[发明专利]一种二维条码系统及其定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及条码技术，特别是一种二维条码的定位方法。

背景技术

条形码是一种具有特殊形状和特殊排列方式的光学符号。

目前，一维条码(以下简称一维码)已经广泛应用于物流仓储、生产制造、 交通运输等各领域。一维条码存储数据量相对较少，需要依靠后台数据库的支 持才能表达更多的信息。针对一维条码容量小、保密性差、纠错能力不强、保 密性不高等缺点，产生了二维条码。

二维条码简称二维条码，它借助不同颜色的图形单元表示特定的数据信息， 图形单元按照矩阵形式排列，并加入特定的定位图形。不同于一维码只在水平 方向上表示信息，二维条码在水平和竖直方向上同时存储信息，信息容量更大。

二维条码的主要特点包括：

(1)信息容量大：二维条码的信息表示的空间维数增加到了二维，随着码 字边长的增加，容量成平方量级增加。例如，在GB/T1828-2000国家标准中， 版本40的QR码能容纳7089个数字，而最大的一维码最多只能表示十多个数字。

(2)强纠错能力：在编码算法上，一维码没有纠错功能。二维条码借助通 信编码容错技术，使得二维条码图像在受损时，仍然可以部分或者全部识读出 信息。例如，GB/T1828-2000国家标准中的QR码采用的RS算法在纠错等级为 H时，纠错容量最高可达30％。

(3)编码范围广：可以表示常规的阿拉伯数字、英文字母、ASCII符；通 过扩展编码，还可以表示中文字符、日文字符和未来更多的字符集。

(4)保密性强：二维条码中可以加入更多的加密信息，用于各种证件、卡 片、商品等的防伪。

二维条码有许多不同的码制，大致可分为堆叠式二维条码(如PDF417)和 矩阵式二维条码(如QR码)两大类。

QR码是一种日本条码系统。QR码图形的左上侧、右上侧和左下侧有三个 较复杂的定位图块，如图2所示。通过该定位图形，系统能迅速的找到码字图 形区域和识读方向。QR码中使用RS算法和BCH算法用于纠错。QR码是一种 功能强大、规范复杂的工业级二维条码技术。

DM码是另外一种优秀的二维条码系统。有别于QR码的正方形定位图形， DM码采用了L型的定位图形。

目前，二维条码出现了一个重要的应用分支——手机二维条码。随着个人 无线通信业务在全球的大规模普及应用以及微电子技术的发展，带摄像头、支 持JAVA编程扩展、支持WAP无线上网技术和多媒体浏览技术的手机日益普及， 手机用户可以使用手机摄像头作为二维条码的扫描设备，通过手机应用程序浏 览和欣赏WAP网络甚至整个互联网中多媒体信息。手机二维条码已经凸显成为 二维条码应用的一个崭新的、极具发展空间的应用领域。

但是传统的工业级二维条码系统应用于手机二维条码有一些不足，例如QR 码应用于手机二维条码应用时略显复杂。由于手机摄像头拍摄的静态图像精度 较低，因此只能使用小尺寸的条码，大尺寸QR码在手机上的识别效果很差。然 而，小尺寸的QR码的容量有限，且没有提供尺寸小于20×20的版本。此外， QR码的定位图形复杂、面积较大，因此占用了更多的空间，降低了信息容量， 纠错能力很差。总而言之，在手机应用领域，QR码的容量和纠错等优点得不到 充分体现。因此有必要为手机应用量身定制一种二维条码系统。

将手机二维条码作为一个独立的分支进行研究和开发，Michael Rohs发明的 Visual Code被视为经典的手机二维条码。该二维条码放置相互垂直一根长导航 条和一根短导航条作为定位图形，属于典型的条状图形定位方式。长条形定位 图形占用了更多的条码位置，降低了条码容量；条形区域周围分布的大面积浅 色间隔区域也占用了更多的信息位置，且容易受到污染而影响定位效果。

已有的二维条码定位图形及其识别方法包括：

1.QR码的定位图形(也称寻像图形)由图形左上、右上、左下的三个复杂 图形组成，每个图形的模块序列由深色-浅色-深色-浅色-深色次序构成， 各元素的宽度比例为1∶1∶3∶1∶1。通过横向和竖向扫描，寻找比例为1∶1∶3∶1∶1的 深色-浅色-深色-浅色-深色模式来确定定位图形。

2.Visual Code借助水平放置的短轴和竖直放置的长轴作为定位图形。对长轴 和短轴的判断采用不变矩方法。

3.DM码采用L型的图形以及黑白单元块间隔组成的“轨道线”作为定位图 形。