一种自适应屏幕比例的大容量QR码编码、解码方法技术

本发明专利技术属于自动识别领域，提出了一种自适应屏幕比例的大容量QR码编码、解码方法。在通用环境下，当有大量数据要传输时，根据屏幕显示比例将数据编码为自适应比例大容量QR码，进行数据流的传输，实现最大限度的使用屏幕显示空间。QR码根据编码数据量及显示空间长宽比例选择图形版本，并根据版本及长宽比例计算数据码字块、校正符号、定位符号数量及坐标位置，扩充版本信息数据，编码数据生成QR码；并相应的给出自适应比例QR码解码方法，通过扫描将QR码数据信息解码并显示。由于屏幕利用率提高，因此实现了比标准QR码更高的数据传输效率，增加通信带宽。通信带宽。通信带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应屏幕比例的大容量QR码编码、解码方法


[0001]本专利技术涉及自动识别领域，特别涉及一种自适应屏幕比例的大容量QR码编码、解码方法。

技术介绍

[0002]随着移动互联网的快速发展，QR码已经普遍的出现在人们的日常生活中。QR码具有编码范围大、自由度高、容错能力强等诸多优势，作为一种及时、准确、经济的数据传输方法，QR码已广泛的应用于商品、交通运输、医疗、工业、自动化办公等领域。由于QR码应用领域的扩大，普通QR码在数据传输领域难以满足大量数据的存储及传输需求。
[0003]因此，为了满足大量数据的存储传输，产生了各类直接或间接的QR码存储容量的扩增技术，如网址链接(详见Tiwari S.An introduction to QR code technology[C]//2016international conference on information technology(ICIT).IEEE,2016:39
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44.)、数据隐藏(详见Mathivanan P,Balaji Ganesh A.QR code based color image cryptography for the secured transmission of ECG signal[J].Multimedia Tools and Applications,2019,78(6):6763
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6786.)、动态QR码(详见Liu W,Wang B,Li Y,et al.Screen
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camera communication system based on dynamic QR code[C]//IOP Conference Series:Materials Science and Engineering.IOP Publishing,2020,790(1):012012.)、多级强度(详见Tank A H,Unde M M,Patel B J,et al.Storage and transmission of information using grey level QR(quick
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response)code structure[C]//2016Conference on Advances in Signal Processing(CASP).IEEE,2016:402
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405.)、彩色QR码(详见Galiyawala H J,Pandya K H.To increase data capacity of QR code using multiplexing with color coding:An example of embedding speech signal in QR code[C]//2014Annual IEEE India Conference(INDICON).IEEE,2014:1
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6.)等。但也相应的存在一些应用环境的限制，如网络链接由于网络环境限制会影响QR码的应用效率和使用范围，数据隐藏需要额外添加隐藏信息，动态QR码需要显示在电子屏幕上，多级强度降低了QR码对噪声的容忍度，彩色二维码需要控制彩色印刷色彩差异等。
[0004]观察到常见的大部分的电子显示屏设备都是长方形的，如手机、平板、电子屏等，而标准QR码为正方形图形。屏幕显示QR码时，通常都是占满长方形屏幕的最短边，而剩余的屏幕空间没有QR码数据显示。考虑到充分利用显示空间资源，实现单次扫码获取更多数据信息，本专利技术提出了一种自适应屏幕比例的大容量QR码编码、解码方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提出一种自适应屏幕比例的大容量QR码编码、解码方法，用于增大QR码数据存储容量，提高通信带宽。
[0006]本专利技术的技术方案：一种自适应屏幕比例的大容量QR码编码、解码方法，步骤如下：
[0007]步骤1、根据显示屏幕的长宽比例尽可能多的将信息编码生成QR码并显示；设计的QR码编码方式：根据已知QR码的版本及显示屏幕长宽比例确定QR码的长宽模块数、位置探测图形、定位图形、校正图形的位置，根据编码方式进行各图形布置并生成QR码；
[0008]步骤1.1、分析数据类型，确定编码字符的类型，按照相应的字符集将信息转化为符号字符；数据根据类型分段，并添加4位模式指示符、字符计数指示符，将数据编码为数据位流；所有数据位流连接生成数据码字，数据码字数为B；
[0009]步骤1.2、以获取屏幕的宽度(短边)为标准，使用版本C(2≤C≤40)的模块数量N将宽划分为正方形单元，以此单元大小将长度划分M，其中如果M为偶数则减一，保持水平方向模块数为奇数(屏幕长宽比例为m：n)。QR码图形中模块行列标号均从0开始，从左到右，从上到下标号，坐标表示为(行标号，列标号)。
[0010]根据显示屏幕的长宽比例，通过图形版本号C划分长宽模块；计算各个功能图形数量及坐标；功能图形包括位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形、校正图形；
[0011]水平方向模块数量：
[0012][0013]垂直方向模块数量：
[0014]N＝4(C
‑
1)+21
[0015]其中，表示显示屏幕长宽比例，C表示图形版本号，2≤C≤40；
[0016]位置探测图形是位于图形左上、左下、右上角的3个7
×
7模块大小的图形，由7
×
7黑框中心包含3
×
3的黑色方块组成。位置探测图形中心坐标分别为(3，3)，(N
‑
4，3)，(3，M
‑
4)；每个位置探测图形和编码区域之间宽度为1个模块的位置探测图形分隔符，此区域全空白；位置探测图形占模块数为W＝3
×7×
7＝147个；
[0017]定位图形分别为1模块宽的一行和一列，深浅模块交替组成，其头部及尾部均为深色模块；第一行和第一列定位图形与位置探测图形融合：
[0018]垂直方向定位图形数量：
[0019]水平方向定位图形数量：
[0020]图形版本号为C的QR码均设置校正图形，右下角(N
‑
7，M
‑
7)处固定一个校正图形；使得三个位置探测图形与该校正图形构成一个矩形。一个校正图形由5
×
5黑框包含1
×
1黑块组成。校正图形要尽量将QR码图形的编码区域均分。校正图形数量为g
sum
＝(g1+2)(g2+2)
‑
3，其中g1为水平方向校正模块数，g2为垂直方向校正模块数。
[0021]计算定位图形线上的校正图形，当r＜15时垂直方向不设置校正图形，当w＜15时水平方向不设置校正图形。
[0022]o表示水平方向或垂直方向定位图形深色模块数量，当o≥15时，取整数g＝1，2，3...，g为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应屏幕比例的大容量QR码编码、解码方法，其特征在于，步骤如下：步骤1、根据已知QR码的版本及显示屏幕长宽比例确定QR码的长宽模块数、位置探测图形、定位图形、校正图形的位置，根据编码方式进行各图形布置并生成QR码；步骤1.1、分析数据类型，数据根据类型分段，并添加4位模式指示符、字符计数指示符，将数据编码为数据位流；所有数据位流连接生成数据码字，数据码字数为B；步骤1.2、根据显示屏幕的长宽比例，通过图形版本号C划分长宽模块；计算各个功能图形数量及坐标；功能图形包括位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形、校正图形；水平方向模块数量：垂直方向模块数量：N＝4(C
‑
1)+21其中，表示显示屏幕长宽比例，C表示图形版本号，2≤C≤40；位置探测图形中心坐标分别为(3，3)，(N
‑
4，3)，(3，M
‑
4)；每个位置探测图形和编码区域之间宽度为1个模块的位置探测图形分隔符，此区域全空白；定位图形分别为1模块宽的一行和一列，深浅模块交替组成，其头部及尾部均为深色模块；第一行和第一列定位图形与位置探测图形融合：垂直方向定位图形数量：水平方向定位图形数量：图形版本号为C的QR码均设置校正图形，右下角(N
‑
7，M
‑
7)处固定一个校正图形；在水平方向和垂直方向上定位图形的深色模块数量大于设定值时，设置其他校正图形；被校正图形分隔开的深色定位图形数量：d＝(o
‑
3g)/(g+1)其中，o表示水平方向或垂直方向定位图形深色模块数量，g表示水平方向或垂直方向上校正图形数量，满足5≤d≤12；水平方向和垂直方向分别计算得深色定位图形分隔d表示为d
w
和d
r
；水平方向校正图形中心坐标为(6，10+2d
w
)，(6，10+2d
w
+4+2d
w
)
…
，其中，d
w
为小数时，取向上取整d
w1
或向下取整d
w2
；水平方向上每下一个校正图形的列坐标都在前一个校正图形的列坐标基础上加4+2d
w
；垂直方向上校正图形中心坐标为(10+2d
r
，6)，(10+2d
r
+4+2d
r
，6)
…
，其中，d
r
为小数时，取值为向上取整d
r1
或向下取整d
r2
；垂直方向上每下一个校正图形的行坐标都在前一个校正图形的行坐标基础上加4+2d
r
；其他分布在编码区域内的校正图形的坐标为已计算的水平方向和垂直方向校正图形及右下角固定校正图形坐标的横纵坐标的组合；步骤1.3、计算图像总数据位功能图形、格式信息和版本信息占用单元格G计算公式为：G＝W+D+J+F+V其中，W为位置探测图形占单元格数，D为位置探测图形分隔符占单元格数，J为定位图
形及校正图形占单元格数，F为格式信息占单元格数，V为版本信息占单元格数；确定功能图形、格式信息和版本信息占用单元格总数G后，计算图形总数据位数S和码字总数Z；总数据位数为S＝N
×
M
‑
G，码字总数为步骤1.4、计算纠错码字数根据纠错码版本的纠错容量百分比b(％)及码字总数Z计算纠错容量E和纠错码字数R；R＝2E步骤1.5、图像版本选择根据图形版本号C、码字总数Z和纠错码字数R计算存放的数据码字数；A＝Z
‑
R当此版本图形可存放的数据码字数A≥B，采用此版本图形进行编码；当A＜B时，增加图形版本号，重复步骤1.2
‑
步骤1.4，逐个计算并比较更大版本的图形容量，直至A≥B；未填满的空码字交替填充11101100与00010001，直至填满所有码字；步骤1.6、数据码字与纠错码字分块将数据码字分块形成数据分块，每个数据分块分别纠错运算生成纠错数据码字；将纠错码字和数据码字均匀的分布在数据分块中；使用纠错容量E除以整数e，取第一个能够整除的数字为单个数据分块的纠错容量，商为数据分块个数p；当p≤15且e＜p时，交换e，p数...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫阳，王雷，臧颖真，林驰，卢炳先，覃振权，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：