CN1877600A

CN1877600A - 二维条码符号的生成方法

Info

Publication number: CN1877600A
Application number: CN200610098452.3A
Authority: CN
Inventors: 张成海; 罗秋科; 黄燕滨; 王毅; 张铎; 王越
Original assignee: ARTICLE NUMBERING CENTER OF CHINA
Current assignee: ARTICLE NUMBERING CENTER OF CHINA
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2026-07-07
Also published as: CN100504912C

Abstract

本发明公开了一种二维条码符号的生成方法，包括：按照设定的规则将信息编码为数据编码；按照选定的纠错等级和纠错模式，并根据数据编码生成对应的纠错编码；按照设定的参数计算二维条码符号尺寸参数，并生成功能信息；生成寻像图形；根据二维条码符号尺寸参数描述的矩形区域，将所述寻像图形设置在所述矩形区域顶角位置；将功能信息转换为功能信息符号模块，并设置到所述矩形区域；以及将所述数据编码和纠错编码编码构成的编码流依次转换为对应的符号模块，并设置在位于寻像图形和功能信息符号模块之外的矩形区域内。本发明解决了传统矩阵式二维条码符号的生成方法不适用汉信码生成的问题。使得汉信码的生成得以实现。

Description

二维条码符号的生成方法

技术领域

本发明涉及一种条码符号的生成方法，特别是一种具有码图定位点和辅助校正图形设置的二维条码符号的生成方法，属于自动识别技术领域。

背景技术

条码技术是在计算机技术与信息技术基础上发展起来的一门容编码、印刷、识别、数据采集和处理于一身的新兴技术。人们日常见到的印刷在商品包装上的条码，是普通的一维条码。作为一项自动识别技术，一维条码自本世纪70年代初期问世以来，由于其识读快速、准确、可靠、制作成本低等优点，很快受到了人们的青睐，被广泛应用在商业、图书管理、仓储、邮电、交通和工业控制等领域。

一维条码只是在一个方向(一般是水平方向)表达信息，其一定的高度通常是为了便于阅读器的对准，同时也为了防止因印刷质量不好或条码符号损坏给识读造成困难。一维条码的应用可以提高信息录入的速度，减少差错率，但是一维条码也存在一些不足之处，例如：数据容量较小，多数一维条码所能表示的字符集不过是10个数字，26个英文字母及一些特殊字符。条码字符集最大的Code 128条码，所能表示的字符个数也不过是128个ASCII符；条码符号的尺寸相对较大，即空间利用率较低；条码遭到损坏后便不能阅读等等。

由于受信息容量的限制，一维条码仅仅能用于对“物品”进行标识，而不能对“物品”进行描述。故一维条码的使用，不得不依赖数据库的存在。在没有数据库和不便联网的地方，一维条码的使用会受到较大的限制，有时甚至变得毫无意义。另外，要用一维条码表示汉字的场合，就显得十分不方便，且效率很低。

二维条码在正是为了解一维条码无法解决的问题而产生的。因为它具有高密度、高可靠性等特点，所以可以用它存储和表示数据文件(包括汉字文件)、图像文件等。

二维条码可以分为层排式二维条码和矩阵式二维条码。层排式二维条码形态上是由多行短截的一维条码层排而成，矩阵式二维条码以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素位置上用点的出现表示二进制″1″，空的出现表示二进制″0″，由点的排列组合确定了代码表示的含义。具有代表性的层排式二维条码包括PDF417、Code 49、Code 16K等。有代表性的矩阵式二维条码包括Code one、Aztec、Date Matrix、QR码等。二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读。

层排式二维条码中包含附加的格式信息，信息容量最大可以达到1000个字节左右，例如：PDF417码可用来为运输/收货标签的信息编码，它作为ANSI MH10.8标准的一部分为″纸上EDI″的送货标签内容编码，这种编码方法被许多的工业组织和机构采用。但是，层排式二维条码符号存储信息的能力最大也只有1000个字节，如果采用较高的纠错等级，层排式二维条码存储有效数据的能力会进一步下降。

矩阵式二维条码与层排式二维条码相比，具有更高的信息密度(如：DataMatrix、Maxicode、Aztec、QR码)，可以作为包装箱的信息表达符号，在电子半导体工业中，将DataMatrix或QR码用于标识小型的零部件。矩阵式二维条码只能被二维的CCD图像式阅读器识读，并能以全向的方式扫描。

由于二维条码能够编码存储的信息量较大，因此能够将任何语言(包括汉字)和二进制信息(如签字、照片)进行编码，并可以由用户选择的不同程度的纠错级别，以在符号残损的情况下恢复所有信息。

现有的矩阵式二维条码符号，例如：QR码，参见图1，由于其所具有的寻像图形、校正图形都由不同颜色正方形相互交替重叠构成。在对QR码进行识读和定位时，要求所有的寻像图形都必须存在，或者在只有一部分寻像图形存在的情况下，必须有一定数量和固定位置的校正图形存在；否则就不能对其进行定位，进而影响对QR码中存储的信息进行还原。在此情况下，就需要较多地使用寻像图形和校正图形，使得矩阵式二维条码符号的用于存储有效数据的面积相应减少，或者在要存储较多的数据，就不得不扩大符号的面积。

为了解决上述的问题，申请人研究并开发出一种新的矩阵式二维条码，该种二维条码符号的寻像图形及其分布结构本身具有确定的定位信息，其校正图形具有定位及方向指示功能，因此，这种新的矩阵式二维条码可以尽可能地减少寻像图形和校正图形的数量，使得条码符号更加紧凑，可以在有限的符号面积中尽可能地容纳更多的有效数据。

参见图2，本发明涉及的汉信码符号由设置在一个矩形区域四角处的寻像图形1、功能信息图形5以及校正图形2、辅助校正图形3、数据编码和纠错编码4构成的符号模块所构成。容纳信息量较小的汉信码符号中不设置校正图形2和辅助校正图形3。

但是，由于汉信码与传统的矩阵式二维条码符号在结构上存在一定的差别。汉信码的不同的结构设定需要较多的设置参数，因此，在生成汉信码符号时，传统矩阵式二维条码符号的生成方法就不适用了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维条码符号的生成方法，针对上述的汉信码，基于编码信息的码字生成汉信码符号。

本发明包括：

生成寻像图形，同时生成所述寻像图形的定位参数的步骤；

根据编码数据和纠错数据的码字生成相应信息符号的步骤；以及，

将寻像图形和信息符号进行组合，生成汉信码符号的步骤。

根据汉信码对编码信息进行分块处理的要求，本发明在将寻像图形和信息符号进行组合时，还进一步组合校正图形；或者，在将寻像图形和信息符号进行组合之前，进一步生成校正图形，然后将寻像图形、校正图形和信息符号进行组合生成汉信码符号。

本发明在生成寻像图形的同时，进一步生成对应的定位参数，然后与生成的信息符号进行组合，生成所述的汉信码，解决了传统矩阵式二维条码符号的生成方法不适用汉信码生成的问题。使得汉信码的生成得以实现。

以下结合具体的附图和实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为QR码的结构示意图；

图2为汉信码的结构示意图；

图3为汉信码一种寻像图形的示意图；

图4为汉信码另一寻像图形的示意图；

图5为一完整汉信码的示意图。

具体实施方式

参见图2，本发明生成二维条码符号的过程包括：

按照设定的规则将信息编码为数据编码的步骤；具体是对输入的信息流或数据流进行分析以确定所述信息中被编码字符的类型。这样做的原因是为了提高对数据编码的效率；例如：通常输入的信息流会包括ASCII文本字符、数字和二进制数据等，如果将这些信息不加分析地进行编码，则有可能使被编码出来的信息占用较大的存储空间，从而降低编码的效率。而如果将信息流中的被编码数据进行分类，则由于通常每一分类中的数据存在着某种共同的特点，而可以在编码时对其具有共性的信息进行描述，而对于其中各个具体的信息采用较小的数据量进行描述，则可以大幅度地压缩被编码的信息。以上述数字字符的编码为例，字符“0”-“9”在计算机中用十六进制表示为：“60”-“6A”。如果采用不进行分析的编码方式，编码字符“0”-“9”则需要10×8＝80位二进制位。如果对其进行分析后进行编码，则可以大大压缩这个编码结果。假设对于数字字符“0”-“9”所组成的数字串，采用10位二进制数表示3位十进制数的方式编码，则如“84613168549316542”这样的数字串可以分为：846、131、685、493、165和42这6个十进制数字。这6个十进制数分别用10位的二进制表示，则上述的数字串只需要60位二进制串就可以表示。显然，编码的效率得到了提高。如果数字串越长，则编码的效率越高。对于文本字符以及汉字字符的编码，既可以采用类似的方式进行，也可以采用类似于QR码中的编码方式进行编码。

由于被编码的信息流中通常会由多种类型的数据组成，例如：数字字符、英文文本字符、汉字字符等，因此需要对信息进行分析，以确定其中的数据类型，并按照相应的类型进行编码。编码后形成的某种类型的二进制编码位串的前后还需要分别加入模式指示信息和结束信息，以方便对该编码进行译码。

本发明在将信息编码为数据编码之后，还需要进一步对编码完成的二进制数据位流按照选定的纠错等级和纠错模式，生成对应的纠错编码。

二维条码符号在使用过程中出现污损或破损的情况是常见的。当出现污损或破损后，通常情况下无法对二维条码符号中编码的数据进行恢复。因此，需要对编码到二维条码符号中的数据进行适当的纠错处理，并将纠错信息进行编码后与编码数据进行组合，形成实际要形成二维条码符号的全部数据编码。具体的纠错编码可以根据实际的数据编码计算其纠错等级，选择相应的纠错模式，或者根据事先设定的纠错等级和纠错模式来确定。具体的纠错编码的方法可以参考QR码或PDF417条码的纠错编码生成方法或其他方法来实现，本发明中不做具体的限定。

生成二维条码的一个关键的步骤就是计算二维条码符号所需的尺寸，这里的尺寸主要是指二维条码矩形区域的每个边所需的符号模块数量。当然，二维条码矩形区域的每个边所需的符号模块数量也可以事先设定。例如，对于汉信码而言，可以通过设置其版本号来计算其边的尺寸，具体的计算公式是：K＝21+2×N；其中，K是汉信码矩形边长，N是汉信码的版本号，N为正整数。当然，汉信码的边长也可以通过得到的编码数据、纠错编码等信息计算得到；具体的计算需要考虑：将最终得到的所有二进制编码数据位数加上寻像图形、校正图形以及辅助校正图形所占用的空间。

生成功能信息也是生成汉信码的必要步骤；具体包括将所述设定参数、纠错等级以及所述二维条码掩模信息的二进制数进行组合后得到功能信息二进制位流的步骤。参见图2，汉信码中可以用来容纳功能信息的空间为68个模块，它分别被平均分为4个寻像图形处，每个寻像图形处均被分配17个模块。为了保证汉信码在遭到一定的破损后，依然能够恢复其中的编码信息，汉信码中任意对角线两端的功能信息相同，而相邻两个顶角处的功能信息组合起来则可恢复整个符号的相关设定参数、纠错等级以及所述二维条码掩模信息。具体而言，汉信码可用于编码的设定参数为8个位，纠错等级以及二维条码掩模信息各为2位，合计12位，再在此基础上生成22位的纠错位，共计34位。将34位功能信息编码正好分为两个17位的位串，并在生成功能信息符号模块后将其分别设置在任意相邻的两个寻像图形处。并且位于在所述寻像图像与由数据编码和纠错编码构成的符号模块之间。

以左上角寻像图形为例，功能信息模块的设置是从寻像图形的左下角开始，向右设置，当达到第9个模块后，再向上设置，直到第17个模块设置完成。其他各个角部处的功能信息模块设置于此相同，其设置都沿逆时针方向进行。

参见图2，汉信码具有四个寻像图形，分别设置在汉信码矩形区域的四个顶角位置；参见图3、图4，本发明的寻像图形由三个或三个以上奇数个矩形重叠构成，该三个或三个以上奇数个矩形中具有奇数个浅色矩形和偶数个深色矩形，或者具有奇数个深色矩形和偶数个浅色矩形，其对应边长之比相等；该三个或三个以上奇数个矩形以一相同顶点由深色矩形和浅色矩形相互交互重叠，或者由浅色矩形和深色矩形或由深色矩形和浅色矩形相互交互重叠。

为了便于在对汉信码识读时能够方便地对汉信码进行定位，尽管四个寻像图形的图像都相同，但是，设置在不同顶角处的寻像图形的角度不同。以汉信码左上角的寻像图形为准，右上角和左下角的寻像图形则是经左上角寻像图形沿顺时针方向旋转90°后得到，右下角的寻像图形则是经左上角寻像图形沿顺时针方向旋转180°后得到。

例如：计算得到所述矩形区域的第一顶点(左上角)的坐标，对所述的寻像图形进行旋转，得到第一寻像图形，设置该第一寻像图形的一顶点在该第一顶点(左上角)坐标处，使整个第一寻像图形位于矩形区域内，并符合汉信码符号结构规则的规定。

在设置好第一寻像图形后，将第一寻像图形进一步旋转180°，得到第二寻像图形，设置该第二寻像图形的一顶点在该第二顶点坐标处(右下角)，整个第二寻像图形位于矩形区域内，并符合汉信码符号结构规则的规定，显然，该第二顶点与第一顶点处于汉信码矩形区域的对角线的两端。

再例如：计算得到所述矩形区域的第一顶点(右上角)的坐标，对所述的寻像图形进行旋转，得到第一寻像图形，设置该第一寻像图形的一顶点在该第一顶点(右上角)坐标处，使整个第一寻像图形位于矩形区域内，并符合汉信码符号结构规则的规定。

将第一寻像图形复制得到第二寻像图形，设置该第二寻像图形的一顶点在该第二顶点(左下角)坐标处，整个第二寻像图形位于矩形区域内，并符合汉信码符号结构规则的规定，该第二顶点(左下角)与第一顶点(右上角)位于所述矩形区域的对角线两端。

第三寻像图形通过将第一寻像图形顺时针旋转90°得到，设置该第三寻像图形的一顶点在该第三顶点(左下角或右上角)坐标处，整个第三寻像图形位于矩形区域内，并符合汉信码符号结构规则的规定，该第三顶点(左下角或右上角)与第一顶点(右上角或左下角)位于所述矩形区域的一边线的两端。

将上述的第二寻像图形逆时针旋转90°，得到第四寻像图形，设置该第四寻像图形的一顶点在该第四顶点坐标处，整个第四寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第四顶点与第二顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

总之，可以按照上述的方法先设置汉信码中的任意一个顶角，然后，根据汉信码寻像图形在不同顶角处的角度规则旋转并设置到该顶角处。具体旋转的角度根据汉信码寻像图形规则确定。

又例如：将上述第一寻像图形逆时针旋转90°，得到第三寻像图形，设置该第三寻像图形的一顶点在该第三顶点坐标处，整个第三寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第三顶点与第一顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

将上述的第二寻像图形顺时针旋转90°，得到第四寻像图形，设置该第四寻像图形的一顶点在该第四顶点坐标处，整个第四寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第四顶点与第二顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

还可以将上述的第一寻像图形顺时针旋转90°，得到第三寻像图形，设置该第三寻像图形的一顶点在该第三顶点坐标处，整个第三寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第三顶点与第一顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

将第二寻像图形逆时针旋转90°，得到第四寻像图形，设置该第四寻像图形的一顶点在该第四顶点坐标处，整个第四寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第四顶点与第二顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

又可以将第一寻像图形逆时针旋转90°，得到第三寻像图形，设置该第三寻像图形的一顶点在该第三顶点坐标处，整个第三寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第三顶点与第一顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。将第二寻像图形顺时针旋转90°，得到第四寻像图形，设置该第四寻像图形的一顶点在该第四顶点坐标处，整个第四寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第四顶点与第二顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

对于容纳数据量较大的汉信码符号，需要在汉信码中再设置校正图形，参见图2，校正图形是一组或一组以上的折线。构成校正图形的折线中的任意线段的长度所确定的区域在识读时被用于对被识读的图形进行校正，以符合准确解码的需要。同时还可以将折线围出的区域分块，以便于校正。

参见图2，在设置校正图形的时候，还在汉信码的边缘处设置辅助校正图形，且处于校正图形不经过的位置。辅助校正图形的作用与校正图形相同，并与校正图形共同将围出的区域分块，以便于校正。

参见图2、5，对于汉信码中的编码数据和纠错编码，则是自左下角开始向右排布，当遇到校正图形式则跳过，直到遇到功能信息区域或汉信码图边界时折返排布。在排布之前，还需要对汉信码数据进行掩模处理，即与一二进制数进行异或运算，得到实际要生成汉信码模块的二进制位流。然后将该二进制位流转换为汉信码符号模块。例如，在得到“01011”这样的二进制位流后，如果“1”对应于“条”模块，“0”对应于“空”模块，则转换得到的汉信码符号模块是“空条空条条”。其中任何一个空或条都具有相同的模块宽度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明作限制性理解。尽管参照上述较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这种修改或者等同替换并不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1、一种二维条码符号的生成方法，其特征在于，包括：

按照设定的规则将信息编码为数据编码的步骤；

按照选定的纠错等级和纠错模式，并根据数据编码生成对应的纠错编码的步骤；

按照设定参数计算二维条码符号尺寸参数，并生成功能信息的步骤；

生成寻像图形的步骤；所述寻像图形由三个或三个以上奇数个矩形重叠构成，该三个或三个以上奇数个矩形中具有奇数个浅色矩形和偶数个深色矩形，或者具有奇数个深色矩形和偶数个浅色矩形，其对应边长之比相等；该三个或三个以上奇数个矩形以一相同顶点由深色矩形和浅色矩形相互交互重叠，或者由浅色矩形和深色矩形或由深色矩形和浅色矩形相互交互重叠；

根据二维条码符号尺寸参数描述的矩形区域，将所述寻像图形设置在所述矩形区域顶角位置的步骤；

将功能信息转换为功能信息符号模块，并设置到所述矩形区域的步骤；

将所述数据编码和纠错编码构成的编码流依次转换为对应的符号模块，并自所述矩形区域的一个顶角处起沿一个方向依次设置在位于寻像图形和功能信息符号模块之外的矩形区域内的步骤。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括将校正图形组合到所述的矩形区域内的步骤；所述的校正图形为一组或一组以上的折线。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：还包括将辅助校正图形组合到所述的矩形区域内的步骤；所述的辅助校正图形设置在所述矩形区域边缘，且校正图形不经过的位置。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：按照设定的规则将信息编码为数据编码的步骤具体包括：

分析以数据流形式输入的信息，确定所述信息中被编码字符的类型，依次将被编码字符按照其对应的类型进行编码，并将编码信息进行组合得到所述信息的二进制位流。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：按照设定参数计算二维条码符号尺寸参数，并生成功能信息的步骤包括：

按照如下公式计算所述二维条码符号的尺寸：

K＝21+2×N；

其中，K二维条码符号任意边的模块数，N为二维条码符号的设定参数，且为正整数。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：根据二维条码符号尺寸参数描述的矩形区域，将所述寻像图形设置在所述矩形区域顶角位置的步骤包括：

计算得到所述矩形区域的第一顶点的坐标，对所述的寻像图形进行旋转，得到第一寻像图形，设置该第一寻像图形的一顶点在该第一顶点坐标处，使整个第一寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：将第一寻像图形进一步旋转180°，得到第二寻像图形，设置该第二寻像图形的一顶点在该第二顶点坐标处，整个第二寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第二顶点与第一顶点位于所述矩形区域的对角线两端。

8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：将第一寻像图形复制得到第二寻像图形，设置该第二寻像图形的一顶点在该第二顶点坐标处，整个第二寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第二顶点与第一顶点位于所述矩形区域的对角线两端。

9、根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，还包括：将第一寻像图形顺时针旋转90°，得到第三寻像图形，设置该第三寻像图形的一顶点在该第三顶点坐标处，整个第三寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第三顶点与第一顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：将第二寻像图形逆时针旋转90°，得到第四寻像图形，设置该第四寻像图形的一顶点在该第四顶点坐标处，整个第四寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第四顶点与第二顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

11、根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，还包括：将第一寻像图形逆时针旋转90°，得到第三寻像图形，设置该第三寻像图形的一顶点在该第三顶点坐标处，整个第三寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第三顶点与第一顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：将第二寻像图形顺时针旋转90°，得到第四寻像图形，设置该第四寻像图形的一顶点在该第四顶点坐标处，整个第四寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第四顶点与第二顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

13、根据权利要求6或8所述的方法，其特征在于，还包括：将第一寻像图形顺时针旋转90°，得到第三寻像图形，设置该第三寻像图形的一顶点在该第三顶点坐标处，整个第三寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第三顶点与第一顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：将第二寻像图形逆时针旋转90°，得到第四寻像图形，设置该第四寻像图形的一顶点在该第四顶点坐标处，整个第四寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第四顶点与第二顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

15、根据权利要求6或8所述的方法，其特征在于，还包括：将第一寻像图形逆时针旋转90°，得到第三寻像图形，设置该第三寻像图形的一顶点在该第三顶点坐标处，整个第三寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第三顶点与第一顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：将第二寻像图形顺时针旋转90°，得到第四寻像图形，设置该第四寻像图形的一顶点在该第四顶点坐标处，整个第四寻像图形位于矩形区域内，并符合二维条码符号结构规则的规定，该第四顶点与第二顶点位于所述矩形区域的一边线的两端。

17、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将功能信息转换为功能信息符号模块，并设置到所述矩形区域的步骤包括：将所述设定参数、纠错等级以及所述二维条码掩模信息的二进制数进行组合后得到功能信息二进制位流，将所述功能信息二进制位流转换为功能信息图形，并填充在所述寻像图像与由数据编码和纠错编码构成的符号模块之间。