【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据识别技术，特别涉及一种多帧矩阵式二维码的编码方法及译码方法。
技术介绍
1、二维码也称为二维条码、qr码，是指在一维条码的基础上扩展出另一维具有可读性的条码，可以使用矩形图案表示二进制数据，被设备扫描后可获取其中所包含的信息。一维条码的宽度记载着数据，而其长度没有记载数据。二维码的长度、宽度均记载数据。与仅在水平方向上具有信息的一维码(条形码)，矩阵二维码单位面积的信息密度更高，对于相同的编码数据量，二维码打印和显示的面积会更小。另外，二维码有一维条码没有的“定位点”和“纠错机制”。纠错机制是指即使条码有污染和部分损毁时，也可以正确地还原条码上的信息。
2、二维码共有的技术要素列举如下：
3、二维码几何图形表示；
4、二维码打印或显示；
5、变形、污垢消除和误差修正；
6、图像处理并恢复数据信息的纠错译码技术。
7、在矩形编码中，代表数据最小单位的数据模块是正方形形状的。通过对数元进行着色图像变换(包括三维变换)，就可以将恢复数据信息。如果使用黑白数据单元，对于m行n列的数据单元矩阵，所能容纳的信息量最大为mn比特。随着配备高分辨率摄像头的便携式移动设备的迅猛发展，矩阵式二维码也迅速普及，广泛用于各种信息传输以及自动化控制领域。
8、矩阵式二维码的媒质主要为静态图片，其设计目的主要用于短信息报文传输，数据传输能力不能满足更高数据率的业务要求。由于现代动态彩色显示和成像设备的普及，设备普遍可以有效利用多个图像帧传送更多数据，同时有
技术实现思路
1、专利技术目的：针对以上问题，本专利技术目的是提供一种多帧矩阵式二维码的编码方法及译码方法，设计具有超帧结构的多色相多明暗等级的增强型矩阵式二维码，利用色相色彩参考单元，保证接收设备有效准确识别多种色彩信息，同时级联喷泉码和极化码作为纠错编码，可以为各种尺寸的二维码提供良好的纠错译码能力。
2、技术方案：本专利技术一方面提供一种多帧矩阵式二维码的编码方法，包括：
3、将待传输的数据字符转换为比特流，构成一个数据信息报文；
4、将数据信息报文经过比特交织，选择极化码作为纠错编码方式，生成纠错编码序列；
5、将纠错编码序列按照超帧和数据帧的容量打包，分配到一个或者多个超帧内的数据帧；其中超帧是由多个图像帧按照时间顺序合成得到，每一个图像帧为参考帧或数据帧，参考帧用于提供自动译码的参考信息，数据帧用于承载数据信息；
6、在数据帧内，将纠错编码序列分配到红蓝绿三个色相通道中，根据不同色彩亮度将纠错编码序列映射成不同明暗程度的颜色，然后将三个色相通道的基色混合，形成不同颜色，再加上多色图形掩模，生成多色矩阵二维码数据信息单元；将数据信息单元与几何参考单元、时间定位单元和局部控制信息单元在图像帧上复用，生成一个数据帧；
7、在参考帧内，通过图形映射和图形掩模，将控制信息转为整体控制信息单元，与几何参考单元、时间定位单元和色相色彩参考单元在图像帧上复用，生成一个参考帧；
8、生成多个数据帧和多个参考帧，直到所有数据信息报文全部映射到数据帧为止；
9、将多个数据帧和多个参考帧进行时间复用，生成由多个二维码图像帧构成的超帧。
10、进一步，将数据信息报文经过比特交织，选择极化码作为纠错编码方式，生成纠错编码序列的过程包括：
11、将大小为bfile字节的数据信息报文由字节转化为比特，分成nft个源码块，每块大小为bfdata比特；其中表示向上取整；
12、通过对随机选择的多个源码块进行块异或运算，不断生成luby编码块，每个luby编码块的大小为bfdata比特；
13、将polar码作为内码，在每个数据帧内放置npenc个polar码编码块，编码块长为npolar比特，编码速率为ηpolar，每个编码块信息位为(bfdata+l)比特，将npenc个luby编码块分别加上l位crc校验比特，然后分别进行polar编码，形成总长为npencnpolar比特的编码序列；
14、将npencnpolar比特的编码序列经过比特交织，加上nctrl位数据帧的控制信息，生成npencnpolar+nctrl比特的纠错编码序列，送入数据帧的数据区。
15、进一步，在数据帧和参考帧内，几何参考单元用于qr码的几何定位和倾斜校正；
16、时间定位单元用于接收帧序号信息，同时给出前后帧的间隔信息、超帧的起始和结束标志，以及标识该帧是参考帧或是数据帧。
17、进一步，整体控制信息单元用于提供超帧有关的必要控制信息，包括一超帧内含有的图像帧数、图像帧的刷新时间以及qr码的几何尺寸；
18、色相色彩参考单元用于提供图像参考色相信息和参考色彩亮度；
19、局部控制信息单元用于存放数据帧内的局部控制信息。
20、本专利技术另一方面提供一种多帧矩阵式二维码的译码方法，包括以下步骤：
21、步骤1，在接收端将一个超帧的接收图像存入缓冲区中，从缓冲区中定位提取该超帧的参考帧，利用几何参考单元定位qr码，通过整体控制信息单元识别控制信息；
22、步骤2，在参考帧中利用色相色彩参考单元提取色相参考信息和色彩亮度参考信息；
23、步骤3，从缓冲区中定位提取该超帧的数据帧，利用几何参考单元定位去除掩模，利用色相参考信息对每个数据信息单元的各个色相通道进行明暗等级判决，提取硬判决后的数据帧比特序列；
24、步骤4，根据数据帧比特序列，利用喷泉码进行纠错译码；
25、步骤5，如果不能恢复出图像超帧中的数据信息报文，则重复以上步骤1-步骤4，直到译码成功，或者达到最大尝试次数失败，接收端通知发送端接收成功或者失败。
26、进一步，根据数据帧比特序列，利用喷泉码进行纠错译码的过程包括：
27、在数据帧多通道检测恢复出的npencnpolar+nctrl比特中，获得帧控制信息，再通过解交织器，生成npenc个npolar比特的polar编码块；
28、将喷泉码作为外码，对npenc个npolar比特的polar编码块分别进行ca-scl译码，如果crc校验不能通过，则当前编码块的所有比特都作为删除比特丢弃；如果crc校验通过，则通过解交织，将恢复出的luby编码块送入下一级进行喷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多帧矩阵式二维码的编码方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种多帧矩阵式二维码的编码方法，其特征在于，将数据信息报文经过比特交织，选择极化码作为纠错编码方式，生成纠错编码序列的过程包括：
3.根据权利要求1所述的一种多帧矩阵式二维码的编码方法，其特征在于，在数据帧和参考帧内，几何参考单元用于QR码的几何定位和倾斜校正；
4.根据权利要求1所述的一种多帧矩阵式二维码的编码方法，其特征在于，整体控制信息单元用于提供超帧有关的必要控制信息，包括一超帧内含有的图像帧数、图像帧的刷新时间以及QR码的几何尺寸；
5.一种多帧矩阵式二维码的译码方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种多帧矩阵式二维码的译码方法，其特征在于，根据数据帧比特序列，利用喷泉码进行纠错译码的过程包括：
【技术特征摘要】
1.一种多帧矩阵式二维码的编码方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种多帧矩阵式二维码的编码方法，其特征在于，将数据信息报文经过比特交织，选择极化码作为纠错编码方式，生成纠错编码序列的过程包括：
3.根据权利要求1所述的一种多帧矩阵式二维码的编码方法，其特征在于，在数据帧和参考帧内，几何参考单元用于qr码的几何定位和倾斜校正；
4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：季晨，邵海峰，姜雯菁，朱浩，孙强，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：
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