一种基于计算机视觉的非接触式数据传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于计算机视觉的非接触式数据传输方法，包括步骤：一、图像序列的编码及显示：101、生成标准校验图像序列，102、建立标准数据图像序列，103、图像序列的显示；二、图像序列的解码：201、获取实际校验图像序列，202、提取实际校验图像序列的实际标志点并计算整体变换单应矩阵，203、提取实际校验图像序列中每个格子的顶点坐标，204、解算实际校验图像序列每个格子仿射变换参数并确定实际校验图像序列中每个格子所承载的二进制信息，205、获取实际数据图像序列，206、实际数据图像序列的解码。本发明专利技术利用摄像机镜头采集计算机影像信息，实现计算机内、外网信息单向传输，能够有效地解决涉密网络与非涉密网络间计算机信息的有效通讯。

Non contact data transmission method based on computer vision

The invention discloses a method comprises the steps of non-contact data transmission method based on computer vision: first, image sequence encoding and display: 101 generation standard test image sequences, 102, a series of standard data images, 103 image sequences show; two, decoding image sequence: 201, access to the actual check image sequence, 202, extract the actual sign check actual image sequence and calculate the integral transform homography matrix, 203, extraction of vertex coordinates of each lattice actual parity in the image sequence, 204, the solution actual check image sequences of each grid affine transformation parameters and determine the actual image sequence in each grid check the binary information 205, the actual data acquisition, image sequence, decoding 206, actual data in image sequences. The invention uses the camera lens to collect computer image information, and realizes one-way transmission of the inside and outside network information of the computer, and can effectively solve the effective communication of the computer information between the classified network and the unclassified network.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机数据传输
，具体涉及一种基于计算机视觉的非接触式数据传输方法。
技术介绍
非接触式读码的定义是按某种定义好的编码格式将计算机文本信息编码成图像，通过物理隔离的方式获得该幅图像的影像，不直接以有线或无线方式进行数据传输，即利用摄像头拍摄计算机信息编码影像，对获得的影像进行相应的处理，在摄像头获得的影像上提取所要的信息，然后按定义好的编码将其还原成原始计算机文本信息，实现对计算机数据高保密度的单向传输。传统的数据传输，采用的是以下几种方式：方案1、人工拷盘，两个独立的网络，内网有涉密信息，外网与国际互联网相连，通过人工的方式用移动存储器实现内外网数据对拷，达到数据传输的目的，从计算机诞生之日至今，该方法一直是最广泛使用的数据交换方法之一。方案2、采取安全隔离的计算机，用户使用一台连接内网和外网的计算机终端，主要类型分为：单主板、双硬盘，通过加装具有两个网络接口的隔离卡实现不同硬盘对应不同网络接口；双主板、双硬盘，通过电器开关分别选择两套网络系统；单主板、单硬盘，划分内外网区域的硬盘分别访问隔离卡的两个网络接口。方案3、采用网闸产品的网络隔离技术，通过网闸外部主机连接外网，内部主机连接内网，从而将外部主机与内部主机隔离开来，实现文件、数据信息的交换。方案1和方案3虽然实现物理隔离，但是由于人为因素的参与，跨部门成本的提高和两网共用存储，均不能达到完全的技术安全。方案2虽然可实现安全隔离，但共用硬件设备或者共用网络设备及线路，已违反了严格的物理隔离要求。因此目前还没有一种能够保证内外网间计算机信息传输保密性好、传输速度快的有效方法来有效地解决党政机关涉密网络与非涉密网络间计算机信息的有效通讯的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于计算机视觉的非接触式数据传输方法，其基于计算机视觉技术，利用计算机显示器与摄像机镜头通过显示及采集计算机信息影像信息，以非接触方式实现计算机内、外网信息单向传输，具有信息传输保密程度高、传输速度快、信息损失小的特点，避免了因网络的内外隔离导致数据同步的维护困难的问题，便于推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于计算机视觉的非接触式数据传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、图像序列的编码及显示，过程如下：步骤101、生成标准校验图像序列并存储在第一计算机中：首先，通过第一计算机生成一帧M行N列的黑白格子相间的图像序列，每个黑格子和每个白格子的像素均为m×m；然后，将所述黑白格子相间的图像序列以n行n列的形式等分为n2个图像区域，在每个所述图像区域中选出四个黑格子或四个白格子，每个所述图像区域均通过四个彩色格子替换被选出的四个黑格子或四个白格子，所述彩色格子为标准标记点，带有4n2个所述标准标记点的图像序列为标准校验图像序列，其中，M、N和n均为不小于1的正整数且M和N均为n的整数倍；步骤102、建立标准数据图像序列并存储在第一计算机中：首先，通过第一计算机建立与步骤101中所述标准校验图像序列格式大小一致的一帧或多帧空白图像序列；然后，将待传输的字符串转化成0或1的二进制字符，0通过黑格子显示，1通过白格子显示；最后，以从左到右、从上到下的顺序依次将待传输的字符串以黑格子或白格子的形式填到一帧或多帧所述空白图像序列对应的位置中，得到一帧或多帧经过编码且含有传输数据的标准数据图像序列；步骤103、图像序列的显示：第一计算机调取待传输的数据，通过第一计算机的显示器先显示待传输的数据的标准校验图像序列，再依次显示待传输的数据的一帧或多帧所述标准数据图像序列；步骤二、图像序列的解码，过程如下：步骤201、获取实际校验图像序列：通过与第二计算机连接的摄像头拍摄第一计算机的显示器显示的待传输的数据的标准校验图像序列，并通过第二计算机对摄像头拍摄的图像进行灰度处理，获得所述标准校验图像序列对应的实际校验图像序列，摄像头拍摄的图像为三通道图像；步骤202、提取实际校验图像序列的实际标志点并计算整体变换单应矩阵，过程如下：步骤2021、第二计算机通过公式|2G-R-B|>Th遍历整个所述实际校验图像序列中的每个像素点，判断所述实际校验图像序列中的每个像素点的灰度值是否大于灰度阈值Th，所述实际校验图像序列中灰度值大于灰度阈值Th的像素点为有效像素点，提取所述实际校验图像序列中所有的有效像素点，彼此相邻的有效像素点组成1个实际标志点，其中，G为所述实际校验图像序列中像素点的绿通道灰度值，R为所述实际校验图像序列中像素点的红通道灰度值，B为所述实际校验图像序列中像素点的蓝通道灰度值；步骤2022、对每个实际标志点分别进行拟合外接圆，获取圆心坐标，得到每个实际标志点的坐标，并以n行n列的形式将所述实际校验图像序列分割为n2个图像单元，每个所述图像单元包含四个实际标志点，n2个所述图像单元与n2个所述图像区域一一对应；步骤2023、根据公式qij＝αijHijpij，计算所述图像区域到与该所述图像区域对应的所述图像单元的整体变换单应矩阵Hij，其中，i为行序号且i＝1,2，…，n，j为列序号且j＝1,2，…，n，pij表示n2个所述图像区域中第i行第j列的图像区域中标准标记点的坐标，qij表示n2个所述图像单元中第i行第j列的图像单元中实际标记点的坐标，αij表示整体变换单应矩阵Hij的非零常数因子；所述实际校验图像序列和所述标准校验图像序列均采用图像坐标系；步骤203、提取实际校验图像序列中每个格子的顶点坐标，过程如下：步骤2031、第二计算机设置影像模板，所述影像模板为2×2结构的黑白相间的影像模板，所述影像模板的边长l满足：1.5l1<l<2l1，l1为所述实际校验图像序列中格子的边长；步骤2032、采用归一化相关系数匹配法，利用所述影像模板从所述实际校验图像序列的图像坐标系原点开始遍历整个所述实际校验图像序列，计算每个像素的相关系数，查找所有局部相关系数最大的像素位置，并记录所有所述局部相关系数最大的像素的坐标；步骤2033、建立标准校验图像序列与实际校验图像序列中每个格子的对应关系：对第i行第j列的图像区域中的每一个格子的四个顶点，采用整体变换单应矩阵Hij进行矩阵变换，得到第i行第j列的图像区域中的每一个格子的四个顶点对应在第i行第j列的图像单元中的坐标，且所述标准校验图像序列中的n2个所述图像区域中每个格子在所述实际校验图像序列中的位置的对应关系方法均相同；对所述标准校验图像序列中的n2个所述图像区域中任一所述图像区域中格子顶点匹配时，过程如下：步骤a、选取第i行第j列的图像区域中的任一格子的顶点坐标ζ，根据公式η＝Hijζ，计算顶点坐标ζ变换到第i行第j列的图像单元中的坐标η，在所有的所述局部相关系数最大的像素的坐标中查找与所述坐标η距离最近的坐标，与所述坐标η距离最近的所述局部相关系数最大的像素的坐标为选取的第i行第j列的图像区域中格子的顶点对应在第i行第j列的图像单元中的顶点位置，完成第i行第j列的图像区域中的一个格子的顶点的匹配；步骤b、多次重复步骤a，遍历第i行第j列的图像区域中的所有格子的顶点坐标，完成第i行第j列的图像区域中的所有格子的顶点的匹配过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于计算机视觉的非接触式数据传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、图像序列的编码及显示，过程如下：步骤101、生成标准校验图像序列并存储在第一计算机中：首先，通过第一计算机(1)生成一帧M行N列的黑白格子相间的图像序列，每个黑格子和每个白格子的像素均为m×m；然后，将所述黑白格子相间的图像序列以n行n列的形式等分为n2个图像区域，在每个所述图像区域中选出四个黑格子或四个白格子，每个所述图像区域均通过四个彩色格子替换被选出的四个黑格子或四个白格子，所述彩色格子为标准标记点，带有4n2个所述标准标记点的图像序列为标准校验图像序列，其中，M、N和n均为不小于1的正整数且M和N均为n的整数倍；步骤102、建立标准数据图像序列并存储在第一计算机中：首先，通过第一计算机(1)建立与步骤101中所述标准校验图像序列格式大小一致的一帧或多帧空白图像序列；然后，将待传输的字符串转化成0或1的二进制字符，0通过黑格子显示，1通过白格子显示；最后，以从左到右、从上到下的顺序依次将待传输的字符串以黑格子或白格子的形式填到一帧或多帧所述空白图像序列对应的位置中，得到一帧或多帧经过编码且含有传输数据的标准数据图像序列；步骤103、图像序列的显示：第一计算机(1)调取待传输的数据，通过第一计算机(1)的显示器先显示待传输的数据的标准校验图像序列，再依次显示待传输的数据的一帧或多帧所述标准数据图像序列；步骤二、图像序列的解码，过程如下：步骤201、获取实际校验图像序列：通过与第二计算机(2)连接的摄像头(3)拍摄第一计算机(1)的显示器显示的待传输的数据的标准校验图像序列，并通过第二计算机(2)对摄像头(3)拍摄的图像进行灰度处理，获得所述标准校验图像序列对应的实际校验图像序列，摄像头(3)拍摄的图像为三通道图像；步骤202、提取实际校验图像序列的实际标志点并计算整体变换单应矩阵，过程如下：步骤2021、第二计算机(2)通过公式|2G‑R‑B|>Th遍历整个所述实际校验图像序列中的每个像素点，判断所述实际校验图像序列中的每个像素点的灰度值是否大于灰度阈值Th，所述实际校验图像序列中灰度值大于灰度阈值Th的像素点为有效像素点，提取所述实际校验图像序列中所有的有效像素点，彼此相邻的有效像素点组成1个实际标志点，其中，G为所述实际校验图像序列中像素点的绿通道灰度值，R为所述实际校验图像序列中像素点的红通道灰度值，B为所述实际校验图像序列中像素点的蓝通道灰度值；步骤2022、对每个实际标志点分别进行拟合外接圆，获取圆心坐标，得到每个实际标志点的坐标，并以n行n列的形式将所述实际校验图像序列分割为n2个图像单元，每个所述图像单元包含四个实际标志点，n2个所述图像单元与n2个所述图像区域一一对应；步骤2023、根据公式qij＝αijHijpij，计算所述图像区域到与该所述图像区域对应的所述图像单元的整体变换单应矩阵Hij，其中，i为行序号且i＝1,2，…，n，j为列序号且j＝1,2，…，n，pij表示n2个所述图像区域中第i行第j列的图像区域中标准标记点的坐标，qij表示n2个所述图像单元中第i行第j列的图像单元中实际标记点的坐标，αij表示整体变换单应矩阵Hij的非零常数因子；所述实际校验图像序列和所述标准校验图像序列均采用图像坐标系；步骤203、提取实际校验图像序列中每个格子的顶点坐标，过程如下：步骤2031、第二计算机(2)设置影像模板，所述影像模板为2×2结构的黑白相间的影像模板，所述影像模板的边长l满足：1.5l1<l<2l1，l1为所述实际校验图像序列中格子的边长；步骤2032、采用归一化相关系数匹配法，利用所述影像模板从所述实际校验图像序列的图像坐标系原点开始遍历整个所述实际校验图像序列，计算每个像素的相关系数，查找所有局部相关系数最大的像素位置，并记录所有所述局部相关系数最大的像素的坐标；步骤2033、建立标准校验图像序列与实际校验图像序列中每个格子的对应关系：对第i行第j列的图像区域中的每一个格子的四个顶点，采用整体变换单应矩阵Hij进行矩阵变换，得到第i行第j列的图像区域中的每一个格子的四个顶点对应在第i行第j列的图像单元中的坐标，且所述标准校验图像序列中的n2个所述图像区域中每个格子在所述实际校验图像序列中的位置的对应关系方法均相同；对所述标准校验图像序列中的n2个所述图像区域中任一所述图像区域中格子顶点匹配时，过程如下：步骤a、选取第i行第j列的图像区域中的任一格子的顶点坐标ζ，根据公式η＝Hijζ，计算顶点坐标ζ变换到第i行第j列的图像单元中的坐标η，在所有的所述局部相关系数最大的像素的坐标中查找与所述坐标η距离最近的坐标，与所述坐标η距离最近的所述局部相关系数最大的像素的坐标为选取的第i行第j列的图像区域中格...

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机视觉的非接触式数据传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、图像序列的编码及显示，过程如下：步骤101、生成标准校验图像序列并存储在第一计算机中：首先，通过第一计算机(1)生成一帧M行N列的黑白格子相间的图像序列，每个黑格子和每个白格子的像素均为m×m；然后，将所述黑白格子相间的图像序列以n行n列的形式等分为n2个图像区域，在每个所述图像区域中选出四个黑格子或四个白格子，每个所述图像区域均通过四个彩色格子替换被选出的四个黑格子或四个白格子，所述彩色格子为标准标记点，带有4n2个所述标准标记点的图像序列为标准校验图像序列，其中，M、N和n均为不小于1的正整数且M和N均为n的整数倍；步骤102、建立标准数据图像序列并存储在第一计算机中：首先，通过第一计算机(1)建立与步骤101中所述标准校验图像序列格式大小一致的一帧或多帧空白图像序列；然后，将待传输的字符串转化成0或1的二进制字符，0通过黑格子显示，1通过白格子显示；最后，以从左到右、从上到下的顺序依次将待传输的字符串以黑格子或白格子的形式填到一帧或多帧所述空白图像序列对应的位置中，得到一帧或多帧经过编码且含有传输数据的标准数据图像序列；步骤103、图像序列的显示：第一计算机(1)调取待传输的数据，通过第一计算机(1)的显示器先显示待传输的数据的标准校验图像序列，再依次显示待传输的数据的一帧或多帧所述标准数据图像序列；步骤二、图像序列的解码，过程如下：步骤201、获取实际校验图像序列：通过与第二计算机(2)连接的摄像头(3)拍摄第一计算机(1)的显示器显示的待传输的数据的标准校验图像序列，并通过第二计算机(2)对摄像头(3)拍摄的图像进行灰度处理，获得所述标准校验图像序列对应的实际校验图像序列，摄像头(3)拍摄的图像为三通道图像；步骤202、提取实际校验图像序列的实际标志点并计算整体变换单应矩阵，过程如下：步骤2021、第二计算机(2)通过公式|2G-R-B|>Th遍历整个所述实际校验图像序列中的每个像素点，判断所述实际校验图像序列中的每个像素点的灰度值是否大于灰度阈值Th，所述实际校验图像序列中灰度值大于灰度阈值Th的像素点为有效像素点，提取所述实际校验图像序列中所有的有效像素点，彼此相邻的有效像素点组成1个实际标志点，其中，G为所述实际校验图像序列中像素点的绿通道灰度值，R为所述实际校验图像序列中像素点的红通道灰度值，B为所述实际校验图像序列中像素点的蓝通道灰度值；步骤2022、对每个实际标志点分别进行拟合外接圆，获取圆心坐标，得到每个实际标志点的坐标，并以n行n列的形式将所述实际校验图像序列分割为n2个图像单元，每个所述图像单元包含四个实际标志点，n2个所述图像单元与n2个所述图像区域一一对应；步骤2023、根据公式qij＝αijHijpij，计算所述图像区域到与该所述图像区域对应的所述图像单元的整体变换单应矩阵Hij，其中，i为行序号且i＝1,2，…，n，j为列序号且j＝1,2，…，n，pij表示n2个所述图像区域中第i行第j列的图像区域中标准标记点的坐标，qij表示n2个所述图像单元中第i行第j列的图像单元中实际标记点的坐标，αij表示整体变换单应矩阵Hij的非零常数因子；所述实际校验图像序列和所述标准校验图像序列均采用图像坐标系；步骤203、提取实际校验图像序列中每个格子的顶点坐标，过程如下：步骤2031、第二计算机(2)设置影像模板，所述影像模板为2×2结构的黑白相间的影像模板，所述影像模板的边长l满足：1.5l1<l<2l1，l1为所述实际校验图像序列中格子的边长；步骤2032、采用归一化相关系数匹配法，利用所述影像模板从所述实际校验图像序列的图像坐标系原点开始遍历整个所述实际校验图像序列，计算每个像素的相关系数，查找所有局部相关系数最大的像素位置，并记录所有所述局部相关系数最大的像素的坐标；步骤2033、建立标准校验图像序列与实际校验图像序列中每个格子的对应关系：对第i行第j列的图像区域中的每一个格子的四个顶点，采用整体变换单应矩阵Hij进行矩阵变换，得到第i行第j列的图像区域中的每一个格子的四个顶点对应在第i行第j列的图像单元中的坐标，且所述标准校验图像序列中的n2个所述图像区域中每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春森，宗晓宇，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61