本發(fā)明涉及二維碼領(lǐng)域，更具體地，涉及一種可視化二維碼的編碼方法。

背景技術(shù)：

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，二維碼由于其簡單方便的特點廣泛用于各個領(lǐng)域，比如商業(yè)廣告、支付、金融、快遞運輸、名片和車票等。特別的，二維碼在廣告領(lǐng)域的應(yīng)用，用戶只需要手機掃描二維碼就可以獲取廣告的內(nèi)容，相比傳統(tǒng)的海報，更為的方便，用戶只需要拿起手機拍一下二維碼，就可以通過跳轉(zhuǎn)獲取更為詳細(xì)的內(nèi)容，可以說，二維碼為現(xiàn)實和互聯(lián)網(wǎng)之間建立了一條大橋。但是，由于二維碼只是簡單的黑白條碼，從現(xiàn)今對美觀性要求越來越高的環(huán)境下，二維碼顯得有些簡陋了，尤其對于商業(yè)廣告，在廣告上面嵌入傳統(tǒng)二維碼破壞了廣告整體的美觀性。另外一點是，從傳統(tǒng)二維碼上無法獲取信息，只能掃描上面的圖案，這一點帶來了一些不便利性?，F(xiàn)今對美觀二維碼的研究，例如在二維碼中心嵌入圖像，這種方法有很多局限性，例如嵌入圖像不能較大，而且會對解碼帶來負(fù)面影響，visualead公司通過色彩干擾和弱化網(wǎng)格的方法改變二維碼的外觀，這些方法都沒有改變二維碼本質(zhì)單調(diào)的特性，而最新的方法，例如picode在人眼美觀性以及編解碼速率上存在著不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，改善現(xiàn)有可視化二維碼美觀性不足的問題，提供一種可視化二維碼編碼方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種可視化二維碼的編碼方法，包括以下步驟：

s1：輸入模塊：輸入圖像、輸入信息和輸入閾值δ；

s2：圖像預(yù)處理模塊：根據(jù)比特流的長度重新調(diào)整圖像的大?。?/p>

s3：圖像通道提取模塊：在重新調(diào)整形成的圖像上提取圖像通道作為處理的對象；

s4：圖片編碼模塊：利用比特流對圖像塊編碼；

s5：圖像通道合成模塊：將圖像通道進(jìn)行合成，所有比特都編碼后，得到一個編碼后的圖像與原來圖像的cbcr顏色通道合成新的圖像；

s6：輸出模塊：在新的圖像基礎(chǔ)上加上可視化二維碼的定位模塊，形成可視化二維碼。

在一種優(yōu)選的方案中，步驟s1中，輸入信息為原始信息通過數(shù)據(jù)編碼成為原始比特流后再通過糾錯編碼而得到糾錯碼比特流。

在一種優(yōu)選的方案中，糾錯編碼方法為基于伽羅華域(gf⁸)的多項式來進(jìn)行糾錯運算的rs(reed-solomon)糾錯編碼。

在一種優(yōu)選的方案中，步驟s2中，根據(jù)比特流的數(shù)據(jù)長度，選擇對應(yīng)的模塊編排方式，可以得到一個n×n的比特流編排方式；根據(jù)n×n比特流模塊以及每個比特對應(yīng)k×k大小的圖像塊來重新調(diào)整圖像的大小，即調(diào)整后圖像的大小為nk×nk；

在一種優(yōu)選的方案中，步驟s3中，為了盡量減少編碼對原來圖像的破壞，應(yīng)該盡量保持圖像顏色的一致性。在各種顏色通道中，ycbcr圖像通道的亮度通道y和顏色通道cbcr是分離的，根據(jù)這個特性，本發(fā)明方法使用ycbcr圖像通道，將亮度通道y單獨取出來作為編碼單元ip，原圖像的顏色通道cbcr保持不變。

在一種優(yōu)選的方案中，步驟s4中，根據(jù)圖片大小和比特流長度對圖像進(jìn)行分塊，每一個圖像塊與比特流形成一一對應(yīng)的關(guān)系；每一個圖像塊再均分為a、b、c和d四個區(qū)域，編碼的方法根據(jù)這四個區(qū)域的平均值的大小排序關(guān)系來確定編碼的比特。

在一種優(yōu)選的方案中，假設(shè)每個比特對應(yīng)4×4圖像塊，每個編碼單元可以均分為a、b、c和d四個區(qū)域，每個區(qū)域包含4個像素，分別統(tǒng)計每個模塊亮度值的平均值ma、mb、mc和md，通過這幾個平均值值之間的排序關(guān)系來確定編碼的是0或者1；可以把這四個值分為兩個層次的大小比較或者三個層次、四個層次以上的比較，分的層次越多，可以進(jìn)行更加細(xì)致的大小的判斷，但是同時也會對解碼帶來困難，因為分的層次越多，每個塊對應(yīng)的像素數(shù)目越少，那么每個塊的平均值大小對環(huán)境影響以及各種縮放等的影響會更加敏感。只選擇兩個層次比較對圖像破壞較大，對人眼視覺不友好，而四個層次或以上會對解碼的魯棒性造成比較大的影響，基于這兩點考慮，我們選擇三個層次的比較：

每個圖像塊統(tǒng)計ma、mb、mc和md四個值，令首先對{ma，mbc，md}進(jìn)行排序，定義的編碼規(guī)則為，當(dāng)ma排在第二位，代表比特0；當(dāng)ma排在其他位置，代表比特1；即編碼的bit為

為了保證圖像的解碼的魯棒性，{ma，mbc，md}三個值之間大小關(guān)系確定后，還需要讓它們之間差值在一個定值之上，設(shè)置為δ，這個定值可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，可以用來平衡圖片的可視性以及解碼的魯棒性；

依據(jù)編碼的原則，對于輸入的圖像塊和相應(yīng)的比特，可以分為兩大情況進(jìn)行討論，一種是排序正確的情況，即輸入比特為’0’時，ma排在第二位或者輸入比特為’1’時，ma排在第一位或者第三位；另外一種是排序錯誤的情況下，即輸入比特為’0’時，ma排在第一位或者第三位，或者輸入比特為’1’時，ma排在第二位；

在一種優(yōu)選的方案中，當(dāng)排序正確的情況下，可分為以下兩種情況：

(1)輸入比特為’0’的時候，ma排在第二位，假設(shè)mbc排在第一位，md排在第三位，ma的值保持不變，這時候只需要使得mbc和md和ma相差大于等于閾值δ,若它們之間的差值已經(jīng)大于等于δ，則保持原值不變，即

mbc^*-ma≥δ

ma-md^*≥δ

則有

ma^*＝ma

(2)當(dāng)輸入比特為’1’的時候，ma排在第一位或者第三位，假設(shè)ma排在第一位,mbc排在第二位，md排在第三位，與第一種情況類似，ma的值保持不變，只需要使mbc和md與ma相差大于等于δ，即

ma-md^*≥δ

ma-mbc^*≥δ

則有

ma^*＝ma

在一種優(yōu)選的方案中，當(dāng)排序錯誤的情況下，必須使排序回到正確的排序上，有兩種情況：

(1)輸入比特為’0’的時候，ma排在第一位或者第三位，假設(shè)ma排在第一位，mbc排在第二位，md排在第三位，調(diào)整的正確順序是，mbc排在第一位，ma排在第二位，md排在第三位，為了盡量減小值的變動太大影響圖片的美觀性，這里采取中值交換法計算值的改變量，即

mbc^*-ma^*≥δ

ma^*-md^x≥δ

則有

mbc^*＝ma^*+δ

(2)輸入比特為’1’的時候，ma排在第二位，假設(shè)mbc排在第一位，md排在第三位，為了盡量減小值的變動太大影響圖片的美觀性，ma與離得近的值交換位置，假設(shè)mbc離ma距離近，即mbc-ma≤ma-md,則對應(yīng)的計算如下

ma^*-mbc^*≥δ

ma^*-md^*≥δ

則有

ma^*＝mbc^*+δ

在一種優(yōu)選的方案中，當(dāng)計算完畢的時候，為了保持改變后的圖像塊和原來的圖像塊的平均值一致性，必須對每個塊的改變值做一個歸零化處理，假設(shè)ma、mbc和md的改變量分別為δa、δbc和δd,則有

δa＝ma^*-ma

δbc＝mbc^*-mbc

δd＝md^*-md

進(jìn)行歸零化處理過程中，δbc占有兩個圖像塊，δa和δb各占有一個圖像塊，則統(tǒng)計改變量的總和為

δm＝δa+2*δbc+δd

歸零化處理后各個塊的改變量為

δa^*＝δa-δm

δbc^*＝δbc-δm

δd^*＝δd-δm

最后將δa^*、δbc^*和δd^*擴散到對應(yīng)的塊，即對應(yīng)的塊的像素值加上對應(yīng)的改變量，則對應(yīng)圖像塊的像素值經(jīng)過改變后的值為：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：一種可視化二維碼的編碼方法，提供基于信息隱藏的圖片二維碼的設(shè)計，采用單位像素塊的平均值作為運算目標(biāo)，通過排序的方法確定編碼的比特的方法。從美觀性角度，此編碼方法在保證了解碼魯棒性的同時改善了圖片編碼的美觀性，更符合人眼特性；從速度角度，此編碼和解碼方法節(jié)約了編碼和解碼的時間，更能適應(yīng)現(xiàn)實環(huán)境的使用情況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1可視化二維碼的編碼流程圖。

圖2為本發(fā)明實施例2實施1的24×24比特矩陣。

圖3為本發(fā)明實施例2可視化二維碼的圖像塊的分塊圖。

圖4為本發(fā)明實施例2可視化二維碼的探測模塊。

圖5為本發(fā)明實施例2生成的可視化二維碼。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。

實施例1

如圖1所示，一種可視化二維碼的編碼方法，包括以下步驟：

s1：輸入模塊：輸入圖像、輸入信息和輸入閾值δ；

s2：圖像預(yù)處理模塊：根據(jù)比特流的長度重新調(diào)整圖像的大?。?/p>

s3：圖像通道提取模塊：在重新調(diào)整形成的圖像上提取圖像通道作為處理的對象；

s4：圖片編碼模塊：利用比特流對圖像塊編碼；

s5：圖像通道合成模塊：將圖像通道進(jìn)行合成，所有比特都編碼后，得到一個編碼后的圖像與原來圖像的cbcr顏色通道合成新的圖像；

s6：輸出模塊：在新的圖像基礎(chǔ)上加上可視化二維碼的定位模塊，形成可視化二維碼。

在具體實施過程中，步驟s1中，輸入信息為原始信息通過數(shù)據(jù)編碼成為原始比特流后再通過糾錯編碼而得到糾錯碼比特流。

在具體實施過程中，糾錯編碼方法為基于伽羅華域(gf⁸)的多項式來進(jìn)行糾錯運算的rs糾錯編碼。

在具體實施過程中，步驟s2中，根據(jù)比特流的數(shù)據(jù)長度，選擇對應(yīng)的模塊編排方式，可以得到一個n×n的比特流編排方式；根據(jù)n×n比特流模塊以及每個比特對應(yīng)k×k大小的圖像塊來重新調(diào)整圖像的大小，即調(diào)整后圖像的大小為nk×nk；

在具體實施過程中，步驟s3中，為了盡量減少編碼對原來圖像的破壞，應(yīng)該盡量保持圖像顏色的一致性。在各種顏色通道中，ycbcr圖像通道的亮度通道y和顏色通道cbcr是分離的，根據(jù)這個特性，本發(fā)明方法使用ycbcr圖像通道，將亮度通道y單獨取出來作為編碼單元ip，原圖像的顏色通道cbcr保持不變。

在具體實施過程中，步驟s4中，根據(jù)圖片大小和比特流長度對圖像進(jìn)行分塊，每一個圖像塊與比特流形成一一對應(yīng)的關(guān)系；每一個圖像塊再均分為a、b、c和d四個區(qū)域，編碼的方法根據(jù)這四個區(qū)域的平均值的大小排序關(guān)系來確定編碼的比特。

在具體實施過程中，假設(shè)每個比特對應(yīng)4×4圖像塊，每個編碼單元可以均分為a、b、c和d四個區(qū)域，每個區(qū)域包含4個像素，分別統(tǒng)計每個模塊亮度值的平均值ma、mb、mc和md，通過這幾個平均值值之間的排序關(guān)系來確定編碼的是0或者1；可以把這四個值分為兩個層次的大小比較或者三個層次、四個層次以上的比較，分的層次越多，可以進(jìn)行更加細(xì)致的大小的判斷，但是同時也會對解碼帶來困難，因為分的層次越多，每個塊對應(yīng)的像素數(shù)目越少，那么每個塊的平均值大小對環(huán)境影響以及各種縮放等的影響會更加敏感。只選擇兩個層次比較對圖像破壞較大，對人眼視覺不友好，而四個層次或以上會對解碼的魯棒性造成比較大的影響，基于這兩點考慮，我們選擇三個層次的比較：

每個圖像塊統(tǒng)計ma、mb、mc和md四個值，令首先對{ma，mbc，md}進(jìn)行排序，定義的編碼規(guī)則為，當(dāng)ma排在第二位，代表比特0；當(dāng)ma排在其他位置，代表比特1；即編碼的bit為

為了保證圖像的解碼的魯棒性，{ma，mbc，md}三個值之間大小關(guān)系確定后，還需要讓它們之間差值在一個定值之上，設(shè)置為δ，這個定值可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，可以用來平衡圖片的可視性以及解碼的魯棒性；

依據(jù)編碼的原則，對于輸入的圖像塊和相應(yīng)的比特，可以分為兩大情況進(jìn)行討論，一種是排序正確的情況，即輸入比特為’0’時，ma排在第二位或者輸入比特為’1’時，ma排在第一位或者第三位；另外一種是排序錯誤的情況下，即輸入比特為’0’時，ma排在第一位或者第三位，或者輸入比特為’1’時，ma排在第二位；

在具體實施過程中，當(dāng)排序正確的情況下，可分為以下兩種情況：

(1)輸入比特為’0’的時候，ma排在第二位，假設(shè)mbc排在第一位，md排在第三位，ma的值保持不變，這時候只需要使得mbc和md和ma相差大于等于閾值δ,若它們之間的差值已經(jīng)大于等于δ，則保持原值不變，即

mbc^*-ma≥δ

ma-md^*≥δ

則有

ma^*＝ma

(2)當(dāng)輸入比特為’1’的時候，ma排在第一位或者第三位，假設(shè)ma排在第一位,mbc排在第二位，md排在第三位，與第一種情況類似，ma的值保持不變，只需要使mbc和md與ma相差大于等于δ，即

ma-md^*≥δ

ma-mbc^*≥δ

則有

ma^*＝ma

在具體實施過程中，當(dāng)排序錯誤的情況下，必須使排序回到正確的排序上，有兩種情況：

(1)輸入比特為’0’的時候，ma排在第一位或者第三位，假設(shè)ma排在第一位，mbc排在第二位，md排在第三位，調(diào)整的正確順序是，mbc排在第一位，ma排在第二位，md排在第三位，為了盡量減小值的變動太大影響圖片的美觀性，這里采取中值交換法計算值的改變量，即

mbc^*-ma^*≥δ

ma^*-md^*≥δ

則有

mbc^*＝ma^*+δ

(2)輸入比特為’1’的時候，ma排在第二位，假設(shè)mbc排在第一位，md排在第三位，為了盡量減小值的變動太大影響圖片的美觀性，ma與離得近的值交換位置，假設(shè)mbc離ma距離近，即mbc-ma≤ma-md,則對應(yīng)的計算如下

ma^*-mbc^*≥δ

ma^*-md^*≥δ

則有

ma^*＝mbc^*+δ

在具體實施過程中，當(dāng)計算完畢的時候，為了保持改變后的圖像塊和原來的圖像塊的平均值一致性，必須對每個塊的改變值做一個歸零化處理，假設(shè)ma、mbc和md的改變量分別為δa、δbc和δd,則有

δa＝ma^*-ma

δbc＝mbc^*-mbc

δd＝md^*-md

進(jìn)行歸零化處理過程中，δbc占有兩個圖像塊，δa和δb各占有一個圖像塊，則統(tǒng)計改變量的總和為

δm＝δa+2*δbc+δd

歸零化處理后各個塊的改變量為

δa^*＝δa-δm

δbc^*＝δbc-δm

δd^*＝δd-δm

最后將δa^*、δbc^*和δd^*擴散到對應(yīng)的塊，即對應(yīng)的塊的像素值加上對應(yīng)的改變量，則對應(yīng)圖像塊的像素值經(jīng)過改變后的值為：

實施例2

定義24×24為版本一，輸入圖像為lena圖像，圖像的分辨率為256×256，輸入的信息為一個url(uniformresourcelocator,統(tǒng)一資源定位符)網(wǎng)絡(luò)地址：http://sipi.usc.edu/services/database/index.html。

如圖2所示，對信息進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼和糾錯碼編碼，形成一個24×24的0-1矩陣作為處理的信息矩陣。輸入一個分辨為256×256的lena圖像，以每個圖像塊8×8像素決定一個比特，lena圖像重新調(diào)整成為分辨率192×192大小的圖像。設(shè)置閾值δ＝30。在重新調(diào)整形成的圖像上提取圖像的y通道，按照圖1的流程圖，按照一一對應(yīng)的關(guān)系，對每個圖像塊和對應(yīng)的比特進(jìn)行如下討論與計算。

如圖3所示，對圖像塊的區(qū)域a、b、c和d分別計算每個區(qū)域的平均值ma、mb、mc和md，令首先對{ma，mbc，md}進(jìn)行排序，前面已經(jīng)討論了編碼的規(guī)則，根據(jù)輸入的比特和ma的排列順序，可以分為兩大情況進(jìn)行討論，一種是排序正確的情況，即輸入比特為’0’時，ma排在第二位或者輸入比特為’1’時，ma排在第一位或者第三位；另外一種是排序錯誤的情況下，即輸入比特為’0’時，ma排在第一位或者第三位，或者輸入比特為’1’時，ma排在第二位。依據(jù)這兩大情況，可以加入一些假設(shè)，則具體編碼方法如下。

第一種情況當(dāng)排序正確的情況下，可分為以下兩種情況：

(1)輸入比特為’0’的時候，ma排在第二位，假設(shè)mbc排在第一位，md排在第三位，ma的值保持不變，這時候只需要使得mbc和md和ma相差大于等于閾值δ,若它們之間的差值已經(jīng)大于等于δ，則保持原值不變，即

mbc^*-ma≥δ

ma-md^*≥δ

則有

ma^*＝ma

(2)當(dāng)輸入比特為’1’的時候，ma排在第一位或者第三位，假設(shè)ma排在第一位,mbc排在第二位，md排在第三位，與第一種情況類似，ma的值保持不變，只需要使mbc和md與ma相差大于等于δ，即

ma-md^*≥δ

ma-mbc^*≥δ

則有

ma^*＝ma

第二種情況當(dāng)排序錯誤的情況下，必須使排序回到正確的排序上，有兩種情況：

(1)輸入比特為’0’的時候，ma排在第一位或者第三位，假設(shè)ma排在第一位，mbc排在第二位，md排在第三位，調(diào)整的正確順序是，mbc排在第一位，ma排在第二位，md排在第三位，為了盡量減小值的變動太大影響圖片的美觀性，這里采取中值交換法計算值的改變量，即

mbc^*-ma^*≥δ

ma^*-md^*≥δ

則有

(2)輸入比特為’1’的時候，ma排在第二位，假設(shè)mbc排在第一位，md排在第三位，為了盡量減小值的變動太大影響圖片的美觀性，ma與離得近的值交換位置，假設(shè)mbc離ma距離近，即mbc-ma≤ma-md,則對應(yīng)的計算如下

ma^*-mbc^*≥δ

ma^*-md^*≥δ

則有

ma^*＝mbc^*+δ

當(dāng)計算完畢的時候，為了保持改變后的圖像塊和原來的圖像塊的平均值一致性，必須對每個塊的改變值做一個歸零化處理，假設(shè)ma、mbc和md的改變量分別為δa、δbc和δd,則有

δa＝ma^*-ma

δbc＝mbc^*-mbc

δd＝md^*-md

進(jìn)行歸零化處理過程中，δbc占有兩個圖像塊，δa和δb各占有一個圖像塊，則統(tǒng)計改變量的總和為

δm＝δa+2*δbc+δd

歸零化處理后各個塊的改變量為

δa^*＝δa-δm

δbc^*＝δbc-δm

δd^*＝δd-δm

最后將δa^*、δbc^*和δd^*擴散到對應(yīng)的塊，即對應(yīng)的塊的像素值加上對應(yīng)的改變量。則對應(yīng)圖像塊的像素值經(jīng)過改變后的值為

所有比特都編碼后，得到一個編碼后的圖像，將此圖像與原來圖像的cbcr通道合成新的圖像。最后再加上圖4所示的定位模塊，從而形成一個可視化二維碼，如圖5所示。

相同或相似的標(biāo)號對應(yīng)相同或相似的部件；

附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。