[发明专利]新型二维条码(Q码)的编码和解码方法

说明书

技术领域：本发明涉及一种新型系列二维条码的编码方式，以下以发明人名字的第一个拼音字母命名，称之为Q码。Q码系列二维条码使用接触和非接触型图像传感器，并获取条码解码方法以及兼顾线性接触和非接触型扫描器，以获取条码及解码的方法。

技术背景：条码是一种以一定规则的线条和空白组成的符号标记系统，用来表达一定的信息。一维条码只能简单准确地传递数字信息，但信息量甚为有限。而二维条码可以传递更多的信息，故应用广泛。一维条码是排列在水平方向的线条和空白，用以表达信息，二维条码除了在水平方向表达信息外，垂直方向也可以表达信息，使其表达信息储存量成倍增加。但现行实际运用的各种二维条码，虽具有编码印刷简单，应用系统成本低，且具有抗磁场、抗辐射的特点并且也采用各种纠错算法及各种加密算法增强了抵抗损坏能力和保密能力，其存在的缺点也是显而易见的。

现行的二维条码主要有PDF417、DataStrip、DataMatrix等多种。可以归纳为两种形式：一种是层排式二维条码，一种是矩阵式二维条码。层排式二维条码由复数个一维条码层层排列而组成，如：PDF417(美国专利5304786)。矩阵式二维条码是由垂直和水平外边上的控制部而形成了一块矩阵式点阵而运载信息的，如DataMatrix二维条码。现在日本流行的QR条码也是一种矩阵式二维条码。该条码是一组大小不同的正方形而形成的，其缺点为不能扫描和解码同步进行，外观设计性也较薄弱。在使用图像传感器抓捕图像时，对拍摄角度条件要求比较严格，因而影响广泛推广和应用。

技术方案：本发明在多方面改善目前现存所有二维条码的缺点，形成可以根据各种用途而使用的成系列的二维条码。Q码优化适用于以光学获取图象进行解码的方法，并且兼容线性接触型或者非接触型扫描器进行解码的方法。Q码无信息量限制，高沉余度，多级抗污损，是具有高度外形设计自由度的二维条码的编码和解码方法。

1.Q码设计的基本概念(原理)，是由3个理论上抽象的概念化的相同基本单元(基本单元形状可任意，如正方形)，如图1中的a1，a2，a3，图2中的a1’，a2’，a3’，以造成内外角之差的各种角度(不能形成内外角度之差的360度、180度、0度除外)连续排列，如图1中的k，j，图2中的k’，j’所示，构成具有决定方位、距离和基本单元尺寸的识别符号。在识别符号周围形成的区域中，按照基本单元相同尺寸排列好的矩阵，以一定的规则载运信息。Q码的关键要点是保证明确区分识别符号的边界，或者最低限度保证区分识别符号的内外角边界。可以用与基本单元相反的四周黑或白、画线、色差、温差、高低差以及包括后述的输出方法等所有的方法均可识别。确保区分其内外角，以决定编码或者解码时的起始位置和方向顺序，以基本单元相同尺寸排列二维矩阵，用以标示如二进制等数据。

图1是以正方形为基本单元构成识别符号的一种Q码二维条码的分解示意图。图2是以六角形为基本单元构成Q码二维条码的识别符号的示意图。

例举一种首选方案：以3个理论上抽象化、概念化的相同的正方形为基本单元，如图1中的a1，a2，a3，连续按90度角排列，构成1所述的识别符号，其外角为k，内角为j。在识别符号周围形成的区域中，按照基本单元相同尺寸排列好矩阵。图中，以在实际使用时不存在的虚线表示，并且在其周围以留出与基本单元相同面积的空白b，以明确识别符号的边界。并在其边界外周定义可使用的数据标识基本单元，如图1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16。图中c为特殊定义的禁止使用的基本单元，以防止造成和识别符号相混淆的数据出现。形成基本方式的Q码二维条码，定义顶角顶部为起点顺时针排序，即可按图中数字所示顺序载入信息。以黑为1白为0，实现16比特的编码和解码。

2.为了增大Q码二维条码信息量，使用一个以上(复数个)的1所述的识别符号，最低限度确保区分识别符号的内角和外角，用以形成周围成块的内部矩阵范围配置，组合形成新的条码范围和边界。也就是说，使用多个识别符号形成独立条码块，定义或设置自身定义信息区别数据与识别符号，并确定条码块和其周围的区别，以及其内部和外部包括与其他条码等之间的相互关系和位置。