专利名称：基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法
技术领域：
本发明涉及一种传输方法，具体涉及基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法。
背景技术：
随着计算机网络的应用普及，人们的生活变得越来越方便和丰富多彩，但同时安全问题日益凸显并受到越来越多的关注。近年来，病毒泛滥，木马猖獗，数据的安全危机日益严重，应对安全问题的策略也是层出不穷。根据信息安全要求的不同衍生出内网，专网和外网的复杂网络结构。在密级比较高的场合中，内网和专网需要严格的保护，任何与之有双向通信和握手协议的网络都可能发生重大的安全问题。传统的内外网之间数据的传递时通过大数据量存储介质将数据从外网安全拷贝到内网，不能自动处理，极为不便，再者，人为参与本身就带来人为的不安全隐患。发明内容
本发明是为了解决内外网之间数据的传递时通过大数据量存储介质将数据从外网安全拷贝到内网，不能自动化处理和所产生的不安全问题。从而提供基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法。
基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法，它包括下述步骤
一、压缩处理，
对源文件进行数据压缩处理转化成二进制编码，以实现最小的带宽传输更多的有效数据；
二、整体数据纠错编码，
对步骤一的二进制编码通过RS纠错编码，进行整体数据纠错编码；
三、数据分块，
将步骤二整体数据纠错后的数据根据单屏传输的数据容量分割数据成较小的数据块进行数据分块处理；
四、分块数据纠错编码，
将步骤三数据分块后的数据通过RS纠错编码，进行行分块数据纠错编码；
五、多进制条码编码，
对步骤四分块数据纠错后的数据进行多进制条码编码；
六、条码组合和图像显示，
将步骤五多进制条码编码的数据根据预先设计的模板进行条码组合组成的图像称为一帧，设计的模板能进行显示，显示包括边框、边际定位点、内部定位点、比色板、一维条码和多进制条码；
七、图像录入装置，
通过摄像机将步骤六通过条码组合显示出来的图像拍摄出来；
八、图像缓存管理，
将步骤七中摄像机拍摄出来的图像通过二级缓存策略进行图像缓存管理；
二级缓存策略是将解码过的照片及时从内存或者磁盘中删除，通过环形队列合理管理磁盘空间，使得磁盘重复使用，通过内存映射文件的方式进行数据的快速读入和存储；
九、有效图像的辨别，
对步骤八通过图像缓存管理后的图像，通过双重一维条码的方法进行有效图像辨别，
双重一维条码的方法是在显示方法中两个相同的一维条码分别位于图像的上方和下方，因此一副拍摄到的图像中上下两个一维条码相同，此图像有效；若不一致，该图像无效；
十、图像处理，
对步骤九通过有效图像辨别的图像进行校正图像位置和校正图像失真的处理；
i^一、多进制条码解码，
将步骤十通过图像处理后的图像进行多进制条码解码；
十二、分块数据纠错解码，
将步骤十一通过多进制条码解码后的数据进行分块数据纠错解码；
十三、数据合并，
数据块被编码到条码并显示时，一维条码中的序列号标识了数据块序列的前后顺序，解码程序根据序列号将步骤十二分块数据纠错解码后的小块的数据进行组合；
十四、整体数据纠错解码，
将步骤十三通过数据合并的数据进行整体数据纠错解码；
十五、解压缩，
将步骤十四整体数据纠错解码后的数据转化成二进制编码，进行解压处理，显示源文件。
基于连续型多进制条码的无反馈光通路单向传输系统将数据编码成连续型多进制条码，以灵活的方式显示在屏幕上，通过摄像机拍摄图像结合图像处理与识别的方式，实现了数据的自动单向传输和绝对物理隔离的目的，达到了保证数据安全的技术效果。
图1是本发明的整体图像旋转图；图2是本发明的比色板获取以及局部图像N值化图；图3是去毛刺前效果图；图4是本发明去毛刺后效果图；图5是比色板的8色彩色条码图、图6是比色板的4级灰度条码图、图7是比色板的黑边条码图，其中不同坐标表示不同颜色；图8是本发明的图片缓存管理图，其中a表示内存缓存，b表示磁盘环形队列；图9 是本发明的解码数据缓存管理图，其中c表示序列号相同的新图像，d表示解码失败，e表示完整数据；图10是本发明系统流程图。
具体实施方式
具体实施方式
一它包括下述步骤
一、压缩处理，
对源文件进行数据压缩处理转化成二进制编码，以实现最小的带宽传输更多的有效数据；
二、整体数据纠错编码，
对步骤一的二进制编码通过RS纠错编码，进行整体数据纠错编码；
三、数据分块，
将步骤二整体数据纠错后的数据根据单屏传输的数据容量分割数据成较小的数据块进行数据分块处理；
四、分块数据纠错编码，
将步骤三数据分块后的数据通过RS纠错编码，进行行分块数据纠错编码；
五、多进制条码编码，
对步骤四分块数据纠错后的数据进行多进制条码编码；
六、条码组合和图像显示，
将步骤五多进制条码编码的数据根据设计的模板进行条码组合组成的图像称为一帧，设计的模板能进行显示，显示包括边框、边际定位点、内部定位点、比色板、一维条码和多进制条码；
七、图像录入装置，
通过摄像机将步骤六通过条码组合显示出来的图像拍摄出来；
八、图像缓存管理，
将步骤七中摄像机拍摄出来的图像通过二级缓存策略进行图像缓存管理；
二级缓存策略是将解码过的照片及时从内存或者磁盘中删除，通过环形队列合理管理磁盘空间，使得磁盘重复使用，通过内存映射文件的方式进行数据的快速读入和存储；
九、有效图像的辨别，
对步骤八通过图像缓存管理后的图像，通过双重一维条码的方法进行有效图像辨别，
双重一维条码的方法是在显示方法中两个相同的一维条码分别位于图像的上方和下方，因此一副拍摄到的图像中上下两个一维条码相同，此图像有效；若不一致，该图像无效；
十、图像处理，
对步骤九通过有效图像辨别的图像进行校正图像位置和校正图像失真的处理；
i^一、多进制条码解码，
将步骤十通过图像处理后的图像进行多进制条码解码；
十二、分块数据纠错解码，
将步骤十一通过多进制条码解码后的数据进行分块数据纠错解码；
十三、数据合并，
数据块被编码到条码并显示时，一维条码中的序列号标识了数据块序列的前后顺序，解码程序根据序列号将步骤十二分块数据纠错解码后的小块的数据进行组合；
十四、整体数据纠错解码，
将步骤十三通过数据合并的数据进行整体数据纠错解码；
十五、解压缩，
将步骤十四整体数据纠错解码后的数据转化成二进制编码，进行解压处理，显示源文件。
具体实施方式
二、本实施方式与具体实施方式
一的区别在于步骤四分块数据纠错编码方法为在分块数据层面，原始的数据分块尺寸与二维条码的最大输入尺寸之间存在对应关系，设数据分块大小为R，二维条码要求的最大输入大小L由纠错参数RS_n，RS_k 决定
L = RS_n* (R/RS_k) + (R- (RS_k* (RS_k)))
同理可得，已知二维条码输入长度L，可计算出R，
R = RS_k*(L/RS_n)+(L_(RS_n*(L/RS_n)))
但由R到L的映射为不完全映射，
在根据二维条码输入尺寸计算分块尺寸的时候不能直接运算，即根据条码输入长度计算分块大小时并不能总是得到正确值，因此取小于L的最大的满足L计算公式的R，即
R = max{χ|L = RS_n*(x/RS_k)+(χ-(RS_k*(x/RS_K)))&&x < L}
该公式表示在外层的max标识满足的条件下的最大的χ值，将χ赋值给R。
具体实施方式
三、本实施方式与具体实施方式
一的区别在于步骤五的多进制条码编码包括数据分析、数据编码、任意层叠加和二进制或多进制条码。
具体实施方式
四、本实施方式与具体实施方式
一的区别在于步骤七的图像录入过程中应用了单向传输同步方法，单向传输同步方法包括的序列号分为传输开始帧序列号0、单次开始帧序列号1、数据信息序列号、信道参数转换序列号、数据帧序列号、单次结束帧序列号和传输结束帧序列号，
传输开始帧序列号0，表示整个传输流程的开始，发送端在发送有效数据之前显示一屏空数据但带有开始序列号0的帧，并在一个人为可控的时间间隔之后发送有效数据， 接收端在此时间间隔内任意时刻启动，
单次开始帧序列号为1，表示单次数据传输的开始，接收端会自动检查所拍摄图像的序列号，如果是开始序列号，那么通知接收端内核有效数据马上就被传输，然后丢弃该帧并取得下一幅图像，
数据信息序列号的序列号为2 N，N是传输数据信息所需要的帧数，N大于等于 2，根据具体情况而定，这种类型的帧，通过增大条码放大倍数等方法减小误码率以尽量保证数据的正确传输，
信道参数转换序列号在改变信道参数的时信道参数转换序列号的帧通知解码器需要重新获取信道参数，
数据帧序列号表示图像数据的丢失和重复两种情况，
单次结束帧序列号表示单次传输的结束，当接收端内核收到此帧后就得知一次传输结束，
传输结束帧序列号表示整个传输过程的结束，当接收端内核收到此帧后清理缓存并释放系统资源，
基于序列号的控制方法使得发送端与接收端之间不需要任何的反馈。同步方法是保证系统流程的关键技术。在用摄像机等拍摄设备采集过程中，带有起始序列号的帧要首先采集，至少一帧，没有上限。带有结束序列号的帧要最后采集，至少一帧，没有上限。中间数据帧的采集顺序没有限制。
具体实施方式
五、本实施方式与具体实施方式
一的区别在于步骤十图像处理包括，图像整体旋转、基于比色板的量化和去毛刺，
整体图像旋转，判断旋转的方法是基于条码显示规则中的边框，正常的图片中边框的上边缘是水平的，根据模板图形的自身特点，使用上边沿判断图片偏移角度，如图1所示；
a.对图像上边沿所在区域进行图像处理，包括二值化和去毛刺操作，这里取1/5 处；
b.在整副图像上边界取得X轴中心点，从上到下寻找到第一个黑色点，即得到模板边界上的第一个点，然后两边对称的取得边界点；
c.设所取点的坐标依次为(xl，yl)... (xn, yn)，
α = arctan ((yl+y2+··· +yn) / (xl+x2+··· +xn))
d.根据此偏转角即可进行图像旋转；
比色板获取以及局部图像量化，取色块的平均颜色值作为最终的比色块，对每一个分离出来的条码图像使用邻近帧的两个比色板进行颜色的校正，条码的类型有黑边条码、4级灰度条码和8色彩色条码，
去毛刺，横向，图像内容的存储形式为一维数组，扫描图像中的每一个像素点，通过以该点为中心的3*3区域的形状来判断该点是否为毛刺点，通过计算将图像中的所有像素点进行扫描，去掉图像中的毛刺，保存毛刺信息，分割出条码子图像后，对条码子图像单独处理，依次进行基于比色板的N值化和去毛刺操作，彩色图片效果图如图3，图4所示。
具体实施方式
六、本实施方式与具体实施方式
一的区别在于步骤十一多进制条码解码包括，多进制条码拆分、版本信息和格式信息、掩膜和纠错、还原数据流、信道环境固定和解码数据缓存。
具体实施方式
六、本实施方式与具体实施方式
一的区别在于步骤七的图像录入装置还包括暗箱，将摄像机和显示设备固定于暗箱中。
暗箱起到固定相机和屏幕的相对位置屏蔽外界杂光的效果。9
权利要求
1.基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法，其特征是它包括下述步骤一、压缩处理，对源文件进行数据压缩处理转化成二进制编码，以实现最小的带宽传输更多的有效数据；二、整体数据纠错编码，对步骤一的二进制编码通过RS纠错编码，进行整体数据纠错编码；三、数据分块，将步骤二整体数据纠错后的数据根据单屏传输的数据容量分割数据成较小的数据块进行数据分块处理；四、分块数据纠错编码，将步骤三数据分块后的数据通过RS纠错编码，进行行分块数据纠错编码；五、多进制条码编码，对步骤四分块数据纠错后的数据进行多进制条码编码；六、条码组合和图像显示，将步骤五多进制条码编码的数据根据设计的模板进行条码组合组成的图像称为一帧， 设计的模板能进行显示，显示包括边框、边际定位点、内部定位点、比色板、一维条码和多进制条码；七、图像录入装置，通过摄像机将步骤六通过条码组合显示出来的图像拍摄出来；八、图像缓存管理，将步骤七中摄像机拍摄出来的图像通过二级缓存策略进行图像缓存管理； 二级缓存策略是将解码过的照片及时从内存或者磁盘中删除，通过环形队列合理管理磁盘空间，使得磁盘重复使用，通过内存映射文件的方式进行数据的快速读入和存储；九、有效图像的辨别，对步骤八通过图像缓存管理后的图像，通过双重一维条码的方法进行有效图像辨别， 双重一维条码的方法是在显示方法中两个相同的一维条码分别位于图像的上方和下方，因此一副拍摄到的图像中上下两个一维条码相同，此图像有效；若不一致，该图像无效；十、图像处理，对步骤九通过有效图像辨别的图像进行校正图像位置和校正图像失真的处理； 十一、多进制条码解码，将步骤十通过图像处理后的图像进行多进制条码解码； 十二、分块数据纠错解码，将步骤十一通过多进制条码解码后的数据进行分块数据纠错解码； 十三、数据合并，数据块被编码到条码并显示时，一维条码中的序列号标识了数据块序列的前后顺序， 解码程序根据序列号将步骤十二分块数据纠错解码后的小块的数据进行组合； 十四、整体数据纠错解码，将步骤十三通过数据合并的数据进行整体数据纠错解码； 十五、解压缩，将步骤十四整体数据纠错解码后的数据转化成二进制编码，进行解压处理，显示源文件。
2.根据权利要求1所述的基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法，其特征在于步骤四分块数据纠错编码方法为在分块数据层面，原始的数据分块尺寸与二维条码的最大输入尺寸之间存在对应关系，设数据分块大小为R，二维条码要求的最大输入大小L由纠错参数RS_n，RS_k决定L = RS_n*(R/RS_k)+(R-(RS_k*(RS_k))) 同理可得，已知二维条码输入长度L，可计算出R， R = RS_k* (L/RS_n) + (L_(RS_n*(L/RS_n))) 但由R到L的映射为不完全映射，在根据二维条码输入尺寸计算分块尺寸的时候不能直接运算，即根据条码输入长度计算分块大小时并不能总是得到正确值，因此取小于L的最大的满足L计算公式的R，即 R = max{χ|L = RS_n*(x/RS_k)+(χ-(RS_k*(x/RS_K)))&&x < L} 该公式表示在外层的max标识满足的条件下的最大的χ值，将χ赋值给R。
3.根据权利要求1所述的基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法，其特征在于步骤五的多进制条码编码包括数据分析、数据编码、任意层叠加和二进制或多进制条码。
4.根据权利要求1所述的基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法，其特征在于步骤七的图像录入过程中应用了单向传输同步方法，单向传输同步方法包括的序列号分为传输开始帧序列号0、单次开始帧序列号1、数据信息序列号、信道参数转换序列号、数据帧序列号、单次结束帧序列号和传输结束帧序列号，传输开始帧序列号0，表示整个传输流程的开始，发送端在发送有效数据之前显示一屏空数据但带有开始序列号0的帧，并在一个人为可控的时间间隔之后发送有效数据，接收端在此时间间隔内任意时刻启动，单次开始帧序列号为1，表示单次数据传输的开始，接收端会自动检查所拍摄图像的序列号，如果是开始序列号，那么通知接收端内核有效数据马上就被传输，然后丢弃该帧并取得下一幅图像，数据信息序列号的序列号为2 N，N是传输数据信息所需要的帧数，N大于等于2，根据具体情况而定，这种类型的帧，通过增大条码放大倍数等方法减小误码率以尽量保证数据的正确传输，信道参数转换序列号在改变信道参数的时信道参数转换序列号的帧通知解码器需要重新获取信道参数，数据帧序列号表示图像数据的丢失和重复两种情况，单次结束帧序列号表示单次传输的结束，当接收端内核收到此帧后就得知一次传输结束，传输结束帧序列号表示整个传输过程的结束，当接收端内核收到此帧后清理缓存并释放系统资源，基于序列号的控制方法使得发送端与接收端之间不需要任何的反馈，同步方法是保证系统流程的关键技术，在用摄像机等拍摄设备采集过程中，带有起始序列号的帧要首先采集，至少一帧，没有上限，带有结束序列号的帧要最后采集，至少一帧，没有上限，中间数据帧的采集顺序没有限制。
5.根据权利要求1所述的基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法，其特征在于步骤十图像处理包括，图像整体旋转、基于比色板的量化和去毛刺，整体图像旋转，判断旋转的方法是基于条码显示规则中的边框，正常的图片中边框的上边缘是水平的，根据模板图形的自身特点，使用上边沿判断图片偏移角度，a.对图像上边沿所在区域进行图像处理，包括二值化和去毛刺操作，这里取1/5处；b.在整副图像上边界取得χ轴中心点，从上到下寻找到第一个黑色点，即得到模板边界上的第一个点，然后两边对称的取得边界点；c.设所取点的坐标依次为(χ1，γ1)-(χη，γη)，α = arctan ((yl+y2+··· +yn) / (xl+x2+..· +xn))d.根据此偏转角即可进行图像旋转；比色板获取以及局部图像量化，取色块的平均颜色值作为最终的比色块，对每一个分离出来的条码图像使用邻近帧的两个比色板进行颜色的校正，条码的类型有黑边条码、4级灰度条码和8色彩色条码，去毛刺，横向，图像内容的存储形式为一维数组，扫描图像中的每一个像素点，通过以该点为中心的3*3区域的形状来判断该点是否为毛刺点，通过计算将图像中的所有像素点进行扫描，去掉图像中的毛刺，保存毛刺信息，分割出条码子图像后，对条码子图像单独处理，依次进行基于比色板的N值化和去毛刺操作。
6.根据权利要求1所述的基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法，其特征在于步骤十一多进制条码解码包括，多进制条码拆分、版本信息和格式信息、掩膜和纠错、还原数据流、信道环境固定和解码数据缓存。
7.根据权利要求1所述的基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法，其特征在于步骤七的图像录入装置还包括暗箱，将摄像机和显示设备固定于暗箱中。
全文摘要
基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法，本发明涉及基于连接型多进制条码的无反馈光通路单向传输的方法。本发明是为了解决内外网之间数据的传递时通过大数据量存储介质将数据从外网安全拷贝到内网，不能自动化处理和所产生的安全问题。本发明的步骤如下一、压缩处理；二、整体数据纠错编码；三、数据分块；四、分块数据纠错编码；五、多进制条码编码；六、条码组合和图像显示；七、图像录入装置；八、图像缓存管理；九、有效图像的辨别；十、图像处理；十一、多进制条码解码；十二、分块数据纠错解码；十三、数据合并；十四、整体数据纠错解码；十五、解压缩。本发明适用于类似单向传输的安全系统中。
文档编号H04L1/00GK102546101SQ20111043588
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者李琼, 牛夏牧, 王莘, 石振锋, 闫雪虎, 韩琦 申请人:哈尔滨工业大学