ES2332012T3 - Codigo grafico bidimensional de alta densidad, sistema de codificacion y sistema de decodificacion basados en dicho codigo. - Google Patents
Codigo grafico bidimensional de alta densidad, sistema de codificacion y sistema de decodificacion basados en dicho codigo. Download PDFInfo
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Abstract
Código gráfico bidimensional que comprende una serie de caracteres (12) impresos sobre un soporte (2), dispuestos de forma contigua y organizados de acuerdo con una dirección de lectura primaria (D1) y una dirección de lectura secundaria (D2), de manera que cada carácter (12) está definido por una correspondiente matriz (13) de puntos (15) que tiene selectivamente un nivel de brillo entre un nivel de brillo alto ("1") y un nivel de brillo bajo ("0"); en el que cada carácter (12) comprende una submatriz utilizable correspondiente (17) y una región de separación correspondiente (18) y porque la submatriz utilizable (17) comprende, como mínimo, dos puntos contiguos (15), teniendo ambos el nivel de brillo bajo ("0") y la región de separación (18) está configurada a efectos de delimitar la submatriz utilizable correspondiente (17) a lo largo de los dos lados adyacentes, caracterizado porque los caracteres (12) están dispuestos de forma que la submatriz utilizable (17) de cada carácter (12) distinto de un carácter inicial (12'') bordea sobre regiones de separación (18) de caracteres contiguos (12) y está separada de las submatrices utilizables (17) de todos los caracteres contiguos (12).
Description
Código gráfico bidimensional de alta densidad,
sistema de codificación y sistema de decodificación basados en dicho
código.
La presente invención se refiere a un código
gráfico bidimensional de alta densidad y a un sistema de
codificación y un sistema de decodificación basado en dicho
código.
Como es sabido, los códigos de barras
monodimensionales son utilizados de manera muy amplia para la
codificación gráfica de pequeñas cantidades de información. Los
códigos de barras pueden ser impresos fácilmente, de forma directa,
sobre un objeto genérico o una etiqueta a aplicar sobre el propio
objeto y están organizados de manera que la información llevada por
los mismos puede ser captada automáticamente por aparatos ópticos
que son rápidos y simples de utilizar. En particular, la
información es codificada con intermedio de una sucesión, de acuerdo
con una dirección predeterminada, de barras de diferente grosor,
separadas por espacios, que tienen también diferentes grosores. El
límite más importante de los códigos de barras monodimensionales
consiste en el número limitado de caracteres que pueden ser
codificados, hasta unas pocas decenas de caracteres alfanuméricos,
lo cual comporta una baja densidad de la información que puede ser
obtenida. Por lo tanto, su utilización no es ventajosa cuando es
necesario codificar una cierta cantidad de datos, aunque sea
modesta.
A efectos de superar la limitación anteriormente
mencionada, se ha propuesto la utilización de códigos gráficos
bidimensionales, que pueden ser de tipo apilado o de tipo matriz.
Los códigos bidimensionales apilados están organizados con
sucesiones de barras separadas por espacios en una primera
dirección, básicamente en forma de códigos monodimensionales. En
los códigos bidimensionales apilados, no obstante, existen
diferentes sucesiones dispuestas, una a lo largo de otra, en una
segunda dirección perpendicular a la primera dirección.
Los códigos matriz bidimensionales utilizan, por
el contrario, conjuntos de caracteres yuxtapuestos dentro de un
campo, usualmente cuadrangular, y se definen por matrices de puntos.
Cada punto puede adoptar selectivamente un nivel entre dos niveles
admisibles de brillo (típicamente blanco y negro).
Los códigos bidimensionales contienen entonces
información de servicio (delimitadores, signos de referencia,
indicadores dimensionales, etc.), que corresponden a las dimensiones
y a la orientación del campo que contiene la información útil.
En cualquier caso, los códigos bidimensionales
pueden llevar solamente una cantidad de información más bien
limitada, también por el hecho de que están especialmente asociados
a una geometría predeterminada. Estos códigos pueden llevar
típicamente y de forma aproximada dos mil caracteres alfanuméricos,
que se reducen a poco menos de mil si se utilizan para llevar
bytes.
La densidad de información que puede ser
obtenida con códigos bidimensionales es ciertamente más elevada que
la densidad de los códigos de barras monodimensionales. No obstante,
la correlación entre puntos contiguos en términos de brillo,
procedentes de las características tecnológicas de los medios
actuales de impresión y captación, limitan la densidad de
codificación de información máxima a un nivel todavía no
satisfactorio. En realidad, la impresión actual de un solo punto
sobre el medio de impresión no es suficientemente repetible con
procesos de impresión por ordenador actualmente disponibles
(impresión por chorros de tinta o chorros de burbujas de tinta,
transferencia térmica de tinta). En la práctica, a efectos de evitar
errores sistemáticos de lectura, es necesario utilizar una
resolución de impresión mucho más reducida que la teóricamente
disponible, a expensas de la densidad y de las dimensiones totales
de los códigos bidimensionales impresos. En caso de densidades
nominales muy elevadas, la densidad máxima que se puede obtener de
forma realista utilizando una impresora láser de alta calidad no
supera en la actualidad los 1600 bytes por pulgada cuadrada (en
comparación con una densidad máxima de más de 11000 bytes por
pulgada cuadrada que se puede obtener teóricamente operando con una
resolución de 300 dpi).
Alternativamente, sería necesario utilizar
medios de impresión y de captación muy costosos para poder utilizar
códigos bidimensionales no disponibles en la mayor parte de
aplicaciones posibles. Como consecuencia, en la actualidad, los
códigos bidimensionales conocidos no son adecuados para codificación
de grandes cantidades de informa-
ción.
ción.
El documento
EP-A-0 386 149 da a conocer un
código gráfico bidimensional que comprende caracteres impresos
sobre un soporte y organizado de acuerdo con una dirección primaria,
y una dirección secundaria de lectura. Los caracteres son definidos
por matrices de puntos que tienen selectivamente un nivel de brillo
entre un nivel elevado y un nivel bajo de brillo. En cada carácter
una submatriz utilizable comprende, como mínimo, dos puntos
contiguos que tienen el nivel de brillo bajo y una zona de
separación rodea la submatriz utilizable en cada lado.
El objetivo de la presente invención consiste en
dar a conocer un código gráfico bidimensional y un sistema de
codificación y sistema de decodificación basados en dicho código,
para posibilitar la superación de las limitaciones que se han
descrito y, en particular, que posibilite obtener, dados los mismos
medios de impresión y de captación de imágenes, una densidad más
elevada de codificación de información.
\newpage
De acuerdo con la presente invención, un código
gráfico bidimensional, un sistema de codificación gráfica
bidimensional y un sistema de decodificación de códigos gráficos
bidimensionales se definen en las reivindicaciones 1, 8 y 10
respectivamente.
Para mejor comprensión de la invención se
describe a continuación una realización de la misma, solamente a
título de ejemplo no limitativo, y haciendo referencia a los dibujos
adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 muestra un código gráfico
bidimensional según una realización de la presente invención;
- las figuras 2 y 3 muestran detalles, a mayor
escala, del código gráfico bidimensional de la figura 1;
- las figuras 4a-4d muestran
modelos de caracteres incluidos en el código gráfico bidimensional
de la figura 1;
- la figura 5 es un diagrama de bloques de un
sistema de codificación gráfica bidimensional basado en el código
gráfico bidimensional de la figura 1;
- la figura 6 es un diagrama de bloques de un
sistema para la decodificación gráfica de códigos gráficos
bidimensionales basado en el código gráfico bidimensional de la
figura 1; y
- las figuras 7a-7c muestran
modelos de caracteres incluidos en un código gráfico bidimensional
de acuerdo con una realización distinta de la presente
invención.
Haciendo referencia a la figura 1, un código
gráfico bidimensional, designado en su conjunto con el numeral de
referencia (1), está impreso sobre un soporte (2), por ejemplo,
realizado de un material laminar. El código (1) ocupa una parte
sustancialmente cuadrangular del medio (2) y define una dirección
principal de lectura (D1) y una dirección secundaria de lectura
(D2) perpendiculares entre sí. La dirección de la lectura primaria
(D1) y la dirección de la lectura secundaria (D2) tienen
orientaciones. A continuación, los términos "anchura" y
"altura" se utilizan para indicar dimensiones de acuerdo con la
dirección de la lectura principal (D1) y la dirección de la lectura
secundaria (D2), respectivamente.
El código (1) comprende barras (3) de
delimitación lateral, una barra de orientación (4), marcadores
angulares (5), delimitadores de fila y columna (7, 8), un campo
para cabecera (9) y un cuerpo (10).
Las barras de delimitación (3) están situadas en
márgenes opuestos del código (1) con respecto a la dirección
principal de lectura (D1) y se extienden en la dirección de lectura
secundaria (D2) en un tramo igual a la altura del propio código
(1). La anchura de las bandas de delimitación (3) es tal que
posibilita la captación de un nivel de brillo de referencia.
La barra de orientación (4) y los marcadores
angulares (5) están dispuestos respectivamente a un lado (con
respecto a la dirección de lectura secundaria (D2)) y alrededor del
cuerpo (10) del código (1), y definen la geometría y orientación
del mismo a efectos de facilitar el proceso de decodificación.
Los delimitadores de fila y columna (7, 8)
dispuestos en lados adyacentes del cuerpo (10) proporcionan la
referencia para la exploración de dicho cuerpo (10) durante la
decodificación.
El campo de cabecera (9) es repetido en lados
opuestos del cuerpo (10) con respecto a la dirección secundaria de
lectura (D2) y contiene información de las dimensiones del cuerpo
(10) que se correlacionan con la capacidad máxima y con la densidad
del código (1) y con la cantidad de información efectivamente
codificada (en la práctica, una parte del cuerpo (10) podría
encontrarse vacía).
Tal como se ha mostrado en la figura 2, el
cuerpo (10) del código (1) comprende una serie de caracteres (12)
dispuestos de forma que son contiguos entre sí y organizados en
filas de cuerpo y columnas de cuerpo según la dirección principal
de lectura (D1) y la dirección secundaria de lectura (D2),
respectivamente. Con referencia a la figura 3, cada uno de los
caracteres (12) está definido por una respectiva matriz (13) de
puntos (15). La realización describe que las matrices (13) son
matrices cuadradas 3x3 y tienen tres filas de caracteres (R1, R2,
R3) y tres columnas de caracteres (C1, C2, C3). Se debe observar que
los delimitadores (7, 8) de fila y columna tienen la misma altura y
la misma anchura que los caracteres (12).
Los puntos (15) tienen selectivamente un nivel
de brillo comprendido entre un nivel de brillo alto y un nivel de
brillo bajo. El nivel de brillo alto corresponde sustancialmente al
blanco, y un primer valor lógico es asociado al mismo, por ejemplo
("1"). En vez de ello, el nivel de brillo bajo corresponde
sustancialmente al negro y un segundo valor lógico es asociado al
mismo, por ejemplo ("0").
Cada uno de los caracteres (12) comprende además
una correspondiente submatriz utilizable (17) (en el ejemplo
descrito, una matriz cuadrada 2 x 2) y una región de separación
correspondiente (18).
La región de separación (18) está configurada a
efectos de delimitar la submatriz utilizable correspondiente (17) a
lo largo de dos lados adyacentes. En mayor detalle, en cada carácter
(12), la región de separación (18) incluye los puntos (15) de la
fila de caracteres (R3) y la columna de caracteres (C3) que definen
bordes adyacentes de la matriz correspondiente (13). En la práctica
(Figura 2), los caracteres (12) están dispuestos de manera que la
submatriz utilizable (17) de cada carácter (12) distinto de un
carácter inicial (12') bordea en regiones de separación (18) de
caracteres adyacentes (12) y está separada de las submatrices
utilizables (17) de todos los caracteres adyacentes (12).
Preferentemente, todos los puntos (15) de la región de separación
(18) de cada carácter (12) tienen el nivel de brillo alto
("1"). Además, en la realización que se describe, la submatriz
utilizable (17) de cada carácter (12) precede a la columna de
caracteres (C3) y a la fila de caracteres (R3) que pertenece a la
respectiva región de separación (18) de acuerdo con la dirección
primaria de lectura (D1) y a la dirección secundaria de lectura
(D2), respectivamente.
En cada carácter (12), la submatriz utilizable
(17) comprende, como mínimo, dos puntos contiguos (15), teniendo
ambos un nivel de brillo bajo ("0"). Preferentemente, cada uno
de los puntos (15) de la submatriz utilizable (17) que tiene nivel
de brillo bajo, se encuentra contiguo, como mínimo, a otro punto
(15) que tiene nivel de brillo bajo. A continuación, se debe
comprender que cada punto (15) que no corresponde al borde es
contiguo a otros ocho puntos circundantes (15). Además, a efectos
de hacer máxima la capacidad de distinción de los caracteres (12)
durante la decodificación, entre todas las posibles configuraciones
se selecciona y se utiliza un subconjunto de caracteres modelo
(20a-20d) cuyas submatrices utilizables (17) tienen
configuraciones que son morfológicamente distintas y no solamente
topológicamente distintas. Se hace referencia a dos configuraciones
como morfológicamente distintas cuando en las submatrices
correspondientes utilizables (17) las correspondientes posiciones
de los puntos (15) que tienen el mismo nivel de brillo son
distintas. Por ejemplo, dos caracteres (12), cada uno de los cuales
incluye dos puntos (15) con bajo nivel de brillo alineados según la
dirección de lectura primaria (D1) y dispuestos en la fila de
caracteres (R1) en un caso y en la fila de caracteres (R2) en el
otro, son topológicamente, pero no morfológicamente, distintos. Dos
caracteres (12) cada uno de los cuales incluye dos puntos (15) con
bajo nivel de brillo, alineados de acuerdo con la dirección de
lectura primaria (D1) en un caso y de acuerdo con la dirección de
lectura secundaria (D2) en el otro, son ambos topológicamente y
morfológicamente distintos. En la realización descrita, en
particular, se seleccionan cuatro caracteres modelo
(20a-20d):
- un primer carácter modelo ("template")
(20a) (figura 4a) comprende dos puntos (15) con bajo nivel de
brillo ("0"), alineado en la dirección de lectura primaria
(D1);
- un segundo carácter modelo (20b) (figura 4b)
comprende dos puntos (15) con bajo nivel de brillo ("0")
alineados en la dirección de lectura secundaria (D2); y
- un tercer carácter modelo (20c) (figura 4c) y
un cuarto carácter modelo (20b) (figura 4d) incluyen cada uno de
ellos dos puntos (15) con bajo nivel de brillo ("0") dispuestos
diagonalmente y en direcciones giradas en 90º una con respecto a la
otra.
Los caracteres (12) son elementos distintos de
respectivos caracteres modelo (20a-20b).
De esta manera cada carácter (12) codifica una
cantidad de información igual a 2 bits y a efectos de codificar un
byte, se requieren cuatro caracteres (12).
El código (1) explota básicamente el hecho de
que utilizando técnicas de impresión convencionales, tales como
impresión por chorros de tinta o transferencia térmica de tinta,
tiene lugar un efecto de correlación en pares o pequeños grupos de
puntos contiguos con bajo nivel de brillo (por lo tanto, impresos
por transposición de tinta o tóner sobre el soporte y no
simplemente definidos por partes no impresas del soporte). En la
práctica, la impresión real de puntos contiguos es
significativamente más ancha que la unión de las impresiones
individuales de puntos aislados.
La utilización de las regiones de separación
(18) para separar las submatrices utilizables (17) posibilita
impedir la superposición y confusión de caracteres contiguos (12) y
además favorece la conservación de la alineación de acuerdo con la
dirección de lectura primaria (D1) y la dirección de lectura
secundaria (D2).
El efecto global es una amplificación de
contraste que favorece la capacidad de restricción de los caracteres
durante la decodificación. Por lo tanto, es posible utilizar una
resolución de impresión muy elevada, aunque la impresión de los
puntos individuales no esté perfectamente definida. La reducción en
las dimensiones de los caracteres que se deriva de la alta
resolución de impresión, prevalece de manera clara sobre el número
más elevado de caracteres necesario para codificar una cantidad
determinada de información y por lo tanto el efecto global es un
incremento considerable de la densidad máxima de información que se
puede obtener. En efecto, la utilización del código, según la
invención, posibilita la obtención de densidades reales del orden
de 10.000 bytes por pulgada cuadrada sin aumentar significativamente
la probabilidad de errores de lectura.
El código, de acuerdo con la invención es
ventajoso además por su flexibilidad, dado que sus dimensiones se
pueden escoger libremente, por ejemplo, en base a la extensión de la
parte disponible del soporte. La información requerida para
descodificar (dimensiones, orientación, capacidad máxima de código,
cantidad de información efectivamente codificada, etc.) es incluida
en el código, tiene un peso moderado en comparación con las
dimensiones globales de este último y se puede captar fácilmente.
En efecto, también la posibilidad de optimizar la geometría del
código en base a las características del soporte posibilita
transportar una mayor cantidad de información de promedio dada la
misma área ocupada.
Con referencia a la figura 5, un sistema (100)
para codificar un formato gráfico bidimensional comprende una
unidad de entrada (101), una unidad de codificación (102) y una
unidad de impresión (103) (por ejemplo, una impresora láser).
La unidad de entrada (101) recibe una secuencia
(SC) de una fuente de datos procedente de una fuente externa (110)
(por ejemplo, una unidad de control de un ordenador que realiza las
operaciones de proceso predeterminadas y produce la secuencia de
datos de fuente (SC)). La secuencia de datos de fuente (SC) es
codificada en un formato binario o en cualquier otro formato
adecuado para su utilización por un ordenador.
La unidad de codificación (102) recibe la
secuencia de datos de fuente (SC) y la convierte en un código
gráfico bidimensional. En la práctica, la unidad de codificación
(102) genera una secuencia de datos de imagen (2DGG) que
corresponde a un código de gráfico bidimensional (1') del tipo
descrito anteriormente, que tiene contenidos idénticos a los
contenidos de la secuencia de datos de fuente (SC).
La unidad de impresión (103) es controlada por
la unidad de codificación (102) para la impresión del código
gráfico bidimensional (1'), es decir, para transferir la secuencia
de datos de imagen (2DGG) a un soporte (2').
La figura 6 muestra un sistema (200) para
decodificar códigos gráficos bidimensionales, que comprende un
dispositivo óptico (201) para la captación de imágenes (por
ejemplo, un escáner) y una unidad de decodificación (202).
El dispositivo óptico (201) capta una imagen
(2DGG_IMG) de un código gráfico bidimensional (1'') del tipo
descrito anteriormente, previamente impreso sobre un soporte (2').
La imagen (2DGG_IMG) es suministrada a la unidad de decodificación
(202) para su conversión en una secuencia correspondiente de datos
extraídos (EC), cuyo contenido es idéntico al contenido del código
gráfico bidimensional (1'').
Finalmente, es evidente que se pueden introducir
modificaciones o variaciones en el código que se ha descrito, sin
salir del ámbito de la presente invención, tal como se define en las
reivindicaciones adjuntas. En particular, los caracteres del código
pueden ser definidos por matrices de mayores dimensiones, por
ejemplo 4 x 4 o 5 x 5. En estos casos, también las submatrices
utilizables pueden ser de mayores dimensiones y pueden contener
grupos separados de puntos contiguos con un nivel de brillo
bajo.
Por ejemplo, las figuras 7a-7c
muestran algunos posibles caracteres modelo
(320a-320c), incluyendo matrices 4 x 4, submatrices
utilizables (317) y regiones de separación (318). Las submatrices
utilizables (317) son matrices 3 x 3. En el ejemplo de la figura
7c, el carácter modelo (320c) comprende dos grupos de puntos (315)
que son contiguos por pares.
Claims (10)
1. Código gráfico bidimensional que comprende
una serie de caracteres (12) impresos sobre un soporte (2),
dispuestos de forma contigua y organizados de acuerdo con una
dirección de lectura primaria (D1) y una dirección de lectura
secundaria (D2), de manera que cada carácter (12) está definido por
una correspondiente matriz (13) de puntos (15) que tiene
selectivamente un nivel de brillo entre un nivel de brillo alto
("1") y un nivel de brillo bajo ("0");
en el que cada carácter (12) comprende una
submatriz utilizable correspondiente (17) y una región de separación
correspondiente (18) y porque la submatriz utilizable (17)
comprende, como mínimo, dos puntos contiguos (15), teniendo ambos
el nivel de brillo bajo ("0") y la región de separación (18)
está configurada a efectos de delimitar la submatriz utilizable
correspondiente (17) a lo largo de los dos lados adyacentes,
caracterizado porque los caracteres (12) están dispuestos de
forma que la submatriz utilizable (17) de cada carácter (12)
distinto de un carácter inicial (12') bordea sobre regiones de
separación (18) de caracteres contiguos (12) y está separada de las
submatrices utilizables (17) de todos los caracteres contiguos
(12).
2. Código, según la reivindicación 1, en el que
en cada carácter (12), cada punto (15) de la submatriz utilizable
(17) que tiene el nivel de brillo bajo ("0") es contiguo, como
mínimo, a otro punto (15) que tiene nivel de brillo
bajo ("0").
bajo ("0").
3. Código, según la reivindicación 1, en el que
en cada carácter (12), la región de separación (18) comprende, como
mínimo, una fila de borde (R3) y una columna de borde (C3) que son
adyacentes a la respectiva matriz (13).
4. Código, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que todos los puntos (15) de la
región de separación (18) de cada carácter (12) tienen el nivel de
brillo alto ("1").
5. Código, según la reivindicación 4, en el que
la submatriz utilizable (17) de cada carácter (12) precede una
primera porción (C3) de la respectiva región de separación (18) en
la dirección de lectura primaria (D1) y una segunda porción (R3) de
la correspondiente región de separación (18) en la dirección de
lectura secundaria (D2).
6. Código, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que cada una de las matrices (13)
que definen los caracteres (12) comprende tres filas y tres
columnas.
7. Código, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los caracteres (12) son
elementos distintos de respectivos caracteres modelo
(20a-20d) y en el que las submatrices utilizables
(17) de los caracteres modelo (20a-20d) tienen
configuraciones morfológicamente distintas entre si.
8. Sistema de código gráfico bidimensional que
comprende:
- una unidad de entrada (101) para recibir la
secuencia de datos (SC), y
- una unidad de codificación (102) para
convertir la secuencia de datos (SC) en un código gráfico
bidimensional (2DGC, 1').
caracterizado porque el código gráfico
bidimensional (2DGC, 1') está realizado de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1-7.
9. Sistema, según la reivindicación 8, que
comprende una unidad de impresión (103) controlada por la unidad de
codificación (102) para impresión del código gráfico bidimensional
(2DGC, 1') sobre un soporte (2').
10. Sistema de decodificación de códigos
gráficos bidimensionales que comprende:
- un dispositivo de captación óptica (201) para
la captación de una imagen (2DGC_IMG) de un código gráfico
bidimensional (1'') impreso sobre un soporte (2''); y
- una unidad de decodificación (202) para
convertir el código gráfico bidimensional (1'') en una secuencia de
datos correspondiente (EC) sobre la base de la imagen (2DGC_IMG)
caracterizado porque el código gráfico
bidimensional (1'') es realizado de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-7.
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