EA044941B1 - METHOD FOR ENCODING AND DECODING DIGITAL INFORMATION IN THE FORM OF MULTIDIMENSIONAL NANOBAR CODE - Google Patents

METHOD FOR ENCODING AND DECODING DIGITAL INFORMATION IN THE FORM OF MULTIDIMENSIONAL NANOBAR CODE Download PDF

Info

Publication number
EA044941B1
EA044941B1 EA202193055 EA044941B1 EA 044941 B1 EA044941 B1 EA 044941B1 EA 202193055 EA202193055 EA 202193055 EA 044941 B1 EA044941 B1 EA 044941B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
information
code
color
layers
encryption
Prior art date
Application number
EA202193055
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Иванович Пряхин
Екатерина Владимировна Ларионова
Евгений Анатольевич Захаренко
Валерий Витальевич Романов
Галина Викторовна Одинцова
Сергей Георгиевич Горный
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Лазерный Центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Лазерный Центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Лазерный Центр"
Publication of EA044941B1 publication Critical patent/EA044941B1/en

Links

Description

Изобретение относится к способу кодирования/декодирования и записи (представления) цифровых или физических данных, преобразованных в цифровой вид, а также к формированию оптически считываемых многоцветных кодов, представляющих собой семейство слоев двоично-кодированных данных, и формирующие размещенные на двухмерной матрице и формирующие, таким образом, шаблон для размещения информации. Каждый слой многоцветного кода является кодом, представляющим двоичнокодированные данные, размещенные на двухмерной матрице. Сформированное семейство слоев, представляющее собой трехмерный объект, обрабатываются специальными алгоритмами сжатия или наложения, при этом формируется двухмерный объект - код, содержащий множество цветных ячеек и расположенный на двухмерной области - матрице.The invention relates to a method for encoding/decoding and recording (representing) digital or physical data converted into digital form, as well as the formation of optically readable multi-color codes, which are a family of layers of binary-coded data, and forming placed on a two-dimensional matrix and forming, thus Thus, a template for posting information. Each multi-color code layer is a code representing binary-encoded data arranged on a two-dimensional matrix. The generated family of layers, which is a three-dimensional object, is processed by special compression or overlay algorithms, and a two-dimensional object is formed - a code containing many colored cells and located on a two-dimensional area - a matrix.

Предлагаемое изобретение может найти применение в области маркирования изделий, повышения информационной емкости двухмерных кодов, идентификации и нанесении, передаче и считывании цифровой информации больших объемов.The proposed invention can find application in the field of product marking, increasing the information capacity of two-dimensional codes, identification and application, transmission and reading of large volumes of digital information.

Использующийся в настоящее время черно-белый штрих-код очень широко используется для записи цифровой информации, которая считывается с помощью устройства на небольшом пространстве, например, на печатном документе. Однако такой черно-белый штрих-код имеет существенные недостатки. Одна из проблем состоит в том, что трудно записывать информацию, включающую большие объемы данных, таких как многословные документы или небольшие изображения.The current black and white barcode is very widely used to record digital information that is read by a device in a small space, such as a printed document. However, such a black and white barcode has significant disadvantages. One problem is that it is difficult to record information that includes large amounts of data, such as verbose documents or small images.

Для решения этой проблемы в последнее время предлагается использование цветных штрих-кодов. Цветной штрих-код может записывать гораздо больше информации, чем черно-белый штрих-код, так как черно-белый штрих-код позволяет записывать информацию в двоичном виде, тогда как цветной штрихкод с помощью нескольких цветов (палитры) может записывать информацию с использованием многозначной записи.To solve this problem, the use of color barcodes has recently been proposed. A color barcode can record much more information than a black and white barcode because a black and white barcode can record information in binary form, whereas a color barcode with multiple colors (palette) can record information using multi-valued records.

Известны различные системы и устройства для защиты и передачи информации.Various systems and devices for protecting and transmitting information are known.

Известен способ кодирования кодового изображения, (патент РФ № 2251734 МПК G06K 19/06037, дата приоритета 09.05.2000, дата публикации 20.06.2004). Способ включает кодирование данных с представлением их в виде кода, с использованием компоновки ячеек с различными цветами, формами или конфигурациями. Его применение позволяет получить технический результат в виде обеспечения возможности кодирования более разнообразной и более объемной информации. Этот результат достигается благодаря тому, что способ включает следующие действия: формирование таблицы преобразования кода, установку требуемых данных, кодирование требуемых данных, определение области контроля четности и получение изображения в виде физического или электронного кода. Предложены также устройства генерации и декодирования цветного кода.There is a known method for encoding a code image (RF patent No. 2251734 IPC G06K 19/06037, priority date 05/09/2000, publication date 06/20/2004). The method includes encoding data in the form of a code, using a cell layout with different colors, shapes or configurations. Its use makes it possible to obtain a technical result in the form of providing the ability to encode more diverse and voluminous information. This result is achieved due to the fact that the method includes the following steps: generating a code conversion table, setting the required data, encoding the required data, determining the parity check area and obtaining an image in the form of a physical or electronic code. Devices for generating and decoding color codes have also been proposed.

Известны патенты Color Barcode Producing, Reading and/or Reproducing Method and Apparatus, (патент США № 2008179407, МПК G06K 9/06, дата приоритета 28.06.2004, дата публикации 31.07.2008), и Color Barcode Producing Method and Apparatus, Color Barcode Reading Method and Apparatus and Color Barcode Reproducing Method and Apparatus, (патент США № 2009194592, МПК G06K 9/06, дата приоритета 09.08.2004, дата публикации 06.08.2009), позволяющие сформировать двухмерные цветные матричные штрих-коды. Предложенные цветные штрих-позволяют записать гораздо больший объем информации, чем двоичные матричные. Предложенные изобретения обеспечивают устройство и способ сохранения целостности цветовоспроизведения и цветопередачи штрих-кода. Указанное условие достигается путем составления таблиц ссылок цветной части цветного штрих-кода, включая ссылки на цвет ячейки, таблиц палитр цветов, которые используются в виде данных цвета штрих-кода и для устройства и способа генерации, воспроизведения и чтения штрих-кода такого цвета.Known patents are Color Barcode Producing, Reading and/or Reproducing Method and Apparatus, (US patent No. 2008179407, IPC G06K 9/06, priority date 06/28/2004, publication date 07/31/2008), and Color Barcode Producing Method and Apparatus, Color Barcode Reading Method and Apparatus and Color Barcode Reproducing Method and Apparatus, (US patent No. 2009194592, IPC G06K 9/06, priority date 08/09/2004, publication date 08/06/2009), allowing the generation of two-dimensional color matrix barcodes. The proposed color bars make it possible to record a much larger amount of information than binary matrix ones. The proposed inventions provide a device and method for preserving the integrity of color reproduction and color rendering of a barcode. This condition is achieved by compiling reference tables for the color portion of a color barcode, including references to the cell color, color palette tables that are used as barcode color data, and for a device and method for generating, reproducing and reading a barcode of that color.

Известен способ и устройство для кодирования/декодирования физического или электронного кодового изображения (патент РФ № 2349957, МПК G06K 19/06, дата приоритета 26.03.2005, дата публикации 20.03.2009). Предложен машиночитаемый носитель с записанным на нем смешанным кодом, который включает: область первого кодового изображения, в которой содержится первое кодовое изображение, полученное путем кодирования первой информации, с использованием цвета, оттенка или их комбинации, и область второго кодового изображения, в которой содержится второе кодовое изображение, полученное путем кодирования второй информации, с использованием цвета, оттенка или их комбинации. Смешанный код получен путем регулирования разницы в цвете и яркости между изображениями первого и второго кодов до заданного уровня и комбинирования этих изображений. Первое и второе кодовые изображения можно декодировать путем декодирования информации интерпретации, информации построения, информации контроля над ошибками и информации направления кода, сохраненных в первом и/или втором кодовых изображениях. Такой патент предполагает способ защиты от подделок, но тем не менее, остается основная проблема воспроизведения цветовых оттенков кода при использовании аппаратных средств, тем более что сам код формируется путем регулирования разницы в цвете и яркости между изображениями первого и второго кодов до заданного уровня и комбинирования этих изображений. Кроме того, при повреждении любого из блоков интерпретации, построения, контроля над ошибками и информации направления, код становится нечитаемым.A known method and device for encoding/decoding a physical or electronic code image (RF patent No. 2349957, IPC G06K 19/06, priority date 03/26/2005, publication date 03/20/2009). A machine-readable medium with a mixed code written on it is proposed, which includes: a region of the first code image, which contains the first code image obtained by encoding the first information, using color, shade, or a combination thereof, and a region of the second code image, which contains the second a code image obtained by encoding second information using color, hue, or a combination thereof. The mixed code is obtained by adjusting the difference in color and brightness between the first and second code images to a predetermined level and combining these images. The first and second code pictures can be decoded by decoding interpretation information, construction information, error control information, and code direction information stored in the first and/or second code pictures. Such a patent suggests a method of protection against counterfeiting, but nevertheless, the main problem remains of reproducing the color shades of the code when using hardware, especially since the code itself is generated by adjusting the difference in color and brightness between the images of the first and second codes to a given level and combining these images. In addition, if any of the interpretation, construction, error control, and direction information blocks are damaged, the code becomes unreadable.

К недостаткам предложенных способов можно отнести следующее: несмотря на увеличение возможного объема кодированных данных нельзя в цветном коде разместить значительное количество инThe disadvantages of the proposed methods include the following: despite the increase in the possible volume of encoded data, it is impossible to place a significant amount of information in the color code

- 1 044941 формации. Цветной штрих-код формируют путем отображения цветов на структуру штрих-кода. Хотя при использовании цветного штрих-кода количество способов выражения информации может быть увеличено, такой цветной штрих-код также представляет собой простую комбинацию цветов в структуре штрих-кода. При считывании и декодировании предлагаемый способ позволяет обнаружить ошибки, но не предложены алгоритмы их исправления, либо предлагается список ссылок на заявленные цвета, которые могут быть использованы в коде. Кроме того, таблицы преобразования кода, в которой определены различные цвета, оттенки, формы или конфигурации, или их комбинации в соответствии с распознаваемыми знаками, включая цифры и символы позволяют с достаточной достоверностью копировать и подделывать такие штрих-коды. Также нужно отметить зависимость от аппаратных средств.- 1 044941 formations. A color barcode is generated by mapping colors onto the barcode structure. Although the number of ways to express information can be increased by using a color barcode, a color barcode is also a simple combination of colors in the barcode structure. When reading and decoding, the proposed method allows you to detect errors, but no algorithms for correcting them are proposed, or a list of links to the declared colors that can be used in the code is offered. In addition, code conversion tables, which define various colors, shades, shapes or configurations, or combinations thereof in accordance with recognizable characters, including numbers and symbols, allow such barcodes to be copied and counterfeited with sufficient reliability. It is also necessary to note the dependence on hardware.

С целью решения проблемы размещения большого объема информации на плоскости, в частности размещения трехмерных объектов на плоскости, существуют разработки многомерных кодов. Такие коды формируются с использованием систем расширенной реальности. Суть заключается в том, что по реперным точкам двухмерного изображения воссоздается трехмерное изображение, в том числе и цветное.In order to solve the problem of placing a large amount of information on a plane, in particular placing three-dimensional objects on a plane, there are developments of multidimensional codes. Such codes are generated using extended reality systems. The bottom line is that a three-dimensional image, including a color one, is recreated using the reference points of a two-dimensional image.

Например, известен трехмерный штрих-код (изобретен компанией Content Idea), который составляют двадцать четыре слоя разных цветов, благодаря чему в нем можно хранить от 600 Кб до 1.8 Мб данных. Принцип работы организован следующим образом: штрих-код размещается в качестве рекламы на странице журнала. Пользователь подносит свое устройство считывания с установленным специальным ПО к метке, сканирует ее и видит на экране рекламный видеоролик.For example, there is a known three-dimensional barcode (invented by Content Idea), which consists of twenty-four layers of different colors, thanks to which it can store from 600 KB to 1.8 MB of data. The principle of operation is organized as follows: the barcode is placed as an advertisement on the magazine page. The user brings his reader with special software installed to the tag, scans it and sees an advertising video on the screen.

Для интерпретации трехмерной сцены в двухмерном штрих-коде необходимо использовать специализированные языки моделирования. Например, патент Устройство и способ представления трехмерного объекта на основе изображений с глубиной (патент РФ № 2237283, МПК G06T 9/40, дата приоритета 27.11.2001, дата публикации 27.09.2004) предлагает способ представления трехмерных объектов на основе изображений с глубиной. Его применение при визуализации трехмерного изображения позволяет получить технический результат в виде обеспечения компактности хранения информации об изображении, быстрой визуализации с высоким качеством выходного изображения.To interpret a 3D scene in a 2D barcode, specialized modeling languages must be used. For example, the patent Device and method for representing a three-dimensional object based on images with depth (RF patent No. 2237283, IPC G06T 9/40, priority date November 27, 2001, publication date September 27, 2004) offers a method for representing three-dimensional objects based on images with depth. Its use in visualizing a three-dimensional image allows one to obtain a technical result in the form of compact storage of image information, fast visualization with high quality of the output image.

Этот результат достигается благодаря тому, что способ включает в себя:This result is achieved due to the fact that the method includes:

генерирование фрагмента информации о точке наблюдения, цветных изображений на основе информации о цвете, соответствующих точек пикселов, составляющих объект, изображений с глубиной, узлов изображений, состоящих из информации о точке наблюдения, цветного изображения и изображения с глубиной, соответствующих информации о точке наблюдения;generating a piece of observation point information, color images based on the color information, corresponding pixel points constituting the object, depth images, image nodes consisting of observation point information, a color image and a depth image corresponding to the observation point information;

кодирование генерированных узлов изображений.encoding the generated image nodes.

Данное изобретение позволяет сформировать трехмерное изображение на основе кодированного двухмерного, однако воспроизведение такого двухмерного объекта даже на бумажной продукции без потери качества крайне затруднено, кроме того, исключается кодирование других видов цифровой информации.This invention makes it possible to form a three-dimensional image based on an encoded two-dimensional one, however, reproducing such a two-dimensional object even on paper products without loss of quality is extremely difficult, and in addition, encoding of other types of digital information is excluded.

Для полнофункционального действия идентифицирующих и защитных свойств штрих-кодов (двухмерной символики) различной конфигурации необходимо использовать методы защиты информации, предпочтительными являются методы с использованием криптографических алгоритмов. Такие способы предусматривают преобразование информации с использованием криптографических функций и алгоритмов.For the full functionality of the identifying and protective properties of barcodes (two-dimensional symbols) of various configurations, it is necessary to use information security methods; methods using cryptographic algorithms are preferable. Such methods involve converting information using cryptographic functions and algorithms.

Известен Программно-реализуемый цифровой способ защиты от подделок и устройство для осуществления способа, (заявки РФ № 98112241, МПК G09C 5/00, дата приоритета 29.11.1995, дата публикации 20.06.2000). Предлагаемый способ, реализуемый с помощью программы в компьютерной системе, для создания в цифровой форме зашифрованного символа для защиты от подделок, вводимого в печатный материал, отличается тем, что включает этапы:A software-implemented digital method of protection against counterfeiting and a device for implementing the method are known (RF application No. 98112241, IPC G09C 5/00, priority date November 29, 1995, publication date June 20, 2000). The proposed method, implemented using a program on a computer system, for creating in digital form an encrypted anti-counterfeiting character introduced into printed material, is characterized in that it includes the steps:

шифрования входного изображения, которое разделено на элементарные входные сегменты, преобразования в растровую форму видимого исходного изображения в зависимости от числа указанных полученных зашифрованных элементарных выходных сегментов;encrypting the input image, which is divided into elementary input segments, converting into a raster form the visible source image depending on the number of said received encrypted elementary output segments;

слияния указанного растрового видимого исходного изображения с указанными зашифрованными элементарными выходными сегментами таким образом, чтобы получаемое в результате кодированное выходное изображение было преобразовано с возможностью представления видимого изображения при сохранении внутренней структуры зашифрованного входного изображения;merging said bitmap visible source image with said encrypted elementary output segments such that the resulting encoded output image is converted to represent a visible image while preserving the internal structure of the encrypted input image;

распечатки указанного кодированного выходного изображения с достаточной разрешающей способностью таким образом, чтобы средство декодирования могло быть использовано для выделения зашифрованного входного изображения.printing said encrypted output image with sufficient resolution so that the decoding means can be used to extract the encrypted input image.

При этом указанное видимое исходное изображение преобразуют при дискретизации в одноцветное побитовое изображение, а многоуровневый трехмерный эффект создают с использованием входного изображения, составленного из фонового рисунка.In this case, the specified visible source image is converted by sampling into a single-color bitmap image, and a multi-level three-dimensional effect is created using the input image composed of the background image.

Такой способ не позволяет внести в код значительные объемы информации, а также ограничивает использование способа только для печатной продукции.This method does not allow entering significant amounts of information into the code, and also limits the use of the method only for printed materials.

Другие известные методы защиты информации, как правило, не предполагают использования шаблона матрицы изображения, что исключает возможность машинного считывания и дешифрования закоOther known methods of information security, as a rule, do not involve the use of an image matrix template, which eliminates the possibility of machine reading and decryption of the data.

- 2 044941 дированного сообщения.- 2 044941 dilated messages.

В способе защиты информации от несанкционированного доступа (патент РФ № 2227318, МПК G06F 12/14, дата приоритета 18.06.2001, дата публикации 20.04.2004) предложен способ защиты, основанный на формировании ключа, который хранят в памяти внешнего устройства, приспособленного для подсоединения к ЭВМ, дешифрировании информации с использованием ключа во внешнем устройстве, отличающийся тем, что формирование ключа осуществляют непосредственно во внешнем устройстве, при этом шифрование информации осуществляют с использованием ключа в этом же устройстве.The method of protecting information from unauthorized access (RF patent No. 2227318, IPC G06F 12/14, priority date 06/18/2001, publication date 04/20/2004) proposes a protection method based on the generation of a key, which is stored in the memory of an external device adapted for connection to a computer, decrypting information using a key in an external device, characterized in that the key is generated directly in the external device, while the information is encrypted using a key in the same device.

Формирование ключа при этом осуществляют с использованием сигналов псевдослучайной последовательности и сигналов внешнего случайного воздействия с последующей автоматической проверкой ключа на отсутствие совпадений с ключами, хранящимися в памяти внешнего устройства.In this case, the key is generated using pseudo-random sequence signals and external random influence signals, followed by automatic checking of the key for no matches with keys stored in the memory of the external device.

Ключ хранят в памяти внешнего устройства, приспособленного для подсоединения к ЭВМ, дешифрировании информации с использованием ключа во внешнем устройстве, отличающийся тем, что формирование ключа при обмене информацией между абонентами осуществляют во внешнем устройстве одного из абонентов, шифруют его системным ключом, предварительно записанным в память системного ключа всех устройств абонентов одной серии, и передают зашифрованный ключ другому абоненту, расшифровывают его у другого абонента, при этом шифрование информации осуществляют с использованием ключа во внешних устройствах каждого из абонентов.The key is stored in the memory of an external device adapted for connection to a computer, decrypting information using the key in the external device, characterized in that the key is generated when exchanging information between subscribers in the external device of one of the subscribers, encrypting it with a system key previously recorded in the memory system key of all devices of subscribers of the same series, and transfer the encrypted key to another subscriber, decrypt it from another subscriber, while the information is encrypted using the key in the external devices of each subscriber.

К недостаткам указанного способа можно отнести отсутствие возможности реализации способа в случае форс-мажорных обстоятельств, таких, как поломка оборудования у пользователя или выход из строя сегментов оборудования. Также в указанном способе используется управляющая последовательность (ключ), которая или короче, или соответствует длине сообщения и отсутствует точная оценка для вероятности навязывания ложной информации, таким образом, повышается вероятность взлома или вычисление обходного пути для расшифровывания защищенной информации. Также, отсутствует вариант исполнения в графической машиносчитываемой форме двухмерного кода.The disadvantages of this method include the inability to implement the method in the event of force majeure, such as breakdown of the user’s equipment or failure of equipment segments. Also, this method uses a control sequence (key) that is either shorter or corresponds to the length of the message and there is no accurate estimate for the probability of imposing false information, thus increasing the likelihood of hacking or calculating a workaround to decrypt protected information. Also, there is no option for execution in a graphical machine-readable form of a two-dimensional code.

Известна заявка Two-dimensional colorcode, preparing and restoring method for the code and apparatus here for, (заявка США №5992748 (A), МПК G06F 7/12, дата приоритета 1996-08-08, дата публикации 1999-11-30). Способ предлагает:Known application Two-dimensional colorcode, preparing and restoring method for the code and apparatus here for, (US application No. 5992748 (A), IPC G06F 7/12, priority date 1996-08-08, publication date 1999-11-30) . The method suggests:

устройство для формирования двумерного цветного кода: включает в себя секцию оригинального объекта изображения для вывода на устройство обработки; средство обработки, имеющей участок преобразования кода для вывода двумерных цветовых кодов, соответствующих градациям оттенков цвета отдельно от CMY цветов в оригинальных данных изображения одного пикселя и секцию печати для печати на печатном листе.device for generating a two-dimensional color code: includes a section of the original image object for output to a processing device; processing means having a code conversion section for outputting two-dimensional color codes corresponding to color gradations separate from CMY colors in the original single pixel image data, and a printing section for printing on a printed sheet.

Устройство для восстановления двумерного цветного кода: считывает двумерный цветной код в секции считывания для вывода градаций оттенков цвета отдельно из CMY цветов. В разделе печать печатается восстановленные данные изображения на основе градаций оттенков цвета.2D color code recovery device: reads the 2D color code in the reading section to output color gradations separately from CMY colors. The Print section prints the reconstructed image data based on color gradations.

Предложенный в этом патенте способ позволяет формировать цветной штрих-код с использованием трех основных цветов (желтый, голубой, пурпурный), восстанавливать поврежденную информацию при сканировании варианта кода в градациях серого. К недостаткам этого способа относится сложность восстановления при повреждении кода (потребуется двойное сканирование и дополнительная печать). Кроме того, такой способ предполагает расположение цветного матричного штрих-кода только на бумажных носителях.The method proposed in this patent allows you to generate a color barcode using three primary colors (yellow, cyan, magenta), and restore damaged information when scanning a grayscale version of the code. The disadvantages of this method include the difficulty of recovery if the code is damaged (double scanning and additional printing will be required). In addition, this method involves placing a color matrix barcode only on paper.

Кроме того, существуют общие проблемы при использовании известных штрих-кодов. Основная проблема заключается в том, что даже в цветном штрих-коде не удается разместить достаточный объем информации для воспроизведения многостраничных документов, изображений звуковых, видео - и других медиа файлов. Другая проблема состоит в том, что цветной штрих-код не гарантирует собственную целостность и подлинность при печати и копирования за счет:Additionally, there are common problems when using known barcodes. The main problem is that even a color barcode cannot contain enough information to reproduce multi-page documents, images, sound, video and other media files. Another problem is that a color barcode does not guarantee its own integrity and authenticity when printed and copied due to:

различных систем управления цветом для различной аппаратуры, неустойчивых цветовых характеристик самого печатающего устройства, зависимость от цветопередачи и точности сканера, возможная временная деградация цвета на носителе.various color management systems for various equipment, unstable color characteristics of the printing device itself, dependence on color rendering and scanner accuracy, possible temporary color degradation on the media.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является Способ кодирования и декодирования цифровой информации в виде ультрасжатого нанобар-кода (варианты), (патент РФ № 2656734, МПК G06K 9/18, дата приоритета 27.12.2013, дата публикации 06.06.2018), который принят за прототип. Известное изобретение относится к способу преобразования (кодирования), декодирования и записи цифровой информации для формирования матричного ультрасжатого двухмерного кода (нанобар-кода), а также к оптически считываемым двухмерным кодам, представляющим двоично-кодированные данные, размещенные на двухмерной матрице и формирующие, таким образом, шаблон для размещения информации.The closest in terms of the set of essential features to the proposed invention is the Method for encoding and decoding digital information in the form of an ultra-compressed nanobar code (options), (RF patent No. 2656734, IPC G06K 9/18, priority date 12/27/2013, publication date 06/06/2018) , which is adopted as a prototype. The known invention relates to a method for converting (encoding), decoding and recording digital information to form a matrix ultra-compressed two-dimensional code (nanobar code), as well as to optically readable two-dimensional codes representing binary-encoded data placed on a two-dimensional matrix and thus forming , a template for posting information.

Способ включает следующие действия: прием подлежащей кодированию информации, кодирование информации с использованием таблицы кодового преобразования, формирование структуры закодированных данных, шифрование, добавление информации для восстановления, получение изображения в виде электронного или физического кода.The method includes the following actions: receiving information to be encoded, encoding information using a code conversion table, forming a structure of encoded data, encryption, adding information for recovery, obtaining an image in the form of an electronic or physical code.

- 3 044941- 3 044941

После кодирования информации осуществляют ее шифрование, сжатие и добавление избыточной информации для восстановления в случае ее утраты.After encoding the information, it is encrypted, compressed, and added with redundant information for recovery in case of loss.

Шифрование информации осуществляют с использованием криптографических алгоритмов в два этапа: на первом этапе шифрование проводят на уровне байтов с помощью полиалфавитного байтового шифра с различным значением сдвига для каждого байта информации, на втором этапе шифрование осуществляют на уровне битов на основе симметричного битового алгоритма шифрования AES.Encryption of information is carried out using cryptographic algorithms in two stages: at the first stage, encryption is carried out at the byte level using a polyalphabetic byte cipher with a different shift value for each byte of information; at the second stage, encryption is carried out at the bit level based on the symmetric bit AES encryption algorithm.

Сжатие информации осуществляют на основе методов оптимальных кодов, причем вероятности встречаемости кодовых слов для каждого блока кодируемой информации рассчитывают только для этого блока и пересчитываются для каждого блока. Для обнаружения ошибок используется частный случай БХЧ-кодов (Коды Боуза - Чоудхури - Хоквингхема). Формирование избыточной информации происходит с использованием полинома xn+xn-1+...+1=0, где neP (Р - пространство простых чисел). В этом случае используемый полином является универсальным, как для операции SubBytes, так и для формирования избыточной информации.Information compression is carried out on the basis of optimal code methods, and the probabilities of occurrence of code words for each block of encoded information are calculated only for this block and recalculated for each block. To detect errors, a special case of BHC codes (Bose - Chowdhury - Hockingham codes) is used. The formation of redundant information occurs using the polynomial xn+xn-1+...+1=0, where neP (P is the space of prime numbers). In this case, the polynomial used is universal, both for the SubBytes operation and for the generation of redundant information.

Для получения кодового сообщения осуществляют формирование структуры закодированных данных в виде ультрасжатого нанобар-кода в виде физического или электронного изображения двухмерного кода, содержащего область фона, область ориентирующих элементов и область данных. Область ориентирующих элементов содержит опорный квадрат с рамкой и пустым полем, выравнивающие прямоугольники и рамку границы кода, область данных, содержащую кодовое сообщение, наложена на область ориентирующих элементов таким образом, чтобы элементы областей не перекрывали друг друга. Внутри опорного квадрата может быть размещена любая надпись и/или изображение, причем размеры опорного квадрата, рамки и пустого поля могут изменяться в различную сторону. Центр опорного квадрата расположен на пересечении осей симметрии выравнивающих прямоугольников. Основным недостатком предлагаемого способа является ограниченность количества кодируемой информации, а так же нерациональное использование полезной площади кода, так как информация располагается только на одном информационном слое.To obtain a code message, the structure of the encoded data is formed in the form of an ultra-compressed nanobar code in the form of a physical or electronic image of a two-dimensional code containing a background region, a region of orienting elements and a data region. The area of the orienting elements contains a reference square with a frame and an empty field, alignment rectangles and a code border frame; the data area containing the code message is superimposed on the area of the orienting elements in such a way that the elements of the areas do not overlap each other. Any inscription and/or image can be placed inside the reference square, and the dimensions of the reference square, frame and empty field can vary in different directions. The center of the reference square is located at the intersection of the symmetry axes of the alignment rectangles. The main disadvantage of the proposed method is the limited amount of encoded information, as well as the irrational use of the useful area of the code, since the information is located on only one information layer.

Таким образом, информация может располагаться только на одном слое, при считывании используются алгоритмы обработки монохромного изображения. Предлагаемое изобретение является усовершенствованием вышеизложенного способа для кодирования и защиты информации, так как не предусматривает увеличение объемов преобразуемой информации при сохранении площади формирования матрицы, использование только одного слоя для восстановления информации.Thus, information can be located on only one layer; when reading, monochrome image processing algorithms are used. The proposed invention is an improvement of the above method for encoding and protecting information, since it does not provide for an increase in the volume of converted information while maintaining the matrix formation area, and the use of only one layer for information recovery.

Таким образом, основной целью предлагаемого изобретения является разработка способа уплотнения кодируемой информации и повышения информационной ёмкости кода, посредством формирования многоцветного матричного кода - цветного нанобар-кода, с использованием преобразования трехмерного объекта в двухмерный, позволяющего однозначно идентифицировать объект, представлять информацию в высокоуплотненном виде.Thus, the main goal of the proposed invention is to develop a method for compressing encoded information and increasing the information capacity of the code, through the formation of a multicolor matrix code - a color nanobar code, using the transformation of a three-dimensional object into a two-dimensional one, which allows one to uniquely identify the object and present information in a highly compacted form.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в, повышении информационной ёмкости кода при кодировании цифровой информации в сочетании с увеличением эффективной информационной емкости кода.The technical result of the proposed invention is to increase the information capacity of the code when encoding digital information in combination with an increase in the effective information capacity of the code.

Достигается технический результат путем кодированием цифровой информации в виде ультрасжатого кода - нанобар-кода, включающий прием подлежащей кодированию информации, кодирование информации с использованием таблицы кодового преобразования и получение кодового сообщения на носителе информации в виде физического или электронного кода, в котором после кодирования информации осуществляют ее шифрование, сжатие и добавление избыточной информации для восстановления в случае ее утраты, шифрование информации осуществляют с использованием криптографических алгоритмов в два этапа: на первом этапе шифрование проводят на уровне байтов с помощью полиалфавитного байтового шифра с различным значением сдвига для каждого байта информации, на втором этапе шифрование осуществляют на уровне битов на основе симметричного битового алгоритма шифрования AES. Количество раундов перемешивания при шифровании на уровне байтов равняется 1, полученная последовательность зашифрованного сообщения переводится в 16-теричную систему счисления и передается на этап второй битового шифрования, для первого этапа шифрования используется таблица значений 256 на 256 символов или 256 таблиц по 256 позиций, при этом количество полей таблицы соответствует количеству полей кодировочной таблицы ASCII, на втором этапе шифрования (битовом шифровании) количество раундов перемешивания является конечным и равно q, при этом сообщение Р длиной а символов разбивается на n-е количество блоков объемом m символов в блоке и шифруется с алгоритмом, содержащим q раундов перемешивания, при шифровании на битовом уровне на всех раундах шифрования осуществляют изменение дизайна шифра, а именно между операциями ShiftRows и MixColumns производят сдвиг блоков с сохранением механизма формирования раундовых ключей и этапов перемешивания, сжатие информации осуществляют на основе методов оптимальных кодов, причем вероятности встречаемости кодовых слов для каждого блока кодируемой информации рассчитывают только для этого блока и пересчитываются для каждого блока, для получения кодового сообщения осуществляют формирование структуры закодированных данных в виде ультрасжатого нанобаркода в виде физического или электронного изображения двухмерного кода, содержащего область фона, область выравнивающих пря- 4 044941 моугольников и область данных, состоящую, по меньшей мере, из одного блока данных, причем, область ориентирующих элементов содержит опорный квадрат с рамкой и пустым полем, выравнивающие прямоугольники и рамку границы кода, область данных, содержащую кодовое сообщение, наложена на область ориентирующих элементов таким образом, чтобы элементы областей не перекрывали друг друга. Внутри опорного квадрата может быть размещена любая надпись и/или изображение, причем размеры опорного квадрата, рамки и пустого поля могут изменяться в различную сторону. Центр опорного квадрата расположен на пересечении осей симметрии выравнивающих прямоугольников с тем отличием, что цифровую информацию после ее кодирования размещают на нескольких информационных слоях, которые затем суммируются по цветовым шаблонам с учетом выбранной системы цветопреобразования. Информацию, в том числе как зависимую, так и независимую, при кодировании располагают в многомерном нанобар-коде и кодируют последовательно частями на каждый слой, для получения кодового сообщения осуществляют формирование структуры закодированных данных путем суммирования информационных слоев, содержащих закодированную информацию, по цветовым шаблонам с учетом выбранной системы цветопреобразования. Для получения кодового сообщения осуществляют формирование структуры закодированных данных путем суммирования слоев, содержащих закодированную информацию, по цветовым шаблонам с учетом выбранной системы цветопреобразования, количество формируемых информационных слоев выбирается в зависимости от способа физической или цифровой реализации многомерного нанобар-кода, алгоритмы сжатия на основе графических возможностей систем цветопреобразования определяют метод формирования информационных слоев, их порядок и результат сложения в виде многомерного нанобар-кода, который является при этом трехмерным, отображаемым на двухмерном пространстве. Для физического носителя кода выравнивающие прямоугольники и области ориентирующих элементов окрашены в основные цвета сформированной системы цветопреобразования, определение доминирующих цветов как опорных цветовых оттенков производят на основе алгоритмов кластеризации цветовых оттенков.The technical result is achieved by encoding digital information in the form of an ultra-compressed code - a nanobar code, which includes receiving the information to be encoded, encoding the information using a code conversion table and receiving a code message on a storage medium in the form of a physical or electronic code, in which, after encoding the information, it is carried out encryption, compression and addition of redundant information for recovery in case of its loss, information encryption is carried out using cryptographic algorithms in two stages: at the first stage, encryption is carried out at the byte level using a polyalphabetic byte cipher with a different shift value for each byte of information, at the second stage encryption is carried out at the bit level based on the bit-symmetric AES encryption algorithm. The number of mixing rounds when encrypting at the byte level is equal to 1, the resulting sequence of the encrypted message is converted to hexadecimal number system and transferred to the second stage of bit encryption, for the first stage of encryption a table of values 256 by 256 characters or 256 tables of 256 positions is used, while the number of fields in the table corresponds to the number of fields in the ASCII encoding table; at the second stage of encryption (bit encryption), the number of rounds of shuffling is finite and equal to q, while a message P of length a characters is divided into the nth number of blocks with m characters per block and encrypted with the algorithm , containing q rounds of mixing, when encrypting at the bit level, at all encryption rounds the cipher design is changed, namely, between the operations ShiftRows and MixColumns, blocks are shifted while maintaining the mechanism for generating round keys and mixing stages, information compression is carried out based on optimal code methods, and the probabilities of occurrence of code words for each block of encoded information are calculated only for this block and recalculated for each block; to obtain a code message, the structure of the encoded data is formed in the form of an ultra-compressed nanobarcode in the form of a physical or electronic image of a two-dimensional code containing a background area, an area of aligning straight lines, 4 044941 triangles and a data area consisting of at least one data block, wherein the area of the orienting elements contains a reference square with a frame and an empty field, alignment rectangles and a code boundary frame, the data area containing the code message is superimposed on the area of the orienting elements elements so that the elements of the areas do not overlap each other. Any inscription and/or image can be placed inside the reference square, and the dimensions of the reference square, frame and empty field can vary in different directions. The center of the reference square is located at the intersection of the symmetry axes of the alignment rectangles with the difference that digital information, after encoding, is placed on several information layers, which are then summed up according to color templates, taking into account the selected color conversion system. When encoding, information, including both dependent and independent, is placed in a multidimensional nanobar code and encoded sequentially in parts for each layer; to obtain a code message, the structure of the encoded data is formed by summing the information layers containing the encoded information according to color patterns with taking into account the selected color conversion system. To obtain a code message, the structure of encoded data is formed by summing the layers containing encoded information according to color templates, taking into account the selected color conversion system, the number of generated information layers is selected depending on the method of physical or digital implementation of the multidimensional nanobar code, compression algorithms based on graphic capabilities color conversion systems determine the method of forming information layers, their order and the result of addition in the form of a multidimensional nanobar code, which is three-dimensional, displayed in two-dimensional space. For the physical carrier of the code, the alignment rectangles and areas of the orienting elements are colored in the primary colors of the generated color conversion system; the dominant colors are determined as reference color shades based on color shade clustering algorithms.

Декодирование цифровой информации в виде ультрасжатого кода, включающий считывание закодированных данных с кода, выбор полезной информации, декомпрессию, дешифрование и декодирование этой информации с использованием таблицы кодового преобразования, утраченную информацию восстанавливают с помощью алгоритмов восстановления информации на основе избыточной информации, записанной при формировании кода, декомпрессию информации осуществляют на основе методов оптимальных кодов на основе суммы полученных вероятностей на этапе компрессии с вычислением вероятностей исходных кодовых слов, дешифрование информации осуществляют с использованием обратной функции криптографического преобразования в два этапа, на первом этапе дешифрование осуществляют на уровне битов на основе симметричного битового алгоритма шифрования AES, на втором этапе дешифрование проводят на уровне байтов с помощью полиалфавитного байтового шифра с различным значением сдвига для каждого байта информации. На первом этапе дешифрования (битовом шифровании) количество раундов перемешивания является конечным и равно q, при этом сообщение Р длиной, а символов разбивается на n-е количество блоков объемом m символов в блоке и дешифруется с алгоритмом, содержащим q раундов перемешивания. Для второго этапа дешифрования используется таблица значений 256 на 256 символов или 256 таблиц по 256 позиций, при этом количество полей таблицы соответствует количеству полей кодировочной таблицы ASCII, количество раундов перемешивания при дешифровании на уровне байтов равняется 1, полученная последовательность зашифрованного сообщения переводится в 16-теричную систему счисления и передается на этап второй битового дешифрования с тем отличием, что декодирование многомерного нанобар-кода осуществляется с разделением двухмерной матрицы на закодированные информационные слои с использованием цветовых шаблонов. Многомерный нанобар-код, визуально представляющий собой цветную двухмерную матрицу, разделяют на контрастные слои по цветовому шаблону с учетом выбранной системы цветопреобразования, причем каждый слой декодируют отдельно в свой информационный блок, обеспечивая сохранность независимой или зависимой информации с последующим ее преобразованием в единый блок.Decoding of digital information in the form of an ultra-compressed code, including reading encoded data from the code, selecting useful information, decompressing, decrypting and decoding this information using a code conversion table, lost information is restored using information recovery algorithms based on redundant information recorded during code formation, information decompression is carried out based on optimal code methods based on the sum of the obtained probabilities at the compression stage with the calculation of the probabilities of the original code words, information decryption is carried out using the inverse cryptographic transformation function in two stages, at the first stage decryption is carried out at the bit level based on a symmetric bit encryption algorithm AES, in the second stage, decryption is carried out at the byte level using a polyalphabetic byte cipher with a different shift value for each byte of information. At the first stage of decryption (bit encryption), the number of mixing rounds is finite and equal to q, while the message of length P and symbols is divided into the nth number of blocks with m characters per block and decrypted with an algorithm containing q mixing rounds. For the second stage of decryption, a table of values 256 by 256 characters or 256 tables of 256 positions is used, while the number of table fields corresponds to the number of fields of the ASCII encoding table, the number of mixing rounds during decryption at the byte level is 1, the resulting sequence of the encrypted message is converted to hexadecimal number system and is transferred to the second stage of bit decryption with the difference that decoding of the multidimensional nanobar code is carried out by dividing the two-dimensional matrix into encoded information layers using color patterns. The multidimensional nanobar code, visually representing a colored two-dimensional matrix, is divided into contrasting layers according to a color pattern, taking into account the selected color conversion system, and each layer is decoded separately into its own information block, ensuring the safety of independent or dependent information with its subsequent transformation into a single block.

Для решения задачи было необходимо определить, как хранить более одного бита информации на ячейку, что является стандартом для двухмерных, черно-белых штрих-кодов.To solve the problem, it was necessary to determine how to store more than one bit of information per cell, which is the standard for two-dimensional, black-and-white barcodes.

Используя ряды квадратных ячеек, окрашенных в различные цвета, можно повысить плотность кода. Кроме того, используя поле фона как дополнительные ячейки, можно сделать код многомерным.By using rows of square cells colored in different colors, code density can be increased. In addition, by using the background field as additional cells, you can make the code multidimensional.

Чтобы гарантировать точное программное считывание цвета, необходимо сформировать палитру, содержащую эталон цветовых оттенков, которые можно использовать в коде, таким образом, сформировав механизм калибровки. Механизм калибровки указывает диапазон усреднения цветовых оттенков, которые могут различаться при считывании в разных условиях (освещение, считывание под углом и т.д.).To ensure accurate software reading of color, it is necessary to generate a palette containing a standard of color shades that can be used in the code, thus forming a calibration mechanism. The calibration mechanism specifies the range of averaging color shades, which may differ when read under different conditions (lighting, reading at an angle, etc.).

Заявителем предлагаемого изобретения разработаны алгоритмы кластеризации цветовых оттенков и определения доминирующих цветов поля нанобар-кода (НБК). Цветовые слои можно использовать следующим образом.The applicant of the proposed invention has developed algorithms for clustering color shades and determining the dominant colors of the nanobar code (NBC) field. Color layers can be used as follows.

Палитра изображения представляет собой множество цветов, используемых на изображении. Если изображение хранится в формате цветовой системы Red, Blue, Green (RGB), то каждая точка этого множества имеет три координаты - Red, Green, Blue (красный, зеленый, синий); а если добавляется еще однаAn image's palette represents the many colors used in an image. If the image is stored in the Red, Blue, Green (RGB) color system format, then each point in this set has three coordinates - Red, Green, Blue (red, green, blue); and if another one is added

- 5 044941 компонента - альфа-канал или прозрачность (А), то в формате в формате ARGB (Альфа-канал, Red, Blue,- 5 044941 component - alpha channel or transparency (A), then in ARGB format (Alpha Channel, Red, Blue,

Green).Green).

Палитру можно представить набором точек в трехмерном для RGB или четырехмерном для ARGB пространствах. За счет присутствия на изображении плавных переходов и полутонов цвета, точки будут образовывать облака - так называемые кластеры, где все точки одного кластера имеют близкий друг другу цвет. Поэтому, для точек, которые попали в один кластер, можно назначить один усредненный (один из вариантов) цвет, и уменьшить за счет этого размерность множества - палитры.The palette can be represented as a set of points in three-dimensional for RGB or four-dimensional for ARGB spaces. Due to the presence of smooth transitions and halftones of color in the image, the dots will form clouds - so-called clusters, where all the dots of one cluster have a color close to each other. Therefore, for points that fall into one cluster, you can assign one averaged (one of the options) color, and thereby reduce the dimension of the set - the palette.

С другой стороны, изображение можно хранить в формате CMY (цветовая система, содержащая Cyan, Magenta, Yellow) или CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black). Таким образом, тоже можно произвести кластеризацию цвета и выявить множество слоев для записи информации.On the other hand, the image can be stored in CMY (a color system containing Cyan, Magenta, Yellow) or CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black) format. Thus, it is also possible to cluster colors and identify many layers for recording information.

Информация кодируется в слой градаций серого, причем таких слоев 255 для одного канала. На основе этих слоев воссоздается полноцветное изображение в выбранной системе. Восстановление полноцветного изображения производится суммированием слоев, выступающих как каналы цветного изображения.The information is encoded into a grayscale layer, and there are 255 such layers for one channel. Based on these layers, a full-color image is recreated in the selected system. A full-color image is restored by summing up the layers that act as color image channels.

При этом, учитывать количество цветов, воспроизводимых на различных материалах при различных методах вывода (печать, лазерная гравировка, трансферный перенос и т.д.) или цифровом виде, можно следующим образом.At the same time, you can take into account the number of colors reproduced on different materials using different output methods (printing, laser engraving, transfer, etc.) or digitally as follows.

Для цифрового пространства существует системы кодирования цвета, для вывода его на экран. Например, 16-битовое кодирование цвета позволяет разбить изображение на каналы, каждый из которых характеризует долю красного, зеленого или синего цветов. Из этих цветов составляется электронное изображение. В случае физического носителя, например распечатанного рисунка, для определения количества слоев, необходимо определить или назначить контрастные цвета для однозначного считывания и декодирования).For digital space, there are color coding systems for displaying it on the screen. For example, 16-bit color coding allows the image to be divided into channels, each of which characterizes the proportion of red, green or blue colors. These colors are used to create an electronic image. In the case of physical media, such as a printed design, determining the number of layers requires defining or assigning contrasting colors for unambiguous reading and decoding).

Пусть N - количество цветовых оттенков, i = глубина цветности, тогда количество слоев Y для цифрового НБК можно найти по следующей формуле: N = 2ζ при i = 4; Y=N = 24 = 16;Let N be the number of color shades, i = color depth, then the number of layers Y for a digital NSC can be found using the following formula: N = 2ζ for i = 4; Y=N = 2 4 = 16;

при i = 8; Y=N = 28 = 256;at i = 8; Y=N = 2 8 = 256;

при i = 16; Y=N = 216 = 65536;at i = 16; Y=N = 2 16 = 65536;

при i = 24; Y=N = 224 = 16777216;at i = 24; Y=N = 2 24 = 16777216;

при i = 32; Y=N = 232 = 4294967296.at i = 32; Y=N = 2 32 = 4294967296.

Таким образом, цифровой вариант носителя при кодировании цвета в 24 бита, может иметь более 16 миллионов слоев.Thus, the digital version of the media, when encoding color in 24 bits, can have more than 16 million layers.

В случае физического носителя, используя известные стабильно получаемые цвета, можно составить уникальную для используемого материала систему цветопреобразования, позволяющую кодировать дискретное количество слоев.In the case of a physical medium, using known, stable colors, it is possible to create a color conversion system unique to the material used, which allows encoding a discrete number of layers.

Например: на техническом титане под воздействием лазерного излучения возможно получение однозначных 6 цветовых оттенков: белый, черный, желтый, голубой, синий, фиолетовый, в этом случае i=2. Значит, на этом материале можно создать двухслойное сообщение, а для опорных цветовых оттенков следует выбрать четыре основных цвета. Выберем контрастные белый, черный, желтый и синий.For example: on technical titanium, under the influence of laser radiation, it is possible to obtain unambiguous 6 color shades: white, black, yellow, blue, indigo, violet, in this case i=2. This means that a two-layer message can be created on this material, and four primary colors should be chosen for the reference color shades. Let's choose contrasting white, black, yellow and blue.

Для использования этой системы для формирования слоев цвет может принимать только два значения - 0 (белый) и 1 (черный) (см. табл. 1).To use this system to form layers, color can only take two values - 0 (white) and 1 (black) (see Table 1).

Таблица 1Table 1

Соответствие слоев и сформированной системы цветопреобразованияCorrespondence of layers and the generated color conversion system

Опорный цвет (значение) Reference color (value) Слой Layer Первый First Второй Second Белый (0;0) White (0;0) 0 0 0 0 белый white белый white Черный (1; 1) Black (1; 1) 1 1 1 1 черный black черный black Желтый (1;0) Yellow (1;0) 1 1 0 0 черный black белый white Синий (0; 1) Blue (0; 1) 0 0 1 1 белый white черный black

Выбранные контрастные цвета, сформированные системой цветопреобразования, для материала технический титан показаны на фиг. 1 - первый слой для сформированной системы цветопреобразования, на фиг. 2 - второй слой для сформированной системы цветопреобразования.Selected contrasting colors generated by the color conversion system for the technical titanium material are shown in Fig. 1 - the first layer for the formed color conversion system, in FIG. 2 - the second layer for the formed color conversion system.

Сформированные кодовые слои преобразуются в структуру закодированных данных в виде массиThe generated code layers are converted into a structure of encoded data in the form of a mass

- 6 044941 вов двухмерных данных, содержащих потоковую информацию о характеристиках ячейки кода или электронных изображений двухмерных кодов, содержащих области фона, области ориентирующих элементов и области данных, причем изображение областей ориентирующих элементов и области данных являются контрастными по отношению к изображению области фона. Обработка семейства кодовых слоев и их преобразование позволяют сформировать на двухмерной матрице многоцветный код, содержащий семейство кодовых слоев.- 6 044941 two-dimensional data containing streaming information about the characteristics of a code cell or electronic images of two-dimensional codes containing background areas, areas of orienting elements and data areas, wherein the image of the areas of orienting elements and the data areas are contrasting with respect to the image of the background area. Processing a family of code layers and their transformation makes it possible to generate a multicolor code containing a family of code layers on a two-dimensional matrix.

Первый вариант размещения связанной информации на слоях многомерного кода.The first option is to place related information on layers of multidimensional code.

Выберем систему цветопреобразования для кодирования. Например, систему RGB. Эта система раскладывается на три слоя - Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий), следовательно, позволяет сформировать три сообщения, никак не связанные друг с другом и разместить их на одной двухмерной матрице.Let's choose a color conversion system for encoding. For example, the RGB system. This system is decomposed into three layers - Red (red), Green (green), Blue (blue), therefore, it allows you to generate three messages that are in no way related to each other and place them on one two-dimensional matrix.

В рассмотренном примере для наглядности будем считать, что слой (красный, зеленый или синий) может принимать только два значения - 0 (черный) и 255 (белый), т.е. соответствовать 1 (черный) или 0 (белый).In the example considered, for clarity, we will assume that a layer (red, green or blue) can take only two values - 0 (black) and 255 (white), i.e. match 1 (black) or 0 (white).

Для кодирования может быть использовано соответствие 1 - белый, 0 - черный, на суть кодирования это не влияет.For encoding, the correspondence 1 - white, 0 - black can be used, this does not affect the essence of encoding.

Таким образом, если взять красный цвет и выполнить разбиение на каналы RGB с использованием стандартной функции, получим следующее распределение по каналам: 255, 0,0.So if we take the color red and split it into RGB channels using the standard function, we get the following channel distribution: 255, 0.0.

В табл. 2 указано распределение по слоям для основных цветов, которые можно разложить на слои с указанным условием (слой может принимать только два значения - 1 или 255).In table Figure 2 shows the distribution by layers for primary colors, which can be decomposed into layers with the specified condition (a layer can take only two values - 1 or 255).

Таблица 2 Распределение по слоям для основных цветовTable 2 Distribution by layers for primary colors

Слой Layer Цвет (RGB - параметр) Color (RGB parameter) красный red зеленый green синий blue Красный (255:0:0) Red (255:0:0) 255 255 0 0 0 0 белый white черный black черный black Зеленый (0: 255:0) Green (0:255:0) 0 0 255 255 0 0 черный black белый white черный black Спшш (0:0: 25?) Spshsh (0:0:25?) 0 0 0 0 255 255 черный black черный black белый white Черный (0:0:0) Black (0:0:0) 0 0 0 0 0 0 черный black черный black черный black Желтый (255: 255:0) Yellow (255:255:0) 255 255 255 255 0 0 белый white белый white черный black Голубой (0: 255: 255) Cyan (0:255:255) 0 0 255 255 255 255 черный black белый white белый white Пурпурный (255:0: 255) Purple (255:0:255) 255 255 0 0 255 255 белый white черный black белый white Белый (255: 255: 255) White (255:255:255) 2?? 2?? 255 255 255 255 белый white белый white белый white

Таким образом, каждый из основных цветов имеет однозначное соответствие определенному сочетанию значений цветовых каналов. Причем каждый из них принимает значение, соответствующее черному (1) или белому (0) цвету ячейки цветного нанобар-кода НБК. Обратное действие - сложение каналов позволит получить, соответствующий этим каналам один из основных цветов.Thus, each of the primary colors has a one-to-one correspondence to a certain combination of color channel values. Moreover, each of them takes a value corresponding to the black (1) or white (0) color of the cell of the NBK color nanobar code. The reverse action - adding the channels will allow you to get one of the primary colors corresponding to these channels.

В общем случае процесс кодирования информации выглядит следующим образом. Подготавливаются три независимых сообщения (см. табл. 2).In general, the process of encoding information is as follows. Three independent messages are prepared (see Table 2).

Первое сообщение:First message:

МамаMother

Второе сообщение:Second message:

МылаSoap

Третье сообщение:Third message:

раму.frame.

- 7 044941- 7 044941

Таблица 3Table 3

Закодированное сообщениеCoded message

Таким образом, закодированное сообщение, будет занимать площадь в 96 ячеек (фиг. 3). Причем в этом случае не использовано шифрование и добавление избыточной информации для восстановления.Thus, the encoded message will occupy an area of 96 cells (Fig. 3). Moreover, in this case, encryption and the addition of redundant information for recovery are not used.

Преобразуем сообщение с использованием алгоритмов, обратных алгоритмам разложения цвета на слои с учетом табл. 4.We transform the message using algorithms inverse to the algorithms for decomposing color into layers, taking into account the table. 4.

Таблица 4Table 4

Цветовые слои системы RGB RGB color layers Название цвета Name colors Обозначение цвета Color designation Цвет ячейки Cell color Числовая характеристика цветовых слоев Numeric characteristics of color layers Бинарное представление Binary representation Вид слоя View layer Red Red 1 1 Красный Red 255.0.0 255.0.0 100 100 Green Green 2 2 Зеленый Green 0.255.0 0.255.0 010 010 Blue Blue 3 3 Синий Blue 0.0.255 0.0.255 001 001 р R White White 4 4 Белый White 255.255.255 255.255.255 111 111 и And Cyan Cyan 5 5 Г олубой Blue 0.255.255 0.255.255 он He Magenta Magenta 6 6 Пурпурный Purple 255.0.255 255.0.255 101 101 Yellow Yellow 7 7 Желтый Yellow 255.255.0 255.255.0 но But - - Black Black 8 8 Черный Black 0.0.0 0.0.0 000 000 __и __And

Результат кодирования представлен на фиг. 4 - красный слой (слой, содержащий сообщение Мама), на фиг. 5 - зеленый слой (слой, содержащий сообщение Мыла), на фиг. 6 - синий слой (слой, содержащий сообщение раму).The encoding result is shown in Fig. 4 - red layer (layer containing the Mom message), in FIG. 5 - green layer (layer containing the Soap message), in FIG. 6 - blue layer (layer containing message frame).

Результат сложения слоев представлен табл. 5, где ячейка окрашена в соответствующий цвет, обозначенный цифрой (см. табл. 4), после сложения слоев.The result of adding layers is presented in table. 5, where the cell is painted in the corresponding color, indicated by a number (see Table 4), after adding the layers.

Таблица 5Table 5

Результат сложения слоевResult of adding layers

Результат кодирования представляет собой многомерный цветной нанобар-код, полученный с использованием специальных алгоритмов сжатия на основе графических возможностей выбранной системы цветопреобразования, где три независимых сообщения расположены на двухмерной матрице и зани мают, соответственно в три раза меньше поверхности при тех же условиях кодирования.The encoding result is a multidimensional color nanobar code obtained using special compression algorithms based on the graphic capabilities of the selected color conversion system, where three independent messages are located on a two-dimensional matrix and occupy, respectively, three times less surface area under the same encoding conditions.

При разбиении на слои результата кодирования, получаем три слоя:When dividing the encoding result into layers, we get three layers:

Красный слой на фиг. 4 (слой, содержащий сообщение Мама),The red layer in Fig. 4 (layer containing Mom message),

Зеленый слой на фиг. 5 (слой, содержащий сообщение Мыла),The green layer in Fig. 5 (layer containing Soap message)

Синий слой на фиг. 6 (слой, содержащий сообщение Раму).The blue layer in Fig. 6 (layer containing Ramu's message).

Каждый слой декодируется в сообщения.Each layer is decoded into messages.

Первое сообщение:First message:

МамаMother

Второе сообщение:Second message:

МылаSoap

Третье сообщение:Third message:

раму.frame.

Причем порядок сообщений будет влиять только на цветовые значения конечного сообщения, что позволяет располагать слои с независимыми сообщениями в произвольном порядке.Moreover, the order of messages will only affect the color values of the final message, which allows you to arrange layers with independent messages in any order.

Для кодировки в системе CMYK добавим к трем слоям четвертый с информацией МаМа (фиг. 7).To encode in the CMYK system, add to the three layers a fourth one with MaMa information (Fig. 7).

Суммарное сообщение будет содержать следующие слои:The summary message will contain the following layers:

желтый канал (слой, содержащий сообщение Мама) - фиг. 8;yellow channel (layer containing the Mom message) - fig. 8;

голубой канал (слой, содержащий сообщение Мыла) - фиг. 9;blue channel (layer containing Soap message) - fig. 9;

пурпурный канал (слой, содержащий сообщение раму) - фиг. 10;magenta channel (layer containing frame message) - Fig. 10;

черный канал (слой, содержащий сообщение МаМа) - фиг. 7.black channel (layer containing MaMa message) - fig. 7.

- 8 044941- 8 044941

Вид итогового закодированного сообщения представлен в табл. 7 (обозначения цветов указаны в табл. 6).The type of the final coded message is presented in table. 7 (color designations are indicated in Table 6).

Также слои могут быть суммированы в произвольном порядке - информация не будет искажена или перемешена. При изменении порядка слоёв внешний вид кода также изменится.Also, layers can be summarized in any order - the information will not be distorted or mixed. When you change the order of layers, the appearance of the code will also change.

Таблица 6Table 6

Обозначения цветов в суммированных слоев в системе CMYKColor designations in summed layers in the CMYK system

Цвет Color Цвет в CMYK Color in CMYK Цветовое обозначение цвета Color designation of color НИ NI 100%, 100%. 100%. 100% 100%, 100%. 100%. 100% 1 1 1101 1101 100%, 100%. 0%, 100% 100%, 100%. 0%, 100% 2 2 1110 1110 100%, 100%. 100%. 0% 100%, 100%. 100%. 0% 3 3 0001 0001 0%, 0%. 0%, 100% 0%, 0%. 0%, 100% 4 4 1011 1011 100%, II'·.. 100%, 100% 100%, II'·.. 100%, 100% 5 5 1001 1001 100%, 0%, 0%. 100% 100%, 0%, 0%. 100% 6 6 0100 0100 0%, 100%, 0%. 0% 0%, 100%, 0%. 0% 7 7 0000 0000 0°... 0%. 0°... 0° 0 0°... 0%. 0°... 0° 0 8 8 0010 0010 0%. 0%. 100%. 0% 0%. 0%. 100%. 0% 9 9

Вид итогового закодированного сообщенияType of final encoded message

Таблица 7Table 7

Также закодированное сообщение однозначно раскладывается на слои, содержащие независимую информацию.Also, the encoded message is uniquely decomposed into layers containing independent information.

В данных примерах приведены результаты кодирования текстовой информации, но так же возможно кодировать и любую другую цифровую информацию. При этом, цвет кода не несет информацию о содержании информации, являясь индикатором многослойности кода.These examples show the results of encoding text information, but it is also possible to encode any other digital information. At the same time, the color of the code does not convey information about the content of the information, being an indicator of the multi-layered nature of the code.

Второй вариант размещения связанной информации на слоях многомерного кода.The second option is to place related information on layers of multidimensional code.

Указанный вариант повышения плотности записи информации использует цифровые атрибуты цвета, как носитель информации, тем самым увеличивая емкость ячейки кода за счет самого цвета.The specified option for increasing the density of information recording uses digital attributes of color as an information carrier, thereby increasing the capacity of the code cell due to the color itself.

Таким образом, ячейка несет в себе информационную емкость и в зависимости от количества используемых цветов цветовой системы информационная емкость ячейки может колебаться в пределах от 3 до 32 бит.Thus, the cell carries an information capacity and, depending on the number of colors of the color system used, the information capacity of the cell can range from 3 to 32 bits.

Вариант использования алгоритма уплотнения кодированного сообщения использует специальные алгоритмы сжатия на основе графических возможностей систем цветопреобразования. Причем возможны два варианта кодирования:The coded message compression algorithm use case uses special compression algorithms based on the graphic capabilities of color conversion systems. Moreover, two encoding options are possible:

кодирование с использованием только базовых цветов цветовых систем RGB и CMYK, в данном случае возможно закодировать на одну цветовую ячейку 3 бита информации (3 слоя).coding using only the basic colors of the RGB and CMYK color systems; in this case, it is possible to encode 3 bits of information (3 layers) per color cell.

Закодируем сообщение и представим его в виде цветного кода (табл. 8).Let's encode the message and present it in the form of a color code (Table 8).

Таблица 8Table 8

Кодирование сообщения Мама мыла раму.Encoding the message Mom washed the frame.

Dec Dec Bin Bin М M 204 204 11001100 11001100 а A 224 224 11110000 11110000 м m 236 236 11101100 11101100 ы s 251 251 11111011 11111011 л l 235 235 11101011 11101011 Р R 240 240 11110000 11110000 у at 243 243 11110011 11110011 «Пробел» "Space" 32 32 00100000 00100000 46 46 00101110 00101110

Полное сообщение будет представлено в следующем виде: 110011001111000011101100111110111110101111110000111100110010000000101110.The full message will be presented as follows: 110011001111000011101100111110111110101111110000111100110010000000101110.

Разобьем последовательность на группы из трех бит: 110 011 001 111 000 011 101 100 111 110 111Let's split the sequence into groups of three bits: 110 011 001 111 000 011 101 100 111 110 111

- 9 044941- 9 044941

110 101 111 110 000 111 100 110 010 000 000 101 110.110 101 111 110 000 111 100 110 010 000 000 101 110.

Три бита соответствуют трем слоям в системе RGB. Наличие бита, т.е. 1 соответствует максимальному числовому значению возможному в отдельном цветовом канале - 255. Отсутствие соответствует - 0. Присвоим каждой группе бит числовые значения согласно табл. 4.Three bits correspond to three layers in the RGB system. The presence of a bit, i.e. 1 corresponds to the maximum numerical value possible in a separate color channel - 255. Absence corresponds to - 0. Let's assign numerical values to each group of bits according to the table. 4.

Для первых 3 бит будут получены значения 255.255.0, которые соответствуют цвету Yellow в системе RGB. Ячейка с цветом Yellow будет содержать в себе 3 бита информации.For the first 3 bits, the values 255.255.0 will be obtained, which correspond to the Yellow color in the RGB system. A cell with the color Yellow will contain 3 bits of information.

Все сообщение будет закодировано в цветовых системе RGB с дополнительным белым цветом (в данном случае белый цвет - включает в себя информацию 0.0.0, а не 0 как при бинарном отображении кода). Для полного сообщения сформируем наглядную таблицу цветовых слоев Red, Green, Blye и их суммы (см. табл. 9).The entire message will be encoded in the RGB color system with an additional white color (in this case, the white color includes the information 0.0.0, and not 0 as in the binary display of the code). For a complete message, we will create a visual table of the color layers Red, Green, Blye and their sum (see Table 9).

Таблица 9Table 9

Закодированное сообщение, разложенное на слои Red, Green, BlueEncoded message, laid out in layers Red, Green, Blue

Получим последовательностьWe get the sequence

110 011 111 111 000 011 101 000 111 000 100 110 010 110 110 010110 011 111 111 000 011 101 000 111 000 100 110 010 110 110 010

001 000 001 100 001 011 100 000 111 010 111 100 111 000 011 101001 000 001 100 001 011 100 000 111 010 111 100 111 000 011 101

111 001 000 100 000 110 000 101 101 100 011 110 010 111 000 001111 001 000 100 000 110 000 101 101 100 011 110 010 111 000 001

101 101 111 101 000 111 010 101 101 000 000.101 101 111 101 000 111 010 101 101 000 000.

Преобразуем полученную последовательность в восьмибитную.Let's convert the resulting sequence into an eight-bit one.

11001111 11110000 11101000 11100010 01100101 10110010 00100000 11000010 11100000 11101011 11001110 00011101 11100100 01000001 10000101 10110001 11100101 11000001 10110111 11010001 11010101 10100000.11001111 11110000 11101000 11100010 01100101 10110010 00100000 11000010 11100000 11101011 11001110 00011101 11100100 0100 0001 10000101 10110001 11100101 11000001 10110111 11010001 11010101 10100000.

Декодируя последовательность, получим исходный текст: Привет Вам от Виталика (см. табл. 11)Decoding the sequence, we get the source text: Greetings from Vitalik (see Table 11)

- 10 044941- 10 044941

Таблица 11Table 11

В данных примерах приведены результаты кодирования текстовой информации, но так же возможно кодировать и любую другую цифровую информацию. Одна цветная ячейка при любой кодируемой информации будет иметь информационную емкость в 3 бита. Такой метод кодирования без дополнительного использования сжатия позволяет уменьшить объем кода пропорционально информационной емкости ячейки.These examples show the results of encoding text information, but it is also possible to encode any other digital information. One color cell with any encoded information will have an information capacity of 3 bits. This coding method, without additional use of compression, makes it possible to reduce the amount of code in proportion to the information capacity of the cell.

Кодирование с использованием всего цветового пространства цветовых систем RGB и CMYK, в данном случае возможно закодировать на одну цветовую ячейку либо 24, либо 32 бита информации в зависимости от выбранной цветовой системы (24 или 32 слоя информации).Coding using the entire color space of the RGB and CMYK color systems, in this case it is possible to encode either 24 or 32 bits of information per color cell, depending on the selected color system (24 or 32 layers of information).

Закодируем сообщение и представим его в виде цветного кода Мама мыла раму.Let's encode the message and present it in the form of a color code. Mom washed the frame.

Dec Dec Bin Bin м m 204 204 11001100 11001100 а A 224 224 11110000 11110000 м m 236 236 11101100 11101100 ы s 251 251 11111011 11111011 л l 235 235 11101011 11101011 Р R 240 240 11110000 11110000 у at 243 243 11110011 11110011 «Пробел» "Space" 32 32 00100000 00100000 46 46 00101110 00101110

11001100 11110000 11101100 - получаем координаты цвета в десятичной системе счисления: 204, 224, 236.11001100 11110000 11101100 - we get the color coordinates in the decimal number system: 204, 224, 236.

Визуальное представление каждого цветового слоя в системе RGB:Visual representation of each color layer in the RGB system:

1-й цветовой канал 0.0.204;1st color channel 0.0.204;

2-й цветовой канал 0.224.0;2nd color channel 0.224.0;

3-й цветовой канал 0.0.236.3rd color channel 0.0.236.

- 11 044941- 11 044941

Суммируя - получаем ячейку с итоговым цветом с координатами RGB 204.224.236 - ячейка содержит информацию: М, а, мSumming up, we get a cell with the final color with RGB coordinates 204.224.236 - the cell contains the information: M, a, m

Остальная часть сообщения кодируется аналогично. Итоговый результат представлен в табл. 12.The rest of the message is encoded similarly. The final result is presented in table. 12.

Таблица 12Table 12

Цветовые координаты ячеек закодированного сообщения Мама мыла раму.Color coordinates of the cells of the encoded message Mom washed the frame.

Координаты RGB RGB coordinates 204.224.236 204.224.236 224:32:236 224:32:236 251;235;224 251;235;224 32:240:224 32:240:224 236:243:46 236:243:46

Таким образом, можно сравнить эффективную площадь, занимаемую кодом при различных систе мах кодирования одного и того же сообщения - Мама мыла раму..Thus, it is possible to compare the effective area occupied by the code for different coding systems for the same message - Mom washed the frame..

При черно-белом кодировании - 72 ячейки - фиг. 11.With black and white coding - 72 cells - fig. eleven.

При кодировании в системах RGB или CMYK с использованием только базовых цветов - 24 ячейкиWhen encoding in RGB or CMYK systems using only basic colors - 24 cells

- фиг. 12, номера ячеек составлены в соответствии с табл. 4- fig. 12, cell numbers are compiled in accordance with table. 4

7 7 5 5 3 3 6 6 1 1 8 8 6 6 8 8 7 7 7 7 2 2 8 8

4 4 8 8 5 5 7 7 4 4 7 7 8 8 4 4 1 1 8 8 6 6 7 7

При кодировании в системах RGB или CMYK с использованием всей цветовой области цветов - 5 ячеек (см. табл.12).When encoding in RGB or CMYK systems using the entire color range of colors - 5 cells (see Table 12).

Такое кодирование с использованием всей области цветов цветовых систем RGB или CMYK позволяет сократить площадь в 14,4 раза без использования стандартных алгоритмов сжатия.This encoding, using the entire color range of the RGB or CMYK color systems, allows for a 14.4-fold reduction in area without the use of standard compression algorithms.

Декодируем сообщение, закодированное в цветовой системе RGB с использованием всей цветовой области системы (см. табл. 13).We decode a message encoded in the RGB color system using the entire color area of the system (see Table 13).

Таблица 13Table 13

Закодированное сообщение в системе RGB использованием всего цветового пространстваRGB encoded message using the entire color space

Суммарный цвет в координатах RGB Total color in RGB coordinates 207:240:232 207:240:232 226'229'242 226'229'242 32:194:224 32:194:224 236:32:238 236:32:238 242:32:194 242:32:194 232'24^'224 232'24^'224 235:232:234 235:232:234 224:0:0 224:0:0

В табл. 14 показано последовательное декодирование каждой ячейки - в каждой ячейке содержатся три символа (3 слоя).In table Figure 14 shows the sequential decoding of each cell - each cell contains three symbols (3 layers).

- 12 044941- 12 044941

Таблица 14Table 14

Декодирование сообщенияDecoding a message

Dec Dec Bin Bin Символ Symbol 20' 20' 11001111 11001111 п P 240 240 11110000 11110000 1’ 1' 232 232 11101000 11101000 II II 226 226 11100010 11100010 в V 229 229 11100101 11100101 е e 242 242 11110010 11110010 т T 00100000 00100000 «Пробел» "Space" 194 194 11000010 11000010 в V 224 224 11100000 11100000 а A 236 236 11101100 11101100 м m 00100000 00100000 «Пробел» "Space" 23S 23S 11101110 11101110 о O 242 242 11110010 11110010 т T 00100000 00100000 «Пробел» "Space" 194 194 11000010 11000010 в V 232 232 11101000 11101000 II II 242 242 11110010' 11110010' т T 224 224 1 1100000' 1 1100000' а A 235 235 11101011 11101011 л l 232 232 11101000 11101000 II II 234 234 11101010 11101010 к To 224 224 11100000 11100000 а A

При формировании нанобар-кода следует учитывать, что рекомендуемая последовательность действий, следующая:When generating a nanobar code, it should be taken into account that the recommended sequence of actions is as follows:

выбор или формирование цветовой системы;selection or formation of a color system;

кодирование и перевод информации в бинарный вид для каждого слоя;encoding and converting information into binary form for each layer;

добавление избыточной информации для восстановления утраченных данных;adding redundant information to recover lost data;

формирование слоев с зависимой или независимой информацией;formation of layers with dependent or independent information;

сложение слоев;adding layers;

расположение на двумерной матрице кода.location on a two-dimensional code matrix.

Преимущества предлагаемого цветного нанобар-кода.Advantages of the proposed color nanobar code.

Методы сжатия и наложения информации позволяют значительно уплотнить код, а также повысить его информационную емкость за счет сложения слоев.Methods of compression and overlay of information can significantly compress the code, as well as increase its information capacity by adding layers.

При сравнении двухмерного кода с трехмерным, расположенным на двухмерной матрице, для цветного нанобар-кода в области полезной информации преимущество очевидно (см. табл. 15).When comparing a two-dimensional code with a three-dimensional code located on a two-dimensional matrix, the advantage for a color nanobar code in the area of useful information is obvious (see Table 15).

Таблица 15Table 15

Сравнение информационной емкости нанобар-кода и трехмерного нанобар-кодаComparison of the information capacity of a nanobar code and a three-dimensional nanobar code

Возможный размер Possible size Размер (в ячейках) Size (in cells) Общая плошадь (в ячейках) Total area (in cells) Площадь вспомогательных элементов (в ячейках) Area of auxiliary elements (in cells) Площадь полезной информации (в ячейках) Area of useful information (in cells) Нанобар-код Nanobar code минимальный minimum 21X21 21X21 441 441 241 241 200 200 максимальный maximum 144X144 144X144 20736 20736 241 241 20495 20495 Цветной нанооар-код. система RGB Color nanooar code. RGB system минимальный minimum 21X21 21X21 441 441 241 241 600 600 максимальный maximum 144X144 144X144 20736 20736 241 241 61485 61485

Преимуществом предлагаемых вариантов является уплотнение информации, за счет расположения трехмерного объекта на двухмерной матрице, при котором суммируются сформированные слои с зависимой или независимой информацией или за счет повышения емкости ячейки без использования дополнительных алгоритмов сжатия информации.The advantage of the proposed options is the compaction of information, due to the location of a three-dimensional object on a two-dimensional matrix, in which the formed layers with dependent or independent information are summed up, or by increasing the cell capacity without the use of additional information compression algorithms.

Основные достоинства предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом:The main advantages of the proposed invention, compared to the prototype:

многократное увеличение (минимум в 3 раза для цифровой версии) компактности кода; цветной нанобар-код является 3-Д объектом и может содержать как зависимую, так и независимую информацию наa multiple increase (at least 3 times for the digital version) of code compactness; color nanobar code is a 3-D object and can contain both dependent and independent information on

--

Claims (4)

слоях, возможность восстанавливать информацию на каждом слое.layers, the ability to restore information on each layer. Кроме того, имеется возможность восстановления данных, имеются цветовые элементы в структуре кода для распознавания кодирующей цветовой системы и разложения на слои и декодирования информации в соответствии с ней. Уплотнение информации в матрице кода за счет сложения слоев кода и повышения информационной емкости кода происходит с возможностью нанесения на любую поверхность.In addition, it is possible to restore data, there are color elements in the code structure to recognize the coding color system and decompose into layers and decode information in accordance with it. The compaction of information in the code matrix by adding layers of code and increasing the information capacity of the code occurs with the possibility of application to any surface. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ кодирования цифровой информации в виде ультрасжатого кода - нанобар-кода, включающий прием подлежащей кодированию информации, кодирование информации с использованием таблицы кодового преобразования и получение кодового сообщения на носителе информации в виде физического или электронного кода, в котором после кодирования информации осуществляют ее шифрование, сжатие и добавление избыточной информации для восстановления в случае ее утраты, шифрование информации осуществляют с использованием криптографических алгоритмов в два этапа: на первом этапе шифрование проводят на уровне байтов с помощью полиалфавитного байтового шифра с различным значением сдвига для каждого байта информации, на втором этапе шифрование осуществляют на уровне битов на основе симметричного битового алгоритма шифрования AES, с количеством раундов перемешивания при шифровании на уровне байтов, равном 1, полученная последовательность зашифрованного сообщения переводится в 16-теричную систему счисления и передается на этап второй битового шифрования, для первого этапа шифрования используется таблица значений 256 на 256 символов или 256 таблиц по 256 позиций, при этом количество полей таблицы соответствует количеству полей кодировочной таблицы ASCII, на втором этапе шифрования - битовом шифровании количество раундов перемешивания является конечным и равно q, при этом сообщение Р длиной а символов разбивается на n-е количество блоков объемом m символов в блоке и шифруется с алгоритмом, содержащим q раундов перемешивания, при шифровании на битовом уровне на всех раундах шифрования осуществляют изменение дизайна шифра, а именно между операциями сдвига данных алгоритма шифрования AES (ShiftRows) и перемешивания данных алгоритма шифрования AES (MixColumns) производят сдвиг блоков с сохранением механизма формирования раундовых ключей и этапов перемешивания, сжатие информации осуществляют на основе методов оптимальных кодов, причем вероятности встречаемости кодовых слов для каждого блока кодируемой информации рассчитывают только для этого блока и пересчитываются для каждого блока, для получения кодового сообщения осуществляют формирование структуры закодированных данных в виде ультрасжатого нанобар-кода в виде физического или электронного изображения двухмерного кода, содержащего область фона, область выравнивающих прямоугольников и область данных, состоящую, по меньшей мере, из одного блока данных, причем область ориентирующих элементов содержит опорный квадрат с рамкой и пустым полем, выравнивающие прямоугольники и рамку границы кода, область данных, содержащую кодовое сообщение, наложена на область ориентирующих элементов таким образом, чтобы элементы областей не перекрывали друг друга, внутри опорного квадрата может быть размещена надпись и/или изображение, причем размеры опорного квадрата, рамки и пустого поля могут изменяться, центр опорного квадрата расположен на пересечении осей симметрии выравнивающих прямоугольников, отличающийся тем, что цифровую информацию после ее кодирования размещают на нескольких информационных слоях, которые затем суммируются по цветовым шаблонам с учетом выбранной системы цветопреобразования, информацию, в том числе как зависимую, так и независимую, при кодировании располагают в многомерном нанобар-коде и кодируют последовательно частями на каждый слой, для получения кодового сообщения осуществляют формирование структуры закодированных данных путем суммирования информационных слоев, содержащих закодированную информацию, по цветовым шаблонам с учетом выбранной системы цветопреобразования.1. A method for encoding digital information in the form of an ultra-compressed code - a nanobar code, including receiving the information to be encoded, encoding the information using a code conversion table and receiving a code message on a storage medium in the form of a physical or electronic code, in which, after encoding the information, it is encrypted , compression and addition of redundant information for recovery in case of its loss, information encryption is carried out using cryptographic algorithms in two stages: at the first stage, encryption is carried out at the byte level using a polyalphabetic byte cipher with a different shift value for each byte of information, at the second stage encryption carried out at the bit level based on the symmetric bit AES encryption algorithm, with the number of shuffle rounds in byte-level encryption equal to 1, the resulting encrypted message sequence is converted to hexadecimal number system and transferred to the second bit encryption stage, for the first encryption stage a table is used values 256 by 256 characters or 256 tables of 256 positions, while the number of table fields corresponds to the number of fields of the ASCII encoding table; at the second stage of encryption - bit encryption, the number of mixing rounds is finite and equal to q, while a message P of length a characters is divided into n the th number of blocks with a volume of m characters per block and is encrypted with an algorithm containing q rounds of shuffling; when encrypting at the bit level, at all rounds of encryption the cipher design is changed, namely between the operations of shifting the data of the AES encryption algorithm (ShiftRows) and shuffling the data of the encryption algorithm AES (MixColumns) shift blocks while maintaining the mechanism for generating round keys and mixing stages, information compression is carried out based on optimal code methods, and the probabilities of occurrence of code words for each block of encoded information are calculated only for this block and recalculated for each block to obtain the code The messages generate an encoded data structure in the form of an ultra-compressed nanobar code in the form of a physical or electronic image of a two-dimensional code containing a background area, an area of alignment rectangles, and a data area consisting of at least one data block, wherein the area of orienting elements contains a reference square with a frame and an empty field, aligning rectangles and a code border frame, a data area containing a code message is superimposed on the area of orienting elements so that the elements of the areas do not overlap each other, an inscription and/or image can be placed inside the reference square, and the dimensions the reference square, frame and empty field can be changed, the center of the reference square is located at the intersection of the symmetry axes of the alignment rectangles, characterized in that the digital information, after being encoded, is placed on several information layers, which are then summed up according to color templates taking into account the selected color conversion system, information, including both dependent and independent, when encoding, they are located in a multidimensional nanobar code and encoded sequentially in parts for each layer; to obtain a code message, the structure of the encoded data is formed by summing the information layers containing the encoded information according to color templates, taking into account the selected color conversion systems. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество формируемых информационных слоев выбирается в зависимости от способа физической или цифровой реализации многомерного нанобар-кода, алгоритмы сжатия на основе графических возможностей систем цветопреобразования определяют метод формирования информационных слоев, их порядок и результат сложения в виде многомерного нанобаркода, который является при этом трехмерным, отображаемым на двухмерном пространстве.2. The method according to claim 1, characterized in that the number of generated information layers is selected depending on the method of physical or digital implementation of the multidimensional nanobar code, compression algorithms based on the graphic capabilities of color conversion systems determine the method of forming information layers, their order and the result of addition into in the form of a multidimensional nanobarcode, which is at the same time three-dimensional, displayed in two-dimensional space. 3. Способ, по п.1, отличающийся тем, что для физического носителя кода выравнивающие прямоугольники и области ориентирующих элементов окрашены в основные цвета сформированной системы цветопреобразования, определение доминирующих цветов как опорных цветовых оттенков производят на основе алгоритмов кластеризации цветовых оттенков.3. The method according to claim 1, characterized in that for the physical carrier of the code, the alignment rectangles and areas of the orienting elements are colored in the primary colors of the generated color conversion system, the determination of the dominant colors as reference color shades is carried out on the basis of color shade clustering algorithms. 4. Способ декодирования цифровой информации в виде ультрасжатого кода, включающий считывание закодированных данных с кода, выбор полезной информации, декомпрессию, дешифрование и декодирование этой информации с использованием таблицы кодового преобразования, утраченную информацию восстанавливают с помощью алгоритмов восстановления информации на основе избыточной информации, записанной при формировании кода, декомпрессию информации осуществляют на основе методов оптимальных кодов на основе суммы полученных вероятностей на этапе компрессии с вычисле4. A method for decoding digital information in the form of an ultra-compressed code, including reading encoded data from the code, selecting useful information, decompressing, decrypting and decoding this information using a code conversion table, the lost information is restored using information recovery algorithms based on redundant information recorded when code generation, information decompression is carried out on the basis of optimal code methods based on the sum of the obtained probabilities at the compression stage with calculation --
EA202193055 2020-12-15 2021-12-06 METHOD FOR ENCODING AND DECODING DIGITAL INFORMATION IN THE FORM OF MULTIDIMENSIONAL NANOBAR CODE EA044941B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141307 2020-12-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA044941B1 true EA044941B1 (en) 2023-10-13

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100378911B1 (en) Information processing method
JP3813387B2 (en) Information embedding method and apparatus, and recording medium
JP3628312B2 (en) Watermark information embedding device and watermark information detection device
US8170208B2 (en) Image decrypting apparatus, image encrypting apparatus, and image decrypting method
US7191336B2 (en) Method for embedding information in an image
CN112001467B (en) Commodity anti-counterfeiting code generation and identification method based on picture encryption and decryption
US20060255141A1 (en) Machine readable data
Islam et al. Enhancing security of image steganography using visual cryptography
JP3881733B2 (en) Confidential information recording method
WO2022131965A1 (en) Method for encoding and decoding digital information in the form of a multidimensional nano-barcode
JP4980958B2 (en) Encryption method using color, and message provision method using color photographic image
KR20090002278A (en) Method of encoding divided two-dimensional barcodes for mobile communication terminal
CN111428532B (en) Coding and decoding method capable of encrypting three-dimensional code
JP2006222788A (en) Image verification device, image embedding device, image detection device, image embedding method, image detection method, computer program, and printed matter manufacturing method
RU2656734C2 (en) Method of digital information in the form of ultra-compressed nano bar code encoding and decoding (options)
CN104573781A (en) Encoding and decoding method of two-dimensional code
Malik et al. A new image steganography technique based on pixel intensity and similarity in secret message
RU2777708C2 (en) Method for encoding digital information in form of multidimensional nanobar-code
EA044941B1 (en) METHOD FOR ENCODING AND DECODING DIGITAL INFORMATION IN THE FORM OF MULTIDIMENSIONAL NANOBAR CODE
CN112422767B (en) Secret sharing method and system based on visual effect
JP4096803B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, image processing program, and recording medium
JPH0764481A (en) Secret maintaining method for top secret document
CN112418374A (en) Information code generation method
JPH09154007A (en) Secret information recording method
Joseph et al. Publicly Verifiable Digital Watermarking Technique for Copyright Property Protection