專利名稱：新型大容量二維條碼與系統(tǒng)及其編解碼方法和應(yīng)用的制作方法
新型大容量二維條碼與系統(tǒng)及其編解碼方法和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明所公開的大容量二維條碼，涉及一種適應(yīng)于行業(yè)應(yīng)用和移動增值業(yè)務(wù)的二 維條碼技術(shù)，涉及二維條碼的碼型和碼字結(jié)構(gòu)，涉及信息糾錯編碼和解碼技術(shù)，信息加密和 解密技術(shù)，信息壓縮和解壓縮技術(shù)，圖像識別和圖像處理技術(shù)。
背景技術(shù)：
二維條形碼是在一維條碼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是普通條形碼信息量的數(shù)十倍，甚 至上百倍。二維條形碼包括在傳統(tǒng)一維條形碼編碼原理的基礎(chǔ)上，將多個一維碼在縱向堆 疊產(chǎn)生的堆疊式二維條碼和在一個矩形空間通過黑白單元在矩陣中的不同分布而進(jìn)行編 碼的矩陣二維條碼。
一維條碼從20世紀(jì)70年代問世以來發(fā)展迅速，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。一 維條碼的特點是所含有的數(shù)據(jù)容量較小，只是作為一種對于物品等檢索的手段，需要依靠 后臺數(shù)據(jù)庫的支持。一維條碼不支持漢字，尺寸比較大，無法加密。針對一維條碼的不足， 出現(xiàn)了二維條碼。二維條碼儲存的信息容量更大，可以對于信息進(jìn)行加密，和增加糾錯編碼 等處理，使得信息的保密性與糾錯能力等得以極大的提高。
二維條形碼的特征是以深色單元，和淺色單元為基本單位來表達(dá)特定的信息。二 維條碼典型碼字有 QR code, DataMatrix, VeriCode, CODE 16k, PDF417, C0DE49, MaxiCode, CodeOne等上百種，一維條形碼，一般以水平方向表達(dá)信息，通過增加寬度，增大印刷面積來 擴(kuò)大容量。與此相比，二維條形碼是以縱橫兩元方向來表達(dá)信息，相同面積的圖片里所記錄 的信息量卻是一維條形碼的數(shù)百倍。而且普通的條形碼是做為識別碼來使用的，因此需要 通過在線調(diào)用實際詳細(xì)數(shù)據(jù)信息等外部信息。與一維條形碼相比，二維條形碼數(shù)據(jù)存儲密 度高，相同的信息量可以通過較小的面積來存儲。因此，一維條形碼無法印刷的部件，二維 條碼卻能，比如，電子部件，小型部件。也可能應(yīng)用到生產(chǎn)，倉庫，出售管理。二維條碼分別 應(yīng)用與各種不同的領(lǐng)域，包括，半導(dǎo)體，汽車，電子工業(yè)，鋼鐵小物件，醫(yī)療器械，藥品，軍事， 生產(chǎn)管理，物流領(lǐng)域，資訊管理(文檔管理)，手機(jī)應(yīng)用等。二維條碼的出現(xiàn)，本身就具有 很大的容量以容納實際詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，就不需要像一維條形碼那樣在線使用或調(diào)用外部信 息。在國外，二維碼的行業(yè)應(yīng)用正在普及，而二維碼作為手機(jī)增值業(yè)務(wù)的應(yīng)用主要是由日本 和韓國的移動運營商以及增值業(yè)務(wù)提供商的全力推進(jìn)而獲得極大普及。甚至在日本二維碼 增值業(yè)務(wù)已經(jīng)成為移動運營商在移動增值業(yè)務(wù)中的三大主營業(yè)務(wù)之一。
中國移動在2006年推出了二維條碼業(yè)務(wù)，并確定了 QR碼和DM碼作為移動增值業(yè) 務(wù)應(yīng)用的二維碼。這兩種二維條碼并不是作為強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，而是作為推薦標(biāo)準(zhǔn)加以推廣的。同 時2009年2月中國聯(lián)通和中國電信都分別表示在2009年內(nèi)推出二維條碼移動增值業(yè)務(wù)。
從二維碼的實際應(yīng)用需求來說，主要包括行業(yè)應(yīng)用和手機(jī)應(yīng)用。
手機(jī)二維條碼是二維條碼與移動通訊終端(手機(jī))結(jié)合運用的產(chǎn)物。近年來，隨 著拍照、彩信手機(jī)的擴(kuò)大推廣及移動通信增值業(yè)務(wù)的快速增長，可應(yīng)用在手機(jī)上的二維條 碼技術(shù)應(yīng)運而生。手機(jī)二維條碼是指將相關(guān)信息用二維條碼進(jìn)行編碼，使二維條碼信息以彩信的形式在手機(jī)里存儲、閱讀、傳播。手機(jī)既可作為二維條碼信息的載體結(jié)合二維條碼識 讀設(shè)備加以應(yīng)用，也可在手機(jī)中內(nèi)置或下載二維條碼識讀引擎來識讀商品、雜志上的二維 條碼標(biāo)識，從而獲取二維條碼內(nèi)隱含的有效信息，來進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用的開發(fā)。目前，手機(jī)二維 條碼在歐美、日韓等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)都有較成熟的市場應(yīng)用。隨著我國移動通訊行業(yè)的發(fā) 展，3G時代的到來，手機(jī)二維條碼將融入到人們的衣、食、住、行等方方面面，深刻改變我們 的生活習(xí)慣，手機(jī)二維碼的應(yīng)用，在2008年登上了中國信息服務(wù)十大應(yīng)用的首位。
目前在民航、鐵路、影院、體育場館、旅游景點等行業(yè)和部門，紙質(zhì)票務(wù)的應(yīng)用還占 據(jù)著絕對主要地位。相對于電子票務(wù)來說，傳統(tǒng)的紙質(zhì)票務(wù)，如機(jī)票、火車票、電影票、各種 門票等，在應(yīng)用環(huán)節(jié)存在著比較明顯的幾個不足如印刷成本較高、容易被復(fù)制、仿冒、易損 毀等；對票券運營單位來說，面臨著售票的人力成本高企、防止假票的安全驗證、票務(wù)使用 信息不能留存等問題的困擾。對消費者來說，存在著要親自到售票場地去取票，有時還要排 隊等待、被假票欺騙、保存票券等諸多不便。隨著手機(jī)二維條碼電子票務(wù)應(yīng)用市場的展開， 可以有效的解決傳統(tǒng)票務(wù)領(lǐng)域存在的問題。在票務(wù)市場，將逐步實現(xiàn)紙質(zhì)票的電子化，便 利、安全、時尚、高效。電子票的實現(xiàn)方式是結(jié)合售票單位的網(wǎng)站(對應(yīng)于電腦和手機(jī))、售 票信息發(fā)布平臺共同來完成。消費者需要購票時，可以用電腦或手機(jī)上網(wǎng)查找相關(guān)的票務(wù) 信息，并登陸相關(guān)的票務(wù)網(wǎng)站，檢索相關(guān)的票務(wù)信息，并通過網(wǎng)上電子商務(wù)交易平臺訂購票 務(wù)，并完成網(wǎng)上支付。支付完成后，售票系統(tǒng)會把電子票務(wù)以二維條碼的形式發(fā)送到購票 者的手機(jī)中，完成購票流程。在消費時，經(jīng)過終端的驗票設(shè)備進(jìn)行檢驗后，可享受相應(yīng)的服 務(wù)。在需要發(fā)票、登機(jī)憑證的民航，鐵道等場合，可在機(jī)場或火車站設(shè)置的打印票務(wù)的自助 終端，掃描條碼后打印票務(wù)憑證，實現(xiàn)上述功能。
二維碼電子票務(wù)的應(yīng)用將擴(kuò)大到以下各個領(lǐng)域
■移動訂票中國第一張電子電影票2005年由中國移動推出，這種形式將傳統(tǒng)票 變成電子票，將物流變成電子流，節(jié)省成本的同時，提高了效率。
■積分兌換采用手機(jī)二維碼的積分兌換方式后，用戶可以隨時隨地提出兌換申 請，并到就近的兌換點兌換禮品。
■電子VIP 以二維碼VIP電子卡替代傳統(tǒng)實體VIP卡，VIP客戶只要攜帶手機(jī)，就 可享受服務(wù)。目前全球通VIP易登機(jī)的系統(tǒng)已經(jīng)在全國除港澳臺的62家主要機(jī)場安裝完 畢。
■電子折扣券電子折扣券得以實現(xiàn)無紙化，直接發(fā)到用戶手機(jī)中，使用者只需攜 帶手機(jī)即可享受餐飲、娛樂、旅游、百貨購物服務(wù)的各種折扣優(yōu)惠。
■電子提貨券用電子憑證的形式替代傳統(tǒng)的提貨券，條碼憑證已廣泛應(yīng)用到實 物營銷、實物派送等方面，大大方便了商家和消費者。
■飛機(jī)票火車票等乘客購買電子客票后，登陸相關(guān)網(wǎng)站，輸入身份證號及相關(guān)的 航班或車次等信息，便可以自行選擇座位，完成自助購票。之后，乘客只需帶著手機(jī)在機(jī)場 或火車站專用自助設(shè)備掃描換取實體的機(jī)票或火車票，就可通過安檢登機(jī)或乘車。
■電子導(dǎo)診用戶可以通過手機(jī)終端預(yù)約掛號，憑二維碼電子憑證在預(yù)約時間前 往醫(yī)院直接取號，大大減少了排隊掛號、候診的時間，為用戶提供了一種新型的就醫(yī)模式。
■電子簽到會議、展覽、活動通知與簽到，用于企業(yè)訪客登記與安排。
■手機(jī)解碼防偽應(yīng)用二維條碼具有多重防偽特性，它可以采用密碼防偽、加密防偽及利用所包含的信息如指紋、照片等進(jìn)行防偽，因此具有極強(qiáng)的保密防偽性能。
■數(shù)據(jù)錄入以及解碼上網(wǎng)手機(jī)二維條碼閱讀引擎是一種支持手機(jī)掃描、識別二 維條碼的軟件。帶攝像頭的手機(jī)只要內(nèi)置或下載二維條碼閱讀引擎后，就可以通過掃描物 品上的二維條碼，解讀二維條碼內(nèi)所隱含的信息，暢享二維條碼所帶來的便利。
例如手機(jī)二維碼可以應(yīng)用于航空票務(wù)和火車票服上?？窃谥袊裼煤娇站志W(wǎng) 站的數(shù)字顯示2008年國內(nèi)航空公司旅客運輸量達(dá)1. 91億人次。而鐵道部統(tǒng)計在2009年 春運期間旅客流量就達(dá)到1. 88億，全年預(yù)計旅客流量達(dá)到數(shù)十億。其中只要10%的旅客使 用二維碼電子票務(wù)系統(tǒng)，就能為整個民航系統(tǒng)和鐵道系統(tǒng)節(jié)省數(shù)十億元人民幣；其次是可 以節(jié)省機(jī)票代理費中物流配送的人力成本，第三可以減少銷售過程所占用的資金，同時還 有助于解決航空公司和鐵道部門與票務(wù)代理商之間的資金結(jié)算與回籠問題。節(jié)約大量的印 刷成本、人力成本，減少資源浪費，環(huán)保高效。帶給消費者便利、自由的購票過程。符合行業(yè) 的信息化建設(shè)要求，提升企業(yè)管理水平，增強(qiáng)競爭力。
現(xiàn)有二維條碼在應(yīng)用上仍然存在各種不足之處，包括在平面介質(zhì)上印刷的二維條 碼，在流通和保管上會出現(xiàn)污跡或損壞，造成無法正確識讀。因此增加了糾錯編碼，以及引 入為了識別二維條碼圖形而用的識別圖形。而識別圖形會占據(jù)比較大的面積，使得二維條 形碼的實際信息所占的面積減小，同時，由于受到規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)和實際應(yīng)用效果的限制，現(xiàn)有二 維條形碼的信息容量并不大，需要表示較大的信息量時一個碼字不能夠滿足要求。另外，為 了在規(guī)定的面積上容納盡可能多的信息，現(xiàn)有二維條形碼對于不同的信息，如數(shù)字，字母， 以及不同國家的文字采用不同的編碼方法，以便壓縮信息增加容量。而這種對于不同的信 息采用不同的編碼壓縮的方法導(dǎo)致了一個二維碼不能對于各種不同的信息同時進(jìn)行二維 碼編碼。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有二維條碼所存在的不足，解決現(xiàn)有二維條碼所存在的問題，本發(fā)明公開 了一種新型大容量二維條碼。與其他二維條碼的實現(xiàn)技術(shù)不同。本發(fā)明的二維條碼，直接 對于二進(jìn)制的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和處理，不論編碼的原始信息是數(shù)字，字母，各種文字(包 括英文，漢字，同文，韓文，以及其他各國文字)，或是音樂，聲音，照片，圖像，代碼等所有二 進(jìn)制信息的混合都可以直接進(jìn)行二維條碼編碼，并且可以根據(jù)需要在進(jìn)行二維條碼編碼時 對于信息進(jìn)行加密和壓縮。同時對于每一個二維條碼圖形所含的信息量大小，圖形尺寸大 小，和二維碼的矩陣形狀，糾錯等級等可以根據(jù)用戶的需求加以動態(tài)設(shè)定。
本發(fā)明同時公開了上述二維條碼的碼型和碼字結(jié)構(gòu)，以及碼字信息的糾錯編碼和 解碼，信息的加密和解密，信息的壓縮和解壓縮的實現(xiàn)方法。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)如下。
本專利發(fā)明公開了一種全新的具有大容量并適合于手機(jī)和行業(yè)設(shè)備使用的二維 條碼和系統(tǒng)，以及該二維條碼的編碼和解碼方法。該大容量二維碼由定位區(qū)，定位間隔區(qū)， 數(shù)據(jù)區(qū)所組成。而定位區(qū)又由定位虛線外框，定位點，定位信息單位，定時單元所組成。數(shù)據(jù) 區(qū)由頭文件數(shù)據(jù)區(qū)和編碼信息數(shù)據(jù)區(qū)所組成。該二維條碼中使用了信息壓縮，信息編碼，和 信息加密技術(shù)。該二維條碼可控制糾錯編碼的糾錯等級，可控制編碼的信息量的大小，可控 制信息的壓縮方法，并可控制信息的加密方法，該二維條碼的碼長，所含信息量，壓縮方法，加密方法和強(qiáng)度，糾錯編碼方法和糾錯等級，以及碼型大小可以根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行設(shè)定。
在解碼時，可以根據(jù)該二維碼的頭文件信息進(jìn)行動態(tài)解碼。該二維碼具有容量大， 可以快速定位，全方位讀碼，并可對信息加密和壓縮的特點，不僅適合于手機(jī)的二維條碼移 動應(yīng)用業(yè)務(wù)，還適合于專用設(shè)備應(yīng)用于各類固定和各種行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。
本發(fā)明的二維條碼由矩陣排列的多個信息單元所組成，其特點是
位于所述矩陣的四邊有用于二維條碼圖形尋找，識別，定位和定時的虛線外框單 元 101 ；
位于所述矩陣的虛線外框單元部分中的深色部分的定位圖形信息單元102 ；
位于所述矩陣的虛線外框單元部分中的淺色部分的定時信息單元103 ；
位于所述矩陣的左上角，右上角，和左下角的三個不同形狀的定位單元；分別為起 始定位點110，第二定位定111，以及第三定位點112 ；確定數(shù)據(jù)寫入與讀出的順序；
位于所述矩陣的虛線外框內(nèi)側(cè)的淺色的定位隔離區(qū)201 ；
位于所述矩陣的虛線外框內(nèi)淺色的定位隔離區(qū)內(nèi)側(cè)的數(shù)據(jù)區(qū)210，以及深色和淺 色的數(shù)據(jù)信息單元130 ；
位于所述數(shù)據(jù)區(qū)域中按從第一定位點開始向第二定位點移動，再向第三定位點移 動的順序方式，每n)(r!個矩陣列的數(shù)據(jù)單元構(gòu)成一個數(shù)據(jù)單位220，221 ；η可以是等于7，8， 9，10，11，12，13 等的整數(shù)；
位于所述第一定位點為起始點的第L(L= 1，2，3，，，)個數(shù)據(jù)單位為頭文件信息單 位220，包含有頭文件信息，其余的數(shù)據(jù)單位221為加密，壓縮和編碼后的信息單位；
根據(jù)客戶的需要可以對于L的值進(jìn)行調(diào)整。如一般情況下可以設(shè)定L = 1，2。
本發(fā)明的二維碼的編碼方式，信息編碼包含如下步驟。
1)原始信息加密；
2)原始加密信息壓縮；
3)原始加密壓縮信息糾錯編碼；
4)編碼信息長度計算，編碼信息長度小于規(guī)定長度的補(bǔ)足特定信息，如固定數(shù)據(jù) 或是某一部分?jǐn)?shù)據(jù)的重復(fù)；
5)頭文件生成；頭文件中包含，編碼信息長度，加密方法及等級，壓縮方法和等 級，糾錯編碼方法和等級等的相關(guān)信息；
6)頭文件糾錯編碼；
7)編碼后的頭文件和編碼后的原始信息轉(zhuǎn)換為二維碼圖案；
本發(fā)明的二維碼的識別與解碼方式，信息解碼包含如下步驟。
1)通過圖像采集設(shè)備采集二維碼圖像信號，將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 輸出；
2) 二維碼圖像的二值化處理將圖像的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成灰度值信號；將彩色圖像 或多灰度值的圖像還原為只有黑和白二色，分別以灰度值用0和灰度值用255來表示；完成 二值化圖像處理；
3) 二維碼圖像檢測從二值化處理的圖像中，通過二維碼的虛線邊框判斷規(guī)則， 判斷所拍攝的圖像中是否含有二維碼；并通過二維碼的四個虛線邊框確定二維碼的外框位 置；如果沒有檢測到二維碼的圖像，放棄該幅圖像，重新進(jìn)入圖像采集；
4) 二維碼圖像變形的確認(rèn)和恢復(fù)通過上述幻二維碼圖像虛線外框位置的檢測， 可以檢測出二維碼圖，并可檢測出該二維碼是否產(chǎn)生線性或非線性變形，在發(fā)生線性或非 線性變形時，將其恢復(fù)成矩陣二維碼圖形；
5) 二維碼圖像中的數(shù)據(jù)讀取位置檢測檢測到二維碼四邊外框的位置后，再找出 三個不同形狀的定位點的位置，確定二維碼二值圖像中的起始定位點，并確定讀取數(shù)據(jù)時 的起始和終止方向和位置；如果檢測不到二維碼的三個定位點，或不能確定起始定位點，或 終止方向和位置，則放棄該幅圖像，重新進(jìn)入圖像采集；
6)數(shù)據(jù)區(qū)中的黑白二色圖像按信息單元大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù) 區(qū)中的黑白二色圖像按信息單元大小，以編碼時同樣的方式，分別以二進(jìn)制的0，1或1，0來 表不；
7)信息單位分組確定讀取數(shù)據(jù)時的起始和終止方向和位置后，由于二維碼四邊 外框由深色的線和淺色的虛線所組成，確定外框虛線的每個淺色的點的正中央為分組點， 由二維碼四邊外框的分組點與四邊的外框平行畫虛線，將二維碼中的數(shù)據(jù)區(qū)分成MXN個信 息單位，每個信息單位由nfti個二進(jìn)制數(shù)據(jù)所組成；M，N可以分別是等于或大于2的整數(shù)。
8)頭文件信息還原由讀取數(shù)據(jù)的起始方向讀取第一個，和第二個信息單位中 的頭文件長度的數(shù)據(jù)，并將其用相應(yīng)的糾錯碼解碼算法進(jìn)行解碼，所得數(shù)據(jù)為頭文件的信 息；
9)頭文件信息讀取；從頭文件信息中，獲取二維碼原始信息的大小，二維碼原始 信息的加密算法和等級所對應(yīng)的代碼，壓縮方式和等級所對應(yīng)的代碼，糾錯編碼方法和等 級所對應(yīng)的代碼，以及是否有截斷信息需要鏈接等信息；
10)糾錯解碼根據(jù)上述8)中的糾錯方法和糾錯等級信息，對于二維碼數(shù)據(jù)區(qū)中 的信息數(shù)據(jù)部分進(jìn)行相應(yīng)的糾錯解碼；
11)解壓縮根據(jù)上述8)中的壓縮方式和等級，從頭文件中獲取的相應(yīng)的壓縮算 法和等級所對應(yīng)的代碼信息，對于二維碼數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的解壓縮；
12)信息解密根據(jù)上述8)的加密算法和等級，從頭文件中獲取的相應(yīng)的加密算 法和等級所對應(yīng)的代碼信息，對于二維碼數(shù)據(jù)區(qū)中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的解密；
13)信息鏈接處理根據(jù)8)解碼所得的頭文件中的信息，確認(rèn)是否有截斷信息需 要鏈接，需要鏈接時，將從11)所獲得的相應(yīng)信息保存到相應(yīng)的鏈接文件中；不需要時將從 11)所獲得的相應(yīng)信息保存到文件中，完成二維碼的解碼過程；
對于二維碼的二值處理，其詳細(xì)流程如下。
1)對于采集到的二維碼數(shù)字圖像部分進(jìn)行二值化處理將圖像的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換 成灰度值信號；并進(jìn)行信號預(yù)處理包括直方圖均衡，去噪，銳化，邊緣增強(qiáng)；
2)將進(jìn)行預(yù)處理后的整個圖像分成均等分割成JXK個區(qū)域的矩形圖像，J，K分別 可以是等于或大于1的整數(shù)；
3)統(tǒng)計各個區(qū)域中的像素灰度值分布，再計算出各個區(qū)域中像素灰度值分布圖中 的兩個峰值，
4)再由各個區(qū)域中的兩個峰值，計算出各個區(qū)域中的兩個峰值之間的閥值。
5)將各個區(qū)域中小于該區(qū)域閥值的像素點的灰度值用0表示，將大于該區(qū)域閥值 的像素點的灰度值用255表示；完成二值化處理；
對于信息解碼過程中的二維碼圖像變形處理方法
通過虛線外框單元發(fā)生變形的數(shù)據(jù)，計算出每一排和每一列位置的變形系數(shù)，將 二維碼圖像虛線外框的各個點的位置，以及數(shù)據(jù)區(qū)的各數(shù)據(jù)單元的位置分別以線性或非線 性變形系數(shù)相乘，將其恢復(fù)成矩陣二維碼圖形；
本發(fā)明的二維條碼的優(yōu)點
1，與其他二維碼的實現(xiàn)技術(shù)不同，本發(fā)明的二維碼，直接對于二進(jìn)制的信息數(shù)據(jù) 進(jìn)行編碼和處理，不論要編碼的原始信息是數(shù)字，字母，各種文字(包括英文，漢字，日文， 韓文，以及其他各國文字)，或是音樂，聲音，照片，圖像，代碼等信息都可以直接對于二進(jìn)制 信息進(jìn)行二維條碼編碼，并且可以根據(jù)需要在進(jìn)行二維條碼編碼前對于信息進(jìn)行加密和壓 縮。
2，普通二維條形碼，固定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，錯誤處理，并且形狀，尺寸都有限制。而本發(fā) 明所公開的二維碼的形狀和尺寸不受限制，使用者可以根據(jù)需要來進(jìn)行設(shè)定二維碼的數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)，錯誤處理的等級，加密和壓縮方法等，從而可以自由改變二維碼的形狀和尺寸以及壓 縮和加密方法。本發(fā)明的二維碼由于參數(shù)可以由客戶來自由設(shè)定，因此可以適合于不同行 業(yè)和領(lǐng)域以及不同應(yīng)用目的之需求。既可以作為QR碼和DM碼一樣的公碼(開標(biāo)準(zhǔn)的二維 碼)使用，也可作為私碼(非公開標(biāo)準(zhǔn)的二維碼)使用。
3，不需要專用二維條碼打印機(jī)，只需要市面上出售的激光打印機(jī)或噴墨打印機(jī)， 并使用普通打印紙就可以打印本發(fā)明所公開的二維條碼。也可以使用市面上出售的標(biāo)簽打 印機(jī)。
4，不需要專用設(shè)備進(jìn)行打印和識讀。可以使用市面上銷售的臺式掃描儀，數(shù)碼照 相機(jī)，或帶攝像拍照功能的手機(jī)就可以對于本發(fā)明所公開的二維條碼進(jìn)行掃描或拍照讀取 圖像，并由二維碼解碼軟件讀取二維碼中所包含的信息，對節(jié)約成本有利。而在專業(yè)使用領(lǐng) 域里，可以與現(xiàn)有的二維條碼識別設(shè)備兼容。只要將本提案的二維碼的解碼軟件加入到現(xiàn) 有的二維條碼識別設(shè)備中即可。
本發(fā)明的二維碼可以應(yīng)用于以下各個領(lǐng)域。
■手機(jī)應(yīng)用只要具有攝像頭的手機(jī)，并在手機(jī)上安裝相應(yīng)的本發(fā)明二維碼的解 碼軟件，就可以識別和閱讀本發(fā)明的二維碼所表示的相應(yīng)內(nèi)容；并且通過手機(jī)上網(wǎng)功能能 夠進(jìn)一步豐富獲取相應(yīng)的內(nèi)容。
■認(rèn)證(防偽，產(chǎn)品質(zhì)量)可以提供離線和在線的雙重認(rèn)證功能。
應(yīng)用于離線認(rèn)證由于本發(fā)明的二維碼碼具有較大的信息容量以及具有加密和糾 錯功能，在碼中可以加入防偽和產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證所需要的全部信息，并且可以加入加密和糾 錯功能可最大限地確保信息的安全。
應(yīng)用于在線認(rèn)證離線顯示中的所有信息還可以手機(jī)上網(wǎng)，短信，以及電話查詢等 方式交互認(rèn)證確認(rèn)所顯示的信息的真?zhèn)?。確保信息的真實可靠。
■物流，庫存管理與生產(chǎn)管理所有信息都編成本發(fā)明的二維碼并打印在物品的 外部，以確保自動識別和確認(rèn)。
■證券票據(jù)(火車票，機(jī)票，音樂，電影票等，以及各種打折券)可以打印成紙質(zhì) 二維碼碼，也可以通過拍攝或下載保存于手機(jī)中作為票據(jù)憑證，在檢查確認(rèn)時，
只要對于本發(fā)明的二維碼碼進(jìn)行解碼確認(rèn)就可以使用。
■資訊管理(文件，書籍出版以及保存)可以將大量的紙質(zhì)文檔信息通過本發(fā)明 的二維碼編碼打印在紙質(zhì)媒體上，大大縮小保存的紙張數(shù)量，可縮小到50分之1至100分 之1左右。大大縮小了文件保存的量，節(jié)約成本和存儲空間。
■信息加密本發(fā)明的二維碼具有加密功能，可以對于文檔的信息進(jìn)行加密，只有 擁有(或下載)相應(yīng)的解密參數(shù)的二維碼解碼器才能正確解讀相應(yīng)的內(nèi)容。
■醫(yī)療器械，藥品，以及醫(yī)院病歷管理可以將信息直接通過本發(fā)明的二維碼印刷 在物品或藥物的外袋上，用戶可以通過相應(yīng)的手機(jī)解碼軟件直接拍照解讀二維碼中的信息 內(nèi)容，確保藥物以及內(nèi)容的正確無誤。并且病人的病歷卡中的內(nèi)容可以通過本發(fā)明的二維 碼保存和打印到病人的病歷卡中，病人或醫(yī)生可以通過手機(jī)或?qū)Ｓ米x碼器讀出病歷信息。 而現(xiàn)在醫(yī)院所用的IC病歷卡，許多內(nèi)容是儲存在電腦中，不便于病人自己讀取信息，也不 便于停電等的緊急情況下對病人進(jìn)行相應(yīng)的醫(yī)療處理。
■政府，公安，軍事，保密領(lǐng)域文件的保密，個人信息的保密，包括證件，護(hù)照，身 份證中的信息，以及相應(yīng)的文件文檔。
■老人和兒童的安全確保通過在老人或兒童的衣服上的特殊位置打印特殊墨水 (水印等)的本發(fā)明的二維碼，使得這些人群有了一定的信息標(biāo)識，而這種特殊墨水打印的 DS碼只有特殊解碼器才能夠解碼，萬一當(dāng)這些人員走失后，公安人員等特殊群體可以使用 特殊的解碼器讀取并識別。同樣原理，本方法也可以用于部隊軍隊中戰(zhàn)斗人員的標(biāo)識。
一般A4—頁紙的內(nèi)容以1000漢字或2000以上的英文字母計算，可以通過本發(fā)明 的二維碼變換保存到2X2平方厘米乃至更小的紙質(zhì)面積上。因此一本50-100頁的A4紙的 書的文字內(nèi)容可以通過本發(fā)明的二維碼打印保存到僅僅一頁的A4紙上，讀取時通過專用 掃描設(shè)備，攝像設(shè)備，或手機(jī)以及專用解碼軟件進(jìn)行解碼復(fù)原出原來的信息，大大提高了紙 質(zhì)儲存的效率。適合于國家政府機(jī)關(guān)，圖書館，新聞機(jī)構(gòu)，軍隊，警察，以及保密機(jī)構(gòu)對于信 息的紙質(zhì)保存和保密的需求。本發(fā)明的二維碼所保存的信息不依賴于計算機(jī)的文字閱覽軟 件，可以輕松對應(yīng)閱覽軟件更新所帶來的軟件升級的問題。可以應(yīng)用于報紙和雜志，對于 不能全文刊登的內(nèi)容只要刊登一個標(biāo)題和簡介，而詳細(xì)內(nèi)容可以用本發(fā)明的二維碼印刷， 供具有攝像功能的手機(jī)用戶讀取和顯示(用戶只需通過手機(jī)下載本發(fā)明的二維碼讀碼軟 件)，并可通過手機(jī)的發(fā)音功能將內(nèi)容朗讀出來。本發(fā)明的二維碼還可以作為廣告媒體，將 廣告和打折等的信息內(nèi)容直接制作成本發(fā)明的二維碼，用戶通過手機(jī)直接讀取內(nèi)容后閱讀 或直接應(yīng)用與打折，也可應(yīng)用于商品的防偽檢驗和確認(rèn)，還可應(yīng)用與商品的品質(zhì)檢驗和確 認(rèn)。


圖1本發(fā)明所公開的大容量二維條碼的碼字實例
圖2本發(fā)明所公開的大容量二維條碼的碼字實例
圖3本發(fā)明所公開的大容量二維條碼的碼字實例
圖4 一維條碼的碼字實例
圖5QR 二維條碼的碼字實例
圖6DM 二維條碼的碼字實例
圖7本發(fā)明所公開的大容量二維條碼的編碼流程
圖8本發(fā)明所公開的大容量二維條碼的解碼流程
圖9本發(fā)明所公開的大容量二維條碼的解碼二值處理流程
圖10大容量二維碼的使用方式之一
圖11大容量二維碼的使用方式之二
圖12大容量二維碼的使用方式之三
圖13大容量二維碼的使用方式之四具體實施方式
結(jié)合附圖以及實施例對于本發(fā)明的二維碼系統(tǒng)以及編碼流程和解碼流程做進(jìn)一 步的詳細(xì)說明。
圖1描述了二維碼的碼字結(jié)構(gòu)。二維碼由虛線外框定位區(qū)101，定位間隔區(qū)201， 數(shù)據(jù)區(qū)所組成210。而定位區(qū)又由定位虛線外框101，定位點110，111，112，定位信息單位 102，定時單元所103組成。數(shù)據(jù)區(qū)由頭文件數(shù)據(jù)區(qū)和編碼信息數(shù)據(jù)區(qū)所組成。
本發(fā)明的二維碼碼字中，定位虛線外框101由深色的定位信息單元102，淺色的定 時單元103，以及三個定位點單元111，112和113所組成。定位信息單元102的長度為n_2 個單元長度，定時單元的長度為2個單元長度；
本發(fā)明的大容量二維碼的碼字由MXN個數(shù)據(jù)單位所構(gòu)成。而每一個數(shù)據(jù)單位由 nfti個數(shù)據(jù)單元所構(gòu)成。每一個數(shù)據(jù)單元即為一個二進(jìn)制信息比特。其中，M，N的值是大 于或等于2的整數(shù)，η的值可以是7，8，9，10，11，12，13，，等的整數(shù)。圖1所表示的是M = N =3,η = 9，頭文件大小為L = 2的數(shù)據(jù)單位的二維條碼實例。此時，碼字的信息量為2個 頭文件數(shù)據(jù)單位和7個編碼信息單位。
該碼字的外形大小和信息量的多少可以通過設(shè)定來改變。在數(shù)據(jù)區(qū)中的深色和淺 色的信息單元分別表示不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
圖2是表示大容量二維碼的虛線外框定位區(qū)101，定位間隔區(qū)201，數(shù)據(jù)區(qū)210 ；
圖3是表示大容量二維碼的數(shù)據(jù)區(qū)210中的頭文件信息單位301，以及編碼信息數(shù) 據(jù)單位302 ；
參照圖7所示的本發(fā)明所公開的大容量二維條碼的編碼流程圖，對于二維碼的產(chǎn) 生進(jìn)行說明。其詳細(xì)流程如下
1)首先，根據(jù)需要設(shè)定加密算法，壓縮算法，RS糾錯編碼算法和糾錯強(qiáng)度，以及設(shè) 定所生成的二維條碼的Μ, N, n，L之值；
2)讀入要進(jìn)行編碼的原始信息，根據(jù)設(shè)定對信息進(jìn)行加密處理；或不進(jìn)行加密處 理；
3)根據(jù)設(shè)定對信息進(jìn)行壓縮處理；或不進(jìn)行壓縮處理；
4)計算經(jīng)上述幻，幻處理后的信息的長度，并根據(jù)糾錯編碼方式與等級，以及二 維條碼的Μ，N, n，L之參數(shù)設(shè)定，確定該長度的信息需要生成一個或是幾個二維條碼；如果 信息過長，可以分段生成二個或兩個以上的二維條碼。對于信息數(shù)據(jù)量沒有達(dá)到生成二維 碼所要求的規(guī)定數(shù)據(jù)量時，增加固定比特的冗余數(shù)據(jù)或特定信息數(shù)據(jù)來填補(bǔ)。并將分段信 息加入到頭文件中。以便在解碼時合成，生成一個信息文件；
5)根據(jù)上述1)，與4)的信息，產(chǎn)生相應(yīng)的頭文件信息(包括加密方式，壓縮方式，糾錯編碼方式與等級，經(jīng)加密和壓縮后的信息長度，以及分段信息)；
6)對頭文件信息進(jìn)行指定的RS碼編碼；產(chǎn)生編碼后的頭文件信息；
7)對于經(jīng)過幻，幻處理的信息，根據(jù)1)設(shè)定的RS糾錯編碼算法和糾錯強(qiáng)度進(jìn)行 編碼；
8)將上述經(jīng)6)產(chǎn)生的頭文件經(jīng)編碼后的數(shù)據(jù)串，和幻處理的原始信息經(jīng)編碼后 的數(shù)據(jù)串整合為一個數(shù)據(jù)串；
9)將6)產(chǎn)生的頭文件經(jīng)RS編碼后的二進(jìn)制信息和7)糾錯編碼后的數(shù)據(jù)信息按 從左到右從上到下的形式編成MXN個nfti比特的數(shù)據(jù)矩陣，每一個數(shù)據(jù)矩陣的二進(jìn)制數(shù)據(jù) 按從左到右，從上到下編成一個nfti比特的數(shù)據(jù)矩陣；
10)頭文件數(shù)據(jù)排在最前面，其他數(shù)據(jù)編碼跟在其后，從上到下的順序形成一個大 的由MXN個數(shù)據(jù)矩陣所組成的矩陣。每個數(shù)據(jù)矩陣也稱作數(shù)據(jù)單位；
11)產(chǎn)生定位虛線外框，定位點，以及定位隔離區(qū)，并將MXN個數(shù)據(jù)矩陣中的二進(jìn) 制數(shù)據(jù)的0和1，分別以深色和淺色表示，或分別用淺色和深色表示，生成二維碼圖形；深色 和淺色的最常用的表示方法是用灰度值O和255分別表示。并保存該生成的二維碼圖形；
12)根據(jù)4)的計算，確認(rèn)是否還有分段的信息需要進(jìn)行處理，需要處理時，返回 5)，再產(chǎn)生相應(yīng)的下一個二維碼；
13)保存并按需要打印所生成的二維碼圖形。
參照圖8和圖9所示的本發(fā)明所公開的大容量二維條碼的解碼流程圖，對于二維 碼的解碼進(jìn)行說明。其詳細(xì)流程如下。
1)通過圖像采集設(shè)備采集二維碼圖像信號，將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 輸出；
2) 二維碼圖像的二值化處理將圖像的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成灰度值信號；將彩色圖像 或多灰度值的圖像還原為只有黑和白二色，分別以灰度值用0和灰度值用255來表示；完成 二值化圖像處理；
3) 二維碼圖像檢測從二值化處理的圖像中，通過二維碼的虛線邊框判斷規(guī)則， 判斷所拍攝的圖像中是否含有二維碼圖像；并通過二維碼的四個虛線邊框確定二維碼的外 框位置；如果沒有檢測到二維碼的圖像，放棄該幅圖像，重新進(jìn)入圖像采集；
4) 二維碼圖像變形的確認(rèn)和恢復(fù)通過上述幻的二維碼圖像虛線外框位置的檢 測，可以檢測出二維碼圖是否產(chǎn)生線性或非線性變形，在發(fā)生線性或非線性變形時，通過發(fā) 生變形的外框的數(shù)據(jù)，計算出每一排和每一列位置的變形系數(shù)，將二維碼圖像虛線外框的 各個點的位置，以及數(shù)據(jù)區(qū)的各數(shù)據(jù)單元的位置分別以線性或非線性變形系數(shù)相乘，將其 恢復(fù)成矩陣二維碼圖形；
5) 二維碼圖像中的數(shù)據(jù)讀取位置檢測檢測到二維碼四邊外框的位置后，再找出 三個不同形狀的定位點的位置，確定二維碼二值圖像中的起始定位點，并確定讀取數(shù)據(jù)時 的起始和終止方向和位置；如果檢測不到二維碼的三個定位點，或不能確定起始定位點，或 終止方向和位置，則放棄該幅圖像，重新進(jìn)入圖像采集；
6)數(shù)據(jù)區(qū)中的黑白二色圖像按信息單元大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù) 區(qū)中的黑白二色圖像按信息單元大小分別以二進(jìn)制的0，1或1，0來表示；
7)信息單位分組確定讀取數(shù)據(jù)時的起始和終止方向和位置后，由于二維碼四邊外框由深色的線和淺色的虛線所組成，確定外框虛線的每個淺色的點的正中央為分組點， 由二維碼四邊外框的分組點與四邊的外框平行畫虛線，將二維碼中的數(shù)據(jù)區(qū)分成MXN個信 息單位，每個信息單位由nfti個二進(jìn)制數(shù)據(jù)的矩陣所組成；
8)頭文件信息還原由讀取數(shù)據(jù)的起始方向讀取第一個信息單位中的數(shù)據(jù)，并將 其用相應(yīng)的糾錯碼解碼算法進(jìn)行解碼，所得數(shù)據(jù)為頭文件的信息；
9)頭文件信息讀??；從頭文件信息中，獲取二維碼原始信息的大小，二維碼原始 信息的加密算法和等級，壓縮方式和等級，糾錯編碼方法和等級，以及是否有分段信息需要 鏈接；
10)原始信息糾錯解碼根據(jù)上述9)中的糾錯方法和糾錯等級信息，對于二維碼 數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的糾錯解碼；
11)確認(rèn)是否有分段鏈接信息，如果是分段信息中的第一段信息，將解碼信息保存 到指定的文件；如果是不是第一段，將信息追加到上一段文件的信息中；如果還有分段信 息存在，需要鏈接時，返回1)，掃描下一個二維條碼圖形。不需要進(jìn)一步鏈接時，轉(zhuǎn)入12)；
12)信息解壓縮從11)指定的保存文件中讀出解碼信息，根據(jù)上述9)中的壓縮 方式和等級信息，對于數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的解壓縮；
13)原始信息解密根據(jù)上述9)的加密算法和等級信息，對于經(jīng)過12)處理后的 信息數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的解密處理，獲得原始信息；
14)將原始信息保存于指定的文件之中或顯示在指定的設(shè)備上；
參照圖9所示的本發(fā)明所公開的大容量二維條碼的二值處理的流程圖，對于二維 碼的二值處理進(jìn)行說明。其詳細(xì)流程如下
1)對于采集到的二維碼數(shù)字圖像部分進(jìn)行二值化處理將圖像的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換 成灰度值信號；并進(jìn)行信號預(yù)處理包括直方圖均衡，去噪，銳化，邊緣增強(qiáng)；
2)將進(jìn)行預(yù)處理后的整個圖像分成均等分割成JXK個區(qū)域的矩形圖像，其中，J和 K分別為大于或等于1的整數(shù)；J和K取得數(shù)字越大，分割的區(qū)域越多，所取的二值的峰值越 精確；
3)統(tǒng)計各個區(qū)域中的像素灰度值分布，再計算出各個區(qū)域中像素灰度值分布圖中 的兩個峰值；
4)再由各個區(qū)域中的兩個峰值，計算出各個區(qū)域中的兩個峰值之間的閥值；
5)將各個區(qū)域中小于該區(qū)域閥值的像素點的灰度值用0表示，將大于該區(qū)域閥值 的像素點的灰度值用255表示；完成二值化處理。
具體實施中，本發(fā)明的大容量二維條碼，對應(yīng)于不同的應(yīng)用，加密算法，壓縮算法， 糾錯編碼算法和糾錯等級，以及二維條碼相關(guān)的M, N, n, L等參數(shù)值可以設(shè)定為不一樣的數(shù) 值，以滿足不同的需要。并可以根據(jù)不同的需求將本發(fā)明的二維碼設(shè)定為一種公開的可以 滿足廣大需求的如QR碼和DM碼一樣的公開的二維碼(公碼)，也可以設(shè)定為不公開其加密 算法或加密和解密參數(shù)的非公開二維碼(私碼)。
實施案例1
如在移動增值業(yè)務(wù)應(yīng)用時，可以設(shè)定L = l，n = 9，M = N = 3，4，5，，，等數(shù)值。在 移動增值業(yè)務(wù)應(yīng)用時，數(shù)據(jù)量一般不是特別大，不需要對于數(shù)據(jù)進(jìn)行鏈接，即不需要使用多 個二維碼的鏈接。如圖1所示，L = 1，η = 9，M = N = 3。
實施案例2:
而在應(yīng)用于文檔保存等時，特別是保密以及大型文檔的保存，可以采用幾種方法 的二維條碼，來實現(xiàn)信息的有效保存。
1，對于大容量的信息，可以按照每頁A4紙大小的信息容量設(shè)置二維條碼的信息 量。如可以將在每一頁紙張上(如A4紙)的信息，編成一個二維條碼，并將該頁所含的信 息生成一個二維條碼，打印在該頁紙張的某個部位，以便于對于該頁信息的閱讀和保存；如 圖10所示。
2，對于新聞或圖書說明等的某些內(nèi)容，不是特別重要的，可以只刊登一個標(biāo)題和 簡要說明，具體內(nèi)容生成一個具有二維條碼；只有持有該二維碼的二維條碼解碼器就能夠 解讀其中的內(nèi)容，如使用手機(jī)下載二維碼閱讀軟件后進(jìn)行閱讀并可以發(fā)聲，也可以使用專 用二維碼解碼閱讀器進(jìn)行閱讀和發(fā)聲?？梢越鉀Q新聞報紙和圖書說明等的版面不足的問 題，也可以解決老年人眼力受限，不易閱讀的紙質(zhì)文字的問題如圖12所示。
3，對于一些特殊信息，如需要保密或加密的信息，也可只刊登一個標(biāo)題或一部分 簡要說明等內(nèi)容，具體內(nèi)容可以生成在一個具有加密和壓縮特性的二維條碼中；只有持有 該二維碼的解密和解壓縮功能的二維條碼解碼器以及相應(yīng)的密鑰才能夠通過解密和解壓 縮來解讀其中的信息內(nèi)容，而且，對于不同等級的加密內(nèi)容，可以由不同等級的解碼密鑰來 解密并閱覽，只有持有相應(yīng)密鑰的人員，才能閱讀相應(yīng)的文件資料內(nèi)容，起到很好的保密作 用，解決文件保密的問題，如圖11所示。
4，對于相對比較大容量的信息又希望在一個碼字中保存時，可以通過設(shè)定M，N，η 的值的大小，使得信息保存在一個二維條碼中，而該二維條碼的尺寸的大小可以不受限制， 甚至設(shè)置為一頁Α4紙的大小。如圖12所示。
5，對于大容量的信息，可以按頁進(jìn)行分割，而不采用鏈接的方法，在打印保存上， 按照一定的物理方向和順序進(jìn)行保存打印，在解碼時，也按同樣的順序進(jìn)行解碼。如圖13 所示。適用于專用掃描設(shè)備對于文件資料的保存與識讀。大容量信息按照每頁一個二維碼 的形式進(jìn)行打印保存。1頁Α4紙可以保存幾十個二維碼圖形，每個二維碼圖形含有一頁Α4 紙大小的文字內(nèi)容。
6，對于大容量的信息，固定Μ，Ν，η的值，而用鏈接的方法對于大容量的信息進(jìn)行 分割生成多個級聯(lián)的二維碼。
實施案例3:
本發(fā)明的大容量二維碼作為公碼的實施方法。本發(fā)明的二維碼，可以象QR碼和DM 碼一樣通過標(biāo)準(zhǔn)化后，作為公開標(biāo)準(zhǔn)的二維碼使用。也就是該二維碼的編碼方式，加密方 式，壓縮方式，以及各種參數(shù)都公開化，便于公眾的自由使用。包括公眾可以通過編碼軟件 自由編輯生成各種所需的二維碼碼字信息，以及通過二維碼解碼軟件對于各種不同的碼字 進(jìn)行解碼，獲取原始信息。
實施案例4:
本發(fā)明的大容量二維碼作為私碼的實施方法。本發(fā)明的二維碼，也可以作為私碼 使用，也就是該二維碼的編碼方式，加密方式，壓縮方式，以及各種參數(shù)都非公開化，或其中 的一部分非公開化，就可以作為私碼使用，具有很好的保密性。
實施案例5:
本發(fā)明的大容量二維條碼作為公碼使用時，只要改變其各項參數(shù)的設(shè)定，就可以 將其作為私碼使用，由此即可實現(xiàn)作為私碼使用的另一種實施方法。此時，其加密算法，壓 縮算法，以及糾錯算法可以是公開的算法。而其算法所對應(yīng)的參數(shù)，是非公開的，通過非公 開的算法參數(shù)，如使用特殊的加密參數(shù)使其成為私碼?？梢栽谏鲜龉a的編碼和解碼方式 的基礎(chǔ)上增加非公開的加密和解密參數(shù)。由該非公開的加密參數(shù)，通過程序生成一個特定 的加密二維碼。該二維碼解碼時，必須要下載一個特定的針對該加密參數(shù)的二維碼解碼的 解密參數(shù)。在對該二維碼進(jìn)行解碼時，可以使用公碼解碼軟件，并由該公碼解碼軟件自動讀 取該解密參數(shù)后才能對加密后的二維碼私碼進(jìn)行正確解碼。對于不持有該解密參數(shù)的用 戶，哪怕使用了公碼解碼軟件，也不能夠正確解析該二維碼的信息。
實施例6
只有指定的特殊設(shè)備才能夠正確解碼的實施方法。上述實施例5中的非公開的加 密和解密參數(shù)，可以是含有解碼用終端設(shè)備中的可由程序自動讀取的特別序列號等的特別 參數(shù)。如用手機(jī)終端解碼時，該特別參數(shù)可以是手機(jī)終端的手機(jī)號碼，SIM卡序列號，卡號 等，或手機(jī)終端序列號等終端相關(guān)聯(lián)的序列號碼。如用專用設(shè)備解碼時，可以是該專用設(shè)備 中的可以由程序自動獲取的序列號等的終端相關(guān)聯(lián)的序列號碼，只有與指定序列號碼相符 的設(shè)備才能夠正確讀取二維碼的信息；而不具有該序列號碼的終端都無法正確讀取該二維 碼的信息。
以上所述的實施例及實施方法僅為本發(fā)明的實施例。本發(fā)明不僅限于上述實施 例。對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在違背本發(fā)明原理的前提下對它作出的任何顯而易 見的改動，都屬于本發(fā)明的構(gòu)思和附屬權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種大容量二維條碼，由矩陣排列的多個信息單元所組成，其特點是位于所述矩陣的四邊有虛線外框單元101 ；位于所述矩陣的左上角，右上角，和左下角有三個不同形狀的定位單元；位于所述矩陣的虛線外框內(nèi)側(cè)有淺色的定位隔離區(qū)201 ；位于所述矩陣的虛線外框內(nèi)定位隔離區(qū)內(nèi)側(cè)有數(shù)據(jù)區(qū)210 ；
2.如上述權(quán)利要求1所述的大容量二維條碼，其特征在于，虛線外框單元由深色部分 的定位信息單元102，和淺色部分的定時信息單元103所組成，用于二維條碼圖形尋找，識 別，定位和定時；
3.如上述權(quán)利要求1所述的大容量二維條碼，其特征在于，定位單元分布在矩陣的左 上角，右上角，和左下角，并且圖像形狀不同，分別為起始定位點110，第二定位定111，以及 第三定位點112 ；用于確定數(shù)據(jù)寫入與讀出的順序；
4.如上述權(quán)利要求1所述的大容量二維條碼，其特征在于，位于所述數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù) 按從第一定位點開始向第二定位點移動，然后再由第一定位點向第三定位點方向移動的順 序方式，每nfti個矩陣列的數(shù)據(jù)單元構(gòu)成一個數(shù)據(jù)單位220，221 ；η為大于等于7的整數(shù)；
5.如上述權(quán)利要求1所述的大容量二維條碼，其特征在于，位于所述第一定位點為起 始點的第一個數(shù)據(jù)單位為頭文件信息單位220，包含有頭文件信息，其余的數(shù)據(jù)區(qū)221為加 密，壓縮和編碼后的編碼信息數(shù)據(jù)區(qū)；
6.如權(quán)利要求1所述的大容量二維碼，其特征在于，數(shù)據(jù)區(qū)中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息單元 的光學(xué)特性為用深，淺二種顏色分別表示二進(jìn)制信息位的1和0，或0和1 ；每個1和0的信 息單元在二維碼圖形中用1個基本單位長度的正方形表示130 ；
7.如上述權(quán)利要求1所述的大容量二維碼，其特征在于，虛線外框中的每個深色部分 定位信息單元102的長度和寬度分別為η-2個基本單元長度和2個基本單位長度；虛線外 框中的每個淺色部分定時單元的長度和寬度分別各為2個基本單元長度；而1個深色部分 加1個淺色部分組成1個信息單位的長度121 ；
8.如上述權(quán)利要求1所述的大容量二維碼，其特征在于，位于定位虛線外框內(nèi)側(cè)具有 定位間隔區(qū)，且定位間隔區(qū)的寬度為1個基本單位長度201 ；
9.如上述權(quán)利要求1，4所述的大容量二維碼，其特征在于，數(shù)據(jù)區(qū)中的每個信息單位 為由nfti個信息單元所組成。信息單元的寫入和讀取順序是，在數(shù)據(jù)區(qū)中由起始定位點110 為起始點，向第二定位點方向的η個信息單元，再由起始定位點向第三定位點η個信息單元 所組成的nfti的信息單元為一個信息單位；
10.如上述權(quán)利要求1所述的大容量二維條碼，其特征在于，二維碼的矩陣形狀和大小 可以按信息單位大小自由設(shè)定；可以根據(jù)編碼信息量的大小設(shè)定二維條碼為MXN個信息單 位大??；而每個信息單位由nfti 二進(jìn)制信息比特所組成；其中M, N分別為大于等于2的整 數(shù)；
11.如上述權(quán)利要求1和5所述的大容量二維碼，頭文件信息單位中包含有二維碼長度 和寬度的單位信息，數(shù)據(jù)部分的壓縮方式，加密方式，糾錯編碼方式和糾錯碼等級等信息經(jīng) 過糾錯編碼后形成頭文件編碼信息；
12.如上述權(quán)利要求1和5所述的大容量二維碼，數(shù)據(jù)編碼區(qū)中包含有，經(jīng)過加密，壓 縮，以及糾錯編碼后的編碼信息；
13.如上述權(quán)利要求1所述的大容量二維條碼，其特點在于，信息編碼包含如下步驟。1)原始信息加密；2)原始加密信息壓縮；3)原始加密壓縮信息糾錯編碼；4)編碼信息長度計算，編碼信息長度小于規(guī)定長度的補(bǔ)足固定數(shù)據(jù)；5)頭文件生成；頭文件中包含，編碼信息長度，加密方法及等級，壓縮方法和等級，糾 錯編碼方法和等級；6)頭文件糾錯編碼；7)編碼后的頭文件和編碼后的原始信息轉(zhuǎn)換為二維碼圖案；
14.如上述權(quán)利要求1，13所述的大容量二維碼，其特征在于，包含有加密算法，其加密 算法可以為現(xiàn)有的公開或非公開的加密算法，如DES算法，IDEA算法，RSA算法，MD5算法，以及其他加密算法等；也可以是非公開的加 密算法；
15.如上述權(quán)利要求1，13所述的大容量二維碼，其特征在于，包含有壓縮算法，其壓縮 編碼算法可以為現(xiàn)有已公開或未公開的壓縮編碼算法，如ZIP算法，RAR算法，以及其他壓 縮算法等；也可以是非公開的壓縮算法；
16.如上述權(quán)利要求1，13所述的大容量二維碼，其特征在于，其頭文件部分，以及信息 部分，包含有糾錯編碼算法，其糾錯編碼算法可以為現(xiàn)有已公開或未公開的糾錯編碼算法， 如RS碼，BCH碼，或其他糾錯編碼等；
17.如上述權(quán)利要求1，13所述的大容量二維碼，其特點在于，信息解碼包含如下步驟1)通過圖像采集設(shè)備采集二維碼圖像信號，將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；2)二維碼圖像的二值化處理將圖像的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成灰度值信號；將彩色圖像或多 灰度值的圖像還原為只有黑和白二色，分別以灰度值用0和灰度值用255來表示；完成二值 化圖像處理；3)二維碼圖像檢測從二值化處理的圖像中，通過二維碼的虛線邊框判斷規(guī)則，判斷 所拍攝的圖像中是否含有二維碼；并通過二維碼的四個虛線邊框確定二維碼的外框位置； 如果沒有檢測到二維碼的圖像，放棄該幅圖像，重新進(jìn)入圖像采集；4)二維碼圖像變形的確認(rèn)和恢復(fù)通過上述幻二維碼圖像虛線外框位置的檢測，可以 檢測出二維碼圖，并可檢測出該二維碼是否產(chǎn)生線性或非線性變形，在發(fā)生線性或非線性 變形時，將其恢復(fù)成矩陣二維碼圖形；5)二維碼圖像中的數(shù)據(jù)讀取位置檢測檢測到二維碼四邊外框的位置后，再找出三個 不同形狀的定位點的位置，確定二維碼二值圖像中的起始定位點，并確定讀取數(shù)據(jù)時的起 始和終止方向和位置；如果檢測不到二維碼的三個定位點，或不能確定起始定位點，或終止 方向和位置，則放棄該幅圖像，重新進(jìn)入圖像采集；6)數(shù)據(jù)區(qū)中的黑白二色圖像按信息單元大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)區(qū)中 的黑白二色圖像按信息單元大小，以編碼時同樣的方式，分別以二進(jìn)制的0，1或1，0來表 示；7)信息單位分組確定讀取數(shù)據(jù)時的起始和終止方向和位置后，由于二維碼四邊外框 由深色的線和淺色的虛線所組成，確定外框虛線的每個淺色的點的正中央為分組點，由二維碼四邊外框的分組點與四邊的外框平行畫虛線，將二維碼中的數(shù)據(jù)區(qū)分成MXN個信息單 位，每個信息單位由nfti個二進(jìn)制數(shù)據(jù)所組成；8)分離頭文件區(qū)和信息區(qū)由讀取數(shù)據(jù)的起始方向讀取第一個信息單位中的數(shù)據(jù)；9)頭文件信息讀?。粚㈩^文件區(qū)信息用相應(yīng)的糾錯碼解碼算法進(jìn)行解碼，所得數(shù)據(jù)為 頭文件的信息；從頭文件信息中，獲取二維碼原始信息的大小，二維碼原始信息的加密算法 和等級，壓縮方式和等級，糾錯編碼方法和等級，以及是否有二維碼分段信息需要鏈接等信 息；10)原始信息糾錯解碼根據(jù)上述8)中的糾錯方法和糾錯等級信息，對于二維碼數(shù)據(jù) 區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的糾錯解碼；11)原始加密信息解壓縮根據(jù)上述8)中的壓縮方式和等級信息，對于二維碼數(shù)據(jù)區(qū) 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的解壓縮；12)原始信息解密根據(jù)上述8)的加密算法和等級信息，對于二維碼數(shù)據(jù)區(qū)中的信息 數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的解密；13)信息鏈接處理根據(jù)8)解碼所得的頭文件中的信息，確認(rèn)是否有截斷信息需要鏈 接，需要鏈接時，將從11)所獲得的相應(yīng)信息保存到相應(yīng)的鏈接文件中；不需要鏈接時時將 從11)所獲得的相應(yīng)信息保存到文件中，完成二維碼的解碼過程；
18.如上述權(quán)利要求1，17所述的大容量二維碼，其特點在于，信息解碼過程中的二值 化處理為1)對于采集到的二維碼數(shù)字圖像部分進(jìn)行二值化處理將圖像的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成灰 度值信號；并進(jìn)行信號預(yù)處理包括直方圖均衡，去噪，銳化，邊緣增強(qiáng)；2)將進(jìn)行預(yù)處理后的整個圖像均等分割成JXK個區(qū)域的矩形圖像，3)統(tǒng)計各個區(qū)域中的像素灰度值分布，再計算出各個區(qū)域中像素灰度值分布圖中的兩 個峰值，4)再由各個區(qū)域中的兩個峰值，計算出各個區(qū)域中的兩個峰值之間的閥值。5)將各個區(qū)域中小于該區(qū)域閥值的像素點的灰度值用0表示，將大于該區(qū)域閥值的像 素點的灰度值用255表示；完成二值化處理；
19.如上述權(quán)利要求1，17所述的大容量二維碼，其特點在于，信息解碼過程中的二維 碼圖像變形處理方法為通過虛線外框單元發(fā)生變形的數(shù)據(jù)，計算出每一排和每一列位置的變形系數(shù)，將二維 碼圖像虛線外框的各個點的位置，以及數(shù)據(jù)區(qū)的各數(shù)據(jù)單元的位置分別以線性或非線性變 形系數(shù)相乘，將其恢復(fù)成矩陣二維碼圖形；
20.如上述權(quán)利要求1，13，14，15，16所述的加密算法，壓縮算法，以及糾錯算法，其特 點在于，其加密算法，壓縮算法，以及糾錯算法可以是公開的算法，并可公開相應(yīng)的各種參 數(shù)，以作為公開的二維碼(公碼)使用。
21.如上述權(quán)利要求1，13，14，15，16所述的加密算法，壓縮算法，以及糾錯算法，其特 點在于，其加密算法，壓縮算法，以及糾錯算法可以是非公開的算法，并且其相應(yīng)的各種參 數(shù)不予公開，以作為非公開的二維碼(私碼)使用。
22.如上述權(quán)利要求1，13，14，15，16所述的加密算法，壓縮算法，以及糾錯算法，其特 點在于，其加密算法，壓縮算法，以及糾錯算法可以是公開的算法。而其算法所對應(yīng)的參數(shù)，可以是非公開的。通過不公開其算法所對應(yīng)的參數(shù)的方法來實現(xiàn)碼字的非公開。如加密方 法是公開的，而使用的加密參數(shù)是非公開的，以實現(xiàn)二維碼碼字的非公開。
23.如上述權(quán)利要求1，13，14，22所述的加密算法，其特點在于，其加密算法可以是公 開的，而其加密和解密參數(shù)是非公開。該非公開的加密和解密參數(shù)，可以是含有解碼用的終 端設(shè)備的可由程序自動讀取的特別序列號的特別參數(shù)，如用手機(jī)終端解碼時，可以是與該 手機(jī)終端的手機(jī)號碼，SIM卡號，或手機(jī)本體識別號等相關(guān)聯(lián)的序列數(shù)據(jù)。如用專用設(shè)備解 碼時，可以是該專用設(shè)備中的可以由程序自動獲取的設(shè)備序列號等的序列數(shù)據(jù)，可以指定 只有與指定序列數(shù)據(jù)相符的設(shè)備才能夠正確讀取該二維碼的信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全新的具有大容量并適合于手機(jī)和專用設(shè)備使用的二維條碼和系統(tǒng)及其編碼和解碼方法。該大容量二維條碼由定位區(qū)，定位間隔區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)所組成。定位區(qū)又由定位虛線外框，定位點，定位信息單位，定時單元所組成。數(shù)據(jù)區(qū)由頭文件區(qū)和編碼信息區(qū)所組成。該二維條碼中使用了信息壓縮，信息編碼，以及信息加密技術(shù)。該二維條碼可控制糾錯編碼的糾錯等級，編碼的信息量的大小，以及信息的壓縮方法，并可控制信息的加密方法。解碼時，可根據(jù)該二維碼的頭文件信息進(jìn)行動態(tài)解碼。該二維碼具有容量大，可快速定位，全方位讀碼，并可對信息加密，可指定持有特殊的解密密鑰，或指定的解密設(shè)備才能對該二維碼的信息進(jìn)行解讀的多項特點。
文檔編號G06K7/10GK102034127SQ20091019661
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者趙輝 申請人:上海易悠通信息科技有限公司