实际需求和编解码的要求,确定一个适当的分割窗口大小。分割窗口大小即每个码元包含的二进制位数。
b.定义分割窗口:将分割窗口从纠错编码数列的开头滑动到末尾,每次滑动一个码元长度。
c.划分码元:在每个窗口内,提取窗口内的二进制位作为一个码元。可以采用位操作技术来实现。将提取出的二进制位组合成一个码元,并将该码元保存到结果集中。
码元组合:对于每个组,将划分得到的码元组合成码元序列。可以按照划分的顺序将码元依次组合在一起,形成最终的码元序列。
根据划分的码元序列,基于三维空间中选择的坐标系绘制出一个包含码元信息的三维体素;具体可以包括:
根据划分的码元序列,将每个码元映射到三维空间中的一个体素内部。具体步骤如下:
a.确定码元在划分的码元序列中的位置或索引。
b.根据所选择的坐标系,将码元的位置信息映射到三维坐标中。这可以根据预定义的规则或算法来实现。例如,可以根据码元在序列中的位置和坐标轴的刻度,计算出体素在三维空间中的坐标值。
绘制体素并表示码元信息:在计算得到的坐标位置上绘制一个立方体,代表一个体素,并根据码元信息来表示不同的码元。具体步骤如下:
a.根据码元信息,确定绘制体素的颜色、材质、纹理等属性。可以使用不同的颜色或材质来表示不同的码元。
b.在计算得到的坐标位置上绘制一个立方体,以代表一个体素。
对绘制出的三维体素进行渲染处理,生成一个包含码元信息的三维码图像。具体可以包括:
根据码元信息的具体规则和编码方式,将每个码元的信息编码为对应的颜色、纹理、形状等属性。可以根据需要设置不同的编码规则,如使用不同颜色表示不同的码元。
根据实际需求和设计要求,设置合适的光照和材质属性,以增强三维体素的视觉效果。可以设置环境光、定向光、点光源等不同类型的光源,并给体素表面赋予合适的材质属性,如反射率、透明度等。
根据实际需求,设置合适的相机位置和视角,以确保能够捕捉到整个三维体素场景。调整相机的位置、视角和投影参数,以展现出最佳的三维码图像效果。
在配置好的渲染环境下,通过调用渲染引擎提供的渲染函数,对三维体素模型进行渲染。渲染过程会将体素模型的几何形状、材质属性和光照效果结合起来,生成一个包含码元信息的三维码图像。
S104,对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像。
具体的,可以提取出三维码图像中的码元信息;具体可以包括:
导入三维图形处理库:选择合适的三维图形处理库,如OpenCV或OpenGL等。导入并准备好所选库的开发环境。
读取三维码图像:将生成的三维码图像作为输入,使用图像处理库读取该图像。确保能够获取到图像的像素数据和图像属性。
选择合适的色彩空间:根据三维码图像的特点,选择适合的色彩空间来进行码元信息的提取。例如,可以选择灰度色彩空间或RGB色彩空间。
图像预处理:对读取到的图像进行预处理,以提高码元信息的提取效果。可以进行一些图像处理操作,如平滑滤波、边缘检测、二值化等。
码元信息提取:根据预处理后的图像,使用合适的算法和技术提取出码元信息。具体步骤如下:
a.观察图像中的码元区域:根据三维码图像的特点和设计规则,观察图像中可能包含码元信息的区域。
b.检测码元区域:使用图像处理算法,如轮廓检测、区域分割等,确定码元区域的位置和边界。
c.提取码元信息:根据码元区域的位置和边界,提取出码元的位置和像素信息。例如,可以提取出码元的中心坐标和颜色值。
对提取出来的码元信息进行解码处理,还原出解码后的信息内容;具体可以包括:
确定解码规则:根据编码处理的规则和方法,确定解码的规则。根据实际情况选择适合的解码算法和数据结构。
解析码元信息:根据提取出来的码元信息,解析出具体的码元值或二进制数列。根据码元的数量、排列方式和规则,解析出完整的码元序列。
解码处理:根据码元序列进行解码处理,还原出解码后的信息内容。具体步骤如下:
a.将码元序列转换为对应的二进制数列。可以根据码元的颜色或位置等特征,将码元值映射为二进制的0或1。
b.根据解码规则,将得到的二进制数列进行解码。根据之前的编码规则,将二进制数列转换为原始的信息内容。
检查解码结果:对解码后的信息内容进行检查,确保还原出的信息内容与原始的信息内容一致。可以进行一些验证步骤,如校验和检查、CRC校验等。
错误纠正:如果解码后的信息内容存在一定错误,可以进行错误纠正处理。根据具体情况,可以使用纠错编码算法进行错误的修复。
输出解码结果:将还原出的解码后的信息内容作为输出,可以保存到文件中或进行进一步的应用。
检查解码出来的信息内容与原始的信息内容是否一致;具体包括:
将原始信息内容和解码后的信息内容进行逐个比较,以检查它们是否一致。具体步骤如下:
a.逐个比较字符或数字:如果信息内容是字符串或数字等形式,可以逐个比较字符或数字,检查它们是否一一对应。
b.使用散列函数比较:使用散列函数对原始信息内容生成一个哈希值,再对解码后的信息内容生成一个哈希值。比较这两个哈希值,以判断它们是否相等。
c.使用差异比较算法:将原始信息内容和解码后的信息内容作为输入,使用差异比较算法(例如,Levenshtein距离算法)计算它们之间的差异。如果差异很小,则可以判定它们相似或一致。
d.使用校验和或CRC校验:对原始信息内容和解码后的信息内容分别计算校验和或CRC校验值,并比较这两个值是否相等,以判断它们是否一致。
如果不一致,则对解码出来的信息内容进行纠错处理,生成一个正确的信息内容。具体可以包括:
错误检测:对解码出来的信息内容进行错误检测,确定出现了错误或损坏的部分。
错误定位:确定错误或损坏的部分的位置,以便进行纠错处理。可以使用识别码或校验和等技术进行错误定位。
错误纠正:对错误或损坏的部分进行纠正处理,生成一个正确的信息内容。具体步骤如下:
a.根据错误定位结果,确定需要纠正的部分。
b.使用纠错编码算法,对错误部分进行纠正处理。可以使用纠错码的修复能力来修复错误。
c.针对特定的错误类型,使用特定的纠错算法或修复方法进行处理。例如,如果是位错误,可以使用比特级别的纠错算法进行修复。
检查纠错结果:对纠错后的信息内容进行检查,确保生成的正确信息内容与原始的信息内容一致。可以进行一些验证步骤,如校验和检查、CRC校验等。
输出纠错结果:将纠错后的正确信息内容作为输出,可以保存到文件中或进行进一步的应用。
可见,通过获取待生成三维码中所包含的信息内容;对获取到的信息内容进行编码处理;根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像,从而能够确保生成的三维码图像的准确性和可靠性,信息容量大,抗干扰性、信息安全性较好。
本发明的又一实施例提供了一种三维码的生成系统,参见图2,所述系统可以包括:
获取模块201,用于获取待生成三维码中所包含的信息内容;
编码模块202,用于对获取到的信息内容进行编码处理;
生成模块203,用于根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;
输出模块204,用于对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像。
可见,通过获取待生成三维码中所包含的信息内容;对获取到的信息内容进行编码处理;根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像,从而能够确保生成的三维码图像的准确性和可靠性,信息容量大,抗干扰性、信息安全性较好。
下面以运行在计算机终端上为例对其进行详细说明。图3为本发明实施例提供的一种三维码的生成方法的计算机终端的硬件结构框图。如图3所示,计算机终端可以包括一个或多个(图3中仅示出一个)处理器302(处理器302可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器304,可选地,上述计算机终端还可以包括用于通信功能的传输装置306以及输入输出设备308。本领域普通技术人员可以理解,图3所示的结构仅为示意,其并不对上述计算机终端的结构造成限定。例如,计算机终端还可包括比图3中所示更多或者更少的组件,或者具有与图3所示不同的配置。
存储器304可用于存储应用软件的软件程序以及模块,如本申请实施例中的三维码的生成方法对应的程序指令/模块,处理器302通过运行存储在存储器304内的软件程序以及模块,从而执行各种功能应用以及数据处理,即实现上述的方法。存储器304可包括高速随机存储器,还可包括非易失性存储器,如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中,存储器304可进一步包括相对于处理器302远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置306用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中,传输装置306包括一个网络适配器(Network Interface Controller,NIC),其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中,传输装置306可以为射频(Radio Frequency,RF)模块,其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
本发明实施例还提供了一种存储介质,所述存储介质中存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
具体的,在本实施例中,上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序:
S101,获取待生成三维码中所包含的信息内容;
S102,对获取到的信息内容进行编码处理;
S103,根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;
S104,对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像。
具体的,在本实施例中,上述存储介质可以包括但不限于:U盘、只读存储器(Read-Only Memory,简称为ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory,简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
可见,通过获取待生成三维码中所包含的信息内容;对获取到的信息内容进行编码处理;根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像,从而能够确保生成的三维码图像的准确性和可靠性,信息容量大,抗干扰性、信息安全性较好。
本发明实施例还提供了一种电子装置,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
具体的,上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备,其中,该传输设备和上述处理器连接,该输入输出设备和上述处理器连接。
具体的,在本实施例中,上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤:
S101,获取待生成三维码中所包含的信息内容;
S102,对获取到的信息内容进行编码处理;
S103,根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;
S104,对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像。
具体的,本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例,本实施例在此不再赘述。
可见,通过获取待生成三维码中所包含的信息内容;对获取到的信息内容进行编码处理;根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像,从而能够确保生成的三维码图像的准确性和可靠性,信息容量大,抗干扰性、信息安全性较好。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果,以上所述仅为本发明的较佳实施例,但本发明不以图面所示限定实施范围,凡是依照本发明的构想所作的改变,或修改为等同变化的等效实施例,仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时,均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种三维码的生成方法,其特征在于,所述方法包括:
获取待生成三维码中所包含的信息内容;
对获取到的信息内容进行编码处理;
根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;
对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对获取到的信息内容进行编码处理,包括:
将待编码的信息内容转换为二进制数列;
对所述二进制数列进行压缩编码,生成一个压缩编码数列;
对所述压缩编码数列进行纠错编码,生成一个纠错编码数列。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像,包括:
在三维空间中选择一个坐标系;
将生成的纠错编码数列划分成若干个码元;
根据划分的码元序列,基于三维空间中选择的坐标系绘制出一个包含码元信息的三维体素;
对绘制出的三维体素进行渲染处理,生成一个包含码元信息的三维码图像。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述对生成的三维码图像进行检测和纠错,包括:
提取出三维码图像中的码元信息;
对提取出来的码元信息进行解码处理,还原出解码后的信息内容;
检查解码出来的信息内容与原始的信息内容是否一致;
如果不一致,则对解码出来的信息内容进行纠错处理,生成一个正确的信息内容。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述压缩编码的公式包括:
其中,所述p(x)表示压缩编码后的数列,所述di(x)表示第i个数据元素,wi表示第i个数据元素的权值,N表示数据元素的总数,x表示输入数据。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述纠错编码的公式包括:
r(x)=c(x)+w(x)
其中,所述r(x)表示纠错后的码元信息,所述c(x)表示编码后的码元信息,所述w(x)表示卷积码的校验码。
7.一种三维码的生成系统,其特征在于,所述系统包括:
获取模块,用于获取待生成三维码中所包含的信息内容;
编码模块,用于对获取到的信息内容进行编码处理;
生成模块,用于根据编码处理后的信息内容,生成一个三维码图像;
输出模块,用于对生成的三维码图像进行检测和纠错,输出检测和纠错后的三维码图像。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述编码模块,具体用于:
将待编码的信息内容转换为二进制数列;
对所述二进制数列进行压缩编码,生成一个压缩编码数列;
对所述压缩编码数列进行纠错编码,生成一个纠错编码数列。
9.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
10.一种电子设备,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
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