彩色条码识别打印系统及方法 技术领域 本发明属于条码识别及打印技术领域， 涉及一种打印系统， 尤其涉及一种彩色条 码识别打印系统 ； 同时， 本发明还涉及一种彩色条码识别打印方法。
背景技术 二维条码 / 二维码 (2-dimensional barcode) 是用某种约定的几何图形， 按一定 规律在平面 ( 二维方向上 ) 分布的黑白相间的图形， 记录编码数据的 “1” 、 “0” 符号信息的 ； 单元点的排列组合确定了二维条码所代表的信息。
二维条码的信息表述， 取决于二维条码图形中黑白点阵的发布及面积， 该特点使 得其在识读时， 对其图形的获取要求变得很高， 通常， 高清晰度和低畸变是最根本的要求。
彩色条码是一种基于计算机图像处理技术和组合编码原理等基础上， 发展的一种 新型图形符号自动识读处理码制。 彩色条码以红、 绿、 蓝和黑四种颜色来表述编码数据流中 的四进制信息 ( 即 0、 1、 2 和 3)， 四种颜色的组合确定了彩色条码所包含的信息。
彩色条码与传统二维码的最大区别， 是信息载体表现形式发生了根本性的变化。 彩色条码的信息载体是充满上述四种颜色的方形单元， 所有单元按序排列， 组成最终的彩 色条码图形。
彩色条码信息的获取， 取决于对单元的整个面积上有效四种颜色的判断， 该判断 采用多点取样及阙值判别方式来获取色彩信息， 并进一步获取 4 进制编码数据信息 ； 在信 息流处理上采用冗余纠错等方法， 使得彩色条码能够在低分辨率的光学摄像头下， 获得较 高的识读率。
彩色条码系统基于单元 “面” 上的有效颜色来表述信息， 克服了传统二维码必须精 准判断像素 “点” 的信息的困难， 使得其用于范围更加广阔。
然而， 现有的条码通常是二维码， 相应的识别打印系统也是基于二维码的识别打 印系统。
有鉴于此， 为提高识别效率， 需要一种可以识别并打印彩色条码的系统。
此外， 现有的无线通信处理器系统通常做法是通过无线数据接收装置， 缓冲储存 无线接收的数据和控制命令， 再从处理器传至主办单位， 仅起到接收与传送的作用。
发明内容 本发明所要解决的技术问题是 ： 提供一种彩色条码识别打印系统， 可方便快捷地 识别出彩色条码的信息， 识别效率更加高效， 并将设定数据打印出来。
此外， 本发明还提供一种彩色条码识别打印方法， 可方便快捷地识别出彩色条码 的信息， 识别效率更加高效， 并将设定数据打印出来。
为解决上述技术问题， 本发明采用如下技术方案 ：
一种彩色条码识别打印系统， 所述系统包括彩码识别器、 验码服务器、 打印模块 ；
所述彩码识别器包括 ：
- 光学设备， 用以扫描并获得含有彩色条码图案的图像 ；
- 顶点坐标值获取模块， 用以搜索所述图像中的彩色条码区域， 通过边界运算方， 并根据彩色条码的有效图形分隔区域为第一颜色， 和有效图形外框内为第二颜色， 从整个 图像中提取出有效的彩色条码数据区的顶点坐标值 ；
- 有效颜色判决模块， 用以根据彩色条码数据区的顶点坐标值， 计算出每个数据单 元区域的顶点坐标， 并在每个数据单元区域内按照均等间隔点采样其色彩数据， 并统计该 数据单元区域所有的取样点的有效颜色， 判别 N 色中的各有效色是否达到判决阙值， 并以 达到和超过判决阙值， 同时统计值为最大的有效颜色， 作为该单元的实际有效颜色 ； 其中， N 大于等于 2 ；
- 定位单元位置判断模块， 用以在所有的数据单元区域完成有效颜色的确定后， 通 过若干个顶点单元有效色的对应关系， 判断出定位单元的位置， 并提取出有效的彩色条码 信息 ；
- 彩色条码数据获取模块， 用以剔去定位数据， 解析出彩色条码的信息数据 ；
所述验码服务器连接所述彩色条码数据获取模块， 用以验证彩色条码数据获取模 块解析出的彩色条码是否是有效数据 ；
所述打印模块连接所述彩色条码数据获取模块， 获取彩色条码数据获取模块解析 出的彩色条码的信息数据， 并打印出设定的数据。
作为本发明的一种优选方案， 所述彩色条码数据获取模块解析出的彩色条码信息 数据包括会员号， 所述打印模块打印的数据包括会员号、 设备号、 时间。
作为本发明的一种优选方案， 所述系统进一步包括无线通讯单元， 通过该无线通 讯单元与设置在远端的服务器连接 ；
将解析出的彩色条码的数据信息发送至服务器， 与服务器中的数据进行比对 ； 服 务器将比对结果发送至所述彩色条码识别打印系统。
作为本发明的一种优选方案， 所述系统进一步包括显示单元， 用以显示设定的信 息。
作为本发明的一种优选方案， 所述彩色条码识别打印系统包括电源单元， 与显示 单元、 彩码识别器、 打印模块连接， 为显示单元、 彩码识别器、 打印模块提供电源。
一种彩色条码识别打印方法， 所述方法包括如下步骤 ：
S1、 通过光学设备光学扫描并获得含有彩色条码图案的图像 ；
S2、 搜索所述图像中的彩色条码区域， 通过边界运算方， 并根据彩色条码的有效图 形分隔区域为第一颜色、 有效图形外框内为第二颜色， 从整个图像中提取出有效的彩色条 码数据区的顶点坐标值 ；
S3、 根据彩色条码数据区的顶点坐标值， 计算出每个数据单元区域的顶点坐标， 并 在每个数据单元区域内按照均等间隔点采样其色彩数据， 并统计该数据单元区域所有的取 样点的有效颜色， 判别 N 色中的各有效色是否达到判决阙值， 并以达到和超过判决阙值， 同 时统计值为最大的有效颜色， 作为该单元的实际有效颜色 ； 其中， N 大于等于 2 ；
S4、 在所有的数据单元区域完成有效颜色的确定后， 通过若干个顶点单元有效色 的对应关系， 判断出定位单元的位置， 并提取出有效的彩色条码信息 ；
S5、 剔去定位数据， 解析出彩色条码的信息数据 ；S6、 验码服务器接收彩色条码数据获取模块解析出的彩色条码， 并验证解析出的 彩色条码是否是有效数据 ； 若验证成功， 则转至步骤 S7 ；
S7、 根据解析出的彩色条码的信息数据打印出设定的数据。
作为本发明的一种优选方案， 所述方法进一步包括 ：
识别打印设备通过 GPRS/Wi-Fi 通信协议将识别打印设备注册， 认证 XMAL 解析包 发送指定服务器 ；
指定服务器传回返回码到识别打印设备的处理器 ；
所述处理器分析设备是否注册成功 ； 是否缺少参数， 设备存在故障 ； 注册该设备 的用户是否存在 ； 该设备是否非法 ；
设备通过指定服务器认证后， 即可进入待识读彩色条码状态 ； 识读方法包括所述 步骤 S1 至步骤 S5 ；
通过 GPRS/Wi-Fi 通信协议将彩色条码或辅助码的 XMAL 解析包发送至验码服务 器；
验码服务器传回返回码至处理器 ；
处理器分析判断是否验码成功， 若验证成功， 即显示二维码 ID， 而后确认打印。 本发明的有益效果在于 ： 本发明提出的彩色条码识别打印系统及方法， 可方便快 捷地识别出彩色条码的信息， 识别效率更加高效， 并将设定数据打印出来。 本发明可解决目 前二维码识别难度大， 识读设备技术要求高和成本昂贵的问题。通过识别彩色条码降低了 条码的识读要求， 使得条码的应用更加普及和更加广泛， 识别设备更加地低廉。此外， 本发 明处理器通过 GPRS\Wi-Fi 通信协议向指定服务器传输 XMAL 解析包， 实现了处理器平台与 主机的通信 ； 通过指定服务器传回的返回码， 处理器自动进行解码分析。
附图说明
图 1 为彩色条码的编码示意图。
图 2 为彩色条码的解析示意图。
图 3 为彩色条码生成方法的流程图。
图 4 为本发明彩色条码识别打印方法的流程图。
图 5 为本发明彩色条码识别打印系统的组成示意图。
图 6 为本发明彩色条码识别打印系统的结构示意图。
图 7 为本发明识别打印方法的具体流程图。 具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
本发明揭示了一种彩色条码识别打印系统， 首先介绍本发明彩色条码的生成系统 及方法。
请参阅图 1、 图 2， 彩色条码包括有效图形分隔区域 1、 数据单元区域 2、 定位单元 3 和有效图形外框 4。所述彩色条码包括 N 种色彩， 其中， N 为大于等于 2 的整数。本实施例 以四种色彩为例介绍本发明， 即本实施例中， N ＝ 4。所述对应表设定模块设定彩色条码四种色彩的四进制对应表 ； 所述编码信息获取模块进一步用以转换编码信息为四进制代码。
所述系统包括对应表设定模块、 编码模块、 编码信息获取模块、 图形形成模块、 色 彩填充模块、 外框分隔区域加载模块。
对应表设定模块用以设定彩色条码 N 种色彩的对应表 ；
编码模块用以选择信息数据， 对信息数据进行编码处理。 本实施例中， 所述编码模 块采用 CRC 循环冗余校验运算和 reed-solomon 纠错编码运算编码方式， 对信息数据进行编 码处理。
编码信息获取模块用以获得编码信息， 以确保在逆向的数据信息的解码还原中， 实现纠错并可准确地获得唯一的正确结果 ；
图形形成模块用以完成定位单元的数据定义， 并形成完整的彩色条码图形信息 ；
色彩填充模块用以按照彩色条码 N 种色彩的对应表， 定义彩色条码图形信息每位 对应的单元颜色， 并在图中相应的数据位满格填充 ；
外框分隔区域加载模块用以加载紧邻有效信息图区的外框和分隔区域， 形成最终 的彩色条码图案。
以上介绍了本发明的彩色条码的生成系统， 本发明在揭示上述彩色条码的生成系 统的同时， 还揭示了一种彩色条码的生成方法 ； 请参阅图 3， 所述方法包括如下步骤 ： 【步骤 A】 设定彩色条码四种色彩的四进制对应表 ；
【步骤 B】 选择信息数据， 对信息数据进行编码处理 ； 并获得编码信息， 以确保在逆 向的数据信息的解码还原中， 实现纠错并可准确地获得唯一的正确结果。
本实施例中， 采用 CRC 循环冗余校验运算和 reed-solomon 纠错编码运算编码方 式， 对信息数据进行编码处理。并获得编码信息， 以确保在逆向的数据信息的解码还原中， 实现纠错并能够准确地获得唯一的正确结果。
循环冗余校验
为确保证彩码所代表参数的一致性， 本发明在彩码的内部嵌入一个校验位， 并使 用特定的离散数学方法计算出循环冗余校验码。由于额外校验码的存在， 使得错误检测成 为可能。
为讨论方便， 这里称彩码内部所表达的整数为消息。而用一个特定的多项式 的系数来表示消息数码在二进制下的比特位， 此多项式被称之为消息多项式 M(x)。同 时， 另选一个最高阶次为 n 的生成多项式 G(x)。可以得到以下的多项式公式 ： M(x) ＝ Q(x)*G(x)+R(x)。这里， Q(x) 为商多项式， 而 R(x) 为余数多项式。其中， 余数多项式所对 应的 n 比特的数值就是上述的校验码。
由于生成多项式是确定的， 彩码的发布方和接受方可以用同样的方法计算校验 位。这里， 主要目的不是验证码的真伪， 而是尽量保证收发双方对码的一致性。
由于其数学特性的缘故， 生成多项式的选取对于错误检测灵敏度的提升和对数据 碰撞机率的降低有很重要的关联。多项式的阶次越高， 校验也越有效 ； 然而， 高次阶占用的 有效数据位也越多。最终选取一个阶次 n 为 6 的多项式， 作为计算校验位的生成多项式。
纠错编码
当彩码被摄像设备采取的时候， 由于角度， 聚焦， 亮度及色差的缘故， 对每一个基 色单元的检测， 以致背后参数的确定， 存在不可避免的误差。 而这些误差是无法从冗余校验
位得到恢复的。
彩码除了引入冗余验证， 同时还应用了基于 BCH 编码的纠错机制。通过扩增数据 长度， 我们可以在每增加部分基于有效基色单元而计算出来的单元基础上， 完全消除有限 的来自任何基色单元的判别错误。 当然， 具体可以纠正多少基色单元的错误， 则完全取决于 所用 BCH 编码的 Hamming 距离。根据编码理论， 每增加俩个基色单元， 可以纠正一个来自基 色单元的错误。
基于这样编码技术的解码过程中， 可以完全对解码的结果作出正确或错误的判 断， 因为算法可以提供一个对代码 Hamming 距离的判断。当距离估值超过我们所认可的范 围时， 我们就可以认为碰到了不可恢复的错误。 由此， 解码出现的结果会给我们一个初步的 正确保证。
【步骤 C】 定义 D0 ＝ Dm ＝ Dn， Dm+n ＝ Dn， 完成定位单元的数据定义， 并形成完整 的彩色条码图形信息 [D0，…， Dm，…， Dn，…， Dm+n] ；
【步骤 D】 按照彩色条码单元四色的 4 进制对应表， 定义彩色条码图形信息 [D0， …， Dm，…， Dn，…， Dm+n] 每位对应的单元颜色， 并在相应的数据位满格填充 ；
【步骤 E】 加载紧邻有效信息图区的黑色外框和白色分隔区域 ； 形成最终的彩色条 码图案。 请参阅图 5， 本发明揭示的彩色条码识别打印系统主要包括彩码识别器、 验码服务 器、 打印模块 ； 所述彩码识别器包括 ： 光学设备、 顶点坐标值获取模块、 有效颜色判决模块、 定位单元位置判断模块、 彩色条码数据获取模块。
光学设备用以扫描并获得含有彩色条码图案的图像。
顶点坐标值获取模块用以搜索所述图像中的彩色条码区域， 通过边界运算方， 并 根据彩色条码的有效图形分隔区域为第一颜色， 和有效图形外框内为第二颜色， 从整个图 像中提取出有效的彩色条码数据区的顶点坐标值。
有效颜色判决模块用以根据彩色条码数据区的顶点坐标值， 计算出每个数据单元 区域的顶点坐标， 并在每个数据单元区域内按照均等间隔点采样其色彩数据， 并统计该数 据单元区域所有的取样点的有效颜色， 判别 N 色中的各有效色是否达到判决阙值， 并以达 到和超过判决阙值， 同时统计值为最大的有效颜色， 作为该单元的实际有效颜色 ； 其中， N 大于等于 2。
定位单元位置判断模块用以在所有的数据单元区域完成有效颜色的确定后， 通过 若干个顶点单元有效色的对应关系， 判断出定位单元的位置， 并提取出有效的彩色条码信 息。
彩色条码数据获取模块用以剔去定位数据， 解析出彩色条码的信息数据。所述彩 色条码数据获取模块解析出的彩色条码信息数据包括会员号。
所述验码服务器连接所述彩色条码数据获取模块， 用以验证彩色条码数据获取模 块解析出的彩色条码是否是有效数据。所述打印模块连接所述彩色条码数据获取模块， 获 取彩色条码数据获取模块解析出的彩色条码的信息数据， 并打印出设定的数据。所述打印 模块打印的数据包括会员号、 设备号、 打印时的时间等。
所述彩色条码识别打印系统进一步包括无线通讯单元， 通过该无线通讯单元与设 置在远端的服务器连接 ； 将解析出的彩色条码的数据信息发送至服务器， 与服务器中的数
据进行比对 ； 服务器将比对结果发送至所述彩色条码识别打印系统。
所述彩色条码识别打印系统进一步包括显示单元， 用以显示设定的信息。 同时， 所 述彩色条码识别打印系统包括电源单元， 与显示单元、 彩码识别器、 打印模块连接， 为显示 单元、 彩码识别器、 打印模块提供电源。
本发明彩色条码识别打印系统的机械构造请参阅图 6， 识别打印系统包括壳体、 显 示单元 20、 主板 30、 打印机单元 40 ； 主板 30、 打印机单元 40 设置在壳体内。所述壳体包括 上壳 11、 中壳 12、 底壳 13。主板 30 中设有彩码识别器， 用以识别出彩码包含的数据。所述 彩码识别器连接所述显示单元 20、 打印机单元 40 ； 打印机单元 40 打印彩码识别器识别出的 彩码数据。所述显示单元 20 为 LCD 显示器， LCD 显示器嵌入于上壳 11 的上部， 底壳 13 内 设置打印卷纸。
本发明同时揭示上述彩色条码识别打印系统的识别打印方法， 请参阅图 4， 所述识 别打印方法包括如下步骤 ：
【步骤 S1】 通过光学设备光学扫描并获得含有彩色条码图案的图像 ； 所述图像为独 立的彩色条码图形， 或者还包含其它的背景图像和噪声干扰， 或是在移动状况下和流媒体 上获得的模糊影像。
【步骤 S2】 搜索所述图像中的彩色条码区域， 通过边界运算方， 并根据彩色条码的 有效图形分隔区域为第一颜色、 有效图形外框内为第二颜色， 从整个图像中提取出有效的 彩色条码数据区的顶点坐标值。
【步骤 S3】 根据彩色条码数据区的顶点坐标值， 计算出每个数据单元区域的顶点坐 标， 并在每个数据单元区域内按照均等间隔点采样其色彩数据， 并统计该数据单元区域所 有的取样点的有效颜色， 判别 N 色中的各有效色是否达到判决阙值 ( 所述判决阙值可设置 为 40-50％ )， 并以达到和超过判决阙值， 同时统计值为最大的有效颜色， 作为该单元的实 际有效颜色 ； 其中， N 大于等于 2。 其中， 对彩色条码数据区的顶点坐标值内的有效数据区域 内的图像数据， 进行亮度、 色度的调整和补偿， 并做降噪处理， 降低环境光线和光学设备对 图像色彩的影响。
【步骤 S4】 在所有的数据单元区域完成有效颜色的确定后， 通过四个顶点单元有效 色的对应关系， 判断出定位单元的位置， 并提取出有效的彩色条码信息。
【步骤 S5】 剔去定位数据， 获得数据序列和彩色条码的信息数据。 其中， 获得数据序 列和彩色条码的信息数据指剔去定位数据， 获得数据序列， 并以此数据实现 reed-solomon 纠错解码运算和进一步的 CRC 循环冗余校验运算， 获取通过后的数据即为彩色条码的信息 数据。
【步骤 S6】 验码服务器接收彩色条码数据获取模块解析出的彩色条码， 并验证解析 出的彩色条码是否是有效数据 ； 若验证成功， 则转至步骤 S7。
【步骤 S7】 根据解析出的彩色条码的信息数据打印出设定的数据。
请参阅图 7， 本实施例中， 所述方法包括如下步骤 ：
- 识别打印设备通过 GPRS/Wi-Fi 通信协议将识别打印设备注册， 认证 XMAL 解析包 发送指定服务器 ；
- 指定服务器传回返回码到识别打印设备的处理器 ；
- 所述处理器分析设备是否注册成功 ； 是否缺少参数， 设备存在故障 ； 注册该设备的用户是否存在 ； 该设备是否非法 ；
- 设备通过指定服务器认证后， 即可进入待识读彩色条码状态 ； 识读方法包括所 述步骤 S1 至步骤 S5 ；
- 通过 GPRS/Wi-Fi 通信协议将彩色条码或辅助码的 XMAL 解析包发送至验码服务 器；
- 验码服务器传回返回码至处理器 ；
- 处理器分析判断是否验码成功， 若验证成功， 即显示二维码 ID， 而后确认打印。
本实施例中， 彩色条码的解析方法包括如下步骤 ：
- 通过光学设备 ( 如扫描仪和摄像设备等 )， 光学扫描并获得含有彩色条码图案的 图像， 该图像中可能是独立的彩色条码图形， 也可能包含其它的背景图像和噪声干扰等， 或 是在移动状况下和流媒体上获得的模糊影像 ；
- 搜索图像中的彩色条码区域， 通过边界运算方， 并根据彩色条码的有效图形分隔 区域为白色， 和有效图形外框内为非白色的特点， 可以从整个图像中提取出有效的彩色条 码数据区的顶点 X， Y 坐标值 ： P(a0， b0)， P(a1， b1)， P(a2， b2) 和 P(a3， b3) ；
- 对彩色条码数据区的顶点坐标值 P(a0， b0)， P(a1， b1)， P(a2， b2) 和 P(a3， b3) 内的 有效数据区域内的图像数据， 进行亮度、 色度的调整和补偿， 并做降噪处理， 降低环境光线 和光学设备对图像色彩的影响 ； - 根据彩色条码数据区的顶点坐标值， 计算出每个单元的顶点坐标， 并在每个单元 内按照均等间隔点采样其色彩数据， 并统计该单元所以的取样点的有效颜色， 判别 4 色中 的某种有效色是否达到判决阙值 ( 如 45％ )， 并以达到和超过判决阙值， 同时统计值为最大 的有效颜色， 作为该单元的实际有效颜色 ；
- 在所有的单元完成有效颜色的确定后， 通过四个顶点单元有效色的对应关系， 判 断出 D0， Dm， Dn 和 Dm+n 的位置， 并提取出有效的彩色条码信息 [D0，…， Dm，…， Dn，…， Dm+n] ；
- 剔去定位数据， 获得数据序列 [D1，…， Dm-1， Dm+1，…， Dn，…， Dm+n-1]， 并以 此数据实现 reed-solomon 纠错解码运算和进一步的 CRC 循环冗余校验运算， 获取通过后的 数据即为彩色条码的信息数据。
- 根据解析出的彩色条码的信息数据打印出设定的数据。
综上所述， 本发明提出的彩色条码识别打印系统及方法， 可方便快捷地识别出彩 色条码的信息， 识别效率更加高效， 并将设定数据打印出来。 本发明可解决目前二维码识别 难度大， 识读设备技术要求高和成本昂贵的问题。通过识别彩色条码降低了条码的识读要 求， 使得条码的应用更加普及和更加广泛， 识别设备更加地低廉。
这里本发明的描述和应用是说明性的， 并非想将本发明的范围限制在上述实施例 中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的， 对于那些本领域的普通技术人员来说实 施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是， 在不脱离本发明 的精神或本质特征的情况下， 本发明可以以其它形式、 结构、 布置、 比例， 以及用其它组件、 材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下， 可以对这里所披露的实施例进 行其它变形和改变。