專利名稱：一種節(jié)點矩陣和節(jié)點連線形成的條碼圖案與條碼群圖案及其生成、識別方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種節(jié)點矩陣和節(jié)點連線形成的條碼圖案與條碼群圖案，以及將編碼 數據生成該條碼群圖案的方法與從該條碼群圖案中識別還原數據的方法。
背景技術：
條形碼是一種可供光學掃描設備識讀的特殊光學符號系統(tǒng)，被廣泛應用于各個領 域。按照通用的分類方法，條形碼可分為一維條形碼、堆棧碼和二維條形碼。一維條形碼(附圖9)由一系列平行的黑條與白條組成，識讀器對該型條形碼依次 進行掃描，得到黑、白色條的寬度值，通過一定的規(guī)則將其還原成為二進制數據。堆棧碼由 多個一維條形碼堆棧在一起而形成的多層碼，由識讀原理與一維條碼基本相同。二維條形 碼(附圖10)通常采用矩陣陣列的形式，編碼時從矩陣的起始點開始，按照一定的分布規(guī)律 將編碼轉換為深淺色點或色塊圖像，填充在矩陣指定的位置上。因此，以上三種常見的條碼存在以下缺點1、條碼內容必須使用專用設備才可讀 取譯碼，一般情況下不能從碼圖表面特征判斷其碼圖內容。2、條碼內容必須使用專用設備 與軟件才能打印生成。3、條碼生成時其內容就已經固定，在使用過程中不能對條碼進行更 改。
發(fā)明內容
針對上述情況，本發(fā)明設計了一種新型條碼及條碼群應用系統(tǒng)，其目的是讓機器 視覺與人眼視覺均能對碼圖內容進行有效識讀并予以添改內容。本發(fā)明借鑒了方塊漢字與漢字筆畫的設計理念，其碼元結構如附圖1所示。每個 要編碼的數據生成一個單獨的圖像區(qū)塊，該圖像區(qū)塊由均勻分布的點狀矩形筑基，并在各 點之間橫豎連線，形成有規(guī)律的圖案，然后在該類圖案四周圍繞邊框線，形成了完全獨立的 小型信息單元矩型塊，以便機器視覺對該類圖案正確、快速的定位讀取。類似于漢字文章的段落，本發(fā)明的碼群圖由若干上述單元塊成行排列而成，還允 許加入各種機器視覺不敏感的輔助信息單元塊，并與編碼數據所在的信息單元格離散混 排。由于碼群圖內各編碼圖案獨立、等距、規(guī)范、易區(qū)分，且在碼群圖內可有對內容進行輔助 說明的信息，編碼字符生成的圖案圖像可聯(lián)想記憶并推斷其內容，從而在機器視覺有效識 別的同時，也極大的方便了人眼識別。本發(fā)明所提供的條碼圖案具有先定型后定值的特性，生成條碼群圖案時允許部分 或全部條碼圖案內不含任何節(jié)點連線，用戶可以在使用過程中按照碼圖指定的格式在空白 矩陣圖案內手工添加橫豎連線，形成機器視覺可以識別的圖案。因此，本條形碼不僅可以實 現(xiàn)對已標識信息的自動識別，更能對所標識信息的使用過程進行描述與反饋，從而極大的 拓展了條形碼的使用范圍。本發(fā)明所公開的條碼圖案，設計新穎獨特，由于其碼元結構圖像形似打上節(jié)的繩子，為易于闡述，便于記憶，以下將其稱之為結繩碼，詳細技術方案如下。一種節(jié)點矩陣及其連線形成的條碼圖案，包括SXT個成矩陣排列的節(jié)點，每上 下相鄰的節(jié)點間距相等，每左右相鄰的節(jié)點間距相等，每上下左右相鄰的節(jié)點間允許有直 線相連；s、T為大于1的自然數，S、T相等或不等；節(jié)點矩陣四周有顏色相同的平行邊線，邊 線兩兩相連或相交，形成圍繞矩陣的方框；該方框與節(jié)點矩陣四周保持相等的距離，不與節(jié) 點連線相連或相交。上述的條碼圖案中節(jié)點矩陣為按正方形或規(guī)定比例的長方形整齊排列的節(jié)點集 合，點間距大于點直徑。節(jié)點矩陣內節(jié)點可以是方形、圓形或其它在視覺上表示為點的形 狀；節(jié)點連線為直線段，且與兩節(jié)點相接；節(jié)點連線與節(jié)點等寬或不等寬。相同顏色是指在 灰階圖中具有相同或相似的光學特征。在本發(fā)明中，一個條碼圖案只能表示一個獨立的數據元，因此在實際使用中需要 將多個條碼圖案進行組合。一種由節(jié)點矩陣及其連線形成的條碼群圖案，包括其碼群圖由 NXM個相同大小的信息單元格以無間隙或指定間隙的方式等距排列而成；N、M為大于或等 于1的自然數，且不能同時為1 ;M與N相等或不等；所述信息單元格根據單元四周邊框線是 否完整分為節(jié)點矩陣及其連線形成的條碼圖案與非條碼圖案。上述條碼群圖案中，所包含條碼圖案的信息單元格在碼群圖中離散存放，每個碼 群圖中至少有2個節(jié)點矩陣及其連線形成的條碼圖案的信息單元格，信息單元格為正方形 或規(guī)定比例的長方形區(qū)域。非條碼圖案的信息單元格可以包含各種文字與圖像信息，在碼 群圖中離散存放，但是所包含的信息不具有完整四邊框線或色塊的視覺特征。在本發(fā)明中，條碼群中的各信息單元格允許有間隙(附圖5)或無間隙(附圖6)排 列。當碼群圖的信息單元格以無間隙的方式進行排列時，相鄰條碼圖案的節(jié)點矩陣的邊線 相接合并共用。上述的條碼圖案可用二進制數值描述上述節(jié)點矩陣及其連線圖案。由SXT個節(jié) 點組成的節(jié)點矩陣最多有(S-I) XT+SX (T-I)個節(jié)點連線，其二進制數值表現(xiàn)形式也有 (S-I) XT+SX (T-I)個比特位，每對節(jié)點對應二進制數值的一個比特位。當某對節(jié)點有線 相連時，對應的比特位為1，沒有相連時，表示該比特位為0。由于本發(fā)明碼圖各數據獨立易識別，因此特別設計了數據修改的功能。在生成碼 群圖時，允許部分或全部節(jié)點矩陣圖案中不含任何節(jié)點連線；用戶在應用碼群圖的過程中， 對該類型節(jié)點矩陣圖案可按識讀方法的要求，手工添加節(jié)點連線。生成上述節(jié)點矩陣及其連線形成的條碼群圖案的方法為
A、預先建立各種所需的碼元對應圖案集；碼元對應圖案集是編碼數據中所有不同數值 的集合，在該集合內每個編碼數據的值都對應一個在集合內具有唯一二進制數值的節(jié)點矩 陣及其連線形成的條碼圖案；
B、根據需求，選用以下兩種不同的碼群圖特征結構標識方式
Bi、碼群圖內包含條碼圖案的信息單元格與不包含條碼圖案的信息單元格按一定規(guī)則 插花排列，以讓碼群圖中包含條碼圖案的信息單元格形成一種易于區(qū)分的形狀圖案，使碼 群圖本身成為特征標識；
B2、使用稱之為方位碼的碼案作為碼群圖的特征標識；方位碼使用專用的碼元對 應圖案集，方位碼及方位碼使用的碼元對應圖案集僅使用在具有多行單元格的碼群圖矩形的四個邊角單元格、單行單元格的碼群圖矩形左右邊角或單列單元格的碼群圖矩形上下邊 角上；各邊角信息單元格所用方位碼可彼此相同或彼此不同，但是方位碼所使用的碼元對 應圖案集內各圖案與碼群圖內其它碼元對應圖案集內各圖案均不同；
C、生成碼群圖主框架定義碼群圖中信息單元格的數量及排列方式；定義條碼圖案所 使用的節(jié)點矩陣維數與間距；
D、對編碼數據進行分組；每組各自約定使用的糾錯碼數量與糾錯算法，及各組使用的 碼元對應圖案集；定義各組編碼數據及其糾錯碼所使用的信息單元格；
E、對需要生成糾錯碼的分組進行糾錯運算，生成糾錯碼；在使用RS算法進行糾錯運算 時，每組糾錯碼不少于2個，編碼數據所使用的碼元對應圖案集成員總數等于RS算法所需 枷羅華域的元素數；
F、最后將方位碼、編碼數據及其糾錯碼按其各自對應的碼元對應圖案集，生成相應的 條碼圖案，與其它非條碼圖案一起按要求逐個填入碼群圖矩陣相應信息單元格內，生成碼 群像。碼元對應圖案集在本發(fā)明中的作用類似于計算機系統(tǒng)中的字庫，即一個數據元可 以用不同的圖案集表述為不同的圖案。本發(fā)明是對碼群圖的群體進行生成或識讀，因此與其他常見的一、二維條碼的生 成或識讀方式具有顯著不同。其他常見的條碼往往在條碼圖案內設計明顯的定位標記或區(qū) 域，而本發(fā)明中碼群圖認知的基礎對象是單個碼圖。所以在本發(fā)明中，允許使用兩種完全不 同的碼群圖定位手段。第一種方式(附圖4)將包含條碼圖案的信息單元格按某種約定方式在碼群圖中進 行分布，以讓碼群圖形成一種易于區(qū)分的形狀圖案。第二種方式(附圖5)使用一種稱之為 方位碼的特殊碼案作為碼群圖的特征標識；這二種方式各有優(yōu)缺點，第一種方式占用 空間少，單是當碼群圖格式限制較多，不能形成較為特殊的碼案分布時，容易對碼群圖 內容誤讀。第二種方式占用空間多，但由于其本身具備特殊的特征標識，在通常條件下不會 對碼群圖內容誤讀。 RS算法是Reed-Solomon算法的簡稱，是一種國際通用的差錯控制編碼技術。其既 可以糾正隨機錯誤，又可以糾正突發(fā)錯誤，具有很強的糾錯能力，在通信系統(tǒng)中應用廣泛。 眾所周知，RS碼在伽羅華域(Galois Field, GF)中運算的，每個要編碼的數據都可以看成 是GF (2的M次方)中的元素或符號，在伽羅華域中的部分成員為校驗符號，每兩個校驗符號 可以校正一個伽羅華域內的錯誤元素。上述碼群圖生成方法中，需要使用RS算法對編碼數據進行糾錯時，編碼數據所 使用的碼元對應圖案集成員總數必須符合RS算法所需枷羅華域的元素數；碼群圖內的各 條碼圖所在信息單元格允許自由編組，每組使用各自的RS算法，每組RS算法使用的糾錯碼 不少于2個。由于編碼數據直接代入RS算法所使用伽羅華域并不方便，因此在本發(fā)明中， RS算法的伽羅華域元素為編碼數據所使用的碼元對應圖案集的成員索引，然后再將生成的 校驗碼逆向轉換為編碼數據格式或碼元對應圖案集的節(jié)點矩陣及其連線圖案。上述節(jié)點矩陣及其連線形成的條碼群圖案的識別方法，是將數字攝像器材或其它 數字圖像獲取程序獲取的包含碼群圖的數字圖像照片，通過以下步驟將碼群圖還原為編碼 數據A、首先預置要解碼的碼群圖參數；所獲取的碼群圖照片不為灰階數字圖像或二值數字 圖像的，先將原始數字照片轉換為灰階數字圖像；
B、對上述灰階數字圖像中不同像素的灰度值進行統(tǒng)計，根據統(tǒng)計值設置闡值，將灰階 數字圖像轉化為二值數字圖像；
C、按碼群圖使用的特征結構標識方式，使用不同的碼群圖方向坐標檢測方法
Cl、檢測碼群圖二值圖像中每一個像素，如果它與最臨近的上下左右四個像素中的顏 色相同，那么它與該臨近像素編為同一個組；
C2、對所有與背景色相同顏色的組進行檢測，如該組像素的拓撲分布特征為矩形結構， 且該矩形結構比例與預設信息單元格相符，則將其納入碼圖信息格候選區(qū)集合；
C3、如果碼群圖不使用方位碼，就按碼群圖參數所規(guī)定的包含碼圖的信息單元格分布 結構，對碼圖信息格候選區(qū)集合內的所有成員按其分布坐標與碼群圖參數結構進行旋轉重 合，如有成員組合的拓撲結構符合碼群圖結構，即成功獲取碼群圖坐標；
C4、如果碼群圖使用方位碼，將碼圖信息格候選區(qū)集合內的所有成員使用插值算法將 該矩形結構旋正，再將其圖像進行節(jié)點矩陣檢測，然后將節(jié)點矩陣檢測步驟返回的結果與 方位碼元對應圖案集各成員的節(jié)點矩陣及其連線的二進制數值進行比較，如果相符，則將 其納入邊角字符候選區(qū)集合；然后對邊角字符候選區(qū)集合內的所有成員進行循環(huán)組合測 試，如有組合形狀符合碼群圖的形狀與比例即成功獲取碼群圖四角坐標；
C5、根據上述碼群圖坐標，使用插值算法對源圖像進行旋轉，使碼群圖像水平正置；
D、按照預定橫豎信息單元格數與其參數對旋正后的碼群圖進行劃分，確立各信息單元 格所在位置；對包含條碼圖案的信息單元格進行節(jié)點矩陣檢測，獲取該節(jié)點矩陣及其連線 的二進制數值；
E、將獲取的節(jié)點矩陣及其連線的二進制數值與碼群圖中該位置的碼元對應圖案集進 行匹配，獲取對應編碼數據或校驗碼信息；
F、如碼群圖有包含校驗要求的分組成員，對指定分組的編碼數據與校驗碼進行校驗。在識別過程中，由于光學鏡頭會有所崎變，所以還要對碼群圖的單元格進行精確 定位
A、在碼群圖信息單元格四個邊角上劃設邊框線角點檢測區(qū)域，進行邊框線角點坐標檢
測；
B、在四個邊框線角點檢測區(qū)域以L形角點邊緣線檢測方法對區(qū)域內像素進行逐一檢
測；
對所測像素基本符合L形邊緣線外側為邊框線色，L形邊緣線內側為背景線色要求的 角點，納入該區(qū)角點候選區(qū)集合；
C、對四個角點候選區(qū)集合內的所有成員進行最優(yōu)循環(huán)組合，組合結果符合碼群圖信息 單元格的形狀與比例。上述識別方法中所述節(jié)點矩陣檢測步驟包括以下步驟
A、將指定規(guī)格的節(jié)點矩陣模型代入已經確定方位的信息單元格內；
B、對代入的節(jié)點矩陣模型各節(jié)點之間進行連線擬合，將像素擬合過程與信息單元格內 的像素進行比對，根據對比統(tǒng)計設置闡值，判斷單元塊內各對節(jié)點間是否有連線；
C、根據單元塊內的節(jié)點矩陣內各對節(jié)點間的連線特征，得出該信息單元格所包含的節(jié)點矩陣及其節(jié)點連線的二進制數值。由上所述，結繩碼有以下特點與其它條碼存在顯著不同。1、結繩碼的條碼結構具有較佳的直觀性。在一維條形碼中使用若干不同寬度的黑 白色條表達編碼數據，常見的二維碼則使用深淺色點存貯數據。在本發(fā)明中，每個編碼數據 由獨立成塊的橫豎連線規(guī)范組合而成。盡管數據存貯量相對較小，但是實現(xiàn)了機器識別與 人眼識別的有機結合。2、結繩碼的條碼圖案具有良好的可塑性。碼元對應圖案集的引入，實現(xiàn)了其他類 型條碼無法實現(xiàn)的同一編碼不同碼圖的表達效果。該特性有利于本發(fā)明的國際化、本地化 與專業(yè)化。3、結繩碼的條碼圖案具有先定型、后定值的優(yōu)越特性，允許用戶在條碼使用過程 中手工添改內容。與其它面向信息內容、致力于提高單位信息存貯量的條碼不同，本發(fā)明的 注重條碼的應用體驗，并實現(xiàn)了一種在使用中對條碼內容進行補充、標注的方法。本發(fā)明這 一特征，真正實現(xiàn)了使用終端的信息反饋而不再只是單純的信息收集。4、結繩碼群圖的識別定位具有良好的抗干擾性。與其它必須使用固定特征區(qū)域進 行定位的條碼不同，本發(fā)明的識別定位方式極為靈活。既可以將碼群圖內容按照一定方式 排列，使碼群圖本身成為特征標識，還可以使用一組預先約定的碼元對應圖案集圖像進行 碼圖定位，不同信息格式的碼圖可使用不同的方位碼元對應圖案集。由于特征區(qū)域允許不 同，在解碼識別時，使用不同方位碼元對應圖案集的碼圖混排不會相互干擾。該特性極有利 于對同一商品進行多種不同的標識上。5、結繩碼群圖具有豐富的拓展性。與只有一個條碼區(qū)、只具備標識作用的條碼不 同，本發(fā)明使用碼群圖案表達編碼信息。由于碼群圖內每個條碼獨立成區(qū)，并能索引關聯(lián)， 因此碼群圖內其它類型的圖文信息對條碼讀取本身非但不會產生干擾，還有關聯(lián)效益，從 而極大地拓展了條形碼的使用范圍。例如附圖7所示的本發(fā)明條碼群圖案與掃描試卷進行 混排的實例，用戶可以在使用中手工添加條碼群的節(jié)點連線，然后進行計算機掃描試卷。由 于試卷坐標、方向已經預先確定，所以在不使用方位碼的情況也可以快速定位碼群圖區(qū)域 并正確解讀。再如附圖8所示，在識別條碼群圖案的過程中，也對條碼群內的其他信息進行 了數字化處理，因此為其他需要光學掃描的文件、照片等信息的獲取實現(xiàn)了便利條件。本發(fā) 明的碼群圖甚至可以相互嵌套使用，從而極大的豐富了應用范圍。
圖1、本發(fā)明中一種6X6節(jié)點矩陣、無定位碼的條碼群圖案實例。圖2、本發(fā)明中一種3X3節(jié)點矩陣的條碼圖案實例。圖3、對圖2所示的條碼圖案內節(jié)點連線對的訪問次序的圖例。圖4、本發(fā)明的一種3X3節(jié)點矩陣、無定位碼的單行條碼群圖案實例。圖5、對圖4所示的條碼群圖案添加定位碼后的單行條碼群圖案實例。圖6、本發(fā)明的一種2X3節(jié)點矩陣、有定位碼及空碼圖的多行條碼群圖案實例。圖7、本發(fā)明的條碼群圖案與其他需要光學掃描的信息進行混排的實例。圖8、本發(fā)明的條碼群圖案引導其他需要光學掃描的信息的實例。圖9、一維條碼樣例(39碼)。
圖10、二維條碼樣例(QD碼)。
具體實施例方式為更好的闡述本發(fā)明的具體實施例，首先結合附圖2、3，對本發(fā)明中節(jié)點矩陣及其 連線圖案的二進制數值表達與書寫進行說明。節(jié)點矩陣中每對相鄰節(jié)點都可以用二進制的一個位來表示。如果該對節(jié)點有連 線，該位為1，如果該對節(jié)點沒有連線，該位為0。如圖2所示的一個3X3節(jié)點矩陣，其最多 可有12條節(jié)點連線，因此該節(jié)點矩陣的二進制數據有12個位，即該節(jié)點矩陣的二進制數據 不少于2個字節(jié)。在以下具體實施例中，所定義的節(jié)點矩陣節(jié)點對訪問次序為
從節(jié)點矩陣的左下角點為起點，先依次訪問橫向節(jié)點對，節(jié)點矩陣內所有橫向節(jié)點對 訪問完成后再訪問豎向節(jié)點對；先從坐標最下一行節(jié)點對開始訪問，該行內所有同向節(jié)點 對訪問完成后，再訪問上一行；從左側開始依次向右訪問該行內所有同向節(jié)點對(附圖3)； 如附圖2所示的節(jié)點矩陣節(jié)點連線與其二進制數值的對應關系為表1所述
表1
節(jié)點連線次序123456789101112節(jié)點矩陣的二進制數值001100010110
因此，如附圖2所示的節(jié)點矩陣連線的二進制比特位，按照字節(jié)(BYTE)的從低位到高 位排列，為011010001100 (十六進制編碼為0x068C)。該值即為所示的的節(jié)點矩陣的二進
制數值。以下通過實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步的闡述，但不限制本發(fā)明。實施例1
本實施例為描述本發(fā)明條碼群圖案及其編解碼過程的較佳實施例，碼群圖案特征如附 圖4。本實施例的碼群圖生成步驟如下。第一步，設定碼群圖相關參數。碼群圖參數見表2: 表2
碼群圖參數名碼群圖參數值碼群圖規(guī)格單行，每行8個信息單元格，各信息單元格有間距。信息單元格規(guī)格信息單元格寬、高、間距比為4:4:1。各信息單元格的邊框各自獨立，沒有共享邊線。節(jié)點矩陣規(guī)格3X3節(jié)點矩陣。節(jié)點矩陣與其四周邊線距離1/6個信息單元格寬，內呈等距分布。編碼數據格式ASCII編碼區(qū)I第2、3、4、5信息單元格。使用16個成員的碼元對應圖案集。校驗區(qū)I第6、7信息單元格。使用4Bit、2個校驗位的RS算法對編碼區(qū)I進行校驗。 使用與編碼區(qū)相同的碼元對應圖案集。方向碼元對應圖案集不使用。
編碼區(qū)、校驗區(qū)碼元對應圖案集見表3 表3
索引編碼數據節(jié)點矩陣的二進制值0‘0，1011011100111‘1，0100100000002‘2，1000011111113‘3，1001001110114‘4，011010001100
權利要求
1.一種節(jié)點矩陣及其連線形成的條碼圖案，其碼圖包含有SXT個成矩陣排列的節(jié) 點，每上下相鄰的節(jié)點間距相等，每左右相鄰的節(jié)點間距相等，S、T為大于1的自然數，S、 T相等或不等；其特征在于，節(jié)點矩陣中每上下左右相鄰的節(jié)點間允許有直線相連，由SXT 個節(jié)點組成的節(jié)點矩陣最多有(S — 1)XT +SX (Τ — 1)個節(jié)點連線，可以生成2的(S — DXT + SX (Τ 一 1)次方的節(jié)點連線圖案種類；節(jié)點矩陣四周有顏色相同的平行邊線，邊 線兩兩相連或相交，形成圍繞矩陣的方框；該方框與節(jié)點矩陣四周保持相等的距離，不與節(jié) 點連線相連或相交。
2.根據權利要求1所述的條碼圖案，其特征在于，所述節(jié)點矩陣為按正方形或規(guī)定比 例的長方形整齊排列的節(jié)點集合，所述節(jié)點矩陣內節(jié)點可以是方形、圓形或其它在視覺上 表示為點的形狀，所述節(jié)點連線為直線段，且與兩節(jié)點相接；節(jié)點連線與節(jié)點等寬或不等 寬；所述相同顏色是指在灰階圖中具有相同或相似的光學特征。
3.根據權利要求1所述條碼的群圖案，其碼群圖由NXM個相同大小的信息單元格以無 間隙或指定間隙的方式等距排列而成；Ν、Μ為大于或等于1的自然數，M與N相等或不等，且 不能同時為1 ；信息單元格為正方形或規(guī)定比例的長方形區(qū)域；其特征在于，所述信息單元 格根據單元四周邊框線是否完整分為節(jié)點矩陣及其連線形成的條碼圖案與非條碼圖案；包 含條碼圖案與非條碼圖案的信息單元格在碼群圖中混排；非條碼圖案的信息單元格可以包 含各種文字與圖像信息，但是所包含的信息不具有完整四邊框線的視覺特征；當碼群圖的 信息單元格以無間隙的方式進行排列時，相鄰條碼圖案的節(jié)點矩陣的邊線相接合并共用。
4.根據權利要求3所述的條碼群圖案，其特征在于，生成碼群圖時允許部分或全部碼 圖的節(jié)點矩陣中不含任何節(jié)點連線，僅占位并表示空值；在識別碼群圖之前，再按照識別方 法的要求手工添加節(jié)點連線，形成識別方法可以識讀的光學符號圖案。
5.一種權利要求3所述條碼群圖案的生成方法，其特征在于預先為數據建立各種所 需的碼元對應圖案集；選用合適的碼群圖特征結構標識方式，是否使用方位碼；生成碼群 圖主框架定義碼群圖中信息單元格的數量及排列方式；定義條碼圖案所使用的節(jié)點矩陣 維數與間距；定義編碼數據、糾錯碼使用的各信息單元格位置；對編碼數據、糾錯碼所在的 信息單元格進行分組；定義需要使用校驗算法的組，各組使用各自的校驗算法并進行糾錯 運算，生成糾錯碼；定義每組使用的碼元對應圖案集；最后將方位碼、編碼數據及其糾錯碼 按其各自對應的碼元對應圖案集，生成相應的條碼圖案，與其它非條碼圖案一起按要求逐 個填入碼群圖矩陣相應信息單元格內，生成碼群像。
6.根據權利要求4所述條碼群圖案的生成方法，其特征在于包含以下步驟Α、預先建立各種所需的碼元對應圖案集；碼元對應圖案集是編碼數據中所有不同數值 的集合，在該集合內每個編碼數據的值都對應一個在集合內具有唯一二進制數值的節(jié)點矩 陣及其連線形成的條碼圖案；B、根據需求選用以下兩種不同的碼群圖特征結構標識方式Bi、碼群圖內包含條碼圖案的信息單元格與不包含條碼圖案的信息單元格按一定規(guī)則 混排，以讓碼群圖中包含條碼圖案的信息單元格形成一種易于區(qū)分的形狀圖案，使碼群圖 本身成為特征標識；Β2、使用稱之為方位碼的碼案作為碼群圖的特征標識；方位碼使用專用的碼元對 應圖案集，方位碼及方位碼使用的碼元對應圖案集僅使用在具有多行單元格的碼群圖矩形的四個邊角單元格、單行單元格的碼群圖矩形左右邊角或單列單元格的碼群圖矩形上下邊 角上；各邊角信息單元格所用方位碼可彼此相同或彼此不同，但是方位碼所使用的碼元對 應圖案集內各圖案與碼群圖內其它碼元對應圖案集內各圖案均不同；C、生成碼群圖主框架定義碼群圖中信息單元格的數量及排列方式；定義條碼圖案所 使用的節(jié)點矩陣維數與間距；D、對編碼數據進行分組；每組各自約定使用的糾錯碼數量與糾錯算法，及各組使用的 碼元對應圖案集；定義各組編碼數據及其糾錯碼所使用的信息單元格；E、對需要生成糾錯碼的分組進行糾錯運算，生成糾錯碼；在使用RS算法進行糾錯運算 時，每組糾錯碼不少于2個，編碼數據所使用的碼元對應圖案集成員總數等于RS算法所需 枷羅華域的元素數；F、最后將方位碼、編碼數據及其糾錯碼按其各自對應的碼元對應圖案集，生成相應的 條碼圖案，與其它非條碼圖案一起按要求逐個填入碼群圖矩陣相應信息單元格內，生成碼 群像。
7.根據權利要求4所述條碼群圖案的生成方法，其特征在于可用二進制數值描述節(jié)點 矩陣及其連線圖案；由SXT個節(jié)點組成的節(jié)點矩陣最多有(S - 1) XT + SX (T — 1)個 節(jié)點連線，其二進制數值表現(xiàn)形式也有(S - 1) XT + SX (T - 1)個位，每對節(jié)點對應二 進制數值的一個位；當某對節(jié)點有線相連時，對應位的值為真，沒有相連時，表示該位值為 假。
8.—種權利要求3所述碼群圖的識別方法，其特征在于，首先預置要解碼的碼群圖參 數；對所獲取包含碼群圖的數字圖像照片進行圖像二值化處理，然后對二值化的碼圖群照 片進行碼群圖方向坐標檢測；再根據獲取的碼群圖方位坐標對源圖像進行旋轉，使碼群圖 像水平正置；按照預定橫豎信息單元格數與其參數對碼群圖進行劃分，確立各信息單元格 所在位置；根據碼群圖參數對包含條碼圖案的信息單元格進行節(jié)點矩陣檢測，獲取該節(jié)點 矩陣及其連線的二進制數值；將獲取的節(jié)點矩陣及其連線的二進制數值與碼群圖中該位置 的碼元對應圖案集進行匹配，獲取對應編碼數據或校驗碼信息；如碼群圖有包含校驗要求 的分組成員，對指定分組的編碼數據與校驗碼按該組的校驗算法進行校驗。
9.一種權利要求8所述碼群圖的識別方法，其特征在于，將數字攝像器材或其它數 字圖像獲取程序獲取的包含碼群圖的數字圖像照片，通過以下步驟將碼群圖還原為編碼數 據A、首先預置要解碼的碼群圖參數；所獲取的碼群圖照片不為灰階數字圖像或二值數字 圖像的，先將原始數字照片轉換為灰階數字圖像；B、對上述灰階數字圖像中不同像素的灰度值進行統(tǒng)計，根據統(tǒng)計值設置闡值，將灰階 數字圖像轉化為二值數字圖像；C、按碼群圖使用的特征結構標識方式，使用不同的碼群圖方向坐標檢測方法Cl、檢測碼群圖二值圖像中每一個像素，如果它與最臨近的上下左右四個像素中的顏 色相同，那么它與該臨近像素編為同一個組；C2、對所有與背景色相同顏色的組進行檢測，如該組像素的拓撲分布特征為矩形結構， 且該矩形結構比例與預設信息單元格相符，則將其納入碼圖信息格候選區(qū)集合；C3、如果碼群圖不使用方位碼，就按碼群圖參數所規(guī)定的包含碼圖的信息單元格分布結構，對碼圖信息格候選區(qū)集合內的所有成員按其分布坐標與碼群圖參數結構進行旋轉重 合，如有成員組合的拓撲結構符合碼群圖結構，即成功獲取碼群圖坐標；C4、如果碼群圖使用方位碼，將碼圖信息格候選區(qū)集合內的所有成員使用插值算法將 該矩形結構旋正，再將其圖像進行節(jié)點矩陣檢測，然后將節(jié)點矩陣檢測步驟返回的結果與 方位碼元對應圖案集各成員的節(jié)點矩陣及其連線的二進制數值進行比較，如果相符，則將 其納入邊角字符候選區(qū)集合；然后對邊角字符候選區(qū)集合內的所有成員進行循環(huán)組合測 試，如有組合形狀符合碼群圖的形狀與比例即成功獲取碼群圖四角坐標；C5、根據上述碼群圖坐標，使用插值算法對源圖像進行旋轉，使碼群圖像水平正置；D、按照預定橫豎信息單元格數與其參數對旋正后的碼群圖進行劃分，確立各信息單元 格所在位置；對包含條碼圖案的信息單元格進行節(jié)點矩陣檢測，獲取該節(jié)點矩陣及其連線 的二進制數值；E、將獲取的節(jié)點矩陣及其連線的二進制數值與碼群圖中該位置的碼元對應圖案集進 行匹配，獲取對應編碼數據或校驗碼信息；F、如碼群圖有包含校驗要求的分組成員，對指定分組的編碼數據與校驗碼按該組的校 驗算法進行校驗。
10.根據權利要求8所述碼群圖的識別方法，其特征在于碼圖識別方法為A、將指定規(guī)格的節(jié)點矩陣模型代入已經確定方位的信息單元格內；B、對代入的節(jié)點矩陣模型各節(jié)點之間進行連線擬合，將像素擬合過程與信息單元格內 的像素進行比對，根據對比統(tǒng)計設置闡值，判斷單元塊內各對節(jié)點間是否有連線；C、根據單元塊內的節(jié)點矩陣內各對節(jié)點間的連線特征，得出該信息單元格所包含的節(jié) 點矩陣及其節(jié)點連線的二進制數值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種條碼圖案與條碼群圖案及其生成、識別方法。該條碼由方框及方框內節(jié)點矩陣與矩陣內各相鄰節(jié)點間連線組成。與只有一個條碼區(qū)的條碼不同，本發(fā)明使用碼群圖案表達編碼信息，編碼數據先按所用碼元對應圖案集轉換成碼元對應圖案，生成由若干上述獨立成區(qū)的條碼圖案與其他信息成行按列排成的條碼群圖。本條碼群圖案類似漢字文章段落，機器視覺與人眼視覺均能對碼群圖內容進行有效識讀。本條碼圖案具有先定型后定值的特性，生成條碼群圖案時允許條碼圖案為預定格式的空碼圖像，用戶可以在使用過程中添加連線，形成機器視覺可以識別的圖案。
文檔編號G06K7/10GK102081748SQ20111003631
公開日2011年6月1日 申請日期2011年2月12日 優(yōu)先權日2011年2月12日
發(fā)明者熊銳 申請人:熊銳