DE3914440A1 - Optisch maschinenlesbarer binaercode und verfahren zu seiner bildung und zur bestimmung seiner groesse und dichte - Google Patents
Optisch maschinenlesbarer binaercode und verfahren zu seiner bildung und zur bestimmung seiner groesse und dichteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Binärcode, der optisch maschi
nenlesbar ist und insbesondere eine dynamische Variabilität
zuläßt.
Optisch lesbare Codes sind bekannt. Ein derartiger Code
wird von einem Schachbrettmustersymbol gebildet, das die
Information in Form von schwarzen und weißen Quadraten
wiedergibt. Jedes Quadrat in der Schachbrettmatrix hat die
gleiche Größe wie alle anderen Quadrate. Weiterhin sind
die Anzahl und die Größe der Quadrate, die in der Matrix
enthalten sind, bestimmt, so daß der die Daten empfangen
de oder erzeugende Computer eine bestimmte Anzahl von Qua
draten erwartet, die in der Matrix enthalten sind und je
weils eine vorgegebene Größe haben. Dieser Code ist nicht
zufriedenstellend. Er ist nicht in der Lage, die Datenka
pazität dynamisch auszudehnen oder zusammenzuziehen, um
den sich ändernden Benutzererfordernissen zu genügen,
ohne daß die Software des Abtastcomputers umprogrammiert
werden muß. Der Benutzer des Codes muß daher die Daten
erfordernisse vor dem Eingeben des Softwaresystems genau
bezeichnen. Da darüberhinaus alle Quadrate genau die
gleiche Größe haben müssen und die Anzahl der Quadrate
vorbestimmt ist, muß der Abtastcomputer auf die erwartete
Matrixgröße voreingestellt werden, was den Benutzer auf
einen Schachbrettcode mit einer einzigen Größe für jeden
Abtaster beschränkt. Das macht eine Vielzahl von Code
abtastern und ein System erforderlich, das jeden Code mit
einer anderen Größe und einer anderen Dichte abtrennt und
dem passenden Abtaster zuführt.
Codes, die diese Mängel dadurch überwinden, daß Kennzei
chen vorgesehen werden, die dem Code zugeordnet sind, um
den Computer über die Codegröße zu informieren, sind
gleichfalls bekannt. Ein Beispiel eines derartigen Codes
ist in der US-PS 37 63 467 beschrieben, der das optische
Lesen von Daten zu entnehmen ist, die kastenförmig auf
einer Karte aufgebaut sind. Die Karte ist an ihrem Umfang
mit zwei Feldbegrenzungsmarkierungen markiert, die an der
Vorderkante und der Hinterkante des Kastens angeordnet
sind und die Größe des Feldes, das binärcodierte Dezimal
daten enthält, angeben, die in dem Kasten gespeichert
sind. Die erste Reihe dieser Daten im Kasten, die die
Außenkante bildet, enthält die Formatinformation, die an
gibt, welche Spalten im Kasten zu lesen sind. Dieser Code
ist gleichfalls insofern nicht zufriedenstellend, als er
Probleme mit der Dichte und der Größe hat. Obwohl die Größe
des Feldes variabel ist, ist die tatsächliche Größe der
Zeichen im Feld nicht variabel, so daß eine kleinere Feld
größe zu einer geringeren gespeicherten Informationsmenge
führt. Die zu lesenden Größenkennzeichen müssen weiterhin
an einer bestimmten Stelle angeordnet sein, damit sie
durch die Abtastanordnung empfangen und verstanden wer
den können.
Es wären daher ein dynamisch variabler und optisch
maschinenlesbarer Binärcode sowie ein Verfahren zum Lesen
und Bilden desselben wünschenswert, die die Mängel der be
kannten oben beschriebenen Einrichtungen beseitigen.
Durch die Erfindung wird ein optisch lesbarer Binärcode
geschaffen, der in seiner Größe, seinem Format und der
Dichte der Information dynamisch variabel ist. Der Code
besteht aus einer Matrix, die Daten enthält und eine erste
und eine zweite Seite hat, von denen jede aus identischen
unterbrochenen Linienmustern aus abwechselnd dunklen und
hellen Bereichen besteht. Die erste Seite und die zweite
Seite schneiden sich an einer ersten Ecke. Das Produkt
aus der Anzahl der hellen Bereiche und der dunklen Berei
che der ersten Seite und der Anzahl der hellen Bereiche
und der dunklen Bereiche der zweiten Seite entspricht der
Informationsmenge, die im Code enthalten ist. Eine dritte
Seite und eine vierte Seite sind jeweils als ausgezogene
Linien gleicher Dunkelheit ausgebildet, die sich an einer
zweiten Ecke schneiden. Die ausgezogenen Linien entsprechen
der Länge, der Höhe und dem Feld des Codes.
Die im Codeumfang enthaltene Information kann einmal oder
mehrmals auftreten, so daß sich eine Redundanz in der auf
gezeichneten Information ergibt. Die Information kann auch
in einer Vielzahl von Mustern in der Matrix gespeichert
sein.
Der Code wird durch einen optischen Abtaster gelesen und
durch ein Abmessen der ausgezogenen schwarzen Linien wird
die räumliche Größe der Matrix bestimmt. Durch ein Abtasten
des in Form einer unterbrochenen Linie vorliegenden
Musters der anderen Umfangsseiten wird die Informations
menge bestimmt, die in der Matrix enthalten ist. Der
Computer kann dann unabhängig voneinander sowohl die
Größe als auch die Dichte der abgetasteten Matrix be
stimmen.
Durch die Erfindung soll somit ein verbesserter optisch
lesbarer Binärcode geschaffen werden.
Durch die Erfindung soll insbesondere ein optisch les
barer Binärcode geschaffen werden, der es einem Abtast
computer erlaubt, unabhängig voneinander und ohne Rück
sicht auf die tatsächliche räumliche Größe oder das Volu
men der im Symbol enthaltenen Daten die codierte Informa
tion zu erkennen, zu verstehen und zu verarbeiten.
Durch die Erfindung soll weiterhin ein optisch lesbarer
Binärcode geschaffen werden, der unabhängig von der Winkel
orientierung des Symbols zum Abtaster gelesen und verarbei
tet werden kann.
Weiterhin soll durch die Erfindung ein optisch lesbarer
Binärcode geschaffen werden, der große Informationsmengen
in jeder räumlichen Größe dynamisch codieren kann.
Der erfindungsgemäße optisch lesbare Binärcode soll es
weiterhin ermöglichen, daß ein Computer unabhängig vonein
ander die im Code enthaltene Information erkennt und ent
schlüsselt, und zwar unabhängig von der körperlichen Größe,
der Datendichte oder dem Drehwinkel des Codes relativ zum
Leser.
Der erfindungsgemäße optisch lesbare Binärcode soll
es weiterhin erlauben, die Dichte der Codematrix dyna
misch zu bestimmen und von einem Computer zu erzeugen,
ohne daß der Benutzer in Anspruch genommen werden muß.
Durch die Erfindung sollen weiterhin ein optisch lesba
rer Binärcode und ein Verfahren zu seiner Verarbeitung
geschaffen werden, die dem Benutzer die absolute Kontrol
le über die Wahl der räumlichen Größe des Codes sowie
über das Volumen der darin verschlüsselten Daten geben.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung be
sonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1a und 1b zwei Ausführungsbeispiele des erfindungs
gemäßen Binärcodes mit verschiedener Größe,
die jedoch die gleiche Information enthal
ten,
Fig. 2a bis 2d die Anordnung der Daten im Außenumfang
eines Ausführungsbeispiels des erfindungs
gemäßen Binärcodes,
Fig. 3a bis 3d die redundante Bildung von optischen
Zellen in der Matrix gemäß der Erfindung,
Fig. 4 das Blockschaltbild einer Vorrichtung zum
Abtasten und Verarbeiten des Codes gemäß
der Erfindung, und
Fig. 5 in einem Flußdiagramm den Arbeitsvorgang
beim Lesen des Binärcodes.
In Fig. 1a ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsge
mäßen Binärcodes dargestellt, der allgemein als Matrix 10
gezeigt ist. Die Binärcodematrix 10 hat einen Umfang 11,
der von sich schneidenden Seiten 12, die aus ausgezogenen
Linien gebildet sind,und aus sich schneidenden Umfangs
seiten 14 besteht, die aus dunklen Umfangsquadraten 16
und hellen Umfangsquadraten 18 in einem abwechselnden
Muster gebildet sind. Die Daten 19 sind im Umfang 11
der Matrix 10 gespeichert.
Die Daten 19 sind im Umfang der Matrix 10 dadurch ge
speichert, daß jedes zu speichernde Zeichen in einen
optischen Binärcode umgewandelt ist, der von dunklen
und hellen Quadraten wiedergegeben wird, die der Eins
und der Null der binären Information jeweils entsprechen.
Ein Buchstabe oder eine Zahl, die vom Binärcode 0001
wiedergegeben wird, kann daher durch eine Kette von Da
tenzellen wiedergegeben werden, von denen jede entweder
ein dunkles Quadrat oder ein helles Quadrat enthält. Die
Daten 0001 würden somit als eine Reihe von drei hellen
Datenzellen und einer dunklen Datenzelle erscheinen. Die
Zahlen 0 bis 9 werden beispielsweise in der Matrix 10
als ein Muster aus hellen Zellen 20 und dunklen Zellen 22
gespeichert.
Die binäre Darstellung der 128 US-ASCII Buchstaben, Zahlen
und Symbole (die beispielsweise als alphanumerische Daten
benutzt werden) erfordert 8 binäre Bits oder im Fall der
Matrix 10 8 optische Quadrate oder Zellen, um ein Zeichen
wiederzugeben. Durch eine Festlegung des maximalen Berei
ches der Zeichen, der an jeder Stelle der Eingangsfolge
auftreten kann, ist es jedoch möglich, diejenigen binären
Bits zu unterdrücken, die die für den gesamten Bereich von
Zeichen redundante und gemeinsame Information enthalten,
um dadurch die erforderliche Anzahl von optischen Quadraten,
die benötigt werden, um ein einzelnes Zeichen wiederzuge
ben, auf weniger als 8 zu drücken. Bei einem Ausführungs
beispiel, bei dem erwartet wird, daß nur die Buchstaben
A bis D an der ersten Stelle einer Eingangsfolge auftreten,
sind nur zwei optische Quadrate erforderlich, um die vier
möglichen binären Bitkonfigurationen zu reflektieren.
Wenn das Vorliegen einer dunklen Zelle "D" angibt und
einer hellen Zelle "L" angibt, dann wird der Buchstabe
A durch LD wiedergegeben. Der Buchstabe B würde als
DL, der Buchstabe C als DD und der Buchstabe D als LL
wiedergegeben, wobei jeweils die Darstellung nur zwei
Zellen der optischen binären Information verwendet.
Wenn in ähnlicher Weise bekannt ist, daß an der zweiten
Zeichenstelle in der Eingangsfolge nur numerische Werte
von 0 bis 9 auftreten werden, müssen nur vier optische
Zellen reserviert werden, um den zehn möglichen binären
Variationen zur Bildung dieser Zeichen zu genügen. Bei
dem obigen Ausführungsbeispiel müssen daher insgesamt
sechs optische Quadrate oder Zellen zum Wiedergeben von
zwei Zeichen einer codierten Information statt sechzehn
Zellen im US-ASCII-System reserviert werden.
Die Größe der Quadrate und die Anzahl der Zellen im Um
fang des Quadrates werden aus dem Codeumfang 11 bestimmt.
Die durchgehenden Linien 12 geben die räumliche Größe
der Matrix 10 wieder.
Der Einfachheit halber ist eine quadratische Matrix 10 mit
gleichen Seiten 12 dargestellt. Es kann jedoch jedes Paral
logramm wie beispielsweise ein Rechteck mit einem Flächen
bereich, der über die Länge und die Höhe berechenbar ist,
verwandt werden.
Die Seite 14 gibt die Dichte oder die Anzahl der Zellen 20,
22 an, die in der Matrix 10 enthalten sind. Die Anzahl der
sich abwechselnden Quadrate 16, 18 ausgehend vom ersten hel
len Quadrat 18 jeder Umfangslinie 12, entspricht der Quadrat
wurzel der Anzahl von optischen Zellen 20, 22, die im Um
fang der Matrix 10 angegeben sind, aufgerundet auf die nächste
ganze Zahl. Bei diesem Beispiel ist das Quadrat neben
der Umfangslinie 12 ein helles Quadrat 18, bei einer Ma
trix mit einer anderen Anzahl von Zellen 20, 22, die da
rin enthalten sind, kann die Seite 14 jedoch auch mit
einem dunklen Quadrat 16 beginnen, um einen passenden
Wert für die Anzahl der abwechselnden Quadrate 16,18 zu
erhalten.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Zah
len 0 bis 9 in der Matrix 10 unter Verwendung von sechs
unddreißig optischen Zellen 20, 22 codiert, die in einer
Matrix 10 eingeschlossen sind, die eine Umfangsseite 14
aufweist, die sechs abwechselnde dunkle Quadrate 16 und
helle Quadrate 18 enthält. Dadurch daß ein Umfang vorge
sehen wird, der die Matrixgröße sowie die Anzahl der op
tischen Zellen in der Matrix 10 in binärer Form angibt,
ergibt sich eine Binärcodematrix 10, die in der später
beschriebenen Weise über einen Abtastcomputer unabhängig
von der räumlichen Größe oder der Informationsdichte er
kennbar und identifizierbar ist.
Zum Vergleich enthält die Matrix 10 a in Fig. 1b die glei
che Information im gleichen Format wie die Matrix 10, wo
bei diese Matrix 10 a einen kleineren Maßstab mit klei
neren Umfangsseiten 12 a und 14 a hat. Die räumliche Größe
des Codes kann daher unbegrenzt sein. Durch Vorgeben eines
Formates, das dem Abtastcomputer die Größe und die Dichte
der maschinenlesbaren Matrix angibt, ist eine Maschinenles
barkeit einer Vielzahl von Binärcodes mit verschiedener
Größe und Informationsdichte mittels eines einzigen opti
schen Abtastcomputersystems möglich. Beim besonders bevor
zugten Ausführungsbeispiel kann die räumliche Größe von
0,6 bis 45 cm2 reichen, sie ist nur durch die Fähigkeit
des Druckers des Benutzers begrenzt, die gewählte Größe zu
erzeugen.
In den Fig. 2a bis 2d ist die Anordnung der optischen
Zellen 12 in der Matrix 10 dargestellt, wobei gleiche Ele
mente in Fig. 1a mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Ein Zeichen kann durch dunkle optische Zellen 22 a, 22 b, 22 c,
22 d und 22 e dargestellt werden. Die optischen Zellen 22 a
bis 22 e können in einer Vielzahl verschiedener Muster in
der Matrix angeordnet sein. Die optischen Zellen 22 können
der Reihe nach in einer Ecke der Matrix 10 (Fig. 2a) ange
ordnet sein, über jede Ecke der Matrix 10 verstreut sein
(Fig. 2b), in einer umgekehrten Reihenfolge in einer Ecke
der Matrix 10 liegen (Fig. 2c) oder willkürlich in der Ma
trix 10 verteilt sein (Fig. 2d). Jede Matrix 10 kann auf
eine spezifische Anordnung der optischen Zellen in Abhän
gigkeit von den Erfordernissen jedes jeweiligen Benutzers
festgelegt sein. Das macht es einem Benutzer möglich, mit
Mustern zu arbeiten, die entweder von allen Benutzern
eines Binärcodes oder nur von bestimmten Benutzern des
Binärcodes, beispielsweise bei Geheimhaltungsbeurkundun
gen, gelesen werden können. Ein Schlüssel 23 zum Bestimmen,
welches Muster benutzt wird, ist in optischen Zellen ver
schlüsselt, die im Umfang 11 der Matrix 10 an einer be
kannten Bezugsposition in der Matrix 10 enthalten sind.
Die optische Schlüsselzelle 23 kann beispielsweise einen
gegebenen Abstand vom Schnittpunkt der durchgehenden Li
nien 12 haben. Darüberhinaus kann im selben Aufbau ein Ge
misch sowohl aus öffentlich zugänglichen als auch gehei
men Mustern vorhanden sein, um es der Öffentlichkeit zu
ermöglichen, einen Teil dessen zu lesen, was in der Ma
trix 10 enthalten ist, und nur bestimmten Teilen der Öf
fentlichkeit die Möglichkeit zu geben, das zu lesen, was
im Rest der Matrix 10 enthalten ist. Bei einem bevorzug
ten Ausführungsbeispiel gibt es 256 Mustervariationen zum
Anordnen der optischen Zellen 22, 23 in der Matrix 10.
Die Daten 19 können auch nicht nur einmal sondern mehr
mals gespeichert sein, was zu einer Redundanz der In
formation führt, die in der Matrix 10 gespeichert ist.
Die Redundanz kann von einem Faktor ohne Redundanz bis
400% Redundanz reichen. Wie es in den Fig. 3a bis 3d
dargestellt ist, muß die Redundanz jedoch nicht im sel
ben Muster wie die Grundzellen vorliegen. Optische Zel
len A, B, C, D sind in der Matrix 10 mehrmals angeordnet.
Die Grundzellen, die durch dunkle Buchstaben wiedergege
ben sind, können in einem Spiegelbild (Fig. 3a, 3b, 3c) oder
in einem willkürlichen Muster (Fig. 3d) wiederholt sein,
solange identische optische Zellen, beispielsweise die
Zellen A, nicht nebeneinander liegen. Somit geht über
die Redundanz der Code nicht verloren, wenn ein Teil der
Matrix während der normalen Übertragung oder Benutzung
zerstört oder verformt wird.
Die Matrix 10 kann mit der in Fig. 4 dargestellten Vorrich
tung gelesen werden. Das optische Bild der Matrix 10 wird
zusammen mit seinem Umgebungsbereich über einen optischen
Abtaster 24 eingefangen, der das optische Bild in eine
Reihe von elektronischen Impulsen umwandelt. Der Abtaster
24 kann eine lichtempfindliche elektronische Anordnung,
eine optische CCD-Kamera, eine lineare Abtastergruppe,
ein Laserleser zum zweidimensionalen Abtasten oder ein
ähnliches Gerät sein.
Die vom Abtaster 24 erzeugten elektronischen Impulse wer
den auf einen Digitalisierer 26 übertragen, der diese elek
tronischen Impulse in eine Reihe von computererkennbaren
binären Datenbits umwandelt, die dem abgetasteten Bild
entsprechen. Jeder optischen Zelle wird ein binärer nume
rischer Wert auf der Grundlage der vom optischen Abtaster
24 wahrgenommenen Lichtintensität zugeordnet. Optische
Zellen, die absolut schwarz oder absolut weiß sind, wer
den den höchsten und niedrigsten Werten jeweils zugeord
net, während Schatten dazwischen steigenden Werten zuge
ordnet werden, die ein elektronisches Bild der abgetaste
ten Matrix 10 bilden. Dieses Bild wird auf eine Zentral
einheit eines Computers 28 CPU übertragen, die ein Bit
kartenbild der Matrix 10 und eines Teils ihres Umfangsbe
reiches als Bezug in ihrem Speicher speichert.
Die Matrix 10 wird nicht immer in einer leicht erkennbaren
Orientierung relativ zum Abtaster 24 abgetastet. Dement
sprechend führt die CPU 28 eine binäre Suche durch, um das
codierte Muster zu lokalisieren und die Orientierung der
Matrix 10, wie sie in der CPU 28 gespeichert ist, zu be
stimmen. Die einzigartige Bedeutung des Umfangs 11 der
Matrix 10 macht einen Bezugspunkt erforderlich. Jede Ma
trix 10 enthält zwei durchgehend dunkle Seiten 12. Die
CPU 28 sucht nach einer der durchgehenden dunklen Seiten
12 und dann, wenn sie eine derartige Seite 12 gefunden hat,
nach dem Schnittpunkt der dunklen Seiten 12. Durch die Lo
kalisierung der Ecke, an der sich die dunklen Seiten 12
schneiden, identifiziert die CPU 28 die spezifische Stelle
der Matrix 10 unabhängig von der Größe oder der Orientie
rung im abgetasteten optischen Feld. Die CPU 28 mißt dann
die Länge jeder durchgehenden schwarzen Linie 12, die in
ihrem Speicher gespeichert ist,und den Winkel, unter dem
sich die Linien 12 schneiden. Die CPU 28 berechnet dann,
wo sich die gegenüberliegende Ecke der Matrix 10 befindet.
Unter Verwendung der Länge und des Schnittwinkels der Sei
ten 12 ist die Matrix 10 immer auch dann erkennbar, wenn
sie einer erheblichen linearen Verformung während der Di
gitalisierung unterworfen worden war, so lange das binäre
Bild ein Parallelogramm bleibt. Die Einzigartigkeit des
Umfanges 11 erlaubt es der CPU 28 darüberhinaus, die Ma
trix 10 von anderen Symbolen oder Bildern im Abtastfeld
zu unterscheiden.
In Fig. 5 ist ein Flußdiagramm zum Lesen und Entschlüs
seln der Matrix 10 dargestellt. Wenn einmal die vier
Ecken der Matrix 10 identifiziert sind, dann zählt die
CPU 28 die abwechselnden dunklen und hellen Quadrate 16,
18 der Umfangsseiten 14 in einem Schritt 100. Da die
Seiten 14 einen identischen Aufbau haben, wird eine Sei
te 14 als Prüfseite gegenüber der zweiten Seite 14 be
nutzt, um die Information zu bestätigen, was im Schritt
102 erfolgt. In einem Schritt 104 berechnet die CPU 28
das Produkt aus der Anzahl der Quadrate in jeder Seite 14
und bestimmt die CPU 28 die Dichte der Zelle in der Ma
trix 10. Durch Berechnen des Winkels der Matrix, der Ma
trixgröße und der Matrixdichte kann die CPU 28 die Lage
jeder optischen Zelle 20, 22 relativ zu den sich schnei
denden Linien 12 in einem Schritt 106 berechnen. In die
ser Weise kann der Mittelpunkt jeder optischen Zelle 20,
22 bestimmt werden. Die CPU 28 kennt nun die räumliche
Größe des zu decodierenden Musters, die Gesamtanzahl an
optischen Zellen oder ihr elektronisches Äquivalent, das
als Daten 19 gespeichert ist, und die Stelle des Mittel
punktes jeder optischen Zelle 20, 22, bezogen auf die
vier Ecken der Matrix 10. Da die räumliche Größe und die
Zellendichte der Matrix 10 berechnete und nicht vorgege
bene Werte sind, kann die CPU 28 eine Matrix 10 beliebi
ger räumlicher Größe oder Dichte erkennen und decodieren.
Das Muster der Daten 19 wird dadurch decodiert, daß in
einem Schritt 108 zunächst der Musterverteilungsschlüssel
identifiziert wird. Der Verteilungsschlüssel wird immer
als die Anzahl von optischen Zellen an einer bestimmten
Position relativ zu den Ecken der Matrix 10 gespeichert.
Wenn einmal die Orientierung der Matrix 10 durch die
CPU 28 bestimmt ist, dann gewinnt die CPU 28 in einem
Schritt 110 von ihrem Bitkartenbild der Matrix 10 das
elektronische Äquivalent der optisch codierten Schlüssel
zellen. Durch Decodieren dieser Schlüsselzellen im
Schritt 112 wird die CPU 28 darüber informiert, welche
der 256 Zellenverteilungsmuster verwandt wurde, um die
Daten 19 in der Matrix 10 zu verschlüsseln. Wenn einmal
das Verteilungsmuster bestimmt ist, dann wird in einem
Schritt 114 die CPU 28 die geeigneten Zellen wieder ver
einigen, um binäre Zeichenfolgen wiederzubilden, die den
binären Zeichenfolgen entsprechen, die ursprünglich zum
Verschlüsseln eingegeben worden waren.
Zum Erzeugen der Matrix 10 muß die CPU 28 diesen Vorgang
umkehren und zunächst die binäre 0, 1 Sprache des Compu
ters in dunkle und helle optische Zellen 20, 22 der Ma
trix 10 umwandeln. Die CPU 28 berechnet die maximale
Anzahl von Zeichenvariationen, die an jeder Stelle der
Eingangsfolge erwartet wird,und bestimmt dann die klein
ste Anzahl von optischen Zellen, die benötigt wird, um
diese Anzahl von Variationen zu verschlüsseln. Der Kom
pressionsvorgang variiert in Abhängigkeit von der erwar
teten Art von Eingangszeichen. Wenn es beispielsweise
bekannt ist, daß nur numerische Werte an einer gegebenen
Stelle der Eingangsfolge auftreten werden, dann können
die binären 8 Bitzahlen auf 3,32 optische Zellen komprim
miert werden. Wenn alle alphabetischen Zeichen erwartet
werden, dann kann ein binärer 8 Bitbuchstabe auf 4,75
optische Zellen komprimiert werden. Wenn die Eingangs
zeichen entweder alphabetische oder numerische Zeichen
sein können, dann kann der Kompressionsalgorithmus jedes
Eingangszeichen von 8 binären Bits auf 5,21 optische
Zellen komprimieren.
Das System kann weiterhin von verfügbaren Teilzellen Ge
brauch machen. Das erste alphanumerische Zeichen wird
beispielsweise 6 optische Zellen benötigen (kleinste
ganze Zahl 5,21), während das zweite alphanumerische
Zeichen nur fünf optische Zellen benötigen wird (10, 42
Zellen - 6 für das erste Zeichen = 4,42 abgerundet = 5).
Das erlaubt eine stärkere binäre Kompression als es oben
beschrieben wurde und setzt weiterhin die notwendige
Dichte der Matrix 10 herab. Wenn es bekannt ist, daß in
der in Fig. 1a dargestellten Weise zehn einzugebende Zei
chen alle numerisch sind (0 bis 9), dann würde die CPU 28
über die Benutzung des Kompressionsalgorithmus fest -
stellen, daß der Anzahl an möglichen binären Variationen
über vierunddreißig optische Zellen statt über achtzig
optische Zellen genügt werden kann, wie es sonst erwar
tet würde.
Der Benutzer gibt dann in die CPU 28 die Art der gewünsch
ten Verteilung der optischen Zellen in der Matrix 10 ein.
Das Maß an gewünschter Redundanz wird dann in die CPU 28
in einem Bereich von einer Redundanz gleich null bis zu
einer 400%-igen Wiederholung des Musters eingegeben.
Die CPU 28 analysiert das Muster der optischen Grund
zellen, die zu verschlüsseln sind, und positioniert die
Redundanzdatenzellen am weitesten von der Grundzelle
entfernt, um die höchste Wahrscheinlichkeit des Überle
bens wenigstens einer Zelle bei einer Zerstörung eines
Teils der Matrix 10 zu erzielen (Fig. 3a, 3b, 3c, 3d).
Die Anzahl der optischen Zellen, die für die verschlüssel
ten Daten bemötigt wird, wird dann berechnet und der An
zahl an optischen Zellen zuaddiert, die als Verteilungs
schlüsselzellen benötigt werden, um die Dichte der Ma
trix 10 zu bestimmen. Die Quadratwurzel dieser Gesamtan
zahl wird dann gebildet, um die Anzahl an Quadraten fest
zulegen, die zur Bildung der Seiten 14 des Umfangs 11 der
Matrix 10 benötigt wird. Schließlich wird die vom Be
nutzer gewünschte räumliche Größe der Matrix 10 eingegeben,
um die Länge der Seiten 12 der Matrix 10 zu bestimmen.
Nach einer Berechnung aller dieser Werte bringt die CPU 28
einen Drucker 30 dazu, die neugebildete Matrix 10 zu er
zeugen.
Dadurch daß ein maschinenlesbarer zweidimensionaler Binär
code geschaffen wurde, dessen Umfang an zwei seiner Seiten
die räumliche Größe des Codes und an zwei seiner Seiten
die Dichte des codierten Materials angibt, ist der Daten
code dynamisch variabel bezüglich der Größe und der Dich
te der darin enthaltenen Information.
Claims (10)
1. Optisch maschinenlesbarer Binärcode, der Daten
umfaßt, die eine Matrix mit einem Umfang bilden, dadurch
gekennzeichnet, daß der Umfang (11) Dichte
anzeigeeinrichtungen zum Bestimmen der Dichte der Daten
in der Matrix (10) enthält, die eine erste Seite (14)
des Umfangs (11) und eine zweite Seite des Umfangs (11),
die jeweils aus einem identischen unterbrochenen Linien
muster bestehen, das aus abwechselnden dunklen Bereichen
und hellen Bereichen (16, 18) gebildet ist, eine dritte
und eine vierte Seite (12) einschließen, die sich an einer
zweiten Ecke schneiden, wobei das Produkt aus der Anzahl
der hellen und der dunklen Bereiche (16, 18) der ersten
Seite (14) und der Anzahl der hellen und der dunklen Be
reiche (16, 18) der zweiten Seite der Dichte der Daten in
der Matrix (10) entspricht.
2. Optisch maschinenlesbarer Binärcode nach Anspruch 1,
welcher Daten in Form einer Matrix (10) umfaßt, dadurch
gekennzeichnet, daß der Umfang (11) der Ma
trix Größeanzeigeeinrichtungen einschließt, die die räum
liche Größe der Matrix (10) angeben.
3. Binärcode nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Umfang (11) Orientierungsanzeige
einrichtungen einschließt, die die Orientierung der Ma
trix (10) relativ zum optischen Feld angeben.
4. Binärcode nach Anspruch 2, gekennzeich
net durch Anzeigeeinrichtungen, die das Verteilungsmu
ster der Daten in der Matrix (10) angeben.
5. Verfahren zum Bestimmen der Größe und der Dichte
eines dynamisch variablen und optisch maschinenlesbaren
Binärcodes, der eine Matrix mit einem Umfang bildet, der
eine erste und eine zweite Seite, die jeweils aus einer
durchgehenden Linie gleicher Länge bestehen, und einander
an einer ersten Ecke schneiden, und eine dritte Seite
und eine vierte Seite aufweist, die jeweils aus identi
schen unterbrochenen Linienmustern gebildet sind, die aus
abwechselnden dunklen und hellen Bereichen bestehen, wobei
die dritte und die vierte Seite einander an einer zweiten
Ecke entsprechend der Dichte der Daten in der Matrix schnei
den, dadurch gekennzeichnet, daß der
Binärcode mit einem optischen Abtaster abgetastet wird,
um die Matrix und den Umgebungsbereich der Matrix in eine
Folge von elektronischen Impulsen umzuwandeln, wobei der
Binärcode und der optische Code in einem optischen Feld
angeordnet werden, das Signal der elektronischen Impulse
in eine Reihe von elektronischen Datenbits umgewandelt
wird, die einem zweiten Bild entsprechen, ein Bit-Karten
bild der Matrix gebildet wird, die erste und die zweite
Seite des Umfangs lokalisiert und deren Länge bestimmt
wird, und das Produkt der Anzahl von hellen und dunklen
Bereichen der dritten Seite und der Anzahl von hellen und
dunklen Bereichen der vierten Seite gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ecke der sich schneidenden er
sten und zweiten Linie lokalisiert und die Orientierung
der Matrix bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die in der Matrix enthaltenen Daten
aus hellen und dunklen Bereichen bestehen und die in der
Matrix enthaltenen Daten decodiert werden.
8. Verfahren zum Bilden eines dynamisch variablen
und optisch maschinenlesbaren Binärcodes, der eine Ma
trix bildet, die einen Umfang zum Angeben der Dichte
der Daten in der Matrix und der Größe der Matrix auf
weist, dadurch gekennzeichnet, daß die
im Code zu enthaltenen Daten in binäre Form umgewandelt
werden, die Anzahl der optischen Zellen bestimmt wird,
die benötigt wird, um die binär verschlüsselte Informa
tion in der Matrix wiederzugeben, die Größe der zu bil
denden Matrix bestimmt wird, eine erste Seite des Ma
trixumfangs als durchgehende dunkle Linie und eine zwei
te Seite des Matrixumfangs als durchgehende dunkle Linie
gebildet werden, die sich an einer ersten Ecke schneiden,
wobei die Länge der Matrix aus der Länge der Linien be
stimmt wird, die benötigt wird, um den Flächenbereich der
Matrix wiederzugeben, die Quadratwurzel aus der Anzahl
von optischen Zellen gebildet wird, die benötigt werden,
um die im Binärcode enthaltenen Daten wiederzugeben, wo
bei die Quadratwurzel auf eine ganze Zahl abgerundet wird,
eine dritte Seite des Matrixumfangs aus einem unterbroche
nen Linienmuster erzeugt wird, das aus abwechselnden dunk
len Bereichen und hellen Bereichen besteht, derart, daß
die Gesamtanzahl an dunklen und hellen Bereichen in der
dritten Seite gleich der aufgerundeten Quadratwurzel der
Anzahl der optischen Zellen ist, die in der Matrix ent
halten sind, eine vierte Seite des Matrixumfanges aus
einem unterbrochenen Linienmuster gebildet wird, das iden
tisch mit der dritten Seite ist, wobei die vierte Seite
die dritte Seite an einer zweiten Ecke schneidet und die
erste Seite, die zweite Seite, die dritte Seite und die
vierte Seite den Umfang der Matrix bilden, und der Binär
code als Muster aus optischen Zellen innerhalb des Umfangs
der Matrix gebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die optischen Zellen innerhalb des
Umfangs des Binärcodes in einem bestimmten Muster gebil
det werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Verteilungsschlüssel gebildet
wird, der die Information zum Entschlüsseln des bestimm
ten Musters enthält.
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