三维图像码的生成和解析方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明属于图像识别【技术领域】；具体的说涉及一种三维图像码的生成和解析方法及其装置。所述的生成方法由以下步骤组成：A、获取信息的数据编号，对数据编号进行进制转换和编码处理后形成编码数据；B、根据预设的对应表和上述编码数据确定数据区各子数据单元对应的基准色，将该基准色填充到相对应的子数据单元；C、获取各定位单元数据值并根据所述对应表确定各定位单元对应的基准色；将所述基准色填充到定位单元；D、在图像区填充一张以上图像；E、添加定位外框。本发明没有有效图形外框，整体效果好，提高彩码的质量，使之适用于各种不同场所。且降低成本，具有一定的经济效益。
【专利说明】三维图像码的生成和解析方法及其装置
【技术领域】
[0001]本发明属于图像识别【技术领域】；具体的说涉及一种三维图像码的生成和解析方法及其装置。
【背景技术】
[0002]识别码历经了条形码、二维码和三维图像码的发展过程。
[0003]条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。通过与网络上的数据库相连，显示条形码对应产品的信息。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条(简称条)和白条(简称空)排成的平行线图案。条形码可以通过连接数据库，标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行装置等许多领域都得到广泛的应用，但一维条形码只是在一个方向(一般是水平方向)表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息，其高度通常是为了便于阅读器的对准。
[0004]二维码，又称二维条码，二维条形码最早发明于日本，它是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的，在编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息代码，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。它具有条码技术的一些共性:每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。
[0005]三维码，又称三维图像码或彩码，是在二维码X轴Y轴坐标模型的基础上，增加了色彩维度来表示信息。相比于二维码，三维图像码无需近距离拍摄即可识别，降低了对识别终端的需求；由于彩码具有冗余位，使得其纠错能力大大提高，例如当有40 %被遮挡时，二维码无法识别而三维图像码可识别；三维图像码以通过识别得到一个类似指针的地址，由此保证三维图像码无需频繁更换，若希望三维图像码被识别后显示的内容发生改变，只需要将指针所指向地址内存储的信息进行修改就可以了。
[0006]现有技术中，如申请号为201110066623.5，发明名称为《彩码的生成方法及系统、彩码的解析方法及系统》的专利文件，其提供了一种含有定位单元、有效图形分割区域以及有效图形外框的彩码，这种有效图形外框的颜色为非白色；通常为黑色。需以有效图形分割区域、定位单元以及有效图形图形外框作为依据，对上述彩码进行识别。当这样的彩码用于宣传品、出版物以及包装材料，将会影响其质量和效果，从而降低其价值。且在彩码生成过程中多出一个添加有效图形外框的过程，使其更加复杂，提高成本。
[0007]综上，目前的彩码无法满足高速发展的广告及生活中对识别码对承载信息容量和识别码外观上的要求。因此，急需要一种质量和使用效果更好的三维图像码。
【发明内容】
[0008]本发明旨在克服现有技术缺陷，提供一种三维图像码的生成和解析方法及其装置。
[0009]一种三维图像码的生成方法，所述的三维图像码包括用于定位的定位外框和用于填充图像的图像区、用于填充编码数据的数据区以及用于确定所述三维图像码方向的定位区，所述数据区由两个以上子数据单元组成，所述定位区由四个定位单元组成；
[0010]所述的生成方法由以下步骤组成:
[0011]A、获取信息(该信息是需要承载的内容或数据编号所指向的数据库中存储的数据。)的数据编号，对数据编号进行进制转换和编码处理后形成编码数据，以确保在逆向的编码数据的解码还原中，实现纠错并可准确地获得唯一、正确结果；
[0012]B、根据预设的对应表和上述编码数据确定数据区各子数据单元对应的基准色，将该基准色填充到相对应的子数据单元；所述的基准色为红、绿、蓝、黑四原色中的一种；(该基准色可以直接填充，也可以设计成各种图案填充)
[0013]C、获取各定位单元数据值并根据所述对应表确定各定位单元对应的基准色；将所述基准色填充到定位单元；所述的基准色为红、绿、蓝、黑四原色中的一种；(该基准色可以直接填充，也可以设计成各种图案填充)
[0014]D、在图像区填充一张以上图像；
[0015]E、添加定位外框。
[0016]由上述方法生成的三维图像码，包括用于定位的定位外框和所述定位外框内设有的用于填充图像的图像区、用于填充编码数据的数据区以及用于确定所述三维图像码方向的定位区，所述数据区由两个以上子数据单元组成，所述定位区由四个定位单元组成，所述的图像区、数据区和定位区由内至外依次设置在定位外框内。
[0017]将图像区设在定位外框内的中央位置，可以起到帮助定位的作用，从而在没有有效图形外框的情况下依然能够正确扑捉到彩码的位置，确保识别到其所承载的有用信息。
[0018]一种三维图像码的生成装置，由以下模块顺序连接组成:
[0019]数据采集模块，用以获取对应表以及数据编号；
[0020]编码模块，用以对所述数据编号进行进制转换和编码处理，使之形成编码数据，以确保在逆向的编码数据的解码还原中，实现纠错并可准确地获得唯一、正确结果；
[0021]数据区定色模块，用以根据所述对应表和编码数据确定数据区各子数据单元对应的基准色；
[0022]定位区定色模块，用以获取各定位单元数据值并根据所述对照表确定各定位单元对应的基准色；
[0023]填充模块，用以将数据区定色模块所确定的数据区各子数据单元对应的基准色填充到相对应的子数据单元，将定位区定色模块所确定的各定位单元对应的基准色填充到定位子单元；
[0024]图像区填充模块，用以在图像区填充一张或若干张图像；
[0025]定位外框加载模块，用以添加定位外框。
[0026]针对上述三维图像码的解析方法，包括如下步骤:
[0027]A ’、获取三维图像码；
[0028]B’、通过三维图像码的定位外框确定四个定位单元位置，通过识别和比较四个定位单元的颜色确定三维图像码的方向，确定首个扫描的子数据单元的位置；
[0029]C’、依次扫描各子数据单元，得到各子数据单元基准色；
[0030]D’、根据步骤C’得到的基准色和对应表中的对应关系得到编码数据；
[0031]E’、针对步骤D’得到的所述编码数据解码得到数据编号。
[0032]一种三维图像码解析装置，由以下模块顺序连接组成:
[0033]图像获取模块，用以获取三维图像码；
[0034]定位模块，用以根据图像获取模块获取的三维图像码的定位外框确定四个定位单元位置，通过识别和比较四个定位单元的颜色确定三维图像码的方向；确定首个扫描的子数据单元的位置；
[0035]基准色判定模块，用以依次扫描各子数据单元，得到各子数据单元基准色；
[0036]数据转换模块，用以根据基准色判定模块得到所述识别基准颜色，根据对应表中的对应关系得到四进制的编码数据；
[0037]解码模块，用以将数据转换模块得到的所述编码数据解码，得到数据编号；
[0038]显示模块，用以根据解码模块得出的数据编号，显示对应的信息。
[0039]本发明没有有效图形外框，整体效果好，提高彩码的质量，使之适用于各种不同场所。且降低成本，具有一定的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为本发明三维图像码结构示意图，其中:1、定位外框，2、图像区，3、子数据单元，4、定位单元。
[0041]图2为本发明一种三维图像码的生成装置模块图。
[0042]图3为本发明一种三维图像码的解析装置模块图。
[0043]图4为本发明三维图像码为正方形的一种实施例的示意图。
[0044]图5为本发明三维图像码四原色与编码数据的对应表。
[0045]具体实施方法
[0046]参见图1，一种三维图像码的生成方法，所述的三维图像码包括用于定位的定位外框I和用于填充图像的图像区2、用于填充编码数据的数据区以及用于确定所述三维图像码方向的定位区，所述数据区由两个以上子数据单元3组成，所述定位区由四个定位单元4组成；
[0047]所述的生成方法由以下步骤组成:A、获取信息的数据编号，对数据编号进行进制转换和编码处理后形成编码数据，以确保在逆向的编码数据的解码还原中，实现纠错并可准确地获得唯一、正确结果；
[0048]数据编号的来源:存储三维图像码所要承载的信息(如:产品的信息，厂商的信息)的数据库，这里的每个信息都对应一个数据编号，作为该信息在数据库中唯一的标识；该信息也可以为一个链接，数据库以数据编号作为以链接的ID号。编码处理具体为:采用CRC循环冗余校验运算和reed-solomon纠错编码运算处理。此步骤中形成的编码数据由36个四进制数字组成，且编码数据各位依次对应于三维图像码数据区各子数据单元；依次可根据先从左至右后从上至下的顺序，也可根据先从上至下后从左至右或按对角线的顺序，根据不同的识别软件选择不同的依次对应关系。[0049]B、根据预设的对应表和上述编码数据确定数据区各子数据单元对应的基准色，将该基准色填充到相对应的子数据单元；所述的基准色为红、绿、蓝、黑四原色中的一种；
[0050]将所述各子数据单元对应的所述基准色以图案的形式部分填充于各子数据单元，具体方法是:填充图案在子数据单元中心附近更多的使用近似基准色的颜色，或使基准色使用的比例大于其他颜色均可增强K-means算法的分析效率，使该填充图案经K-means算法分析得到与所述基准色相同的颜色。
[0051]所述的对应表，如图5所示，表述了数字与红、绿、蓝、黑四原色的对应关系，例如“O”对应红色，“I”对应绿色，“2”对应蓝色，“3”对应黑色。编码数据由36个四进制数字组成，其中每一个数字都对应着对应表中的某个颜色。
[0052]C、获取各定位单元数据值并根据所述对应表确定各定位单元对应的基准色；将所述基准色填充到定位单元；所述的基准色为红、绿、蓝、黑四原色中的一种；
[0053]定位单元数据值来源:选自上述对应表中的某一数值；定位区中的三个定位单元
颜色一致。
[0054]D、在图像区填充一张以上图像；例如:商标、LOGO、标志性图案或文字等；图像区各填充格可分别填充不同图像也可共同用于填充一副图像；
[0055]E、添加定位外框。所述定位外框宽度为其内区域宽度的三分之一，用以辅助识别设备将三维图像码从背景图案中分离出来；所述的定位外框为一体填充，用于区别于数据区。
[0056]由上述方法生成的三维图像码，包括用于定位的定位外框和所述定位外框内设有的用于部分或全部填充填充图像的图像区、用于填充编码数据的数据区以及用于确定所述三维图像码方向的定位区，所述数据区由两个以上子数据单元组成，所述定位区由四个定位单元组成，所述的图像区、数据区和定位区由内至外依次设置在定位外框内。
[0057]所述的定位外框宽度为其内区域宽度的三分之一。
[0058]所述的定位外框内的区域设为7*7个填充块；其中，四个顶点所在的填充块为定位单元，中心九个填充块为图像区，其余为子数据单元。
[0059]参见图2，一种三维图像码的生成装置，由以下模块顺序连接组成:
[0060]数据采集模块，用以获取对应表以及数据编号；
[0061]编码模块，用以对所述数据编号进行进制转换和编码处理，使之形成编码数据，以确保在逆向的编码数据的解码还原中，实现纠错并可准确地获得唯一、正确结果；
[0062]数据区定色模块，用以根据所述对应表和编码数据确定数据区各子数据单元对应的基准色；
[0063]定位区定色模块，用以获取各定位单元数据值并根据所述对照表确定各定位单元对应的基准色；
[0064]填充模块，用以将数据区定色模块所确定的数据区各子数据单元对应的基准色填充到相对应的子数据单元，将定位区定色模块所确定的各定位单元对应的基准色填充到定位子单元；
[0065]图像区填充模块，用以在图像区填充一张或若干张图像；
[0066]定位外框加载模块，用以添加定位外框。
[0067]针对上述三维图像码的解析方法，包括如下步骤:[0068]A’、获取三维图像码；具体地说，通过带有识别装置的移动终端获取具有三维图像码的图像，并搜索所述图像中的三维图像码；当移动终端通过拍照、扫描等方式获取具有三维图像码的图像后进行搜索:由图像四角向内扫描，扫描至定位外框通过比对定位外框的颜色和周围颜色分布差距确定定位外框；此时定位外框以内的图像确定为三维图像码的待识别区域。
[0069]B’、通过三维图像码的定位外框确定四个定位单元位置，通过识别和比较四个定位单元的颜色确定三维图像码的方向，确定首个扫描的子数据单元的位置；从定位外框的内侦彳，数据区域的外侧找四个点作为三维图像码待识别区域的四个顶点，并以这四个顶点的坐标位置拉直线为四边将三维图像码待识别区域等分为7*7个填充块，其中四个顶点所在的填充块为定位单元，中心九个填充块为图像区，其余为子数据单元，扫描四个定位单元，并通过K-means算法分析得到四个定位单元的基准色,若四个定位单元中有三个定位单元的基准色相同，则可确定三维图像码的方向；否则，重新选取另外四个点作为顶点，重复步骤B’。参见图4，其中I为首个将被扫描的子数据单元，37、38、39、40为四个顶点:顶点A37、顶点B 38、顶点C 39、顶点D 40，中央空白区域为图像区。
[0070]C’、依次扫描各子数据单元，得到各子数据单元基准色；在确定三维图像码方向的基础上，根据步骤B’中划分的子数据单元，按照图中序号从I至36依次扫描各子数据单元。对各子数据单元内的图像进行扫描后，对扫描得到的图像进行亮度、色度的调整和补偿，并做降噪处理，降低环境光线和光学设备对图像色彩的影响后根据K-means算法分析得到36个子数据单元分别对应的基准色。
[0071]D’、根据步骤C’得到的基准色和对应表中的对应关系得到编码数据；所述的编码数据是一个含有36位的四进制数字。
[0072]E’、针对步骤D’得到的所述编码数据解码得到数据编号。具体过程是:所述编码数据通过reed-solomon纠错解码运算和进一步的CRC循环冗余校验运算,得到数据库中对应三维图像码信息的数据编号；根据三维图像码生成时产生的四原色与编码数据对应表可得到每个子数据单元对应的数字，如:1或2或3或O ;此时在步骤C’的基础上形成36个4进制的数字，此36个4进制的数字为编码数据；依次三个一组，即1、2、3号子数据单元，4、5、6号子数据单元，以此类推，形成12个组；此时，每组为三个4进制数字组成的数字，将每组4进制数字视为按高位到低位依次排列来表示一个不大于十进制计数为64的整数，再将此数字转化为用10进制表示的数；由此方式得到其余11个10进制数字，并通过reed-solomon纠错解码运算得到一个由6个整数数字组成的数组,此数组每个数字都小于64 (10进制表示)，数组最后一个数字为CRC循环冗余校验位，前五个位为数据编号。这样做的好处是增强了读取数字的精准性和稳定性，减少错码率。
[0073]参见图3，一种三维图像码解析装置，由以下模块顺序连接组成:
[0074]图像获取模块，用以获取三维图像码；
[0075]定位模块，用以根据图像获取模块获取的三维图像码的定位外框确定四个定位单元位置，通过识别和比较四个定位单元的颜色确定三维图像码的方向；确定首个扫描的子数据单元的位置；
[0076]基准色判定模块，用以依次扫描各子数据单元，得到各子数据单元基准色；
[0077]数据转换模块，用以根据基准色判定模块得到所述识别基准颜色，根据对应表中的对应关系得到四进制的编码数据；
[0078]解码模块，用以将数据转换模块得到的所述编码数据解码，得到数据编号；
[0079]显示模块，用以根据解码模块得出的数据编号，显示对应的信息。
【权利要求】
1.一种三维图像码的生成方法，其特征在于:所述的三维图像码包括用于定位的定位外框和用于填充图像的图像区、用于填充编码数据的数据区以及用于确定所述三维图像码方向的定位区，所述数据区由两个以上子数据单元组成，所述定位区由四个定位单元组成； 所述的生成方法由以下步骤组成: A、获取信息的数据编号，对数据编号进行进制转换和编码处理后形成编码数据，以确保在逆向的编码数据的解码还原中，实现纠错并可准确地获得唯一、正确结果； B、根据预设的对应表和上述编码数据确定数据区各子数据单元对应的基准色，将该基准色填充到相对应的子数据单元；所述的基准色为红、绿、蓝、黑四原色中的一种； C、获取各定位单元数据值并根据所述对应表确定各定位单元对应的基准色；将所述基准色填充到定位单元；所述的基准色为红、绿、蓝、黑四原色中的一种； D、在图像区填充一张以上图像； E、添加定位外框。
2.根据权利要求1所述的三维图像码的生成方法，其特征在于:所述步骤B的编码处理为:采用CRC循环冗余校验运算和reed-solomon纠错编码运算处理。
3.由上述方法生成的三维图像码，其特征在于，包括用于定位的定位外框和所述定位外框内设有的用于填充图像的图像区、用于填充编码数据的数据区以及用于确定所述三维图像码方向的定位区，所述数据区由两个以上子数据单元组成，所述定位区由四个定位单元组成，所述的图像区、数据区和定位区由内至外依次设置在定位外框内。`
4.根据权利要求3所述的三维图像码，其特征在于:所述的定位外框宽度为其内区域宽度的三分之一。
5.根据权利要求3或4所述的三维图像码，其特征在于:所述的定位外框内的区域设为7*7个填充块；其中，四个顶点所在的填充块为定位单元，中心九个填充块为图像区，其余为子数据单元。
6.一种三维图像码的生成系统，由以下模块顺序连接组成: 数据采集模块，用以获取对应表以及数据编号； 编码模块，用以对所述数据编号进行进制转换和编码处理，使之形成编码数据，以确保在逆向的编码数据的解码还原中，实现纠错并可准确地获得唯一、正确结果； 数据区定色模块，用以根据所述对应表和编码数据确定数据区各子数据单元对应的基准色； 定位区定色模块，用以获取各定位单元数据值并根据所述对照表确定各定位单元对应的基准色； 填充模块，用以将数据区定色模块所确定的数据区各子数据单元对应的基准色填充到相对应的子数据单元，将定位区定色模块所确定的各定位单元对应的基准色填充到定位子单元； 图像区填充模块，用以在图像区填充一张或若干张图像； 定位外框加载模块，用以添加定位外框。
7.针对上述三维图像码的解析方法，其特征在于:包括如下步骤: A’、获取三维图像码；B’、通过三维图像码的定位外框确定四个定位单元位置，通过识别和比较四个定位单元的颜色确定三维图像码的方向，确定首个扫描的子数据单元的位置； C’、依次扫描各子数据单元，得到各子数据单元基准色； 0’、根据步骤(:’得到的基准色和对应表中的对应关系得到编码数据； E’、针对步骤D’得到的所述编码数据解码得到数据编号。
8.根据权利要求7所述的解析方法，其特征在于:所述步骤B’在步骤A’的基础上，从定位外框的内侧，数据区域的外侧找四个点作为三维图像码待识别区域的四个顶点，并以这四个顶点的坐标位置拉直线作为四边将三维图像码待识别区域；将该区域等分为7*7个填充块，其中四个顶点所在的填充块为定位单元，中心九个填充块为图像区，其余为子数据单元；扫描定位单元，得到各个定位单元的基准色，若四个定位单元中有三个定位单元的基准色相同，则可确定三维图像码的方向；否则，重新选取另外四个点作为顶点，重复步骤B，。
9.根据权利要求7所述的解析方法，其特征在于:步骤D’中根据步骤C’得到的基准色和三维图像码生成方法中产生的四原色与编码数据对应表得到编码数据，所述编码数据通过reed-solomon纠错解码运算和进一步的CRC循环冗余校验运算,得到数据库中对应三维图像码信息的数据编号。
10.一种三维图像码解析系统，其特征在于，由以下模块顺序连接组成: 图像获取模块 ，用以获取三维图像码； 定位模块，用以根据图像获取模块获取的三维图像码的定位外框确定四个定位单元位置，通过识别和比较四个定位单元的颜色确定三维图像码的方向；确定首个扫描的子数据单元的位置； 基准色判定模块，用以依次扫描各子数据单元，得到各子数据单元基准色； 数据转换模块，用以根据基准色判定模块得到所述识别基准颜色，根据对应表中的对应关系得到四进制的编码数据； 解码模块，用以将数据转换模块得到的所述编码数据解码，得到数据编号； 显示模块，用以根据解码模块得出的数据编号，显示对应的信息。
【文档编号】G06K19/06GK103632182SQ201210420664
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年10月29日 优先权日:2012年8月22日
【发明者】安斌, 陈群, 房久程 申请人:天津网团科技有限公司