一种光谱二维码的编码和解码方法技术

本发明专利技术将光谱编码技术与二维码技术融合，公开了一种光谱二维码的编码和解码方法。在该方法中，光谱二维码的编码具体过程如下：(1)将图形编码信息写入二维码的图形中，将光谱编码信息写入二维码的图形单元中，每个图形单元由1×N的一维光谱向量构成，包含N位的光谱编码信息；(2)根据编码信息利用光谱二维码生成器对每个图形单元进行光谱向量的编码，然后对二维码的图案进行图形编码，最终生成光谱二维码。本发明专利技术利用光谱编码技术增加了光谱维度的信息通道，进一步提高了二维码的信息存储量，存储量为传统二维码技术的2N‑1倍，从而解决了目前二维码的存储信息量低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术将光谱编码技术与二维码技术融合，涉及一种新型的光谱二维码的编码和解码方法。
技术介绍
二维码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；在代码编制上利用构成计算内部逻辑基础的“0”、“1”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，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。二维码信息容量的大小取决于二维码的物理尺寸和扫码设备的分辨能力，理论上二维码的信息容量可以达到无穷大，但是考虑到实际应用场景，二维码的尺寸受到限制，目前主流的增大二维码信息容量的方法为：减小二维码像素尺寸增大二维码像素数、改变编码方式提高编码效率、存储短网址指向保存在云端的信息等，然而这些方法并不能从根本上提升二维码的信息容量。另一方面，目前二维码技术均是采用无差别扫码技术，任意对象均可通过手机等其他工具对二维码进行扫码识别其中的信息。该种二维码技术作为信息传播媒介存在一定的安全隐患，尤其是对于涉及用户信息安全的领域，如财产安全、个人私密信息等。此外，目前传统的二维码技术自身虽然具有一定的保密防伪性能，但所采用的方式仅是利用简单的位异或方法，并不能算得上是严格的安全防伪技术。
技术实现思路
针对传统二维码技术存在信息容量低、安全系数低的缺陷，本专利技术的目的是将光谱编码技术与二维码技术结合，提供一种新型的编码和解码方法。目前在二维码领域还没有利用光谱编码进行二维码编码的方式。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种光谱二维码的编码和解码方法，该光谱二维码包括图形编码和光谱编码，其特征在于，所述光谱二维码的编码具体过程如下：(1)将图形编码信息写入二维码的图形中，将光谱编码信息写入二维码的图形单元中，每个图形单元由1×N的一维光谱向量构成，包含N位的光谱编码信息，其中向量长度N的值为： N = λ R max ( Δ λ , F W H M ) ]]>式中，λR为光谱二维码的光谱范围，Δλ和FWHM为读取光谱二维码的光谱仪的光谱分辨率和半峰宽；(2)根据编码信息利用光谱二维码生成器对每个图形单元进行光谱向量的编码，然后对二维码的图案进行图形编码，最终生成光谱二维码。所述光谱向量的编码方式为二值编码，具体实现过程如下：N位的编码信息由0和1组成，即每个有效波长的编码值为0或1，光谱二维码生成器根据二值编码信息对二维码每个图形单元的发射光谱进行设置，如果波长λi处的二值编码值为1，则对应的在此波段有中心能量幅值为Amp(λi)的光谱分量生成；如果波长λi处的二值编码值为0，则对应的在此波段没有光谱分量生成，即Amp(λi)＝0，其中，i＝1,2,…,N；由于二值编码不受能量幅值的影响，Amp(λi)的设置只需要大于最小能量阈值Amp_Th即可。进一步地，所述光谱二维码的解码过程如下：利用光谱二维码扫描机器拍摄光谱二维码，获取光谱二维码的图形信息和光谱信息；通过解码分别获取二维码的图形编码信息和光谱编码信息，并将二者信息进行融合，最终获得光谱二维码的信息；其中光谱二值编码的解码步骤如下：对光谱能量幅值Amp(λi)进行判定，如果光谱能量幅值Amp(λi)大于阈值Amp_Th，则输出为1；如果小于阈值Amp_Th，则输出为0。所述光谱向量的编码方式为幅值编码，具体实现过程如下：N位的编码信息由函数f(λi)生成，函数f(λi)输出值存在幅值上的差异，其中，i＝1,2,…,N；光谱二维码生成器根据幅值编码信息对二维码每个图形单元的发射光谱进行设置；发射光谱的能量幅值Amp(λi)为：Amp(λi)＝H(f(λi))其中H为转换函数，二维码不同图形单元采用的转换函数H可以相同或者不同。进一步地，所述光谱二维码的解码过程如下：利用光谱二维码扫描机器拍摄光谱二维码，获取光谱二维码的图形信息和光谱信息；通过解码分别获取二维码的图形编码信息和光谱编码信息，并将二者信息进行融合，最终获得光谱二维码的信息；其中光谱幅值编码的解码步骤如下：对光谱能量幅值Amp(λi)进行判定，如果光谱能量幅值Amp(λi)小于阈值Amp_Th，则输出为0；如果大于阈值Amp_Th，则利用转换函数H的反函数H-1对Amp(λi)进行处理，输出解码值。所述光谱二维码生成器利用半导体发光技术、光干涉技术、或者荧光发光技术生成光谱二维码。进一步地，在步骤(1)中，对光谱编码信息进行加密处理。相比现有技术，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术利用光谱编码技术增加了光谱维度的信息通道，进一步提高了二维码的信息存储量，存储量为传统二维码技术的2N-1倍，从而解决了目前二维码的存储信息量低的问题；(2)本专利技术的光谱二维码，只有特定用户利用特殊的光谱相机才能够得到光谱二维码的完整信息，保证了信息安全和用户隐私，继而实现二维码技术针对特定人群的读取和识别；(3)本专利技术在光谱编码阶段，相对于传统的二维码技术又引入了一层加密机制，使得二维码的安全性和可靠性得到大大的提高。附图说明图1为本专利技术光谱二维码组成元素示意图；图2为本专利技术光谱二维码的生成流程图；图3为光谱二维码光谱二值编解码原理图；图4为光谱二维码光谱幅值编解码原理图；图5为本专利技术光谱二维码的识别流程图；图6为实施例中InP量子点吸收和激发光谱与粒子尺寸关系图(引用出处：O.I.H.M.Cheong,H.Fu,et al.Size-Dependent Spectroscopy of InP Quantum Dots[J].Journal of Physical Chemistry B,1997,101(25))；图7为QR二维码结构分布示意图；图8为实施例中光谱二维码光谱幅值编码的光谱示意图；图9为实施例中平面反射光栅原理图；图10为实施例中光栅光谱二维码示意图。具体实施方式本专利技术光谱二维码的每个图形单元由1×N的一维光谱向量构成，包含N位的光谱信息，如图1所示。向量长度N取决于光谱二维码生成器的光谱范围λR，读取光谱二维码的光谱仪光谱分辨率Δλ和半峰宽为FWHM，理论上N的最大值N，max为 N max = λ R max ( Δ λ , F W H M ) - - - ( 1 ) ]]>生成二维码的流程图如图2所示，需要写入光谱二维码的信息通过各自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱二维码的编码和解码方法，该光谱二维码包括图形编码和光谱编码，其特征在于，所述光谱二维码的编码具体过程如下：(1)将图形编码信息写入二维码的图形中，将光谱编码信息写入二维码的图形单元中，每个图形单元由1×N的一维光谱向量构成，包含N位的光谱编码信息，其中向量长度N的值为：N=λRmax(Δλ,FWHM)]]>式中，λR为光谱二维码的光谱范围，Δλ和FWHM为读取光谱二维码的光谱仪的光谱分辨率和半峰宽；(2)根据编码信息利用光谱二维码生成器对每个图形单元进行光谱向量的编码，然后对二维码的图案进行图形编码，最终生成光谱二维码。

【技术特征摘要】
1.一种光谱二维码的编码和解码方法，该光谱二维码包括图形编码和光谱编码，其特征在于，所述光谱二维码的编码具体过程如下：(1)将图形编码信息写入二维码的图形中，将光谱编码信息写入二维码的图形单元中，每个图形单元由1×N的一维光谱向量构成，包含N位的光谱编码信息，其中向量长度N的值为： N = λ R m a x ( Δ λ , F W H M ) ]]>式中，λR为光谱二维码的光谱范围，Δλ和FWHM为读取光谱二维码的光谱仪的光谱分辨率和半峰宽；(2)根据编码信息利用光谱二维码生成器对每个图形单元进行光谱向量的编码，然后对二维码的图案进行图形编码，最终生成光谱二维码。2.根据权利要求1所述的一种光谱二维码的编码和解码方法，其特征在于，所述光谱向量的编码方式为二值编码，具体实现过程如下：N位的编码信息由0和1组成，即每个有效波长的编码值为0或1，光谱二维码生成器根据二值编码信息对二维码每个图形单元的发射光谱进行设置，如果波长λi处的二值编码值为1，则对应的在此波段有中心能量幅值为Amp(λi)的光谱分量生成；如果波长λi处的二值编码值为0，则对应的在此波段没有光谱分量生成，即Amp(λi)＝0，其中，i＝1,2,…,N；由于二值编码不受能量幅值的影响，Amp(λi)的设置只需要大于最小能量阈值Amp_Th即可。3.根据权利要求2所述的一种光谱二维码的编码和解码方法，其特征在于，所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁健文，李想，闫锋，朱曦，潘巍松，
申请(专利权)人：江苏南大五维电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32