TWI646467B - 具有隱匿資料之二維條碼產生方法與系統 - Google Patents

具有隱匿資料之二維條碼產生方法與系統 Download PDF

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Abstract

本發明實施例提供一種具有隱匿資料的二維條碼產生方法，包括：獲取一第一二維條碼，並取出該第一二維條碼中的多個第一資料模組，其中該等第一資料模組用以表示一原始訊息資料；獲取一隱匿資料，並對該等第一資料模組進行處理，以將該隱匿資料藏於該等第一資料模組中，並據此多個第二資料模組；對該等第二資料模組進行一錯誤更正碼編碼，以調整該等第二資料模組與產生多個錯誤更正碼模組；以及合併調整的該等第二資料模組與該等錯誤更正碼模組，以產生一第二二維條碼。

Description

具有隱匿資料之二維條碼產生方法與系統
本發明是有關於一種二維條碼產生方法與系統，且特別是一種具有隱匿資料之二維條碼產生方法與系統。
二維條碼指在一維條碼的基礎上擴充功能出另一維具有可讀性的條碼，其使用黑白矩形圖案表示二進位資料。掃描裝置在掃描二維條碼後，可取得其中所包含的資訊。二維條碼有一維條碼沒有的「定位點」和「容錯機制」。容錯機制在即使沒有辨識到全部的條碼、或是說條碼有汙損時，也可以正確地還原條碼上的資訊。二維條碼的種類繁多，其中一種常用的二維條碼為快速響應矩陣圖碼(Quick Response Code，簡稱為QR碼)。
有些隱匿資料並不希望直接被其他人看到與直接解讀，且這些隱匿資料可能會被藏在於文件與圖像中，以傳遞給特定人士。二維條碼實際上是一種圖碼圖像，因此，這些隱匿資料也可以藏於二維條碼中。將隱匿資料藏在二維條碼中的昔知方法是挑出二維條碼中的幾個模組，並將挑選出的模組直接修改成隱匿資料，故在二維條碼毀損時，掃描裝置可能無法順利地讀出二維條 碼的原始訊息資料，並且獲得隱匿資料。因此，將隱匿資料藏在二維條碼中的昔知方法會降低二維條碼的容錯能力。
本發明實施例提供一種具有隱匿資料的二維條碼產生方法，包括：獲取一第一二維條碼，並取出該第一二維條碼中的多個第一資料模組，其中該等第一資料模組用以表示一原始訊息資料；獲取一隱匿資料，並對該等第一資料模組進行處理，以將該隱匿資料藏於該等第一資料模組中，並據此多個第二資料模組；對該等第二資料模組進行一錯誤更正碼編碼，以調整該等第二資料模組與產生多個錯誤更正碼模組；以及合併調整的該等第二資料模組與該等錯誤更正碼模組，以產生一第二二維條碼。
本發明實施例提供具有隱匿資料的二維條碼產生系統，包括：一獲取單元，用以獲取一第一二維條碼，並取出該第一二維條碼中的多個第一資料模組，其中該等第一資料模組用以表示一原始訊息資料；一資料隱藏單元，獲取一隱匿資料，並對該等第一資料模組進行處理，以將該隱匿資料藏於該等第一資料模組中，並據此多個第二資料模組；一編碼單元，對該等第二資料模組進行一錯誤更正碼編碼，以調整該等第二資料模組與產生多個錯誤更正碼模組；以及一合併單元，合併調整的該等第二資料模組與該等錯誤更正碼模組，以產生一第二二維條碼。
據此，相較於先前技術，本發明實施例提供的具有隱匿資料的二維條碼產生系統，具有以下優點：(1)具有隱匿資料的二維條碼可貼設於需要驗證產品真偽的產品中；以及 (2)具有隱匿資料的二維條碼之容錯能力與原始二維條碼的容錯能力相同。
D1~D28‧‧‧資料塊
E1~E16‧‧‧錯誤更正碼塊
RB‧‧‧剩餘位元塊
2‧‧‧具有隱匿資料的二維條碼產生系統
21‧‧‧獲取單元
22‧‧‧資料隱藏單元
23‧‧‧編碼單元
24‧‧‧合併單元
S31~S49‧‧‧步驟
50‧‧‧灰階圖像
51‧‧‧灰階圖像模組
52‧‧‧窗格
53‧‧‧灰階圖像模組
60‧‧‧閥值遮罩圖像
71‧‧‧彩色圖像
72‧‧‧灰階圖像
73‧‧‧閥值遮罩圖像
74‧‧‧第二QR碼
75‧‧‧中心區塊
76、77‧‧‧模組
O、Y、T、Q‧‧‧放大圖
86‧‧‧灰階圖像模組
87a~87c‧‧‧第一至第三框體層區塊
87d‧‧‧中央層區塊
88‧‧‧像素
91‧‧‧彩色圖像的QR碼
第1圖是一種QR碼之結構的示意圖。
第2圖是本發明實施例之具有隱匿資料之二維條碼產生系統的方塊圖。
第3圖是本發明實施例之具有隱匿資料之二維條碼產生方法的流程圖。
第3圖是本發明實施例之具有隱匿資料之二維條碼產生方法的流程圖。
第4圖是本發明實施例之依據具有隱匿資料之二維條碼進一步產生彩色圖像的二維條碼之方法的流程圖。
第5圖是本發明實施例之用以說明區域計算處理的示意圖。
第6圖是本發明實施例之用以說明閥值遮罩圖像的示意圖。
第7圖是本發明實施例之用以說明判斷中心區塊的像素是否需要修改的示意圖。
第8圖是本發明實施例之用以說明將中心區塊往內切割成負數層區塊的示意圖。
第9圖是本發明實施例之彩色圖像的二維條碼的示意圖。
本發明將參閱其中顯示本發明之例示性實施例的附圖而於下文中更完整地描述。熟悉此領域之技術者將理解，所描述之實施例可在未脫離本發明的精神或範疇下以各種不同方式修改。
為了清楚地描述本發明，與本描述不相關的部分係省略，且於整份說明書中相似之參考符號代表相似之元件。此外，為了說明方便，圖式中所示的個別結構構件之尺寸與厚度係為任意繪示，而本發明毋需受限於所繪示之圖式。
本發明之目的在提供一種具有隱匿資料的二維條碼產生方法與系統，其中二維條碼例如可以QR碼，但本發明不限制於二維條碼的類型。具有隱匿資料的二維條碼可貼設於需要驗證產品真偽的產品中，但本發明不侷限其用途。
進一步地，本發明實施例之具有隱匿資料的二維條碼產生方法與系統主要是將隱匿資料隱藏於原始二維條碼的多個原始資料模組中，以產生藏有隱匿資料的資料模組。接著，計算藏有隱匿資料的資料模組所對應的錯誤更正碼模組，並合併錯誤更正碼模組與藏有隱匿資料的資料模組來產生具有隱匿資料的二維條碼。由於錯誤更正碼模組係由藏有隱匿資料的資料模組所算出，因此，具有隱匿資料的二維條碼之容錯能力與原始二維條碼的容錯能力相同。
首先，請參照第1圖，第1圖是一種QR碼之結構的示意圖。本發明實施例中的二維條碼可以例如是第1圖的QR碼，但本發明不限制於此。第1圖的QR碼是ISO 18004標準的版本2之QR碼，QR碼具有功能塊、資料塊D1~D28、錯誤更正碼塊E1~E16與剩餘位元塊RB。功能塊包括用以定位的四個回字型圖樣、三個回字型圖樣周圍之白色的間隔圖樣與黑白相隔之時序圖樣。
每個資料塊D1~D28具有多個資料模組，每一個資料模組可以為白或黑，以表示訊息資料的其中一個位元。錯誤更正碼塊E1~E16具有多個錯誤更正碼模組，每一個錯誤更正碼模組以為白或黑，以表示錯誤更正碼的其中一個位元，其中錯誤更正碼係由訊息資料計算得到，亦即，錯誤更正碼塊E1~E168由資料塊D1~D28產生。
接著，請參照第2圖，第2圖是本發明實施例之具有隱匿資料之二維條碼產生系統的方塊圖。具有隱匿資料之二維條碼產生系統2可透過硬體電路實現，亦可以透過計算機裝置配合軟體演算法來實現，且本發明不以此為限制。具有隱匿資料之二維條碼產生系統2包括獲取單元21、資料隱藏單元22、編碼單元23與合併單元24，其中獲取單元21電性連接資料隱藏單元22，編碼單元23電性連接資料隱藏單元22，以及合併單元24電性連接資料隱藏單元22與編碼單元23。
以下以二維條碼為QR碼進行說明，但本發明不以此為限制。首先，獲取單元21獲得第一QR碼，也就是一個具有原始訊息資料的QR碼。獲取單元21會擷取出第一QR碼的多個資料模組(其具有原始訊息資料的位元，且為了方便說明，稱為第一資料模組)與多個錯誤更正碼資料模組(其係對多個第一資料模組進行錯誤更正碼編碼而獲得)。
接著，獲取單元21將獲取的多個第一資料模組傳送給資料隱藏單元22。資料隱藏單元22接收隱匿資料，並基於隱匿資料對帶有原始訊息資料的多個第一資料模組進行處理，以產生藏有隱匿資料的多個資料模組(為了方便說明，稱為第二資料模組)，並將多個第二資料模組送給編碼單元23與合併單元24。
接著，編碼單元23對多個第二資料模組進行錯誤更正碼編碼，例如，RS編碼，並據此調整第二資料模組及產生多個錯誤更正碼模組。多個錯誤更正碼模組被送至合併單元24。然後，合併單元24將編碼單元23產生的多個錯誤更正碼模組與調整的多個第二資料模組合併後，產生新的QR碼(為了方便說明，稱為第二QR碼)。
由於第二QR碼的多個錯誤更正碼模組是由藏有隱匿資料的多個第二資料模組產生的，因此，第二QR碼的容錯能力會與第一QR碼相同。另外，透過掃描裝置與特定的軟體算法，第二QR碼的隱藏資料與訊息資料可以被解讀出來，其中解讀出來之第二QR碼的訊息資料與第一QR碼的原始訊息資料實質上相同。
接著，請參照第3圖，第3圖是本發明實施例之具有隱匿資料之二維條碼產生方法的流程圖。具有隱匿資料之二維條碼產生方法可以由計算機裝置執行，且本發明不以執行對象為限制。
首先，在步驟S31中，獲取第一QR碼中之多個第一資料模組。然後，在步驟S32中，對多個第一資料模組進行處理，以將隱匿資料藏在多個第一資料模組中，並據此產生多個第二資料模組。接著，在步驟S33中，對多個第二資料模組進行編碼，以調整第二資料模組及產生多個錯誤更正碼模組。然後，在步驟S34中，將多個錯誤更正碼模組與調整的多個第二資料模組合併，以產生第二QR碼。
另外，為了使得前述產生的第二QR碼不僅是單純的QR碼，更可以將第二QR碼與彩色圖像進行處理，以產生較美觀的彩色圖像的二維條碼。請參照第4圖，第4圖是本發明實施例之依據具有隱匿資料之二維條碼進一步產生 彩色圖像的二維條碼之方法的流程圖。第4圖的方法可以由計算機裝置執行，且本發明不以執行對象為限制。
首先，在步驟S41中，提供彩色圖像與第二QR碼，然後獲取彩色圖像對應之灰階圖像。例如，將彩色圖像進行YUV色域轉換，以獲取Y之灰階圖像，但本發明不以此為限制。
接著，在步驟S43中，依據灰階圖像產生閥值遮罩圖像。例如，可以透過全域計算或區域計算方法來產生閥值遮罩圖像。其中，區域計算方法可以改善灰階圖像在採光不平均時，造成二值化後的黑白QR碼有瑕疵之形況。
請一併參照第5圖與第6圖，第5圖是本發明實施例之用以說明區域計算處理的示意圖，且第6圖是本發明實施例之用以說明閥值遮罩圖像的示意圖。灰階圖像50為N×N個灰階圖像像素51，區域計算方法是使用一個窗格52來計算每一個灰階圖像像素的平均亮度。窗格52例如是5×5個灰階圖像像素51之尺寸，但本發明不以此為限制。窗格52內各灰階圖像像素51之像素平均亮度會被算出，且像素平均亮度會作為窗格52之中心的灰階圖像像素53的閥值。最後，產生的閥值遮罩圖像60如第6圖所示。
接著，請再繼續參照第4圖，在步驟S43產生閥值遮罩圖像後，接著進行步驟S44。依據第二QR碼的模組數量，對灰階圖像與閥值遮罩圖像進行切割。若第二QR碼具有M×M個模組，則灰階圖像與閥值遮罩圖像會被切成同等M×M個大小的灰階圖像模組與閥值遮罩圖像模組。進一步地，在步驟S44中，切割出每一個灰階圖像模組的中心區塊。舉例來說，若每一個灰階圖像模組為24×24像素的尺寸，則中心區塊可以是8×8、10×10或13×13像素的尺寸。
然後，在步驟S45中，依據灰階圖像模組的中心區塊的特徵亮度、相應位置的閥值與相應位置之第二QR碼的模組，判斷中心區塊是否需要修改。無須修改的中心區塊，其每一個像素無須修正，而需要修改的中心區塊，其每一個像素則在步驟S46~S48中作進一步的處理。
進一步地，當中心區塊相應位置之第二QR碼的模組為白色(Qi,j=0)，且中心區塊的平均特徵亮度(例如平均亮度或中位數亮度)大於等於相應位置之平均閥值(閥值遮罩圖像相應位置的平均閥值)加上強韌值，則無須修改此中心區塊；當中心區塊相應位置之第二QR碼的模組為黑色(Qi,j=1)，且中心區塊的平均特徵亮度小於等於相應位置之平均閥值(閥值遮罩圖像相應位置的平均閥值)減去強韌值，則無須修改此中心區塊。另外，未符合上述情況的中心區塊，則屬於須修改的中心區塊。
換句話說，當第i列第j行的中心區塊Ci,j在滿足下面公式(1)時，中心區塊Ci,j的像素無須修改。公式(1)表示如下：Yi,j=Yi,j,if“Yi,j Ti,j-α”and“Qi,j=1”；or“Yi,j Ti,j+α”and“Qi,j=0” 公式(1)，其中Yi,j表示中心區塊Ci,j的平均特徵亮度，Ti,j表示閥值遮罩圖像中第i列第j行之模組的平均閥值，Qi,j表示第二QR碼中第i列第j行之模組的位元值，α表示強韌值，以及i與j為1至M之整數。
進一步地，請參照第7圖，第7圖是本發明實施例之用以說明判斷中心區塊的像素是否需要修改的示意圖。於第7圖中，彩色圖像71之一部分的放大圖為O，灰階圖像72的對應放大圖O之部分的放大圖為Y，閥值遮罩圖像73的對應放大圖O之部分的放大圖為T，以及第二QR碼74的對應放大圖O之部分的放大圖為Q。第二QR碼74的模組77為白色，因此，在中心區塊75的平均特徵亮度 大於等於閥值遮罩圖像73之模組76的平均閥值加上強韌值時，中心區塊75才無須修改。
請再繼續參照第4圖，在步驟S45判斷完須修改的中心區塊後，接著執行步驟S46。在步驟S46中，針對須修改的中心區塊往內切割成複數層區塊。請參照第8圖，第8圖是本發明實施例之用以說明將中心區塊往內切割成複數層區塊的示意圖。若在步驟S45，判斷灰階圖像72中的灰階圖像模組86的中心區塊75需要修改，則將中心區塊75切割成第一至第三框體層區塊87a~87c與中央層區塊87d的多個複數層區塊，其中位於最外層的多個像素88構成第一框體層區塊87a，其餘則可依此類推。
請再繼續參照第4圖，接著，在步驟S47中，根據複數層區塊中之像素的亮度、相應位置之閥值與相應位置之第二QR碼的模組，判斷是否修改複數層區塊中之像素的亮度。進一步地，當複數層區塊之像素的相應位置之第二QR碼的模組為白色，且複數層區塊之像素的亮度大於等於相應位置之閥值(閥值遮罩圖像相應位置的閥值)加上強韌值，則無須修改此像素的亮度；當複數層區塊之像素之第二QR碼的模組為黑色，且複數層區塊之像素的亮度小於等於相應位置之閥值(閥值遮罩圖像相應位置的閥值)減去強韌值，則無須修改複數層區塊之像素。另外，未符合上述情況的複數層區塊之像素，則屬於須修改的複數層區塊之像素。
換句話說，當第i列第j行的中心區塊Ci,j的複數層區塊之像素滿足下面公式(2)時，則此像素無須修改。公式(2)表示如下：Yi,j(k)=Yi,j(k),if“Yi,j(k)Ti,j-α”and“Qi,j=1”；or“Yi,j(k)Ti,j+α”and“Qi,j=0” 公式(2)， 其中Yi,j(k)表示中心區塊Ci,j的第k複數層區塊之像素的亮度，Ti,j表示閥值遮罩圖像中第i列第j行之模組的平均閥值，Qi,j表示第二QR碼中第i列第j行之模組的位元值，α表示強韌值，以及i與j為1至M之整數。
接著，在步驟S48中，對須修改亮度的像素，進行亮度的修改。不符合上述公式(2)的複數層區塊之像素會根據與中心區塊之中心像素的遠近、強韌值、相應位置的閥值遮罩圖像之模組的閥值與相應位置的第二QR碼的模組進行修改。修改的方式如公式(3)，表示如下：Yi,j(k)=Ti,j-wkα,if“Yi,j(k)>Ti,j-α”and“Qi,j=1”；orYi,j(k)=Ti,j+wkα,if“Yi,j(k)<Ti,j+α”and“Qi,j=0” 公式(3)，其中wk為權重值，其取決於第k複數層區塊之像素會根據與中心區塊之中心像素的遠近。
請繼續參照第8圖，第一至第三框體層區塊87a~87c與中央層區塊87d之像素所對應的wk可以分別是1、2、3與4，但本發明不以此為限制。當第一框體層區塊87a中的某一個像素需要修改，且相應位置的第二QR碼的模組為白色，則此像素的亮度被修改為Yi,j(1)=Ti,j+w1α。當中央層區塊87d中的某一個像素需要修改，且相應位置的第二QR碼的模組為黑色，則此像素的亮度被修改為Yi,j(4)=Ti,j-w4α。
之後，在步驟S49中，依據修改後的灰階圖像來產生彩色圖像的第二QR碼，亦即將修改後的灰階圖像與其他UV圖像進行色域轉換，以得到彩色圖像的第二QR碼。請參照第9圖，第9圖是本發明實施例之彩色圖像的二維條碼的示意圖。在步驟S49執行後，其產生的彩色圖像的第二QR碼如第9圖之彩色圖像的QR碼91所示。
綜合以上所述，本發明實施例之具有隱匿資料的二維條碼產生方法與系統利用錯誤更正碼重新編碼，可以將隱匿資料藏在原始的二維條碼中，以產生新的二維條碼，且新的二維條碼的容錯力與原始的二維條碼的容錯力相同。再者，新的二維條碼亦可以轉換為具有彩色圖像的二維條碼，以增加美觀。
雖然本發明配合現行考量可實用的例示性實施例而描述，應瞭解的是，本發明不限於所揭露之實施例，相反的，其旨在涵蓋包含於附加的申請專利範圍之精神與範圍內之各種修改以及等效配置。

Claims (5)

  1. 一種具有隱匿資料的二維條碼產生方法，包括：獲取一第一二維條碼，並取出該第一二維條碼中的多個第一資料模組，其中該等第一資料模組用以表示一原始訊息資料；獲取一隱匿資料，並對該等第一資料模組進行處理，以將該隱匿資料藏於該等第一資料模組中，並據此多個第二資料模組；對該等第二資料模組進行一錯誤更正碼編碼，以調整二資料模組及產生多個錯誤更正碼模組；合併調整的該等第二資料模組與該等錯誤更正碼模組，以產生一第二二維條碼；提供一彩色圖像，並獲取該彩色圖像之一灰階圖像；對該灰階圖像進行一區域計算處理，以獲得一閥值遮罩圖像；將該灰階圖像進行切割，以使該灰階圖像具有多個模組，其中該灰階圖像的模組數量與該第二二維條碼的模組數量相同；切割出該灰階圖像之每一灰階圖像模組的一中心區塊；針對每一個中心區塊，依據一強韌值、對應位置的該第二二維條碼之一模組、該中心區塊的一特徵亮度、對應位置的該閥值遮罩圖像的一模組的一閥值判斷該中心區塊是否須修改；對須修改的該中心區塊的至少一像素進行修改；以及依據修改後的該灰階圖像，產生具有該彩色圖像的該第二二維條碼； 其中，對須修改的該中心區塊往內進行切割，以獲得該中心區塊的一複數層區塊，其中該複數層區塊包括至少一框體層區塊與一中心層區塊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有隱匿資料的二維條碼產生方法，其中該第一二維條碼與該第二二維條碼分別為一第一QR碼與一第二QR碼。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之有隱匿資料的二維條碼產生方法，其中該錯誤更正碼編碼為一RS編碼。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之有隱匿資料的二維條碼產生方法，其中根據該強韌值、該複數層區塊的該像素的亮度、對應位置的該閥值遮罩圖像的該模組的該閥值與對應位置的該第二二維條碼之該模組判斷該像素是否須修改。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之有隱匿資料的二維條碼產生方法，其中針對須修改的每一個像素，依據該像素的亮度、該像素距離相應的該中心區塊之一中心像素的距離、該強韌值與對應位置的該閥值遮罩圖像的該模組的該閥值修改該像素。
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