专利名称：基于二维码视像传输的速率控制方法
技术领域：
本发明涉及一种视像传输的速率控制方法，且特别是涉及一种基于二维码视像传输的速率控制方法。
背景技术：
随着计算机网路和消费电子技术的发展，不同的计算机设备、消费电子设备、手持设备之间需要进行数据的交换，带来了手持设备应用的日益高涨。手机、PDA、计算机之间通常需要传送数据、程序、图像、音频、视频等内容。现阶段已经有多种方法可以实现不同设备之间的数据传输。例如，常用的几种数据通信方式包括有线连接、有线网络、无线网络、红外传输以及蓝牙技术等。对于有线连接和有线网络需要物理连接引线，因此操作麻烦而且不方便。无线网络、红外传输以及蓝牙都是无线传输方法，但是这些方式要求设备中内置有用于通信的相应适配器，这不仅增加了设备成本，也增加了系统的复杂程度。
由此可见，上述现有的数据传输方法在方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决数据传输方法存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般方法又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种成本低且使用时可具有全方位调整功能的新的数据传输方法，便成了当前业界极需改进的目标。
二维码技术是近些年发展起来的一种新型的编码方法，应用于物流、身份鉴别、数据的快速录入等领域用，它把数据进行纠错编码，产生一个图像，该图像可以通过印刷、网络传输实现上述应用。二维码相对于一维码具有嵌入数据量高，纠错能力强的特点，如对于QR码，最大可以嵌入2K多字节的数据，具有30％的数据纠错能力。
有鉴于上述的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种基于二维码视像传输的速率控制方法，能够改进上述的缺陷，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的数据传输方法存在的缺陷，而提供一种基于二维码视像传输的速率控制方法，从二维码的图像尺寸和纠错级别两个方面入手，基于二维码本身所带有的纠错机制，通过对传输过程中纠正的差错数据量实时地控制通讯传输的速率，从而提高传输效率，尽可能的增大数据的传输率，使其可以保证数据在受到外界干扰的情况下仍然能够实现可靠的传输，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种二维码视像传输系统，具有发送端1和接收端2，上述的发送端1和接收端2都包括二维码编码模块12、18，显示模块13、17，摄像模块11、14，和二维码解码模块10、16；其中上述的发送端1中的二维码编码模块12对要传输的数据进行二维码编码，然后通过显示模块13显示编码后的图像，发送端1的摄像模块11接收接收端2反馈的二维码图像，并通过解码模块10进行解码；上述接收端2的摄像模块14接收发送端1显示模块13显示的二维码图像，并由解码模块16对接收后的二维码图像进行解码，然后编码模块18将需要反馈的信息进行二维码编码，最后由接收端的显示模块17显示向发送端1反馈的二维码图像。
前述的二维码视像传输系统，其中在接收端2还包括图像预处理模块15，对接收到的二维码图像进行预处理。
前述的二维码视像传输系统，其中所述的发送端1和接收端2包括手机、PDA或计算机。
前述的二维码视像传输系统，其工作方式包括双工工作方式和半双工工作方式。
前述的二维码视像传输系统，其中所述的发送端1和接收端2的显示模块13、17包括LCD显示屏。
前述的二维码视像传输系统，其中所述的发送端1和接收端2的摄像模块11、14包括摄像头。
一种二维码视像传输系统，具有发送端和接收端，上述的发送端和接收端都包括二维码编码模块、显示模块、摄像模块和二维码解码模块；其中上述的发送端的二维码编码模块对要传输的数据进行二维码编码，然后通过发送端的显示模块显示编码后的图像，发送端的摄像模块接收接收端反馈的二维码图像，然后通过二维码解码模块进行解码；上述接收端的摄像模块接收发送端显示模块显示的二维码图像，并由接收端的解码模块对接收后的二维码图像进行解码，然后接收端的编码模块将需要反馈的信息进行二维码编码，最后由接收端的显示模块显示向发送端反馈的二维码图像。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的二维码视像传输系统，其中在接收端还包括图像预处理模块，对接收到的图像进行预处理。
前述的二维码视像传输系统，其中所述的发送端和接收端包括手机、PDA或计算机。
前述的二维码视像传输系统，其工作方式包括双工工作方式和半双工工作方式。
前述的二维码视像传输系统，其中所述的发送端和接收端的显示模块包括LCD显示屏。
前述的二维码视像传输系统，其中所述的发送端和接收端的摄像模块包括摄像头。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种用于前述二维码视像传输系统中的基于二维码视像传输的速率控制方法，该方法包括以下步骤(1)发送端初始化二维码编码的版本和纠错级别；(2)发送端的编码模块将要传输的数据编码为二维码图像；(3)编码后的二维码图像由发送端的显示模块进行显示；(4)接收端的摄像模块采集发送端显示模块的图像；(5)对上述的二维码图像进行解码；(6)接收端将本次传输的反馈信息进行二维码编码，并在接收端的显示模块上进行显示，作为向发送端的反馈；(7)发送端的摄像模块接收由接收端的反馈的图像；(8)发送端的解码模块解码反馈的图像；(9)发送端根据反馈的信息来调整二维码编码的版本，借此调整下次传输的数据量。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的基于二维码视像传输的速率控制方法，其中所述的二维码可以选择PDF417、QR码、Data Matrix二维码。
前述的基于二维码视像传输的速率控制方法，其中接收端在解码模块对二维码图像解码的步骤之前更包括进行图像的校正和二值化的预处理步骤。
前述的基于二维码视像传输的速率控制方法，其中接收端向发送端反馈的信息是本次传输的误码信息。
前述的基于二维码视像传输的速率控制方法，在步骤(9)中发送端还可以根据所述反馈的误码信息来确认是否重发数据，如果误码信息超过所述纠错级别的纠错能力，则下调二维码编码版本，重新发送数据。
前述的基于二维码视像传输的速率控制方法，在步骤(9)中发送端还可以根据所述反馈的误码信息来确认是否重发数据，如果误码信息超过预定的阈值，则下调二维码编码的版本以降低传输的数据量。
前述的基于二维码视像传输的速率控制方法，在步骤(9)中，如果所述反馈的误码信息超过所述纠错级别的纠错能力，则下调二维码编码的版本以降低传输的数据量。
前述的基于二维码视像传输的速率控制方法，在步骤(9)中，如果所述反馈的误码信息连续预置次数不满预定误码值，则上调二维码编码的版本以增大传输的数据量。
前述的基于二维码视像传输的速率控制方法，所述预定误码值为零，所述预置次数为N，其中N为大于零的自然数。
前述的基于二维码视像传输的速率控制方法，所述的误码信息可以是误码量或误码率的形式。
发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。经由上述可知，本发明针对手机、PDA等设备之间、与计算机设备或者计算机设备之间的数据传输。如摄像手机和摄像手机之间传递通讯录信息、程序、数据；手机与计算机之间传递程序数据等。
借由上述技术方案，本发明基于二维码视像传输的速率控制方法至少具有下列优点1、本发明基于视像传输方法，无需连线、电磁信号和光波信号，具有环保特性。同时消除了复杂的通讯适配器的使用，简化了设计，降低了成本。本发明的数据传输的控制方法简单易用，具有较高的实际应用价值。
2、本发明可以实现基于二维码的视像通信的自动速率调整，当外界环境和设备条件充足，尽量提高传递速度；当外界环境或设备条件较差时，降低传递速度，保证数据的顺利传输。
综上所述，本发明特殊的基于二维码视像传输的速率控制方法。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类方法中未见有类似的设计公开发表或使用而确属创新，其不论在方法上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的视像通讯方法具有增进的多项功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是本发明基于二维码视像传输的速率控制方法的原理图。
图2是本发明基于二维码视像传输的速率控制方法的发送端工作流程图。
图3是本发明基于二维码视像传输的速率控制方法的接收端工作流程图。
1发送端 2接收端
10、16解码模块11、14摄像模块12、18编码模块13、17显示模块15图像预处理模块具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的手持设备的通讯方法其具体实施方式
、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
(1)本发明采用二维码的数据传输原理基于二维码的视像数据传输方法是通过摄像模块和显示模块之间的视像传输实现数据的通信过程。而传输的视像是二维码编码的图像序列。原理如图1所示。在发送端对每个数据块进行二维码编码形成了二维码图像，然后通过显示模块进行显示，接收端通过摄像模块采集发送端显示模块显示的二维码图像，通过图像的预处理提高图像的质量，从每帧图像中解码二维码数据，完成通讯过程。可以看出，该通讯方法可以在包含显示设备和摄像装置的设备间实现数据的传输。
由于采用了视像传输方法，显示模块的显示精度、亮度、对比度，摄像模块的精度以及外界的光线干扰都是约束数据传输速率的重要因素。
(2)本发明的两个通讯的设备都需要具有显示模块和摄像模块。如图1所示，设备1和设备2分别具有显示模块13、17和摄像模块11、14。本发明的速率控制方法必须采用双工或半双工的工作方式，对于半双工方式，一个方向的传输作为数据通讯，另一个方向的传输作为控制数据通讯；对于全双工状态，传输的数据既包括通讯数据还包括控制数据。
(3)基于二维码视像传输的速率控制方法基于二维码的视像通讯方法虽然实现简单、成本低廉，但是由于传输过程强烈的依赖摄像模快和显示模块的硬件特性，同时外界的光线也会影响数据传输。因此应该采用一种机制来控制数据的传输速率，保证数据在受外界干扰的情况下仍然能够实现可靠的传输。
很多二维码技术都引入了纠错功能，对于限定范围内的差错可以进行纠错，如QR码、PDF417码等。在QR码中，提供了L、M、Q、H四个纠错级别，级别越高，纠错码在数据中占的比例就越多，同时纠错能力也就越强。同时，图像的尺寸也是决定数据传输速率的一个重要指标，随着图像尺寸的增大，每帧图像中嵌入信息量也就越大。从硬件的约束来看，由于显示模块的屏幕大小和分辨率，摄像模块的分辨率指标等，以及外界的环境干扰，决定了可识别的视像传输图像的尺寸。随着图像尺寸减小，会造成传输过程中纠错数据的增加，直到误发错误数据量超过了二维码的纠错能力从而造成传输失败。对于一个较稳定的外界环境，具有高清晰和大尺寸的显示模块，高解析的采集模块，具有稳定的外界光线的情况下，通过加大图像尺寸，减小二维码的纠错能力，可以实现较大的数据传输速率。
如当采用QR码实现视像通信时，采用版本40的QR码，纠错级别为L，当采用帧率为10帧每秒的传输时，数据传输速率为28KByte/s。当然对于较小尺寸的图像以及外界干扰较大的情况下，往往采用较小的尺寸和较高的纠错级别，数据传输速率也就相对较低。
可以看出，在基于二维码的视像数据传输过程中，决定数据传输速率的因素包括(a)二维码图像的尺寸二维码嵌入信息越多，形成的二维码图像尺寸越大。同样对图像显示设备和采集设备的要求就越高。
(b)二维码的纠错级别二维码往往采用了纠错码技术，可以实现数据传输差错情况下进行纠错。纠错级别越高，相同数据量要求的校验数据就越多，有效传输的数据就越少。
(c)图像序列的帧率视像传输时图像序列的帧率越高，传输的数据量也就越大，但是要求图像采集和图像显示模块要有高度的协调能力。从而可以使接收设备能够在图像序列中成功解析出每一帧数据，用于解码。
QR码有1～40个版本，可以嵌入不同容量的数据。当采用版本1时，QR码图像的数据嵌入容量为26个字节；当采用版本40时，可嵌入的数据容量为3706个字节。随着版本号的增加，图像的复杂度依次增加。对于给定图像大小，随着版本的增加，对图像的显示模块和摄像模块要求就越高。
QR码有L、M、Q、H共四个纠错等级，级别越高，纠错码在数据中占的比例就越多，同时纠错能力也就越强。纠错等级可以适用于任何的版本中。对于版本1的QR码，当选择纠错级别为L时，需要7个字节作为纠错码字，有效数据为19个字节；当选择纠错级别为H时，需要17个字节作为纠错码字，有效数据为9个字节。可以看出，对于同一版本的QR码，随着纠错等级的提高，有效嵌入数据量逐渐减少。但是纠错能力提高，对于纠错等级为L的QR码，可以纠正约7％的误码，对于纠错等级为H的QR码，可以纠正约30％的差错。
(4)速率控制工作过程以QR码为例，设定二维码图像的大小在传输速率的调整过程中保持不变，因此QR编码版本号的增加，引起图像内容的增加，从而使图像的复杂度增加。
假定我们在整个数据通信过程中采用同一个纠错等级。在第i帧图像中，假定QR编码的版本为Mi，则有1≤Mi≤40。发送的数据量为Qi，出现的差错数据量为Ei，则当前帧数据的误码率为Ki=EiQi.]]>当不存在误码时，Ki＝0。当前QR编码图像的有效数据容量为Pi，则最大允许的错误率为K‾i=Qi-PiQi.]]>通过经验建立一个用于版本修正的阀值Ti，用于决定是否进行版本的修改，可知0≤Ti≤Ki。
当连续多帧数据能够错误率为零时，说明视像传输条件充足，可以提高发送速度。给定参数N，当连续N帧数据能够保证零错误率时，可以增加版本，加快传输速度。
结合图2和图3对本发明的工作流程进行详细描述。
在图2中，发送端先在方块302初始化QR编码的编码版本、纠错级别。在方块303，发送端根据当前的QR编码版本和纠错级别确定当前传输数据块的数据量Q。然后在方块304将上述的数据块进行QR编码形成编码后图像，并在方块305中由发送端的LCD屏幕显示当前的编码后图像。在方块306，发送端的摄像头接收接收端显示模块的反馈图像，该图像同样采用了QR编码，由于反馈的数据少，采用了较低的版本号和较高的纠错级别。保证了反馈数据传输的正确性。这些反馈图像包含了这次传输的出错信息，即这次传输的差错数据量，用来反馈给发送端，使发送端确认是否重发数据或者调整下次传输的数据量。在方块307解码反馈的图像，得到这次传输的错误数据量X。当接收端接收数据后无法解码，即编码已经超过了纠错能力，这种情况下将反馈值设置为MAX，MAX表明错误数据已经超过了QR编码的纠错能力，编码需要重传数据，在方块308进行判断，如果X＝MAX则在方块314降低版本号M，同时在方块315根据纠正后的版本号重新读取修正后具有一定大小数据量的数据，转至304重新进行QR编码和发送；否则说明数据正确接收了，并在方块309计算误码率K，K＝X/Q；接着在方块310进行判断，如果K＞T，表明虽然此次成功地传输了数据，但是误码率相对较高，因此在方块317降低版本，降低传输速率，转至303继续传送数据；否则继续。在方块311判断，如果连续N帧发送图像能够保证K＝0，则表明不存在误码，可以提高版本，加快传输速率；否则继续采用当前版本。在方块313判断是否数据全部发送完毕，如果是则退出；否则转至303继续发送数据。
请参阅图3所示，是本发明的接收端工作流程示意图。
当发送端的显示模块显示编码后的图像的同时，接收端在方块402由摄像头采集发送方发送的图像。然后在方块403对采集到的图像进行预处理，提高检测能力。接着在方块404对预处理后的图像进行解码。再在方块405判断，如果超过了纠错能力，则设置错误数据量X＝MAX(406)转至执行方块408；否则设置X为本次传输的误码率(407)。接着在方块408对X进行QR编码。在方块409，由接收端的LCD显示编码图像作为反馈，以供接收端的摄像模块采集。再在方块410进行判断是否接收完毕，如果接收完毕，则退出程序，否则继续由摄像头采集数据，重复上述的过程。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种二维码视像传输系统，具有发送端(1)和接收端(2)，其特征在于上述的发送端(1)和接收端(2)都包括二维码编码模块(12、18)、显示模块(13、17)、摄像模块(11、14)和二维码解码模块(10、16)；其中上述的发送端(1)中的二维码编码模块(12)对要传输的数据进行二维码编码，然后通过显示模块(13)显示编码后的图像，发送端(1)的摄像模块(11)接收接收端(2)反馈的二维码图像，并通过二维码解码模块(10)进行解码；上述接收端(2)的摄像模块(14)接收发送端(1)显示模块(13)显示的二维码图像，并由二维码解码模块(16)对接收后的二维码图像进行解码，然后编码模块(18)将需要反馈的信息进行二维码编码，最后由接收端的显示模块(17)显示向发送端(1)反馈的二维码图像。
2.根据权利要求1所述的二维码视像传输系统，其特征在于其中在接收端(2)还包括图像预处理模块(15)，对接收到的二维码图像进行预处理。
3.根据权利要求1所述的二维码视像传输系统，其特征在于其中所述的发送端(1)和接收端(2)包括手机、PDA或计算机。
4.根据权利要求1所述的二维码视像传输系统，其特征在于其工作方式包括双工工作方式和半双工工作方式。
5.根据权利要求1所述的二维码视像传输系统，其特征在于其中所述的发送端(1)和接收端(2)的显示模块(13、17)包括LCD显示屏。
6.根据权利要求1所述的二维码视像传输系统，其特征在于其中所述的发送端(1)和接收端(2)的摄像模块(11、14)包括摄像头。
7.一种用于权利要求1中的基于二维码视像传输的速率控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)发送端初始化二维码编码的版本和纠错级别；(2)发送端的编码模块将要传输的数据编码为二维码图像；(3)编码后的二维码图像由发送端的显示模块进行显示；(4)接收端的摄像模块采集发送端显示模块的图像；(5)对上述的二维码图像进行解码；(6)接收端将本次传输的反馈信息进行二维码编码，并在接收端的显示模块上进行显示，作为向发送端的反馈；(7)发送端的摄像模块接收由接收端的反馈的图像；(8)发送端的解码模块解码反馈的图像；(9)发送端根据反馈的信息来调整二维码编码的版本，借此调整下次传输的数据量。
8.根据权利要求7所述的基于二维码视像传输的速率控制方法，其特征在于其中所述的二维码可以选择PDF417、QR码、Data Matrix二维码。
9.根据权利要求7所述的基于二维码视像传输的速率控制方法，其特征在于其中接收端在解码模块对二维码图像解码的步骤之前更包括进行图像的校正和二值化的预处理步骤。
10.根据权利要求7所述的基于二维码视像传输的速率控制方法，其特征在于其中接收端向发送端反馈的信息是本次传输的误码信息。
11.根据权利要求10所述的基于二维码视像传输的速率控制方法，其特征在于，在步骤(9)中发送端还可以根据所述反馈的误码信息来确认是否重发数据，如果误码信息超过所述纠错级别的纠错能力，则下调二维码编码版本，重新发送数据。
12.根据权利要求10所述的基于二维码视像传输的速率控制方法，其特征在于，在步骤(9)中发送端还可以根据所述反馈的误码信息来确认是否重发数据，如果误码信息超过预定的阈值，则下调二维码编码的版本以降低传输的数据量。
13.根据权利要求10所述的基于二维码视像传输的速率控制方法，其特征在于，在步骤(9)中，如果所述反馈的误码信息超过所述纠错级别的纠错能力，则下调二维码编码的版本以降低传输的数据量。
14.根据权利要求10所述的基于二维码视像传输的速率控制方法，其特征在于，在步骤(9)中，如果所述反馈的误码信息连续预置次数不满预定误码值，则上调二维码编码的版本以增大传输的数据量。
15.根据权利要求14所述的基于二维码视像传输的速率控制方法，其特征在于其中所述的预定误码值为零，所述预置次数为N，其中N为大于零的自然数。
16.根据权利要求10所述的基于二维码视像传输的速率控制方法，其特征在于其中所述的误码信息可以是误码量或误码率的形式。
全文摘要
本发明是关于一种基于二维码视像传输的速率控制方法，其针对手机、PDA等设备之间、与计算机设备或者计算机设备之间的数据传输。如摄像手机和摄像手机之间传递通讯录信息、程序、数据；手机与计算机之间传递程序数据等。本发明可以实现基于二维码的视像通信的自动速率调整，当外界环境和设备条件充足，尽量提高传递速度；当外界环境或设备条件较差时，降低传递速度，保证数据的顺利传输。本发明基于视像传输方法，无需连线、电磁信号和光波信号，具有环保特性。同时消除了复杂的通讯适配器的使用，简化了设计，降低了成本。本发明的数据传输的控制方法简单易用，具有较高的实际应用价值。
文档编号H04L1/00GK1731717SQ20051008439
公开日2006年2月8日 申请日期2005年7月19日 优先权日2005年7月19日
发明者夏煜, 怀千江, 王浩 申请人:北京中星微电子有限公司