一种矩阵式彩色二维条形码的编解码方法

1.一种矩阵式彩色二维条形码的编码方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)编码器对所描述的信息编码得到矩阵式黑白二维条码；
(b)所述编码器依照比特值对应的彩色像素块，按顺序将矩阵式黑白二维条码中多个黑白像素块替换成彩色像素块；
所述步骤(b)中，当矩阵式黑白二维条码每行的像素数不是彩色像素块对应的比特数的倍数时，按以下两种方式之一处理：
第一种，添加冗余补充像素块将黑白二维条码每行的像素数据补充为彩色像素块对应的比特数的倍数，然后再进行替换；
第二种，按黑白二维条码各相邻行的黑白像素块依次串接起来后的序列进行替换，上一行的黑白像素块不足时从下一行读取，直到最后一个黑白像素块，如果剩余的不是彩色像素块对应的比特数的倍数，再使用冗余补充像素块补充；
在以上两种方式下，设置有包含添加冗余补充像素块的方法以及添加的个数的编码信息模块，所述编码信息模块由一个或多个彩色像素块构成；
(c)所述编码器将所述彩色像素块组成的矩阵排列成矩形形状。
2.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述步骤(b)中，所述彩色像素块的颜色有8种，所述彩色像素块代表不同的3个二进制的比特数据。
3.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述步骤(b)中，所述编码器从矩阵式黑白二维条码按每行从右到左或从左到右的顺序或者每列从上到下或从下到上的顺序依次将矩阵式黑白二维条码中多个黑白像素块替换成彩色像素块。
4.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述步骤(c)中，所述编码器把所述彩色像素矩阵从最后一行的右端开始依照每行从右到左顺序排列成正方形形状。
5.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述步骤(c)中是将所述彩色像素块组成的矩阵排列成正方形，所述彩色像素块不能直接排成正方形时，取正方形边长的平方大于所述彩色像素块的总体个数的最小值，空余部分使用设定的黑色或白色或彩色像素块代替。
6.一种矩阵式彩色二维条形码的解码方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)解码器通过扫描器将矩阵式彩色二维条码扫入；
(2)所述解码器根据每个像素块的YUV分量值，通过同像素块预定颜色的对比判断出每个像素块的颜色；
(3)所述解码器根据编码时的彩色像素块的对应比特值和排列顺序，还原出矩阵式黑白二维条码信息；
所述步骤(3)中，在所述彩色二维条码中识别出编码信息模块，则从中获取冗余补充像素块增加的方式和数目信息，需同时结合该信息和彩色像素块的对应比特值、排列顺序以还原出矩阵式黑白二维条码信息；
(4)所述解码器解码出矩阵式黑白二维条码所描述的信息，完成解码。
7.如权利要求6所述的解码方法，其特征在于，所述步骤(2)中，通过同像素块预定颜色的对比判断出每个像素块的颜色时，至少选择YUV分量中的两个分量作为对比值。
8.一种矩阵式彩色二维条形码的编解码方法，其特征在于，包括以下步骤：
(i)编码器对所描述的信息编码得到矩阵式黑白二维条码；
(ii)所述编码器依照比特值的对应彩色像素块，依次将矩阵式黑白二维条码中多个黑白像素块替换成彩色像素块，并将所述彩色像素块组成的矩阵排列成矩形形状；
所述步骤(ii)中，所述编码器从矩阵式黑白二维条码按每行从右到左或从左到右的顺序或者每列从上到下或从下到上的顺序依次将矩阵式黑白二维条码中多个黑白像素块替换成彩色像素块；
当矩阵式黑白二维条码每行的像素数不是彩色像素块对应的比特数的倍数时，按以下两种方式之一处理：
第一种，添加冗余补充像素块将黑白二维条码每行的像素数据补充为彩色像素块对应的比特数的倍数，然后再进行替换；
第二种，按黑白二维条码各相邻行的黑白像素块依次串接起来后的序列进行替换，上一行的黑白像素块不足时从下一行读取，直到最后一个黑白像素块，如果剩余的不是彩色像素块对应的比特数的倍数，再使用冗余补充像素块补充；
在以上两种方式下，设置有包含添加冗余补充像素块的方法以及添加的个数的编码信息模块，所述编码信息模块由一个或多个彩色像素块构成；
(iii)解码器通过扫描器将矩阵式彩色二维条码扫入，根据每个像素块的YUV分量值，通过同像素块预定颜色的对比判断出每个像素块的颜色，并根据编码时的彩色像素块的对应比特值和排列顺序，还原出矩阵式黑白二维条码信息；
(iiii)所述解码器解码出矩阵式黑白二维条码所描述的信息，完成解码。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(ii)中，所述彩色像素块的颜色有
8种，所述彩色像素块代表不同的3个二进制的比特数据。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(ii)中是将所述彩色像素块组成的矩阵排列成正方形，所述彩色像素块不能排成正方形时，取正方形边长的平方大于所述彩色像素块的总体个数的最小值，空余部分使用设定的黑色或白色或彩色像素块代替。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(iii)中，在所述彩色二维条码中识别出编码信息模块，则从中获取冗余补充像素块增加的方式和数目信息，需同时结合该信息和彩色像素块的对应比特值、排列顺序以还原出矩阵式黑白二维条码信息。

一种矩阵式彩色二维条形码的编解码方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及二维条形码技术领域，尤其涉及在原有的矩阵式黑白二维条形码基础上实现矩阵式彩色二维条形码的编解码方法。\n背景技术\n[0002] 二维条形码有许多不同的编码方法，或称码制。就这些码制的编码原理而言，通常可分为以下三种类型：\n[0003] 线性堆叠式二维码是在一维条形码编码原理的基础上，将多个一维码在纵向堆叠而产生的，典型的码制如：Code16K、Code49、PDF417等。\n[0004] 邮政码通过不同长度的条进行编码，主要用于邮件编码，如：Postnet、BPO4-State。\n[0005] 矩阵式二维码是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。\n典型码制如：Aztec、Maxi Code、QR Code、Data Matrix等。\n[0006] 矩阵式二维条码(又称棋盘式二维条码)它是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上，用黑像素表示二进制“1”，白像素表示二进制的“0”，点的排列组合确定了矩阵式二维条码所代表的意义。矩阵式二维条码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维条码有：Code One、Maxi Code、QR Code、Data Matrix等。\n发明内容\n[0007] 本发明要解决的技术问题是提供一种矩阵式彩色二维条形码的编解码方法，提高矩阵式二维条形码的信息含量。\n[0008] 为了解决上述问题，本发明提供了一种矩阵式彩色二维条形码的编码方法，包括以下步骤：\n[0009] (a)编码器对所描述的信息编码得到矩阵式黑白二维条码；\n[0010] (b)所述编码器依照比特值的对应彩色像素块，按顺序将矩阵式黑白二维条码中多个黑白像素块替换成彩色像素块；\n[0011] (c)所述编码器将所述彩色像素块组成的矩阵排列成矩形形状。\n[0012] 进一步地，所述步骤(b)中，所述彩色像素块的颜色有8种，所述彩色像素块代表不同的3个二进制的比特数据。\n[0013] 进一步地，所述步骤(b)中，所述编码器从矩阵式黑白二维条码按每行从右到左或从左到右的顺序或者每列从上到下或从下到上的顺序依次将矩阵式黑白二维条码中多个黑白像素块替换成彩色像素块。\n[0014] 进一步地，所述步骤(b)中，当矩阵式黑白二维条码每行的像素数不是彩色像素块对应的比特数的倍数时，添加冗余补充像素块将黑白二维条码每行的像素数据补充为彩色像素块对应的比特数的倍数，然后再进行替换，并设置有包含添加冗余补充像素块的方法以及添加的个数的编码信息模块，所述编码信息模块由一个或多个彩色像素块构成。\n[0015] 进一步地，所述步骤(b)中，当矩阵式黑白二维条码每行的像素数不是彩色像素块对应的比特数的倍数时，按黑白二维条码各相邻行或相邻列的黑白像素块依次串接起来后的序列进行替换，一行上的黑白像素块不足时从下一行读取，直到最后一个黑白像素块，如果剩余的不是彩色像素块对应的比特数的倍数，再使用冗余补充像素块补充，并设置有包含添加冗余补充像素块的方法以及添加的个数的编码信息模块，所述编码信息模块由一个或多个彩色像素块构成。\n[0016] 进一步地，所述步骤(c)中，所述编码器把所述彩色像素矩阵从最后一行的右端开始依照每行从右到左顺序排列成正方形形状。\n[0017] 进一步地，所述步骤(c)中是将所述彩色像素块组成的矩阵排列成正方形，所述彩色像素块不能直接排成正方形时，取正方形边长的平方大于所述彩色像素块的总体个数的最小值，空余部分使用设定的黑色或白色或彩色像素块代替。\n[0018] 为了解决上述问题，本发明还提供了一种矩阵式彩色二维条形码的解码方法，包括以下步骤：\n[0019] (1)解码器通过扫描器将矩阵式彩色二维条码扫入；\n[0020] (2)所述解码器根据每个像素块的YUV分量值，通过同像素块预定颜色的对比判断出每个像素块的颜色；\n[0021] (3)所述解码器根据编码时的彩色像素块的对应比特值和排列顺序，还原出矩阵式黑白二维条码信息；\n[0022] (4)所述解码器解码出矩阵式黑白二维条码所描述的信息，完成解码。\n[0023] 进一步地，所述步骤(2)中，通过同像素块预定颜色的对比判断出每个像素块的颜色时，至少选择YUV分量中的两个分量作为对比值。\n[0024] 进一步地，所述步骤(3)中，如果在所述彩色二维条码中识别出编码信息模块，则先从中获取冗余补充像素块增加的方式和数目信息，需同时结合该信息和彩色像素块的对应比特值、排列顺序以还原出矩阵式黑白二维条码信息。\n[0025] 为了解决上述问题，本发明还提供了一种矩阵式彩色二维条形码的编解码方法，其特征在于，包括以下步骤：\n[0026] (i)编码器对所描述的信息编码得到矩阵式黑白二维条码；\n[0027] (ii)所述编码器依照比特值的对应彩色像素块，依次将矩阵式黑白二维条码中多个黑白像素块替换成彩色像素块，并将所述彩色像素块组成的矩阵排列成矩形形状；\n[0028] (iii)解码器通过扫描器将矩阵式彩色二维条码扫入，根据每个像素块的YUV分量值，通过同像素块预定颜色的对比判断出每个像素块的颜色，并根据编码时的彩色像素块的对应比特值和排列顺序，还原出矩阵式黑白二维条码信息；\n[0029] (iiii)所述解码器解码出矩阵式黑白二维条码所描述的信息，完成解码。\n[0030] 进一步地，所述步骤(ii)中，所述彩色像素块的颜色有8种，所述彩色像素块代表不同的3个二进制的比特数据。\n[0031] 进一步地，所述步骤(ii)中，所述编码器从矩阵式黑白二维条码按每行从右到左或从左到右的顺序或者每列从上到下或从下到上的顺序依次将矩阵式黑白二维条码中多个黑白像素块替换成彩色像素块；\n[0032] 当矩阵式黑白二维条码每行的像素数不是彩色像素块对应的比特数的倍数时，按以下两种方式之一处理：\n[0033] 第一种，添加冗余补充像素块将黑白二维条码每行的像素数据补充为彩色像素块对应的比特数的倍数，然后再进行替换；\n[0034] 第二种，按黑白二维条码各相邻行或相邻列的黑白像素块依次串接起来后的序列进行替换，一行上的黑白像素块不足时从下一行读取，直到最后一个黑白像素块，如果剩余的不是彩色像素块对应的比特数的倍数，再使用冗余补充像素块补充；\n[0035] 在以上两种方式下，设置有包含添加冗余补充像素块的方法以及添加的个数的编码信息模块，所述编码信息模块由一个或多个彩色像素块构成。\n[0036] 进一步地，所述步骤(ii)中是将所述彩色像素块组成的矩阵排列成正方形，所述彩色像素块不能排成正方形时，取正方形边长的平方大于所述彩色像素块的总体个数的最小值，空余部分使用设定的黑色或白色或彩色代替。\n[0037] 进一步地，所述步骤(iii)中，在所述彩色二维条码中识别出编码信息模块，则从中获取冗余补充像素块增加的方式和数目信息，需同时结合该信息和彩色像素块的对应比特值、排列顺序以还原出矩阵式黑白二维条码信息。\n[0038] 采用本发明提出的方法，相比现有技术，可提高矩阵式二维条形码的信息含量。\n附图说明\n[0039] 图1是本实施例中矩阵式彩色二维条码的编码流程图；\n[0040] 图2是本实施例中矩阵式彩色二维条码的解码流程图；\n[0041] 图3是本实施例中编码形成的矩阵式黑白二维条码；\n[0042] 图4是本实施例中将矩阵式黑白二维条码转换后的矩阵式彩色二维条码；\n[0043] 图5是本实施例中重新排列后的矩阵式彩色二维条码。\n具体实施方式\n[0044] 本实施例以传统的矩阵式二维条码为基础，通过对像素块的彩色化来提高矩阵式二维条码的信息含量，如图1所示，矩阵式彩色二维条形码的编码包括以下步骤：\n[0045] 步骤101，编码器使用传统的编码方法对所描述的信息编码得到矩阵式黑白二维条码；\n[0046] 步骤102，编码器按顺序将矩阵式黑白二维条码中多个黑白像素块替换成彩色像素块，形成彩色像素矩阵；\n[0047] 彩色像素块的颜色为事先选定，选择两个以上差异较大、解码器比较容易识别的颜色，并为每个颜色设定对应的比特值。选择差异较大的彩色像素块颜色时，可以只选择YUV分量中的一个分量作为判断标准，也可以选择其中的两个或者全部分量作为判断标准，亮度分量Y通常是一个重要的选择。例如可以通过判断不同颜色中Y分量差值绝对值的大小判断颜色差异的大小，如大于某个门限值ξ则认为其差异较大。\n[0048] 一般来说，选择的颜色种类越多，则代表的信息量越大，但是读码器解析也就越困难。注意此处只是对信息携带方式进行说明，不考虑实际实现中的格式(如定位点等)。\n[0049] 当矩阵式黑白二维条码每行的像素数不是彩色像素块对应的比特数的倍数时，可以采取添加冗余补充像素块将黑白二维条码每行的像素数据补充为彩色像素块对应的比特数的倍数，也可以按黑白二维条码各相邻行或相邻列的像素块依次串接起来后的序列进行替换，例如从右下角的黑白像素块开始依次使用彩色像素块代替，某一行上的像素块不足时从下一行读取(可以从上一行的同侧或异侧开始读取)，直到左上角的最后一个黑白像素块，如果剩余的不是彩色像素块对应的比特数的倍数，则使用冗余补充像素块补充。并设置有包含添加冗余补充像素块的方法以及添加的个数的编码信息模块，上述编码信息模块是为了成功解码而增加的对编码规则的说明模块，同样以彩色像素块构成，包含在最终形成的矩形码中。\n[0050] 步骤103，编码器按照顺序将上述彩色像素矩阵排列成矩形形状，空余部分使用设定的像素块代替；\n[0051] 编码器可以按照一定顺序重新排列彩色像素矩阵，比如从最后一行的右端开始依照每行从右到左的顺序排列，或从第一行的右端开始依照每列从上到下的顺序排列。编码器可把上述彩色像素矩阵成正方形。彩色像素块不能直接排成正方形时，取正方形边长的平方大于彩色像素块的总体个数的最小值，空余部分使用设定的黑色或白色或彩色像素块代替。\n[0052] 选择彩色像素颜色时，可以选用4种颜色，如红、绿、黄、黑，其中每个彩色像素块代表2个比特的数据。也可以选用8种颜色，如白、红、绿、蓝、黄、粉、青和紫，每个彩色像素块代表3个比特的数据，这样同样大小的面积就可以包含原来3倍的信息。\n[0053] 如图2所示，矩阵式彩色二维条形码的解码包括以下步骤：\n[0054] 步骤201，解码器通过扫描器将矩阵式彩色二维条码扫入；\n[0055] 步骤202，解码器根据每个像素块的YUV值，通过同像素块预定颜色的对比判断出每个像素块的颜色；\n[0056] 通过同像素块预定颜色的对比判断出每个像素块的颜色时，至少选择YUV分量中的两个分量作为对比值。\n[0057] 步骤203，解码器根据编码时的彩色像素块的对应比特值和排列顺序，还原出矩阵式黑白二维条码信息；\n[0058] 在彩色二维条码中识别出编码信息模块，从中获取冗余补充像素块增加的方式和数目信息，需同时结合该信息和彩色像素块的对应比特值、排列顺序以还原出矩阵式黑白二维条码信息。\n[0059] 步骤204，解码器按传统的解码方法解码出矩阵式黑白二维条码所描述的信息，完成解码。\n[0060] 具体应用实例中的编码部分包括以下步骤：\n[0061] 步骤1：使用传统的矩阵式二维条码编码方法完成对所描述的信息编码，形成9X9的黑白矩阵式二维条码，如图3所示。\n[0062] 步骤2：选择以下八种颜色代表二进制的000，001，010，011，100，101，110和111，其中有不同填充方式的正方形在图4和图5中表示相应的彩色像素块。\n[0063] 白色：000\n[0064] 红色：001\n[0065] 绿色：010\n[0066] 蓝色：011\n[0067] 黄色：100\n[0068] 粉色：101\n[0069] 青色：110\n[0070] 紫色：111\n[0071] 步骤3：使用步骤2中的彩色像素块替换黑白矩阵式二维条码中黑白像素块，形成彩色像素矩阵，如图4所示。替换的步骤为从第0行的最右端开始，以3个比特为单位进行替换。\n[0072] 步骤4：我们对图4的彩色像素矩阵按照正方形重新排列一下，空余部分使用黑色像素代替，得到重新排列后的彩色矩阵式二维条码，如图5所示。排列顺序为从第0行的右端开始依照每行从右到左顺序排列。\n[0073] 在其它实施例中，上述步骤3中按列的方向从第0列的最上端开始，以3个比特为单位进行替换。在步骤4中，按排列顺序为从第0列的上端开始依照每列从上到下的顺序将彩色像素矩阵按照正方形重新排列。\n[0074] 具体应用实例的解码部分包括以下内容：通过解码器摄像头将上述重新排列后的彩色矩阵式二维条码扫入，根据每个像素块的YUV分量值同像素块预定颜色的对比判断出每个像素块的颜色，对照编码时的彩色像素块的对应比特值和排列顺序，还原出黑白矩阵式二维条码信息，如图5所示，再使用传统的矩阵式二维条码解码方法解码出黑白矩阵式二维条码所描述的信息。\n[0075] 应当理解的是，对本发明技术所在领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其构思进行相应的等同改变或替换，而所有这些改变或替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。