TW201401790A - 圖碼之編碼解碼方法及其系統 - Google Patents

Abstract

一種圖碼之編碼解碼方法包含以下步驟：(A)提供一原始資料；(B)該圖碼編碼處理模組將該原始資料分割成多個資料片段；(C)該圖碼編碼處理模組將該等資料片段編碼為對應於該等資料片段之一主圖碼單元及至少一原始副圖碼單元；(D)該圖碼編碼處理模組將該原始副圖碼單元轉換成一轉換後副圖碼單元，其中該轉換後副圖碼單元之面積小於該原始副圖碼單元之面積；以及(E)該圖碼編碼處理模組將該轉換後副圖碼單元之其中一側邊設置在該主圖碼單元之其中一側邊上，因而產生一擴增圖碼單元。一種可達成上述功能的圖碼之編碼解碼系統亦被揭露。

Description

圖碼之編碼解碼方法及其系統

本發明是有關於一種編碼解碼技術，特別是指一種圖碼之編碼解碼技術。

走在街頭，常能看見使用者在路上習慣於透過行動裝置隨時隨地瀏覽各類資訊。而其中二維條碼在接收傳遞資訊便利性讓其被廣泛應用各式各樣的場景，同時也是解決行動裝置輸入不便的好幫手。二維條碼的便利性在於，使用者不需手寫輸入，也不需透過語音辨識將詞彙傳送至該行動裝置，只需藉由設置在該行動裝置之攝影機，以及安裝在該行動裝置上的條碼應用程式或條碼函式庫，儲存在二維條碼中的資訊即在頃刻間被辨識出來。

但在目前二維條碼的應用中，由於使用者對於資料容量的需求越來越大，因此，當前的二維條碼在資料的儲存容量成了很大的限制。針對目前最流行的QR碼而言，從維基百科公開的資料來看，請參閱表一：

其中單以中文漢字部分所能儲存的資料容量，以採用UTF-8格式為例限制在984字元。

以現行用於提升二維條碼資料容量的技術中，已有利用色彩條碼的概念來提升二維條碼之單位面積容量，但其色彩條碼之色彩校正技術過於複雜，且對於印刷的品質要求也過高。

因此，為了解決傳統的QR碼之資料容量有限以及色彩條碼之色彩校正不易之問題，並能達到進一步提升二維條碼單位面積所能儲存的資料容量之目的，故有必要尋求解決之道。

因此，本發明之目的，即在提供一種圖碼之編碼解碼方法。

於是，本發明圖碼之編碼解碼方法，適用於實現在一圖碼編碼處理模組以及一圖碼解碼處理模組。該編碼解碼方法包含以下步驟。

首先，提供一原始資料。

接著，該圖碼編碼處理模組將該原始資料分割成多個資料片段。

接著，該圖碼編碼處理模組將該等資料片段編碼為對 應於該等資料片段之一主圖碼單元及至少一原始副圖碼單元，其中該主圖碼單元及該原始副圖碼單元之幾何形狀係為矩形。

接著，該圖碼編碼處理模組將該原始副圖碼單元轉換成一轉換後副圖碼單元，其中該轉換後副圖碼單元之面積小於該原始副圖碼單元之面積，且該轉換後副圖碼單元之形狀為一包括至少一組平行側邊之四邊形。

繼而，該圖碼編碼處理模組將該轉換後副圖碼單元之其中一側邊設置在該主圖碼單元之其中一側邊上，因而產生一擴增圖碼單元。

因此，本發明之另一目的，即在提供一種圖碼之編碼解碼系統。

於是，本發明圖碼之編碼解碼系統，包含一圖碼編碼處理模組。該圖碼編碼處理模組用以將一原始資料編碼處理成一擴增圖碼單元，並包括一資料分割單元、一圖碼編碼單元、一圖碼轉換單元，以及一圖碼組合單元。

該資料分割單元用以將該原始資料分割成多個資料片段。

該圖碼編碼單元用以將該等資料片段編碼為對應於該等資料片段之一主圖碼單元及至少一原始副圖碼單元，其中該主圖碼單元及該原始副圖碼單元之幾何形狀係為矩形。

該圖碼轉換單元用以將該原始副圖碼單元轉換成一轉換後副圖碼單元，其中該轉換後副圖碼單元之面積小於該 原始副圖碼單元之面積，且該轉換後副圖碼單元之形狀為一包括至少一組平行側邊之四邊形。

該圖碼組合單元用以將該轉換後副圖碼單元之其中一側邊設置在該主圖碼單元之其中一側邊上，因而產生該擴增圖碼單元。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之三個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

第一較佳實施例

參閱圖1，本發明圖碼之編碼解碼系統之第一較佳實施例包含一圖碼編碼處理模組2及一圖碼解碼處理模組3。該圖碼編碼處理模組2用以將一原始資料編碼處理成一擴增圖碼單元，且該圖碼解碼處理模組3用以將該擴增圖碼單元解碼處理成該原始資料。

在本第一較佳實施例中，該原始資料1之資料類型可為數值、字母、二進位資料，及漢字字元，一共四種不同的字碼之其中一者，且該原始資料之資料類型亦可為多種不同的字碼之混用型態。該擴增圖碼單元則為該原始資料加密編碼後之圖像資料。

在系統編碼部分：

參閱圖2與圖3，該圖碼編碼處理模組2包括一資料分 割單元21、一圖碼編碼單元22、一圖碼轉換單元23，及一圖碼組合單元24。

在本第一較佳實施例中，該資料分割單元21用以將該原始資料分割成三個資料片段。該圖碼編碼單元22用以將該等資料片段編碼為對應於該等資料片段之一個主圖碼單元12及二個原始副圖碼單元。其中該主圖碼單元12及該等原始副圖碼單元之幾何形狀係為面積大小相等，且形狀為矩形之圖像資料的二維條碼(如，QR碼)。

該圖碼轉換單元23透過齊次轉換矩陣(Homogeneous Transformation Matrix)轉換方式，分別將幾何形狀為矩形的該等原始副圖碼單元轉換成幾何形狀為平行四邊形之轉換後副圖碼單元131、132。在本第一較佳實施例中，該等轉換後副圖碼單元131、132分別具有一組對邊，其長度分別相等於該主圖碼單元12中之二組對邊其中一者；且與該主圖碼單元12其中一組對邊之長度相等的每一轉換後副圖碼單元131、132之對邊，其轉換後的對邊之間隔距離(即，平行四邊形之該對邊的高)小於對應於轉換前的該原始副圖碼單元的對邊之間隔距離；而在該對邊長度不變的情況下，高的距離縮小，因而使每一轉換後副圖碼單元131、132之面積小於轉換前之每一原始副圖碼單元。

經由實驗的驗證，以該等轉換後副圖碼單元131資料可被還原為前提，且在該等轉換後副圖碼單元131之其中一組對邊長度不變的條件之下，轉換後的對邊之間隔距離長度可縮減至轉換前的1/3倍。因此在面積的部分，該等轉 換後副圖碼單元131、132之面積皆可達到轉換前之該等原始副圖碼單元13之面積的1/3。

此外，該圖碼組合單元24用以將其中一個轉換後副圖碼單元131之其中一個側邊設置在和其長度相等的該主圖碼單元12之該其中一側邊上，並將另一個轉換後副圖碼單元132之其中二個相鄰側邊分別設置在個別和該二個相鄰側邊之其中一側邊長度相等的該主圖碼單元12之另一個側邊，以及該轉換後副圖碼單元131之另一個側邊上，因而產生該擴增圖碼單元10。

在系統解碼部分：

參閱圖4，該圖碼解碼處理模組3包括一圖像處理單元31、一圖碼分割單元32、一圖碼校正單元33、一圖碼解碼單元34，及一資料合併單元35，且其中該圖碼解碼處理模組3可為行動裝置的一部份，該行動裝置例如可為手機、個人數位助理、平板電腦，或者為筆記型電腦產品等。

該圖像處理單元31具有一圖像擷取器311以及一圖像校正器312。該圖像擷取器311用以擷取該擴增圖碼單元10之圖像，並將該圖像傳至該圖像校正器312，且其中該圖像擷取器311為數位相機、攝影機，或光學掃描器等。該圖像校正器312用以校正該圖像在擷取過程中所造成的歪斜，例如，可藉由仿射轉換(Affine Transformation)演算法去進行圖像校正。

該圖碼分割單元32用以藉由比對該擴增圖碼單元10之圖像上的特徵點(如，圖像上的〝回〞字方塊)，將該擴 增圖碼單元10分割成該主圖碼單元12及該轉換後副圖碼單元131、132。

該圖碼校正單元33同樣藉由齊次轉換矩陣，將該等轉換後副圖碼單元131、132轉換成幾何形狀為矩形之兩個原始副圖碼單元13。

該圖碼解碼單元34用以將該主圖碼單元12及該等原始副圖碼單元解碼為分別對應於該主圖碼單元12及該原始副圖碼單元13之資料片段。

該資料合併單元35用以將該等資料片段合併成為該原始資料。

參閱圖1，對應上述較佳實施例，本發明圖碼之編碼解碼方法，適用於實現在該圖碼編碼處理模組2以及該圖碼解碼處理模組3。

在編碼方法部分：

參閱圖3與圖5，該編碼處理程序包含以下步驟。

首先，如步驟41所示，提供該原始資料。

接著，如步驟42所示，該圖碼編碼處理模組2將該原始資料分割成多個資料片段。在本第一較佳實施例中，該等資料片段之數目為三個。

接著，如步驟43所示，該圖碼編碼處理模組2將該等資料片段分別編碼成對應於該等資料片段之一個主圖碼單元12及二個原始副圖碼單元。其中該主圖碼單元12及該等原始副圖碼單元13之幾何形狀係為矩形且面積均相等。

接著，如步驟44所示，該圖碼編碼處理模組2利用齊 次轉換矩陣，將每一原始副圖碼單元13轉換為形狀為平行四邊形之轉換後副圖碼單元131、132，使轉換後副圖碼單元131、132之面積小於每一原始副圖碼單元之面積。

繼而，如步驟45所示，該圖碼編碼處理模組2將其中一個轉換後副圖碼單元131之其中一個側邊設置在該主圖碼單元12之該其中一側邊上，並將另一個轉換後副圖碼單元132之其中二個側邊分別設置在該主圖碼單元12之另一個側邊以及該轉換後副圖碼單元131之另一個側邊上，因而產生該擴增圖碼單元10。

在解碼方法部分：

參閱圖6，該解碼處理程序包含以下步驟。

首先，如步驟51所示，該圖碼解碼處理模組3擷取該擴增圖碼單元10之圖像，並校正該圖像在擷取過程中所造成的歪斜。

接著，如步驟52所示，該圖碼解碼處理模組3藉由比對該擴增圖碼單元10之圖像上的特徵點，將該擴增圖碼單元10分割成該主圖碼單元12及該等轉換後副圖碼單元131、132。

接著，如步驟53所示，該圖碼解碼處理模組3將該轉換後副圖碼單元131、132轉換成幾何形狀為矩形之原始副圖碼單元。

接著，如步驟54所示，該圖碼解碼單元34將該主圖碼單元12及該原始副圖碼單元解碼為分別對應於該主圖碼單元12及該等原始副圖碼單元之資料片段。

繼而，如步驟55所示，該圖碼解碼單元34將該等資料片段合併成為該原始資料。

第二較佳實施例

參閱圖1與圖2，在本發明之系統第二較佳實施例中，亦包含該圖碼編碼處理模組2、該圖碼解碼處理模組3，及其兩者之細部構成單元。其中在解碼的部分類似於該第一較佳實施例，故，在此不加贅述。惟在編碼部分，該第二較佳實施例與該第一較佳實施例相異之處如下：

在編碼系統部分

在本第二較佳實施例中，當該原始資料之資料大小可用較少的圖像資料(圖未示)去做編碼儲存時，該資料分割單元21用以將該原始資料分割成二個資料片段11。

因此，該圖碼編碼單元22用以將該等資料片段編碼成對應於該等資料片段之一個主圖碼單元12及一個原始副圖碼單元。

參閱圖2與圖7，在本第二較佳實施例中，該圖碼轉換單元23利用齊次轉換矩陣，將該幾何形狀為矩形的該原始副圖碼單元轉換成幾何形狀為梯形之轉換後副圖碼單元133，並使得該轉換後副圖碼單元131具有一底邊，其長度a與該主圖碼單元12其中一組對邊之長度a相等。

經過實驗的驗證，該轉換後副圖碼單元133在透過齊次轉換矩陣轉換之後，於資料可被還原為前提下，該轉換後副圖碼單元133之面積可減少至轉換前之該原始副圖碼單元的1/3。假設該主圖碼單元12及該原始副圖碼單元之 幾何形狀皆為正方形，則幾何形狀為梯形之該轉換後副圖碼單元133滿足下列不等式(1)、(2)、(3)：

其中，a：梯形之下底邊及正方形每一邊之長度；b：梯形之上底邊長度；及c：梯形之高。

舉例來說，以圖7作為範例進行說明，假設該主圖碼單元12之側邊邊長為a，該轉換後副圖碼單元133之下底邊長度亦為a，且該轉換後副圖碼單元133之上底邊長度為 a，則在上述條件之下，若梯形之高為 a，可使梯形之總面積縮減至原始正方形的1/3倍，即：

此外，上面所提及的範例僅為滿足上述不等式之其中一個態樣，因此本發明其餘可能的實施態樣不以上述所揭露之範例為限。

該圖碼編碼處理模組2用以將該轉換後副圖碼單元133中，長度與該主圖碼單元12其中一組對邊之長度相等之該底邊設置在該主圖碼單元12之該組對邊中的其中一側邊，因而產生該擴增圖碼單元10。

在編碼方法部分：

參閱圖5，本第二較佳實施例之編碼流程類似於該第一較佳實施例，其中不同的地方在於步驟44及步驟45：如步驟44所示，圖碼編碼處理模組2將原始副圖碼單元轉換成轉換後副圖碼單元133，使該轉換後副圖碼單元131之形狀為面積小於該主圖碼單元12之面積之梯形。

如步驟45所示，該圖碼編碼處理模組2將該轉換後副圖碼單元133之其中一底邊(即，梯形之下底邊)設置在該主圖碼單元12之該其中一側邊上，因而產生該擴增圖碼單元10。

第三較佳實施例

參閱圖1與圖2，在本發明之系統第三較佳實施例中，亦包含該圖碼編碼處理模組2、該圖碼解碼處理模組3，及其兩者之細部構成單元。然而，本第三較佳實施例實施方式同樣類似於該第二較佳實施例，其中的差異僅在於該圖碼轉換單元23透過齊次轉換矩陣，將該幾何形狀為平行四邊形的該原始副圖碼單元轉換成該轉換後副圖碼單元134，其中該轉換後副圖碼單元134之面積小於該原始副圖碼單元13之面積，且該轉換後副圖碼單元134之形狀為面積小於該主圖碼單元12之面積之平行四邊形。

舉例來說，以該轉換後副圖碼單元134之幾何形狀為矩形為例。如圖8所示，該轉換後副圖碼單元134之長邊被設置在該主圖碼單元12之其中一個側邊。其中該轉換後副圖碼單元134短邊之長度，則同樣根據實驗的驗證；在該轉換後副圖碼單元134資料可被還原為前提下，該短邊之長度可縮減至轉換前長度的1/3倍。因此在面積的部分，該轉換後副圖碼單元134之面積同樣可達到轉換前之該等原始副圖碼單元之面積的1/3。

至於，該圖碼組合單元24用以將該轉換後副圖碼單元134之其中一側邊設置在該主圖碼單元12之其中一側邊上，因而產生該擴增圖碼單元10。

綜上所述，本發明透過齊次轉換矩陣，將該原始副圖碼單元轉換成面積較小的轉換後副圖碼單元，使得轉換後副圖碼單元之面積可縮減到轉換前的1/3。繼而，再經由該圖碼組合單元將該主圖碼單元及轉換後副圖碼單元組合成為擴增圖碼單元，以將相關聯的資料整合至一個圖像資料中，同時也提升該圖像資料之單位面積所能儲存的資料容量，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧擴增圖碼單元

12‧‧‧主圖碼單元

131~134‧‧‧轉換後副圖碼單元

2‧‧‧圖碼編碼處理模組

21‧‧‧資料分割單元

22‧‧‧圖碼編碼單元

23‧‧‧圖碼轉換單元

24‧‧‧圖碼組合單元

3‧‧‧圖碼解碼處理模 組

31‧‧‧圖像處理單元

311‧‧‧圖像擷取器

312‧‧‧圖像校正器

32‧‧‧圖碼分割單元

33‧‧‧圖碼校正單元

34‧‧‧圖碼解碼單元

35‧‧‧資料合併單元

41~45‧‧‧步驟

51~55‧‧‧步驟

圖1是一方塊圖，說明本發明圖碼之編碼解碼系統； 圖2是一方塊圖，說明在本發明圖碼之編碼解碼系統中一原始資料可藉由一圖碼編碼處理模組編碼形成一擴增圖碼單元；圖3是一示意圖，說明本發明之一第一較佳實施例之該擴增圖碼單元；圖4是一方塊圖，說明在本發明圖碼之編碼解碼系統中該擴增圖碼單元可藉由一圖碼解碼處理模組編碼還原成該原始資料；圖5是一流程圖，說明本發明中的圖碼之編碼方法；圖6是一流程圖，說明本發明中的圖碼之解碼方法；圖7是一示意圖，說明本發明之一第二較佳實施例之該擴增圖碼單元；以及圖8是一示意圖，說明本發明之一第三較佳實施例之該擴增圖碼單元。

2‧‧‧圖碼編碼處理模組

21‧‧‧資料分割單元

22‧‧‧圖碼編碼單元

23‧‧‧圖碼轉換單元

24‧‧‧圖碼組合單元

Claims (12)

1. 一種圖碼之編碼解碼方法，適用於實現在一圖碼編碼處理模組以及一圖碼解碼處理模組，該編碼解碼方法包含以下步驟：(A)提供一原始資料；(B)該圖碼編碼處理模組將該原始資料分割成多個資料片段；(C)該圖碼編碼處理模組將該等資料片段編碼為對應於該等資料片段之一主圖碼單元及至少一原始副圖碼單元，其中該主圖碼單元及該原始副圖碼單元之幾何形狀係為矩形；(D)該圖碼編碼處理模組將該原始副圖碼單元轉換成一轉換後副圖碼單元，其中該轉換後副圖碼單元之面積小於該原始副圖碼單元之面積，且該轉換後副圖碼單元之形狀為一包括至少一組平行側邊之四邊形；以及(E)該圖碼編碼處理模組將該轉換後副圖碼單元之其中一側邊設置在該主圖碼單元之其中一側邊上，因而產生一擴增圖碼單元。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之圖碼之編碼解碼方法，其中在該步驟(D)中，該轉換後副圖碼單元之形狀為面積小於該主圖碼單元之面積之平行四邊形。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之圖碼之編碼解碼方法，其中在該步驟(D)中，該轉換後副圖碼單元之形狀為面積小於該主圖碼單元之面積之梯形，且在該步驟(E )中，該圖碼編碼處理模組將該轉換後副圖碼單元之其中一底邊設置在該主圖碼單元之該其中一側邊上，因而產生該擴增圖碼單元。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之圖碼之編碼解碼方法，其中在該步驟(C)中，該至少一原始副圖碼單元及該至少一轉換後副圖碼單元之數目皆為二個，在該步驟(D)中，每一轉換後副圖碼單元之形狀為面積小於該主圖碼單元之面積之平行四邊形，且在該步驟(E)中，該圖碼編碼處理模組將其中一個轉換後副圖碼單元之其中一個側邊設置在該主圖碼單元之該其中一側邊上，並將另一個轉換後副圖碼單元之其中二個側邊分別設置在該主圖碼單元之另一個側邊以及該轉換後副圖碼單元之另一個側邊上，因而產生該擴增圖碼單元。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之圖碼之編碼解碼方法，在該(E)步驟之後，該方法還包含以下步驟：(F)該圖碼解碼處理模組擷取該擴增圖碼單元之圖像，並校正該圖像在擷取過程中所造成的歪斜；(G)該圖碼解碼處理模組藉由比對該擴增圖碼單元之圖像上的特徵點，將該擴增圖碼單元分割成該主圖碼單元及該轉換後副圖碼單元；(H)該圖碼解碼處理模組將該轉換後副圖碼單元轉換成幾何形狀為矩形之原始副圖碼單元；(I)該圖碼解碼處理模組將該主圖碼單元及該原始副圖碼單元解碼為分別對應於該主圖碼單元及該原始副 圖碼單元之資料片段；以及(J)該圖碼解碼處理模組將該等資料片段合併成為該原始資料。
6. 一種圖碼之編碼解碼系統，包含：一圖碼編碼處理模組，用以將一原始資料編碼處理成一擴增圖碼單元，該圖碼編碼處理模組包括：一資料分割單元，用以將該原始資料分割成多個資料片段；一圖碼編碼單元，用以將該等資料片段編碼為對應於該等資料片段之一主圖碼單元及至少一原始副圖碼單元，其中該主圖碼單元及該原始副圖碼單元之幾何形狀係為矩形；一圖碼轉換單元，用以將該原始副圖碼單元轉換成一轉換後副圖碼單元，其中該轉換後副圖碼單元之面積小於該原始副圖碼單元之面積，且該轉換後副圖碼單元之形狀為一包括至少一組平行側邊之四邊形；以及一圖碼組合單元，用以將該轉換後副圖碼單元之其中一側邊設置在該主圖碼單元之其中一側邊上，因而產生該擴增圖碼單元。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之圖碼之編碼解碼系統，其中該轉換後副圖碼單元之形狀為面積小於該主圖碼單元之面積之平行四邊形或矩形。
8. 根據申請專利範圍第6項所述之圖碼之編碼解碼系統， 其中該轉換後副圖碼單元之形狀為面積小於該主圖碼單元之面積之梯形，且該圖碼組合單元將該轉換後副圖碼單元之其中一底邊設置在該主圖碼單元之該其中一側邊上，因而產生該擴增圖碼單元。
9. 根據申請專利範圍第6項所述之圖碼之編碼解碼系統，其中該至少一原始副圖碼單元及該至少一轉換後副圖碼單元之數目皆為二個，每一轉換後副圖碼單元之形狀為面積小於該主圖碼單元之面積之平行四邊形，該圖碼組合單元將其中一個轉換後副圖碼單元之其中一個側邊設置在該主圖碼單元之該其中一側邊上，並將另一個轉換後副圖碼單元之其中二個側邊分別設置在該主圖碼單元之另一個側邊以及該轉換後副圖碼單元之另一個側邊上，因而產生該擴增圖碼單元。
10. 根據申請專利範圍第6項所述之圖碼之編碼解碼系統，還包含一圖碼解碼處理模組，用以將該擴增圖碼單元解碼處理成該原始資料，該圖碼解碼處理模組包括：一圖像處理單元，用以擷取該擴增圖碼單元之圖像，並校正該圖像在擷取過程中所造成的歪斜；一圖碼分割單元，用以藉由比對該擴增圖碼單元之圖像上的特徵點，並將該擴增圖碼單元分割成該主圖碼單元及該轉換後副圖碼單元；一圖碼校正單元，用以將該轉換後副圖碼單元轉換成幾何形狀為矩形之原始副圖碼單元；一圖碼解碼單元，用以將該主圖碼單元及該原始副 圖碼單元解碼為分別對應於該主圖碼單元及該原始副圖碼單元之資料片段；以及一資料合併單元，用以將該等資料片段合併成為該原始資料。
11. 根據申請專利範圍第10項所述之圖碼之編碼解碼系統，其中該圖像處理單元具有一圖像擷取器及一圖像校正器，該圖像擷取器用以擷取該擴增圖碼單元之圖像，並將該圖像傳至該圖像校正器，且該圖像校正器用以校正該圖像在擷取過程中所造成的歪斜。
12. 根據申請專利範圍第11項所述之圖碼之編碼解碼系統，其中該圖像擷取器係選自於數位相機、攝影機，及光學掃描器所組成之一群組。