TW201412029A - 二維條碼之編碼系統 - Google Patents

Abstract

一種二維條碼之編碼系統，涉及到編碼方法、微小圖像插入至印刷原稿一起印刷及光學辨識設備解碼。包括微小圖像之編碼規則、辨識方法、印刷方法、激光打印機打印方法；微小圖像鑲入到印刷原稿一起印刷到印刷產品上，印刷機器不需額外的設備，印刷成本也不會增加，其鑲入的條碼不易為人察覺，人眼閱讀或觀看加碼過的印刷物時易忽略其上的微小圖像條碼所以不太會影響正常閱讀；光學辨識設備利用黑色油墨吸收紅外線的原理對其照射紅外線，反射光將會忽略黑色以外的油墨只讀取用黑色油墨印刷的微小條碼以取得該條碼的排列方式並將該排列方式對應到一個碼值，該碼值可以對應到一段音樂或資訊播放或顯示出來。該二維條碼之編碼系統的特色為印刷覆蓋面積小且碼量大，輸出至印刷品上覆蓋面積不超過1.3%且在1.5 x 1.5平方亳米區域內共有42億種以上的條碼排列組合。

Description

二維條碼之編碼系統

本發明是關於一種二維條碼之編碼系統，該碼以微小圖像的形式插入至印刷原稿一起印刷，特別是關於條碼覆蓋面積小且碼量大的微小圖像編碼印刷。

習知技術中，微小圖像編碼的缺點在於碼量很少，只有7萬不到的碼量，另者印刷後條碼覆蓋面積大且不能使用雷射列印機列印，甚至辨識設備必需垂直接近印刷物方能感應條碼。

碼量少限制了使用範圍，如圖書管理系統或倉儲管理系統都需要碼量至少有百萬碼量以上方能合理使用。

現今市面上主要的雷射列印機皆在600dpi，在本發明之前，碼量超過7萬碼量以上的二維碼編碼系統無法使用一般600dpi的雷射列印機列印，必需送到印刷廠印刷後方能使用，印刷機器的限制影響其應用的普及性。

其次，在本發明之前碼量超過7萬碼量的編碼，其條碼覆蓋面積大、條碼多，印刷後極易影響印刷原稿的內容，印出後會有明顯的黑點影響美觀，這對高品質的印刷品來說是一種明顯的不足，以致於大多的圖書出版不願採用，且其條碼過密辨識設備容易將兩個微小條碼誤視為單一微小條碼以致於無法以太過傾斜的角度辨識條碼。

本發明所要解決的技術問題是提供一種編碼方式能滿足以下的技術要求，使其碼量大、條碼少且覆蓋面積小、可以在一般的雷射列印機列印、辨識設備與印刷品的夾角可辨識最大角度要斜過45度、條碼必需要有糾錯的能力以避免不良的印刷造成的誤讀及條碼的排列，盡可能減少印刷龜紋的產生。

技術要求1. 辨識設備一般外形像一支筆，使用者握筆接近印刷品時，其鏡頭攝得的圖像上下左右的方向不定，必需有個方法判斷方向將圖轉正以利辨識。

技術要求2. 減少條碼的覆蓋面積且碼塊(10)不得太大才不至於影響辨識設備的鏡頭大小。

技術要求3. 盡可能使單一條碼(101)含入更多的資訊，藉此提高碼量。

技術要求4. 碼塊(10)內的多個條碼(101)必須平均的分散開來，以減少印刷龜紋的產生。

技術要求5. 碼塊(10)內的多個條碼(101)的相對位置必須能使用CRC循環冗餘校驗以減少印刷及辨識設備所造成的誤辨。

技術要求6. 當辨識設備與印刷物的夾角斜過45度時所造成的視差而改變條碼(101)間的相對角度、大小、長度及距離時能被辨識設備所偵測計算出來。

技術要求7. 對600dpi雷射列印機的支持，條碼(101)的編碼方式必需要配合使不同600dpi雷射列印機能列印出可辨視的條碼。

本發明是通過以下的技術措施來實現。

技術措施1. 先定出碼塊(10)內的水平軸線(111)及垂直軸線(112)，該兩條軸線可以確定碼塊(10)的位置、大小及方向，其特征為碼塊的軸線各內含4個條碼(101)且連成一條直線並其相鄰兩個條碼(101)距離的比例由左至右7比11比9(103)、由上至下為7比11比9(104)，因為所有碼塊(10)皆用此一特征的軸線所以整個編碼區域(121)就會被直線切割成多個碼塊(10)，辨識設備只要先找到相互垂直各5個以上的條碼(101)所構成的兩條直線就能確定碼塊(10)所在的位置、大小，再檢查軸線內條碼(101)距離的比例及兩條軸線的相對夾角就能確定其上下左右方向。

技術措施2. 為了減少條碼的覆蓋面積、僅可能使單一條碼(101)含入更多的資訊及減少印刷龜紋的產生，在碼塊內定出9個平均分散且不相重疊的碼值區域(102)，每個碼值區域(102)又被畫分為16個方位，分別代表0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F的16進位數值，條碼若且唯若只能出現在16個方位的其中一 個方位的中心位置；碼值區域(102)平均分散即表示條碼(101)分散可減少印刷龜紋的產生；一個碼值區域(102)的16個方位若且唯若出現一個條碼(101)即表示該條碼(101)含有16個資訊量，如此一個條碼(101)即能表示0至16的其中一個數值；因為使用碼值區域(102)方位的方法大大減少使用條碼(101)的個數，一個碼塊(10)只用到9個條碼(101)覆蓋面積也就相對減少。

技術措施3. 碼塊(10)中的9個碼值區域(102)內的條碼(101)代表之數值若分別為a₀、a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆、a₇及a₈則定該碼塊(10)的數值為a₀+a₁×16¹+a₂×16²+a₃×16³+…+a₈×16⁸，每個條碼(101)有16種可能9個條碼(101)即有16⁹種可能組合，即2³⁶種可能組合，資訊量相當於計算機中一個36位元的儲存體，其中取出4位元當CRC循環冗餘校驗，其餘32位元剛好是4個位元組非常適合計算機存儲運算。使用4位元的CRC循環冗餘校驗可以大幅減少印刷或辨識設備的誤差所造成的誤判，當CRC循環冗餘校驗失敗即表示辨識出的碼值不對需要重新再做一次辨識掃描。

技術措施4. 為了避免辨識設備與印刷物的夾角過於傾斜所造成的視差而改變條碼(101)間的相對角度、大小、長度及距離，在分析辨識設備掃描進來的圖像時用到水平軸線(111)及垂直軸線(112)內條碼間的距離比例固定 的特性加上兩個準則來計算條碼(101)在碼值區域(102)的那個方位上。

準則1：辨識設備與印刷物的夾角所造成的視差幾乎不會改變直線的特性，即若辨識設備掃描進來的圖像中的3個條碼連成一條直線則印刷品上相對應的3個條碼必然連成一條直線；準則2：觀測條碼的大小與觀測條碼至鏡頭的距離成反比，若印刷品上的3點A、B及C在同一條直線上且其以x角度投影到辨識設備掃描進來的圖像上的點分別為A’、B’及C’其中若AB線段長為a，BC線段長為b，A’B’線段長為a’，B’C’線段長為b’則可找到一與夾角x有關的r(x)使的b/a=r(x)^a’(b’/a’)，其中各種角度的r(x)及其長度的對應關係可以事先求出以供辨識程序使用。使用印刷品上的水平軸線(111)、垂直軸線(112)內的條碼(101)間的距離比例是固定7：11：9的特性再配合辨識設備掃描進來的軸線內條碼間的距離數值，可以經過查表找到事先算好的r(x)，再利用r(x)及辨識設備掃描進來的圖像上條碼所投影在軸上的距離查表反推回印刷品上的位置；例如圖一(A)的AB線段長及BC線段長比例為a：b=7：11，圖一(A’)為圖一(A)經由辨識設備掃描進來的圖像其A’B’線段長及B’C’線段長測得為a’及b’，經由b/a=r(x)^a’(b’/a’)即可求得r(x)的值即偵測到傾斜角度，在圖一(A’)中有一點 D其平行垂直軸投影在水平軸的點Dx及其平行水平軸投影在垂直軸的點Dy其中ADx及ADy線段長也是可以經由所測的點D及兩軸算出，利用ADx的長度及r(x)即能查表求得D在紙上的水平位移，同樣ADy及r(x)查表可以得D在紙上的垂直位移，如此D在紙上的位置即被確定。應用以上的兩個準則可以精確的找出條碼所在碼值區域(102)的那個方位上而不會因為視差無法判斷，如此大大提高辨識角度也就提高使用上的方便性。

技術措施5. 600dpi雷射列印機在列印微小圖點時會有兩個問題：問題1. 把兩個距離過近的圖點印成一個圖點；問題2. 忽略面積過小的圖點不印且各種品牌的列印機對最小面積的要求不一樣。

本發明由於條碼分散所以不會出現把兩個距離過近的圖點印成一個圖點的問題。對條碼面積小而被忽略不印的解決方法為依不同的列印機改變列印前的條碼面積大小使其列印後不會出現條碼印不出來的情況。

本發明採用上述的技術措施後所得到的效益有可使用一般雷射列印機列印輸出印刷品成本降低、輸出條碼淡適合覆蓋在一般圖書上印刷、碼量加大以致應用範圍變大、感應角度加大使用更方便。

10‧‧‧碼塊

101‧‧‧條碼

102‧‧‧碼值區域

103‧‧‧水準軸點間距比7：11：9

104‧‧‧垂直軸點間距比7：11：9

111‧‧‧水準軸線

112‧‧‧垂直軸線

120‧‧‧背景碼

121‧‧‧編碼區域

下面結合附圖列出本發明二維條碼之編碼系統的構造示意圖。

圖一(A)單一碼塊(10)示意圖；圖一(A’)單一碼塊(10)傾斜角度取像造成的視差示意圖；圖一(B)碼塊軸點(111)(112)示意圖；圖一(C)編碼區域(121)示意圖；圖一(D)碼值區域(102)的碼值示意圖；圖一(E)碼塊(10)的碼值示意圖；以及圖一(F)鑲入條碼印刷輸出。

10‧‧‧碼塊

101‧‧‧條碼

102‧‧‧碼值區域

103‧‧‧水準軸點間距比7：11：9

104‧‧‧垂直軸點間距比7：11：9

Claims (10)

1. 一種二維條碼之編碼系統，包括編碼區域由多個相同碼塊依編碼區域大小重複排列；每個碼塊內含16個條碼、9個碼值區域、1個水平軸線及1個垂直軸線。
2. 如申請專利範圍第1項所述二維條碼之編碼系統，其中，水平軸線內含4個條碼並連成一條直線，相鄰兩個條碼距離比例由左至右為7比11比9。
3. 如申請專利範圍第1項所述二維條碼之編碼系統，其中，垂直軸線內含4個條碼並連成一條直線，相鄰兩個條碼距離比例由上至下為7比11比9。
4. 如申請專利範圍第1項所述二維條碼之編碼系統，其中，每個碼值區域分為16個方位，每個方位分別給予0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E及F的16進位數值。
5. 如申請專利範圍第1項所述二維條碼之編碼系統，其中，碼值區域的16個方位填入不同的16進位數值即構成另一個二維條碼之編碼系統。
6. 如申請專利範圍第1項所述二維條碼之編碼系統，其中，每個碼值區域若且唯若出現一個條碼。
7. 如申請專利範圍第1項所述二維條碼之編碼系統，其中，每個碼塊若且唯若包含16個條碼，其中扣掉7個被包含在水平軸線及垂直軸線內的條碼外還有9個 條碼，該9個條碼各代表一個16進位數值，取值的方法為其在碼值區域的那個方位。
8. 如申請專利範圍第7項所述二維條碼之編碼系統，其中，每個碼塊內9個條碼代表之數值構成一個9位數的16進位數值，9個條碼代表之數值若分別為a₀、a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆、a₇及a₈則碼塊的數值為a₀+a₁×16¹+a₂×16²+a₃×16³+…+a₈×16⁸，即一個碼塊可以有16⁹種可能數值，若用2進位表示則可以有2³⁶可能數值即可以用36個位元儲存，但因現今大多數計算機系統以8位元的倍數處理資料所以取8的倍數32個位元儲存碼塊的數值，其餘的4位元用來做CRC錯誤驗証，如此一個碼塊有2³²種可能數值也就是說依碼塊內的9個條碼存在的位置不同可以表示0至2³²-1的數值大約42億個碼值。
9. 如申請專利範圍第1項所述二維條碼之編碼系統，其中，編碼區域內由多個相同的碼塊重覆排列而成，編碼區域的碼值即為內含的任一碼塊碼值，光學辨識設備只要能感應到該編碼區域內的其中一個碼塊即可解出其碼值。
10. 如申請專利範圍第9項所述二維條碼之編碼系統，其中，除編碼區域外可加入背景碼以平衡印刷版面的顏色，背景碼固定取該編碼系統的其中一碼值。