一种二维码的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种二维码，包括：数据编码区，用于存储数据码字与纠错码字；格式信息区，用于存储格式信息与版本信息；校正图案，分布于所述数据编码区内，用于对数据编码区进行校正；边框，包围所述数据编码区、所述格式信息区以及所述校正图案，用于对数据编码区、格式信息区以及校正图案的保护和定位。该使二维码能够适用于多种形状的预留填加二维码的网络空间、非网络空间以及两者复合空间区域。同时具有较强的抗畸变及抗污损性能，适合利用拍照进行解码，应用领域广。
【专利说明】
-种二维码
技术领域
[0001] 本发明设及信息记录与识别领域，尤其设及一种二维码。
【背景技术】
[0002] 一维码通过在水平方向上排列的条、空来表达信息，而在竖直方向上不表达信息， 其容量十分有限。二维码能在水平方向和竖直方向上同时表达信息，因此相比一维码，能在 更小的面积内表达更多的信息。同时，通过在二维码上应用纠错算法，也使得二维码的可靠 性大大增加。二维码可分为层排式二维码和矩阵式二维码两类。
[0003] 层排式二维码可W看作是由多行一维码堆积而成，常见的有美国的PDF417层排 式二维码。矩阵式二维码是通过在矩阵相应元素位置上，用点（比如方点、圆点或其他形 状）的出现表示二进制"1"，点的不出现表示二进制的"0"。点的排列组合确定了矩阵式二 维码所代表的意义，常见的有日本的QR码。与层排式二维码相比，矩阵式二维码一般具有 更高的编码密度（即在同等面积下可编码更多数据）。
[0004] 现有的二维码中存在如下问题，一方面，快速响应矩阵码、网格矩阵码等二维码均 采用正方形结构，而实际应用中物品预留的用于印制二维码的区域可能是长方形，如果采 用正方形的二维码会大大浪费预留的编码区域，导致编码容量下降。另一方面，紧密矩阵码 采用长方形结构，但紧密矩阵码仅能用于接触式扫描识读，不适合采用拍照解码的方式，需 要专口的识读设备且识读速度低，限制了它的应用范围。 阳〇化]综上，亟需一种尺寸结构可调节且便于识读的二维码W解决上述问题。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种尺寸结构可调节且便于识读的 二维码。
[0007] 为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种二维码，包括：数据编码区， 用于存储数据码字与纠错码字；格式信息区，用于存储格式信息与版本信息；校正图案，分 布于所述数据编码区内，用于对数据编码区进行图像校正；边框，包围所述数据编码区、所 述格式信息区W及所述校正图案，用于对数据编码区、格式信息区W及校正图案的保护和 定位。
[0008] 优选地，二维码还包括环绕在所述边框外围的留白区。
[0009] 优选地，边框包围的区域为长宽比可调的矩形。
[0010] 优选地，二维码包括四个存储有相同内容的格式信息区。
[0011] 优选地，格式信息区位于所述边框包围形成的矩形的顶角处。
[0012] 优选地，格式信息区根据所述数据编码区的纠错等级排布格式信息。
[0013] 优选地，校正图案在所述数据编码区内均匀分布。
[0014] 优选地，校正图案包括对称图案。
[0015] 优选地，校正图案包括"十"字形图案。
[0016] 优选地，数据编码区上不遮挡所述校正图案地设置有图形和/或字符；优选地，所 述字符包括日、中、王、田、申、甲、由、关、美、天、兴、回、旦、三川或者八。
[0017] 与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可W具有如下优点或有益效 果：
[0018] 通过采用长宽比可调节的矩形结构的二维码，使二维码能够适用于多种形状的预 留填加二维码的网络空间、非网络空间W及两者复合空间区域。同时通过紧凑的结构设计 与合理布局，提高了二维码的数据存储区域的利用率。该二维码具有较强的抗崎变及抗污 损性能，适合利用拍照进行解码，应用领域广。
[0019] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在 说明书、权利要求书W及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。
【附图说明】
[0020] 附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的 一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方 案，但并不构成对本申请技术方案的限制。
[0021] 图1为本申请实施例的二维码的结构示意图；
[0022] 图2为本申请实施例的格式信息区的结构示意图；
[0023] 图3为利用格式信息区进行定位的示意图；
[0024] 图4(a)-(d)为本申请实施例的格式信息区的掩膜示意图； 阳0巧]图5为本申请实施例的校正图案示意图；
[0026] 图6为本申请实施例的用于个性化设置的图形和/或字符。
【具体实施方式】
[0027] W下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用 技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据W实施。需要说明 的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例W及各实施例中的各个特征可W相互结合， 所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0028] 图1为本申请实施例的二维码的结构示意图，从图中可W看出，该二维码包括数 据编码区11、格式信息区12、校正图案13 W及边框10。
[0029] 边框10包围着数据编码区11、格式信息区12 W及校正图案13共同组成的区域。 优选地，边框10围成的区域为矩形。边框10由一个模块宽的深色模块构成，可W显著地限 定出二维码的位置与范围，对使用者起到指示的作用，同时对其包围的数据编码区11、格式 信息区12 W及校正图案13起到保护的作用。
[0030] 边框10还被用于在二维码的识读过程中进行定位。具体为，深色模块形成的边框 10在图像识别设备所获取的二维码的边界图像中，将被标记为长直线形式的边界像素，通 过在边界图像中捜索长直线，可W得到二维码边框的四条边，通过计算相邻边的交点可W 进一步确定二维码边框的四个顶点。在对二维码进行识读的时候，W得到的边和顶点为基 准建立坐标系对二维码的其他区域进行定位。
[0031] 本申请的实施例中，二维码还包括环绕在边框的外围的留白区14,运样在识读二 维码时，可W更加高效、准确地对边框进行定位。
[0032] 边框10所围成的矩形区域的长宽比是可调节的。通过调节矩形区域的长宽比使 二维码可W适应不同的预留区的要求。具体为，边框10所围成的最小的矩形区域一般是一 个边长为24个模块组成的正方形区域，最大一般是一个边长为180个模块组成的正方形区 域，小于最小正方形区域时不利于二维码的信息的存储，大于最大正方形区域时存储空间 的利用率将下降。在上述范围内，可W每次增加或减少四个模块的方式改变矩形的长边与 宽边的长度，相应的，边框10所围成的矩形区域的形状将发生改变，可W为长方形或正方 形。因此，本申请实施例的二维码可W通过调整矩形区域的形状来满足不同的预留区域的 要求，进而最大限度地利用预留区域提高二维码存储的信息量。在其他优选的实施例中，令 边框10所围成的矩形区域的纵向边长不大于其横向边长，W运种形式对数据编码区内的 数据进行排布，可W使得到的二维码更利于在识读时进行解码。
[0033] 数据编码区11用于存储数据码字与纠错码字。其中，数据码字为根据预设的算法 对实际需要记录的对象进行编码而得到的数据信息。该数据信息包括图片、声音、文字、签 字、指纹等任何可W通过数字化进行编码的信息。数据编码区11的编码模式包括字母模 式、数字模式、汉字模式、字节模式W及位流模式等，信息容量比普通条码信息容量约高几 十倍。
[0034] 纠错码字为根据用户选定的纠错等级，采用预设的纠错算法对数据码字进行纠错 编码得到的数据信息，即纠错码字实际上是一种冗余信息。目前主要采用的Reed-Solomon 纠错算法，在其输出的纠错码中包含着部分原始的输入数据。一个Reed-Solomon码字的长 度为8位，也就是说Reed-Solomon纠错码字最多具有255种形式，所W当数据码字和纠错 码字的总数大于255时，将数据码字进行分块，对每块码字分别生成纠错码字，并将纠错码 字添加到同一块数据码字的后面。
[0035] 格式信息区12用于存储格式信息与版本信息。其中，格式信息主要包括数据编码 区11所采用的纠错等级。不同的纠错等级对应不同的纠错码字的容量。纠错码字主要用 来纠正两种类型的错误，一种是拒读错误，此时错误码字的位置一般为已知。另一种是替代 错误，此时错误码字的位置一般为未知。纠错等级越高，所形成的纠错码字就越多。本申请 实施例的二维码采用四个纠错等级，每个纠错等级所对应的纠错码字的容量如表1所示。
[0036] 表1纠错码字容量
[0037]
[0038] ^版本信息主要包括组成二维码矩阵的行数与列数。由于本申请实施例的二维码的 行数与列数是可调节的，所W在实际使用时，使用者可W根据需要记录的数据信息的数量 W及预留的填加二维码的网络空间、非网络空间W及两者复合空间区域的形状和大小，在 规定的范围内选定行数和列数。在选定行数与列数时可W综合考虑二维码的保密性、纠错 性能W及生成成本和识读成本等多种因素，有利于针对实际需求制作出高性能的二维码， 并且对使用者来说具有较大的灵活性。
[0039] 一般地，一个二维码包括多个格式信息区12。如图1所示，在一个优选的实施例 中，格式信息区为四个，其中每个格式信息区都存储有一份内容完全相同的格式信息W及 版本信息，运样就可W保证当一个或其中几个区域遭到破坏而产生破损时，例如当二维码 缺一角、缺两角、缺Ξ角、缺一条边、中屯、缺失或整体污损时，只要还有一个格式信息区保持 完好，就可W读取到二维码的完整的格式信息。由于二维码在使用中经常会受到不同程度 的破坏，所W通过设置多份格式信息及版本信息，可W提高二维码的抗污损性能。
[0040] 进一步从图1中可W看出，四个格式信息区优选地设置于边框10所围成的矩形区 域的四个角落。其中，在边框10所围成的矩形区域的每个顶角处，由该顶角的互相垂直的 两条边W及另外两条与该顶角的边分别垂直的边围成正方形格式信息区。将格式信息区设 置于矩形区域的四个顶角处，有利于在对二维码进行识别时，降低捜索算法的复杂度，进而 提高识别的速度W及准确度。具体为，二维码识别设备通过在边界图像中捜索到长直线确 定了边框10之后，进一步W边框10的一个顶角的两条边为基准（如图1中的121及122 所示），在矩形区域内捜索分别与运两条边垂直的两条短直线（如图1中的123及124所 示），由于信息格式区的面积很小，所W上述捜索过程将迅速完成。
[0041] 图2为本申请实施例的格式信息区的结构示意图。可W看出，每个格式信息区都 包括格式信息的存储区域20 W及包围存储区域20的边界区域21。其中，边界区域21由一 个模块宽度的深色模块围成，与边框10的深色模块边界一样，有利于区域的快速定位，同 时可W明确界定格式信息区的范围。优选地，用于存储格式信息的存储区域20为由36个 模块组成的正方形区域，存储36位的格式信息与版本信息。该36位信息包括记录二维码 矩阵的行数和列数的码字信息、根据上述码字信息得到的纠错码字W及数据编码区所采用 的纠错等级信息。格式信息与版本信息的具体的编码形式也可W由使用者选定。
[0042] 进一步地，每个格式信息区根据不同的纠错等级对36位信息进行不同的排布存 储，图2的实施例中示出了一种格式信息的排布方式，可W看出信息的排布并不规则，有利 于提高二维码的加密性能。
[0043] 同时，运种具有特定排布形式的格式信息区12还可W在二维码的识读过程中对 发生了旋转的二维码进行定位，具体参见图3。图3为利用格式信息区进行定位的示意 图，正方形的二维码的一条轴线与水平方向成α角，当通过边框对采集到的二维码码图进 行定位时，可判断出二维码码图旋转了 α角，但实际上，此时存在多种情况。如果二维码 逆时针旋转了 α角，那么利用边框作出的定位结果是正确的。如果二维码逆时针旋转了 90° +α的角度，如图3所示，那么此时原来的Χ-Υ坐标系旋转到了虚线所示的位置，原来 位于二维码右上角A处的格式信息区也旋转到了 Β处的位置，但由于二维码是正方形的，逆 时针旋转90度之后会与原位置的二维码重合，所W此时利用边框10无法确定二维码是否 发生了旋转。进一步地，如果二维码逆时针旋转了 180° +α的角度，仅利用边框10来定位 就失效了。运种情况下，需借助两步确定二维码真正的旋转角度：首先通过边框定位确定小 于90度的旋转角α。接下来对任取的一个格式信息区进行解码。从图2可W看出，由于格 式信息区内的信息具有特定的排布方式，所W当二维码旋转了 90度时，将其按照正常放置 时的二维码进行解码是无法得到有效的格式信息的，当得到的信息无效时，在旋转角α的 基础上加90度（对于正方形二维码）或加180度（对于长方形二维码）。长方形二维码 通过一次解码就可W得到正确的旋转方向，正方形二维码需要通过多次解码来确定旋转方 向。ο W44] 在其他的实施例中，格式信息区还可W为其他形状，例如长方形。本申请实施例的 格式信息区兼具存储与定位功能，且设置在矩形区域的四个顶角处，相比于现有技术，提高 了对存储区域的利用率。还需要注意的是，格式信息填入格式信息区后，还需要对格式信息 区进行掩膜处理。本申请实施例中的四个格式信息区所使用的掩膜各不相同，如图4所示， 其中图4(a)为位于二维码左上角的格式信息区的掩膜示意图；图4(b)为位于二维码右上 角的格式信息区的掩膜示意图；图4(c)为位于二维码左下角的格式信息区的掩膜示意图； 图4(d)为位于二维码右下角的格式信息区的掩膜示意图。掩膜处理有利于进一步提高二 维码的加密性能。
[0045] 校正图案13用于对数据编码区进行图像校正。从图1中可W看出，校正图案13 分布于数据编码区11内，优选地，分布是均匀的，有利于提高污损码的识读效率。对数据编 码区的校正主要是针对崎变或破损而进行的几何校正。破损是指二维码受到破坏时产生的 信息不完整或丢失等情况，而崎变则主要是当布置二维码的表面不平坦，W及二维码的识 读设备的取像镜头的不平整或曲率导致的采样图像发生了拉神。校正的基本方法是先建立 数学模型，并根据可W确定的已知条件确定模型参数，然后根据数学模型利用坐标变换的 方法，将采样图像上的坐标点映射到根据数学模型确定的校正图像中，最后根据采样图像 的灰阶值（对于二值化处理的图像为0或1)确定校正图像中各像素的灰阶值，一般根据插 值法确定灰阶值。
[0046] 校正图案相当于上述过程中的可W确定的已知条件。校正图案优选为对称图案， 本申请的实施例的校正图案包括十字形图案，如图5所示。"十"字形校正图案是由边长为 5个模块组成的正方形，其水平方向及垂直方向的中线共包括九个深色模块，剩余为浅色模 块，组成对称的"十"字形校正图案。其中，校正图案优选地设置为每条边由奇数个模块构 成的正方形的形式。奇数个模块构成正方形具有中屯、模块构成的中屯、点（如"十"字图形 的水平线与竖直线的交点），而中屯、点对于定位操作的效率更高，设置为正方形的校正模块 可W节约存储区域的空间。
[0047] 需要注意的是，上述方案只是优选的方案，实际上，本申请实施例的校正图案的结 构也可W由用户根据具体需求进行选定，所W也可能出现边长为3个模块或边长为4个模 块的正方形的校正图案。而校正图案的位置则根据二维码的行数和列数进行确定，所W在 利用校正图案进行图像校正时，可W实现快速准确的定位。
[0048] 在其他优选的实施例中，还在数据编码区上不遮挡所述校正图案地设置有图形和 /或字符（如图1中15所示），用于增强二维码的个性化设置。图6示出了一些可W用来作 为个性化设置的字符，包括日、中、王、田、申、甲、由、关、美、天、兴、回、旦、三川或者八等。
[0049] 本申请实施例的二维码结构紧凑，充分利用有限区域实现多种功能，提高了区域 利用率。本申请实施例的二维码有利于提高识读速度。通过对不同功能区的合理布局，基 于边角识读提高了识读速度。
[0050] 本申请实施例的二维码在设计使用时，为用户提供了更多可选择的空间，可W满 足使用者多方面的需求，无论是从性能上考虑还是从外观上考虑，都可W设计出更富个性 的产品。
[0051] 虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采 用的实施方式，并非用w限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本 发明所公开的精神和范围的前提下，可W在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化， 但本发明的专利保护范围，仍须W所附的权利要求书所界定的范围为准。
【主权项】
1. 一种二维码，包括： 数据编码区，用于存储数据码字与纠错码字； 格式信息区，用于存储格式信息与版本信息； 校正图案，分布于所述数据编码区内，用于对数据编码区进行图像校正； 边框，包围所述数据编码区、所述格式信息区以及所述校正图案，用于对数据编码区、 格式信息区以及校正图案的保护和定位。2. 根据权利要求1所述的二维码，其特征在于，所述二维码还包括环绕在所述边框外 围的留白区。3. 根据权利要求1所述的二维码，其特征在于，所述边框包围的区域为长宽比可调的 矩形。4. 根据权利要求1所述的二维码，其特征在于，所述二维码包括四个存储有相同内容 的格式信息区。5. 根据权利要求4所述的二维码，其特征在于，所述格式信息区位于所述边框包围形 成的矩形的顶角处。6. 根据权利要求5所述的二维码，其特征在于，所述格式信息区根据所述数据编码区 的纠错等级排布格式信息。7. 根据权利要求1至6中任一项所述的二维码，其特征在于，所述校正图案在所述数据 编码区内均匀分布。8. 根据权利要求7所述的二维码，其特征在于，所述校正图案包括对称图案。9. 根据权利要求8所述的二维码，其特征在于，所述校正图案包括"十"字形图案。10. 根据权利要求1中任一项所述的二维码，其特征在于，在所述数据编码区上不遮 挡所述校正图案地设置有图形和/或字符；优选地，所述字符包括口、中、王、田、申、甲、由、 关、美、天、兴、回、旦、三、川或者八。
【文档编号】G06K19/06GK105989389SQ201510072733
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月11日
【发明人】于学东, 王勇, 韦俊康, 林斌, 杨永健
【申请人】北京鼎九信息工程研究院有限公司