CN1856797A - 机器可读数据 - Google Patents

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CN1856797A CNA2004800274078A CN200480027407A CN1856797A CN 1856797 A CN1856797 A CN 1856797A CN A2004800274078 A CNA2004800274078 A CN A2004800274078A CN 200480027407 A CN200480027407 A CN 200480027407A CN 1856797 A CN1856797 A CN 1856797A
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Abstract

本发明涉及一种包含符号数据标记的背景的数据通道，在所有的记录中包括总数恒定的暗单元，其核心在于：记录媒介，例如纸张或其他记录符号数据标记的载体；印刷在所述记录媒介上的符号数据标记，所述标记在具有水平和垂直方向周期性重复性质的位置上排列到格栅中；覆盖数据符号标记而印刷的文本或图片；通过图片图案对所述记录进行调制的单元。本发明涉及该系统的创建以及准备背景的数据通道的方法。

Description

机器可读数据
技术领域
本发明涉及一种背景的数据通道、该数据通道的创建系统以及预备和使用该数据通道的方法。这一方法提供了背景的数据通道的记录和读取，上述背景由代表在纸质或其它载体上设置的二进制数据的二维标记(mark)、连同人类可读数据或以人类可读数据重叠、或者图形而创建。
本发明还涉及具有这样的特征的表示法，即，与当前实际相比，本发明的用于双重状态表示的符号数据标记中的黑暗图形单元的效率较高。
本发明涉及通过背景的数据通道的文件透明保护(transparentprotection)，所述背景通过二维标记创建，如果该二维标记重叠有文件的原始印刷形式，则在由于文件的完全重建而从电子形式到印刷形式、然后回到电子形式过程中能够携带完整的数据和安全信息，而没有损耗。
可通过图形或线条图形来调制符号数据标记，而不会干扰该数据符号标记的分辨率性能。
数据表示法是这样的，即，黑暗单元是恒定的，而与由标记表示的数据无关。与当前实际相比，用于相同水平的双重状态识别所需的黑暗单元的数量较小。
背景技术
根据标记的使用目的，在纸质或其他载体上记录机器可读标记的方法是非常多样的。
存在许多公知的将标记设置为人类以及机器可读的方法(例如，具有适当成形的数字的机器可读支票(cheque))。
在这一组的记录中，已经进行了一些对人类和机器可读数据表示法进行组合的尝试，例如，在第5606628号美国专利中：用于产生印刷字符的位映射(bit-mapped)图形的装置和方法。
在这一组的方法中，开发出了使用条形码的二维表示法，该方法具有复杂的自校正和自同步特征，并在以下例举的专利中得以解决：第4939354号美国专利“动态可变的机器可读二进制码以及读取和产生该机器可读二进制码的方法”、第5337362号美国专利“用于将数据设置到普通纸上的方法和装置”、第3643068号美国专利“用于对非穿孔的数据处理卡上的信息进行自动识别的装置”、第4998010号美国专利“多边形信息编码列举(article)方法和系统”、第4692603号美国专利“用于印刷位编码的数据的光学读数器及其读取方法”、第4924078号美国专利“识别符号、系统和方法”、第5327510号美国专利“记录/复制网格图形的数据的方法及其装置”、第5278400号美国专利“机器可读码的多阈值编码”。
这些技术需要在纸上各自分离的区域将数据标记记录在纸上，对人们来说是不便的。代码的数据容量受限于为该代码分配的区域。
机器可读记录以及人类可读数据的共同需求限制了技术使用，并导致了“隐藏(hidden)”或“嵌入(embedded)”技术。
一些版权保护的技术使得数据能够插入原文或图形中(水印、隐写术)。由于考虑到插入的数据容量，以及所需的大量计算，这些方法受到限制。
这里，可提及第5636292号美国专利“采用嵌入的校准数据的隐写术方法”以及由J.Brasil及其组员撰写的“用于防止文件复制的电子标记和识别技术(Electronic marking and identification techniques fordeterrent of copying document)”，IEEI Infocom 94，1278-1287。
一些技术通过在选定背景位置设置的标记，将版权或其它信息插入到文件背景中，例如，第5568550号美国专利“用于对由未授权软件副本产生的文件进行识别的方法和系统”、第5436974号美国专利“对机密性标记进行编码的方法”、第5917996号美国专利“用于印刷防篡改电子形式字符的系统”。
与使用楔码(wedge code)的技术类似的技术在第3959631号美国专利“楔码及其读取”中得以解决。
这些技术导致了更复杂的技术，这组技术被命名为数字数据的点符表示法(glyph representation)。由于考虑到嵌入较大纸质区域中的数据，这些技术得到了更进一步的发展，例如，参见第4754127号美国专利“用于将数字编码数据转换为印刷数据条带(strip)的方法和装置”、第5245165号美国专利“用于健壮地对双位数字值进行编码的自同步点符码”、第5091966号美国专利“用于对空间周期性自同步点符形代码进行解码的自适应定标(scaling)”、第5168147号美国专利“用于对自同步点符形代码进行解码的二进制图像处理”、第5315098号美国专利“用于将机器可读数字数据嵌入半色调图像中的方法和装置”，第5486686号美国专利“用于电子文件处理系统的硬拷贝无损耗数据存储和通信”。
但是，这些技术甚至对于可用文件区域来说也是不透明的，并且对于应用来说也是不透明的。人类可读文件形式和机器可读文件形式只是被设置在它们各自的专用位置上，并没有彼此重叠。因此，使用可印刷文件区域的自由性受到了显著的限制。
存在的一个需求是，使机器可读的数据表示对人类阅读机具有最低限度的困扰，使分散的数据标记与阅读机读出的平均灰度级之间的可能对比最小。
本发明基于的数字数据双重状态的表示是，专用于表示补码二进制值双重状态的单元被设置在相对于二维标记的位置的对称轴的较远位置。
暗单元的平均整数密度(integral density)水平的需求不包括某些根据所表示的逻辑值改变标记中的暗单元内容的表示形式。同样，还不包括使用不适合对标记位置正确定位的形式(例如，圆形形式)的表示法。
参与到双二进制值的整个表示的每个单元被设置的位置到符号数据标记(1，2，3，14)的一个或两个对称轴的距离尽可能最大。
分析显示，符号数据标记的暗单元的形式和位置显著影响到用于在读取符号数据标记期间确定其精确位置的特性，并从而影响到在噪声严重和具有印刷和扫描处理的几何失真的环境中的标记读取处理的质量和稳定性。
参照以上的描述，在标记的本体上以两个方向定出方位线，对于实现尽可能容易和稳定的校正期望标记位置的算法是有利的。用于一个优选实施的线例如是与距离标记的两个对称轴等距的线平行的线。
根据这一观点，将暗点放置到通过它们从等距线到两个对称轴的最大距离而确定的间隔上是有利的。
因此，暗单元的位置具有三个基本特征：到两个轴的最大距离和、到两个对称轴的最大允许距离、以及为符号数据标记(2b、3和11)分配的区域的最大允许边界。
分析还显示，接近标记的对称轴设置的符号数据标记的暗单元几乎是不变的，并且它们不会提高由符号数据标记所表示的二进制值的鉴别力(discriminability)，而是仅对于该表示的暗单元的总体整数值有作用。
专用于标记表示的区域部分可用来根据通过图形或图解信息(12)执行的调制的值来设置暗单元。
另一种调制方法则通过在距离标记区域(13)的对称轴最远的自由位置(free location)增加其他的暗单元而增加暗单元的数量。
暗单元的总和应该是最小的，但是不小于会影响由暗单元表示的二进制状态的鉴别力的阈值。
在标记区域的最远离中心的自由位置上的这些单元的位置相对于标记区域的对称轴的最佳位置被确定，用于各个所选择的最大数量的暗单元(相对于一个符号数据标记来说是适当的)。
发明内容
本发明公开了一种包含符号数据标记的背景的数据通道，其在所有的记录中包括恒定个数的暗单元总数，其特征在于：
记录媒介，例如纸张或其他记录印刷载体；
印刷在所述记录媒介上的数据符号标记，所述标记在具有水平和垂直方向周期性重复性质的位置上排列为格栅(grid)；
覆盖数据符号标记而印刷的文本或图片；
通过图片图案对所述记录进行调制的单元。
还公开了一种用于在纸张或其他载体上记录数据、以及读取机器可读标记的系统，其特征在于：
用于将源数据转化和格式化为数字数据序列的装置，所述数字数据序列嵌入单独的符号数据标记中；
用于将所述数据序列编码为包括以所用的印刷方法的语言来对符号数据标记进行描述的格式的装置；
专用于在纸张或其他印刷基底上印刷记录的装置；
用于从纸张或其他载体将数据符号标记读取到计算机中的装置；
用于将具有所述数据序列格式的所述读取的数据进行转换的装置，所述数据序列格式由单独的符号数据标记来表示；
用于转换为用作记录符号数据标记的源数据格式或其他所选格式的装置；
通过源图片图案对标记进行调制的装置。
本发明还公开了一种记录和确定暗单元位置和数量的方法，所述暗单元对用于在纸张或其他符号数据标记的载体上记录和读取数据的所述标记中的双重表示状态进行编码，其中，所述暗单元在可用于一个符号标记的区域上表示两种状态，所述区域具有数量恒定且仅发生了位置变化的暗单元，其特征在于：
确定专用于对称数据标记的二维区域的对称轴，以及确定关于所述对称轴的坐标系；
确定所述标记的区域之和，即，用于对两种状态进行编码的暗单元的数量，所述两种状态用于在分配给所述对称数据标记的区域上表示数据；
确定暗点离与所述两个对称轴距离相等的线的最大允许距离，以及离各个所述对称轴的最小允许距离；
计算暗单元的各个可能位置的两个坐标的绝对值之和；
根据所述绝对值之和以及离所述轴的最大和最小距离，确定与所述两个轴具有最大距离的区域；
在分配给所述符号数据标记的区域界限内，将所述最大允许数量的单元中的一半记录在前述步骤确定的所述区域的其中之一中，作为表示两种状态中的、通过所述符号数据标记表示的一种状态的一半符号；
在分配给所述符号数据标记的区域界限内，将所述最大允许数量的单元中的另一半记录在所述两个对称轴的相对侧的下一确定区域中，作为表示两种状态中的、通过所述对称数据标记表示的一种状态的另一半符号；
选择对称于第二对称轴的暗单元相对于所述被记录的单元的位置，作为表示两种状态中的、表示所述对称数据标记的第二状态的单元的位置；
单独地确定距离各个对称轴最远的区域；
在分配给所述符号数据标记的区域界限内，将所述最大允许数量的单元记录在所确定的区域的其中之一中，作为表示两种状态中的、通过所述对称数据标记表示的一种状态的符号；
选择对称于与暗单元的选择位置不相交的轴的暗单元相对于所述被记录的单元的位置，作为表示两种状态中的、通过所述对称数据标记表示的所述第二状态的单元的位置。
本发明的目的还基于一种通过设置在纸张或印刷信息的类似载体上的暗单元和亮单元来记录符号数据标记的方法，包括：
在专用于记录符号数据标记的纸张区域定义两个轴系统的格栅，所述轴系统中的一个是水平的，另一个是垂直的，它们相互垂直，并在水平和垂直方向具有相等或不等的相对距离；
为符号数据标记确定暗单元的最大允许数量；
将符号数据标记的一个系统放置在各个水平轴和垂直轴的两个相交点之间的连接线区域，并使得所述符号数据标记表示的一个逻辑状态具有处在上述连接线的一半中、或与其相接近的所有或大部分暗点，由所述符号数据标记表示的第二逻辑状态具有所述连接线的另一半中的、或与其相接近的所有或大部分暗点；
将符号数据标记的第二系统放置在各个水平轴和垂直轴的两个相交点之间的线连接区域，并使得所述符号数据标记表示的一个逻辑状态具有处在上述连接线的一半中、或与其相接近的所有或大部分暗点，由所述符号数据标记表示的第二逻辑状态具有所述连接线的另一半中的、或与其相接近的所有或大部分暗点；
将暗单元置于所述两个轴系统最远离线连接相交点中心的位置；
将所述标记的所述暗单元设置成，它们与所述水平轴和垂直轴的相交点具有最小的允许距离；
将所述标记的所述暗单元设置成，它们与所述水平轴和垂直轴的相交点具有最大的允许距离。
本发明的目的还提供了一种通过符号数据标记的区域对专用于印刷的文件进行透明保护的方法，所述保护方法相对于应用和所述文件的固有数据内容是透明的，其中，所述区域通过印刷所述固有的文件被重叠印刷，这种保护在两个方向上提供了电子文件和纸张文件的选择性数据和持续的安全性，所述两个方向是，从文件的电子版本到可在纸张上印刷的形式，以及从文件的纸介质形式返回到文件的电子版本，其特征在于包括以下步骤：
从专用于原始应用印刷的文档中提取专用于文件保护的数据内容部分，所述提取的部分还能够包括印刷的文件上的位置信息；
从专用于原始应用印刷的文档中提取其他文件内容，所述其他文件内容包括能够在同一种类的文件集中得到的数据；
根据一组算法转换在所述第一和第二步骤中提取的数据，并过图片信息为标记调制准备数据，所述算法包括加密、压缩算法以及压缩处理、电子签名以及自校正编码；
将所述数据转换为适合印刷的二维符号数据标记区域的形式，所述数据标记区域表示这样的数据，它们例如在本发明的其他部分描述的数据，但不限于这些数据，这些数据在真正的文件区域以行和列的形式排列在印刷文件中，所述印刷文件基本独立于用来印刷原始文件的区域，所述原始文件的全部文档数据用作上述步骤的输入；
通过一种基底或在纸张上将同时或顺序印刷的原始文件的印刷，与二维数据符号标记的印刷重叠；
通过扫描仪或其他相似的设备扫描所印刷的保护文件，并将所扫描的数据输入到计算机；
通过符号数据标记的区域处理与原始文件相互重叠印刷的读取数据，识别和提取由所述符号数据标记的区域表征的数据；
通过一组算法转换所述识别并提取出的数据，所述算法包括加密、压缩算法以及压缩处理、电子签名以及自校正解码；
将所述识别以及处理的数据可视化，即，确定用于保护的数据内容部分；
将所述识别以及处理的数据与其他文件内容的数据链接起来，直到以其完整形式将所述文档文件重新构建，然而，所述形式并不仅局限于完整的形式；
在所述可视的设备中将整个文件可视化。
本发明还涉及包含符号数据标记的背景的数据通道，其在所有的记录中包括恒定总数的暗单元，其包括：记录媒介，其类似于印刷在记录媒介上的数据符号标记的纸张或其他记录印刷载体，所述标记在具有水平和垂直方向周期性重复性质的位置上排列到格栅中；覆盖数据符号标记而印刷的文本或图片；通过图片图案调制记录的单元。
本发明将在下面结合本发明的优选实施方案进行描述，但是显然，本发明并不会因为这些实施方案而缩小保护范围和受到限制。相反，本发明覆盖了所有的变种、修改和等同物，它们都能够包括于所附的权利要求部分限定的本发明的精神和范围内。适用于机器可读的方法的在纸张或其他载体上记录数据基本从以下的三点优化。首先，从记录在单位区域中的数据密度来优化；第二，从读取处理的可靠性、速度来优化，即抵制包括如下干扰影响：在印刷处理中的几何干扰，在读取(扫描)处理中的干扰，以及存在干扰噪音，例如印刷细节的干扰，或存在其他重叠记录标记的印刷，或在随后对所记录的数据部分带来的损坏。
本发明的第三点表示了这样一种特征，即，为数据表征选择的标记(它们使上述标记对阅读器的干扰较小)不需要分配印刷文件的预留区域(仅专用于数据)，并能够容忍标准文本印刷相对于其标准的可读性和标记的机器可读性的重叠。
记录密度的增加使得更加需要对数据表征标记的准确定位以及印刷质量，并要求识别所表征处的逻辑数据标记。这样产生的重要特征是，在读取单个的标记时，当它们的大小能够与印刷和扫描处理的容错和干扰差不多或更小时，标记能够反馈参数位置。记录密度的增加使得在识别它们所记录的逻辑状态时，需要增加计算。
标记的形式和它们分量的位置必须能够以少量的步骤识别标记，但是鲁棒的算法能够又快又简单地校正期望的位置和大范围的故障容错(tolerance)。
在大部分的情况下，分配给载有双二进制数据的基本标记的区域，在二维区域中具有矩形的形状。其结果是我们可以在能够以符号数据标记的矩形格栅形式得到的总的区域中插入最多的可用数据。
最著名的方法是基于标记的区域特征的，而不是基于亮度特征。
在印刷的文本与数据标记同时以重叠的方式存在于同一区域中时，在印刷的文本的基底上需要均匀(homogenous)的数据标记区域，从而使得阅读机不会在识别文本或其他印刷的图案时，被它们的累计等级(summary level)所干扰，所述累计等级包括，例如在可用的总印刷区域中的5％到15％的最大印刷暗单元。
根据本发明的一方面，本发明保持了暗单元的总体数量，暗单元记录在相对于专用于标记的对称轴的最远可选的位置中。
本发明的一个实现方案是同时使用相对于两个对称轴的对称性，用于记录标记。本发明的第二个实现方案单独使用对称轴来记录标记。
附图的简要说明
图1和图2显示了暗单元的优选位置的区域；
图3给出了用于位于10×10大小的符号数据标记区域中的暗单元的可能位置的Vep值；
图4、5和6显示了可能的暗单元结构；
图7和图8显示了根据通用技术实践的暗单元的位置；
图9、10和11显示了根据本发明对暗单元排列的不同实施例；
图12显示了用于调制数据符号标记的暗单元的配置结构的实施例；
图13显示了由暗单元实现的下一个调制；
图14显示了根据本发明的下一个优选实现；
图15显示了在读取在两个对称轴的两个方向顺序读取数据符号标记处进行估算(evaluate)的区域；
图16显示了位于对称轴的相交点周围(在不影响标记鉴别质量的区域中)的暗单元所进行的标记区域调制；
图17显示了使用单独保护的路径对具有单独的不变标准内容(掩码、空白形式)的信息部分进行的处理。
实现本发明的最佳方式
在图1和图2中显示了根据本发明的第一个实现。沿着两个对称轴的侧面最远离中心的区域位于标记区域的四个拐角区域ABCD。
单元位置的加权函数Vep＝|Cx|+|Cy|为暗单元的每个位置给定一个值，该值表示距离两个对称轴的距离和(Cx和Cy表示相对于单元的各轴的单元坐标)。
图3显示了在大小为10×10的单元的符号数据标记区域上的暗单元的可能位置的Vep值。
显然，外围拐角的单元显著地增加，用于二进制状态的鉴别力。根据本发明的标记实现的示例是这样的，即，第一种状态是标记区域的最外围拐角(A，D)中出现暗单元，第二种状态是在另外两个拐角(B，C)中出现暗单元、且在区域的互补拐角中不出现暗单元。
根据本发明的其他实现可以是，符号数据标记的一种状态是在外围位置区域A和外围位置区域B中出现暗单元，而第二种状态是在其他两个拐角的区域C和D中出现暗单元、且在互补的区域(A和B)中不出现暗单元。显然类似地，第一种状态可以在区域A和C中出现单元而在另外两个区域(B和D)不出现单元，而第二种状态是在区域B和D出现暗单元而在区域A和C不出现。
显然，位于中间的区域不太适于对各种状态进行编码，它们对这些状态的鉴别的贡献很少。
图4、5和6显示了暗单元可能的结构(仅示出了一个拐角和一半的单元)，其中，暗单元的数量是参数(16个单元，14个单元，12个单元)。
可以为各个示出的暗单元结构分配参与单元的总和Vep，以及涉及鉴别力的参与单元的效率ED。
ED＝∑iVep/参与单元的数量
Figure A20048002740700211
如这些图所示，对于每个最大允许的暗单元数量，给出了最佳的暗单元排列。图7和图8显示了在以前通用的技术实践中使用的方法，并显示了中间区域的标记具有较小的作用，但对于填充最大允许暗单元的个数具有显著的作用。
图9、10和11显示了根据本发明的实现暗单元排列的不同示例。
在图11中示出了区别符号数据标记的两种状态的方法的实施例，该实施例基于对与两个轴对称的两个拐角的单元配置(elementscheme)增加量值，以及对与上述两个轴对称的另外两个剩余区域的单元配置减少量值之和。
得到的结果的正负号(sign)表示所呈现出的二进制标记状态。在一些情况下，使用更复杂但计算简单的处理(能够得到更加可靠的呈现结果值，并同时还能够校正标记区域的期望位置)是更优选的。
图12显示了用于调制数据符号标记区域的暗单元的结构的实施例，所述暗单元在整个数据符号标记的格栅呈现出图案(例如，徽标、文本等)。在这种情况下，调制用的暗单元被记录到标记的中心区域，并根据调制的程度而可以具有不同的数量。这些暗单元即不提高也不降低对称的数据标记的呈现状态的鉴别力。灰度等级(grey schemelevel)量能够在调制时被记录，并通过用于调制的最大允许单元个数来给定。
图13显示了下一个由暗单元实现的调制，调制的暗单元被加入到表示逻辑值的暗单元中。调制单元的用来区别标记的两个呈现状态。
在图14中显示了根据本发明的下一个优选实现，其中显示了数据符号标记的两个系统，每一个系统使用一个对称轴的对称。这种排列对于确定标记位置校正和读取算法的效率是有利的。对于表示一位所必需的暗单元数量小于前述通用技术实践中使用的暗单元数量。
图15显示了在读取在两个对称轴的两个方向顺序读取数据符号标记处进行估算的区域。
图16显示了位于对称轴的相交点周围(在不影响标记鉴别质量的区域中)的暗单元所进行的标记区域调制。
符号数据标记的属性以及读取和初始化该属性的算法的鲁棒性成为对于将印刷在一个基底上的标记区域用作对内在文件的重叠(对于其密度相对独立)的可行性的必要前提。将内在文件印刷重叠在携带信息的标记领域之上表示在信息信道中具有大规模的干扰。本发明的方案使用从文档或其他数据源(通常为字母数字混合的标记，并具有它们的位置信息)中选取出的保护信息，这些信息被处理，然后通过符号数据标记的区域来表示。重复的图形和图案(例如，微标)在给定的文件种类中是不变的，并能够通过单步(single-shot)的独立路径传输。在重新构建文件的位置，在读取标记的区域以及对它们进行处理(例如，电子签名、解密等)后，这部分将与不可变的部分(掩码、空白形式)组合成与原始可视的文件相对应、但内容确定的整体。
图17显示了使用单独的保护路径对具有单独的不可变标准内容(掩码、空白形式)的信息部分进行的处理。这两部分将在重新构建和确认的位置被合并在一起。
实施例1
下面描述根据本发明一个方面的一个优选实现。专用于记录符号数据标记的二维区域被划分为具有水平和垂直重复区域(可用来设置一个标记)的格栅。对于可得到的单元区域，将以水平和垂直方向确定对称轴。确定与两个对称轴距离相等的线。确定单元符号数据标记的最大总面积(即，用于表示标记的一个逻辑状态的暗单元的最大数量)。对于暗单元的每个可能位置，确定它们到两个对称轴的距离和。
确定暗单元距离与对称轴等距的线的最大允许距离。确定暗单元距离两个对称轴的最大距离之和。
最大数量的暗单元的一半将被记录在四分之一的上述区域中，以使它们与两个对称轴的距离之和最大，并且同时这些单元比我们所允许的最大距离更接近于与所述对称轴等距离的线，以及使这些单元记录在可得到的标记区域中。
最大数量的暗单元的另一半将被记录在相对于标记的可得到的区域的两个对称轴对称的区域中。
为了表示第二种逻辑状态，将使用相对于标记的可得到的区域的一个对称轴对称的区域。
为了通过图案或线条图形进行调制，我们设置某些数量的暗单元(与标记的可得到的区域的对称轴的相交点接近的一个可得到的标记区域的调制相对应)。
在读取上述记录的标记过程中，与期望的对称轴距离最大的四个区域的状态将参照在数量上超过阈值的暗单元的出现而进行估算。
将两个对角的外围区域的单元数量与位于与一个对称轴对称的区域中的单元数量进行比较，将获得标记表示的第一近似确定值，通过检测是否在非对角区域中出现数量上超过阈值的成对暗单元而获得下一个近似值。
根据比较和检测的结果，将获得标记表示的值以及用于下一个符号数据标记位置的校正。
通过相对于压缩、加密、自校正编码、电子签名和时标的周期性，估算图像点相对于纸张的页边空白的位置，可以实现用于该优选实现的符号数据标记区域的行和列的开始和结束的位置的定位。用于调制保护文件(例如，微标、图案、状态符号等)所指定的数据将被进一步转换为符号数据标记集合(collection)的格式。
此外，根据本发明另一个方面，这些数据将被转换为用于符号数据标记的印刷格式。因此，符号数据标记的全部集合，以及准备印刷在印刷基底(主要是在纸张上)上的原始文件的人类可读形式，将被重叠印刷。因此，建立了被保护的文件。可以将文件的非变化标准部分(空白形式、微标等)发送到重新构建、授权和使用文件的位置。
在使用和认证(校验)的位置，该文件将被扫描以将其嵌入到计算机中，此外，将根据本发明的其他方面读取数据符号标记，以及根据算法集(包括压缩、加密、自校正编码、电子签名、时标等)转换被检测和提取的数据，目的在于对以机器可读形式记录的数据进行重新构建和认证。此外，这些数据将与通过其他通信线路传输的数据合并，合并的结果将被浏览或使用，用于计算机中在校验或数据使用位置上的下一处理。根据本发明一个方面的这种优选实现在人类可读数据的背景上提供了数据通道，其中，这种通道通过印刷的文件确保了数据和安全的连续。与OCR技术相反，这种实现在纸张上提供了100％的数据重新构建，并使用开发用于保护电子文件的当前通用技术实践的机制。
实施例4
系统17由设备(方框)B构成，设备B通过公知的(通常的)方式将表示重要信息A(需要进行保护)的输入数据转换为一系列(串)二进制数据。这种转换可包括，例如对数据B1编码、对数据B2进行电子签名、它们的自校正编码(例如，Reed-Solomon B3)、排列数据B4、以及最后根据所保护文件B5的类型进行格式化。这些生成的数据在二进制层面上对应于二进制(逻辑)值，将在系统设备下面的方框(解码符号数据标记的方框C)中插入到符号数据标记中。
在解码符号数据标记的方框中，二进制数据以特定的形式对待暗区域，由符号数据标记表示的值和标记位置校正的一个分量，通过比较暗单元的量值而被正确地确定。比较期望的相交连接线两侧的暗单元的值总和，将提供对标记位置校正的一个分量。读取标记的步骤将被执行，用于两个标记系统。由于具有这样的实现，调制标记区域通过将适当数量的暗单元(对应于在给定标记中的给定点中的调制密度)接近于两个轴系统的相交连接线的对称轴的交点而设置。
在这种优选的实现中，符号数据标记区域中的行(列)开始和结束的位置被确定，从而使得能够从纸张的页边空白开始，以单独扫描的行(象素)连续地搜索暗点。在以下步骤中，对在在各个被扫描的行中所有首先检测出的暗点执行线性逼近，并且，来自原始集合中的所有点(其与该线性逼近的直线距离大于特殊确定的距离)被排除。因此，对剩余的点进行新的线性逼近，具有比在小于前述步骤中所使用的距离大的距离的点将被排除。该步骤将被重复执行，直到距离运行的线性逼近的直线最远的点的差异不再小于给定的最小值。在剩余的其他三个方向，类似地执行最接近点的说明(specification)。已经发现第一对称标记位于与最后线性逼近的直线平行的直线上(以垂直轴线距离的一半距离)。此外，第二方向的标记位置以同样的方式获得。
实施例3
在下一个优选实现之后，将对准备印刷的文档执行透明保护。根据本发明的其他方面，该文档使用数据符号标记，其中，文档的全部数据格式或其一些部分将被记录在一个正在印刷基底上，并重叠有人类可读的文件形式。在之后可以从该文件读取和重新构建原始数据。根据本发明优选实现包括，通过原始的应用从专用于印刷的文件中选取规定用于保护的数据内容或其一部分。这些数据通过算法集(包括暗点的变化)进行转换，其中，具有上述特征的第一点确定行(列)的原点的初始坐标。
通过建立所有发现的行(列)开始的线性逼近的曲线，以及通过设置平行于上述线性逼近的直线以及平移这些直线直到其开始与线性逼近接触，并在随后绕该点对其进行旋转直到发现第二相交点，可以消除单个行(列)开始处的失真。此外，所发现的开始的原始集合的远离点被过滤，并且检测点(集)的周期集。这种处理将从纸张的页边空白开始在其他三个方向上重复执行，并且检测产生的四条直线的垂直度和平行度，不平行(不垂直)的直线位置将在发现之后被校正，标记页边空白的位置将根据至少三条直线来确定。
实施例2
记录符号数据标记的第二个实现包括：将仅使用对称于一个对称轴的暗单元以及对其进行设置。两个轴系统(一个水平，一个垂直，并相互垂直)将在规定用于对称的数据标记的整个区域中指定。一个标记的系统将被设置在第一轴系统和第二轴系统的相交点之间的连接线上，而第二标记的系统将设置在第二轴系统和第一系统的相交点之间的连接线上。适于表示符号数据标记的一个状态的暗单元的最大数量将被指定。暗单元将被记录在最远离相交点的连接线(因此，远离标记的对称轴)的中部的位置。标记的暗单元将被设置(记录在基底上)，这样，一个逻辑状态所有或大部分暗点将处在上述连接线的一半中，或与其相接近，而离轴线相交点的最小给定距离以及离相交点的连接线的最大给定距离被定义用于暗单元。根据第二表示状态，所有或大部分暗单元位于上述连接线的相对另一半，并保持离连接线和相交点的距离限制。
对于这些周边的实现，读取被记录的标记包括：估算位于相交点的连接线中间的两侧的区域的状态，其根据所使用的符号数据标记的类型，被转换为以所使用的印刷标记的方法的语言建立单个标记的命令(prescription)。通过用于建立印刷的数据标记的位图的数据建立该方框中的输出，这些数据标记随印刷设备发送到(例如)激光激光印刷机E，或其他合适的印刷机(磁泡印刷机(bubble printer)、热传输器(thermotransfer)等)，这些印刷机在印刷基底(纸张)F上印刷标记和原始形式的印刷文件。
印刷基底被异步地传递到扫描设备，即，将数据符号标记从纸张读入到计算机G。这种设备例如包括在其中识别标记结构和内容的扫描仪和计算机。数据符号标记的内容被传递到下一设备，下一设备将读入的数据转换为二进制序列I的格式。在这种设备中识别二进制值，所述标记载有该二进制的值和干扰数据以及读取处理H的干扰数据。接着，在原始的二进制数据链上，执行自校正解码(例如，Reed-SolomonI2)的转变的逆改变I1，接着执行电子签名I3，数据解码I4等的测试。
在逆操作之后，被转换的数据被发送到方框-设备中，该方框-设备将重新构建的数据转换为与原始数据源的格式相同的格式，或者转换为在下面的操作(例如，调用数据库操作)J中使用的格式。
在以印刷设备的语言创建位图的数据链的开始处，上述设备-方框可以用建立标记调制的方框D补充。该方框在未干扰标记的信息内容的情况下，以这样方式改变它们的几何形状，即，在观看被印刷的位图时，在视觉上感觉表面凸出(例如，公司微标、状态符号和其他图案)是透明的。这些图案图片被分为成百上千的标记，每一个标记包含具有印刷黑色的增加和减少的内容，而不会影响其作为数据载体的基本功能。
所描述的设备可以被实现为包含数据处理可编程能力的单独的物理的器件，或能够被集中到一个或两个可编程的计算机中。

Claims (15)

1.一种包含符号数据标记的背景的数据通道，在所有的记录中包括总数恒定的暗单元，其特征在于：
记录媒介，例如纸张或其他记录印刷载体；
印刷在所述记录媒介上的数据符号标记，所述标记在具有水平和垂直方向周期性重复性质的位置上排列到格栅中；
覆盖数据符号标记而印刷的文本或图片；
通过图片图案对所述记录进行调制的单元。
2.一种用于在纸张或其他载体上记录数据、以及读取机器可读标记的系统，其特征在于：
用于将源数据转化和格式化为数字数据序列的装置，所述数字数据序列嵌入单独的符号数据标记中；
用于将所述数据序列编码为包括以所用的印刷方法的语言来对符号数据标记进行描述的格式的装置；
专用于在纸张或其他印刷基底上印刷记录的装置；
用于从纸张或其他载体将数据符号标记读取到计算机中的装置；
用于将具有所述数据序列格式的所述读取的数据进行转换的装置，所述数据序列格式由单独的符号数据标记来表示；
用于转换为用作记录符号数据标记的源数据格式或其他所选格式的装置；
通过源图片图案对标记进行调制的装置。
3.一种记录和确定暗单元位置和数量的方法，所述暗单元对用于在纸张或其他符号数据标记的载体上记录和读取数据的所述标记中的双重表示状态进行编码，其中，所述暗单元在可用于一个符号标记的区域上表示两种状态，所述区域具有数量恒定且仅发生了位置变化的暗单元，其特征在于：
确定专用于对称数据标记的二维区域的对称轴，以及确定关于所述对称轴的坐标系；
确定所述标记的区域之和，即，用于对两种状态进行编码的暗单元的数量，所述两种状态用于在分配给所述对称数据标记的区域上表示数据；
确定暗点离与所述两个对称轴距离相等的线的最大允许距离，以及离各个所述对称轴的最小允许距离；
计算暗单元的各个可能位置的两个坐标的绝对值之和；
根据所述绝对值之和以及离所述轴的最大和最小距离，确定与所述两个轴具有最大距离的区域；
在分配给所述符号数据标记的区域界限内，将所述最大允许数量的单元中的一半记录在前述步骤确定的所述区域的其中之一中，作为表示两种状态中的、通过所述符号数据标记表示的一种状态的一半符号；
在分配给所述符号数据标记的区域界限内，将所述最大允许数量的单元中的另一半记录在所述两个对称轴的相对侧的下一确定区域中，作为表示两种状态中的、通过所述对称数据标记表示的一种状态的另一半符号；
选择对称于第二对称轴的暗单元相对于所述被记录的单元的位置，作为表示两种状态中的、表示所述对称数据标记的第二状态的单元的位置；
单独地确定距离各个对称轴最远的区域；
在分配给所述符号数据标记的区域界限内，将所述最大允许数量的单元记录在所确定的区域的其中之一中，作为表示两种状态中的、通过所述对称数据标记表示的一种状态的符号；
选择对称于与暗单元的选择位置不相交的轴的暗单元相对于所述被记录的单元的位置，作为表示两种状态中的、通过所述对称数据标记表示的所述第二状态的单元的位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在纸张或其他载体的含有暗单元和亮单元以及分配给所述符号标记的期望区域中，读取标记和由所述标记表征的数据状态的特征在于，其包括：
估算矩形的四个拐角中的最小的区域状态，所述区域具有允许相对于暗单元排列设置超过阈值 p的标记的最大尺寸；
根据在上述步骤中最小估计的四个区域中位于阈值之上的暗单元的数量，从所读取的标记的估算区域的可能状态集合中确定一种状态；
在上述步骤中估算的区域的状态的第一子集合的情况下，确定通过所述符号标记表征的数据值，所述第一子集的特征在于，高于阈值数量的暗单元位于以对角线相对的区域中，或者还位于四个估算区域中的第三个中；
在上述步骤中估算的区域的状态的第二状态的子集的情况下，估算总是位于在上述估算步骤中估算的两个区域之间的最短非对角线连接线中的四个区域的状态，所述第二状态的子集的特征在于，大量高于阈值的暗单元位于两个非对角线和所有四个估算区域中，或者特征在于位于低于阈值的大量暗单元位于在上述步骤中估算的四个区域中；
在上述步骤中估算的区域的第二子集的情况下，根据上述步骤中估算的四个区域状态的估算结果，确定符号标记的表征数据值；
在前面估算的区域的第三子集的情况下，重复上述的步骤顺序，但被估算的矩形的中心被移动到在前面估算的具有大量高于阈值p的暗单元拐角区域，所述第三子集的特征在于高于阈值量的暗单元仅位于被估算出的一个区域；
如果由上述步骤发起对上述步骤进行的重复执行导致了步骤2.6的第二次执行，使得被估算的矩形中心朝向读取所述标记的处理的开始的原始位置时，则确定所述符号标记所表征的数据值；
根据上述步骤的结果校正随后读取的符号标记的期望位置。
5.根据权利要求3所述的记录方法，包括调制符号数据标记的暗单元的总量值，其特征在于，包括：
在从0到最大允许的暗单元个数的间隔中选择出暗单元的个数，所述选择出的暗单元的个数与在符号数据标记的格栅中调制所能看到的图案对应点的数量值等级相对应；
将选择出的暗单元个数增加到最接近于所述数据符号标记的两个对称轴的位置，优选地使得与对称轴对称设置的个数为偶数。
将在上述步骤中选择出的暗单元的个数增加到与表征各个数据状态的单元相邻、并距离两个对称轴距离最大的自由位置中。
6.根据权利要求3所述的记录方法，包括设置符号数据标记的行和列的开端和结尾的初始位置，其特征在于，包括：
对以水平或垂直的一个方向、点到点地扫描的、表示所读取的文件的图像点的亮值的区域进行估算；
对从纸张或其他载体的页边空白开始的连续图像点进行估算，其中，平均每 m个点的周期，必须执行 1次改变到低于阈值并返回的操作，具有高于阈值的第一点表示最小的水平或垂直坐标中的一个，并规定了行或列的起点；
建立在上述步骤中获得的最小值的曲线 F；
通过将所有的点替代为平均的 p点来消除极端的点，过滤在上述步骤中获得的曲线 F的、对称地位于所述原始曲线的被替代的点的周围的点；
建立经过过滤的曲线的线性逼近的直线；
将直线 R设置成平行于所述线性逼近的所述直线，所述直线 R的所有坐标在水平或垂直方向上小于具有所述最小坐标的点的坐标；
将所述直线 R朝所发现的点平移；
找出被移动的直线 R与上述步骤中得到的最小值的经过过滤的曲线F的第一个相交点 O；
绕所述点 O旋转所述直线 R，直到发现与所述被过滤的曲线 F的下一个相交点 D；
消除所述曲线 F中的、与在上述步骤中的得到的直线 R的距离远于距离 q的点，并获得所得到的曲线 S；
在各个点集中，找出曲线 F中离所述直线 R距离最近的点，其中，这些点集具有平均的垂直周期 h或水平周期m；
以接下来的三个方向重复执行上述步骤，所述三个方向为：垂直方向、相对于前面的点的水平向后方向、以及相对于首先执行的垂直方向的垂直向下方向；
检测所得到的直线的相互的垂直度和平行度；
校正与其他三条直线中的任一直线既不垂直又不平行的线；
根据至少三条直线来确定所述标记的区域的边缘。
7.一种通过设置在纸张或印刷信息的类似载体上的暗单元和亮单元来记录符号数据标记的方法，其特征在于，包括：
在专用于记录符号数据标记的纸张区域定义两个轴系统的格栅，所述轴系统中的一个是水平的，另一个是垂直的，它们相互垂直，并在水平和垂直方向具有相等或不等的相对距离；
为符号数据标记确定暗单元的最大允许数量；
将符号数据标记的一个系统放置在各个水平轴和垂直轴的两个相交点之间的连接线区域，并使得所述符号数据标记表示的一个逻辑状态具有处在上述连接线的一半中、或与其相接近的所有或大部分暗点，由所述符号数据标记表示的第二逻辑状态具有所述连接线的另一半中的、或与其相接近的所有或大部分暗点；
将符号数据标记的第二系统放置在各个水平轴和垂直轴的两个相交点之间的线连接区域，并使得所述符号数据标记表示的一个逻辑状态具有处在上述连接线的一半中、或与其相接近的所有或大部分暗点，由所述符号数据标记表示的第二逻辑状态具有所述连接线的另一半中的、或与其相接近的所有或大部分暗点；
将暗单元置于所述两个轴系统最远离线连接相交点中心的位置；
将所述标记的所述暗单元设置成，它们与所述水平轴和垂直轴的相交点具有最小的允许距离 v；
将所述标记的所述暗单元设置成，它们与所述水平轴和垂直轴的相交点具有最大的允许距离 d。
8.根据权利要求5所述的方法，在纸张或其他载体上表示的数据状态含有暗单元和亮单元，并分配有符号标记，其特征在于，包括：
得出在前述步骤中对量值进行比较的结果；
在根据前述步骤的顺序进行估算之前，对在前述步骤中确定的相邻标记的垂直和水平期望位置进行校正。
9.根据权利要求7所述的方法，通过对插入到被设置的对称数据标记进行调制而对文件的区域进行调制，其中，所述标记通过图片信息而记录在纸张或其他载体上，其特征在于，包括：
将所述图片信息从调制标记的原始格式转换为指定用于插入调制标记的符号标记的格栅子集给出的格式，并确定各自的调制标记的定量参数；
将所述各自的调制标记的定量参数转换为建立上述调制标记的暗单元的子集；
在与垂直轴和水平轴的距离均匀的点接近的区域上记录所述建立数据调制标记的暗单元的集合，所述垂直轴和水平轴根据权利要求7确定符号数据标记的所述位置。
10.根据权利要求7所述的方法，搜索设置有符号数据标记的水平和垂直线的行和列的开端和末端坐标，其特征在于，包括：
从被扫描的纸张或其他基底的一个边缘水平地进行处理，直到在其中暗点的量高于阈值Pz值的点，从而估算多个 n条水平线，所述水平线被排列成基本通过暗点的边缘的整个垂直高度；
通过在上述步骤中规定的所有点而进行线性逼近；
消除与所述线性逼近的直线的距离大于距离vi的点；
在上述步骤中剩余的点中进行新的线性逼近；
消除与所述新的线性逼近的直线的距离大于距离Vj+i＜Vi的点；
重复上述步骤，直到Vi＜H；
从所述纸张的第二边缘以水平向后的方向重复上述步骤；
相对于暗单元以及它们的定量值而对选择的区域的状态进行估算，所述选择的区域位于水平轴和垂直轴的两个相交点之间的期望水平连接线中心的任一侧；
将位于所述连接线中心一侧的所选择的区域中的、朝向第一轴相交点的暗单元的定量值之和，与位于所述连接线中心另一侧的所选择的区域中的、朝向第二轴相交点的暗单元的定量值之和进行比较；
将位于所述连接线中心一侧的所选择的区域中的暗单元的定量值之和，与位于所述连接线中心另一侧的所选择的区域中的暗单元的定量值之和进行比较；
根据在上述步骤中对定量值比较的结果，确定所述符号数据标记所表示出的数据值；
根据在上述步骤中对定量值比较的结果，确定被估算的符号数据标记与标记相邻和接近的期望位置、尤其是在垂直方向上的校正尺度；
相对于暗单元以及它们的定量值对选择的区域的状态进行估算，所述选择的区域位于水平轴和垂直轴的两个相交点之间的期望垂直连接线中心的任一侧；
将位于所述垂直连接线中心一侧的所选择的区域中的、朝向第一轴交点的暗单元的定量值之和，与位于所述垂直连接线中心另一侧的所选择的区域中的、朝向第二轴交点的暗单元的定量值之和进行比较；
将位于所述垂直连接线中心一侧的所选择的区域中的暗单元的定量值之和，与位于所述垂直连接线另一侧的所选择的区域中的暗单元的定量值之和进行比较；
根据在上述步骤中对定量值比较的结果，确定所述符号数据标记所表示出的数据值；
根据在两个垂直方向上，即列的方向上，为了估算符号数据标记的所选择的水平方向(行)而重复执行的上述步骤，确定被估算的符号数据标记、与标记相邻和接近的期望位置尤其是在水平方向上的校正尺度，将直线平行于行的期望开端的线性逼近直线，其距离等于所述符号标记位置的垂直线的一半距离，符号数据标记的第一系统的符号数据标记位于所述垂直线上；
在上述步骤中设置的直线上找出第一符号数据标记，其距离等于所述符号数据标记的第二系统的位置的水平线与在上面获得的列的期望开端的线性逼近的直线的距离的一半；
根据权利要求8找出所述下一标记。
11.如权利要求3或7所述的记录方法，其中，暗单元能够具有将它们区别于亮单元的下一特征，其特征在于，包括：
具有任意光学特征的值比例的量值或值间隔的暗单元，所述量值或值间隔用来表征数据符号标记的两个逻辑状态，其中，所述暗单元包括一个和多个图像单元(象素)，所述图像单元(象素)具有所述光学特征的值比例的较高的量值或值间隔，所述较高的量值或值间隔被选择出来用于表示所述两种状态；
根据先前点的暗单元，在所述先前点，符号数据标记周围具有不同于表征符号数据标记的两种状态的两个值或间隔的量值或间隔；
具有半色调比例光学特性的暗单元；
具有色标光学特性的暗单元。
12.如权利要求3或7所述的准备背景的数据通道的方法，其特征在于，其包含与数据符号标记重叠的人类可读文本或图片图案。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述数据通道包含表示印刷在同一基底上的人类可读数据的数据，以及对所述人类可读的数据或图案进行转换。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述数据通道还包含安全保护，例如电子签名、印刷在同一基底上的人类可读数据。
15.通过如权利要求3或7所述的符号数据标记的区域对专用于印刷的文件进行透明保护的方法，所述保护方法相对于应用和所述文件的固有数据内容是透明的，其中，所述区域通过印刷所述固有文件被重叠印刷，这种保护在两个方向上提供了电子文件和纸张文件的选择性数据和持续的安全性，所述两个方向是，从文件的电子版本到能够在纸张上印刷的形式，以及从文件的纸介质形式返回到文件的电子版本，其特征在于，包括以下步骤：
从专用于原始应用印刷的文档中提取专用于文件保护的数据内容部分，所述提取的部分还能够包括印刷的文件上的位置信息；
从专用于原始应用印刷的文档中提取其他文件内容，所述其他文件内容包括能够在同一种类的文件集中得到的数据；
根据一组算法转换在所述第一和第二步骤中提取的数据，并过图片信息为标记调制准备数据，所述算法包括加密、压缩算法以及压缩处理、电子签名以及自校正编码；
将来自上述步骤中的所述数据转换为适合印刷的二维符号数据标记区域的形式，所述数据标记区域表示这样的数据，它们例如在本发明的其他部分描述的数据，但不限于这些数据，这些数据在真正的文件区域以行和列的形式排列在印刷文件中，所述印刷文件基本独立于用来印刷原始文件的区域，所述原始文件的全部文档数据用作上述步骤的输入；
通过在纸张或其他载体上将同时或顺序印刷的原始文件的印刷，与二维数据符号标记的印刷重叠；
通过扫描仪或其他相似的设备扫描所印刷的保护文件，并将所扫描的数据输入到计算机；
通过符号数据标记的区域处理与原始文件相互重叠印刷的读取数据，识别和提取由所述符号数据标记的区域表征的数据；
通过一组算法转换所述识别并提取出的数据，所述算法包括加密、压缩算法以及压缩处理、电子签名以及自校正解码；
在可视的设备中将所述识别以及处理的数据可视化，所述识别并以及处理的数据是确定用于保护的数据内容部分；
将从上述步骤中获得的所述识别并提取出的数据与从上述步骤中获得的其他文件内容的数据链接起来，直到以其在前述步骤中使用的形式一样的完整形式将所述文档文件重新构建，然而，所述形式并不仅局限于完整的形式；
在所述可视的设备中将整个文件可视化。
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