[发明专利]一种圆形二维条码及其编码解码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆形二维条码及其编码解码方法，属于计算机工程的技术领域。

背景技术

二维条码是指在一维条码的基础上扩展出另一维具有可读性的条码。二维条码相比一维条码具有很多优势：

1）二维条码增加了容错机制，即使在没有辨识到全部的条码、或者条码有污损时，也可以正确地解析条码上的信息；

2）二维条码比一维条码记载数据量更多，可以记载更复杂的数据，比如图片、网络链接等；

3）二维条码通常有特定的定位标记（如QR码为三个大的定位点），通过定位标记使读码机正确辨识进行解读，所以二维条码不管是从何种方向读取都可以被辨识；

二维条码的种类很多，不同的机构开发出的二维条码具有不同的结构以及编码、解码方法。目前 QR 码是最为流行的二维条码。虽然现有的二维条码相比一维条码具有很多优点，但是仍然存在一些不足：

1）解码算法复杂，速度仍然不够快。尤其现在二维码被大批量使用，各种读取设备不断出现，为迎接即将到来的物联网时代，速度显得越来越重要。以最流行的 QR 码为例，QR 码解码要经过一系列的过程，如扫描图像、灰度化二值化、寻找定位块、图像纠正、读取信息块等过程，其中有些过程速度很慢，本发明的圆形二维条码做了针对性的措施简化了一些过程；

2）抗畸变能力差。同样以 QR 码为例，虽然经过复杂的算法，能够应付大部分如图像颠倒、镜像、旋转、少许几何畸变等，但是对复杂畸变如贴在非平面上的二维条码识别效果不好。

因此，解决现有条码存在的诸多缺点，发明新型的二维条码成为研究性的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种圆形二维条码及其编码解码方法，采用圆形二维设计方式，能够很好地规避一些复杂情况，使解码复杂度大为降低。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种圆形二维条码，该二维条码包括一个实心圆以及从实心圆依次向外分布的四个同心圆环，所述四个同心圆环由内向外依次为第一至第四圆环，所述实心圆的半径、第一至第四圆环的宽度相同；所述第一圆环的内径与实心圆半径相同；所述第二圆环的内径与第一圆环外径相同；所述第三圆环与第二圆环之间为数据区域；所述第四圆环的内径与第三圆环外径相同；所述实心圆、第一至第四圆环中相邻两者颜色的灰度值不同；所述数据区域的数据以实心圆的圆心为圆心按照同心圆的形式由内向外层层分布。

作为本发明的进一步优化方案，所述实心圆、第一至第四圆环的颜色选取黑色或白色。实心圆、第一至第四圆环中相邻两者颜色的灰度值相差越大，二维条码的识别正确率越高。

作为本发明的进一步优化方案，所述数据区域中最内层的数据为标识块，用以解析正确的数据读取方向以及起始点；所述标识块包括圆形二维码标识符、版本信息和保留块、正反识别块，所述圆形二维码标识符、版本信息和保留块的信息均对称分布，所述正反识别块位于实心圆正下方。

作为本发明的进一步优化方案，所述数据区域的数据默认为UTF－8字符串，由应用层增加编码和其他格式信息组成。

本发明还包括一种圆形二维条码的编码方法，包括以下步骤：

步骤1，数据在应用层被打包为一个字节流，根据字节流的比特位数确定数据区域的大小，从而确定圆形二维条码的大小；

步骤2，确定实心圆以及四个同心圆环的分布；

步骤3，确定数据区域中的标识块，用以解析正确的数据读取方向以及起始点，具体为：以同心圆的形式、以实心圆正上方为起点，分别按照顺、逆时针方向重复写入；所述冗余级别的数值写入标识块中；

步骤4，根据冗余级别的不同，将应用层传入的数据写入不同数据层；并且为了更快校正二维码的镜像、颠倒和其他几何畸变，在每个数据层增加位于实心圆正上方的方向信息、位于实心圆正下方的正反识别块信息。

步骤5，生成圆形二维条码图像。

本发明还包括一种圆形二维条码的解码方法，包括以下步骤：

步骤1，扫描圆形二维条码图像，进行灰度化和二值化处理；

步骤2，以水平线性方式从图像中心点开始扫描实心圆和第一、第二圆环，识别比例为1：1：2：1：1；若被识别，则按照相同的识别比例垂直进行校验，否则继续向外侧扫描； 

步骤3，从水平和垂直两个方向扫描圆形二维码图像的外围，以识别第三、第四圆环，识别比列为1：1并对称分布；若步骤2中未能识别实心圆和第一、第二圆环，则被识别的圆环圆心处即为实心圆的圆心；