一種生成美化的二維碼的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于二維碼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生成美化的二維碼的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 快速響應(yīng)碼（QuickResponseCode)，簡稱QR碼，是在1994年由日本的Denso wave公司發(fā)明的一種二維條形碼。QR碼于2000年6月獲得批準(zhǔn)ISO國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/ IEC18004,QR碼屬于一種開放式標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)格公開。QR碼通常由一系列黑色和白色的方形模 塊按一定規(guī)則排列組成一個(gè)矩陣。QR碼擁有比一維條碼更大的存儲(chǔ)信息容量，豐富的編碼 字符集，強(qiáng)大的糾錯(cuò)能力，并且獨(dú)特的定位功能可以抵抗旋轉(zhuǎn)。隨著帶攝像頭的智能手機(jī)的 普及，二維碼應(yīng)用變的越來越熱門，例如電子優(yōu)惠券、火車票、掃碼支付、廣告牌等。
[0003] 由于傳統(tǒng)的二維碼基本采用黑白模塊，從用戶角度來看，該類二維碼的內(nèi)容單調(diào)， 視覺體驗(yàn)十分糟糕。
[0004] 在美化QR碼的半自動(dòng)或自動(dòng)生成的研究之前，大多數(shù)美化QR碼是由設(shè)計(jì)師或藝 術(shù)家在原有QR碼的基礎(chǔ)上手工創(chuàng)作的，需要支付昂貴的設(shè)計(jì)成本，用于商業(yè)廣告宣傳。藝 術(shù)家們通常會(huì)在美化QR碼的模塊中填充顏色，用其他物體代替小模塊，柔滑邊緣，依靠QR 碼的糾錯(cuò)機(jī)制添加小圖像等手法，再依靠手動(dòng)檢測修改后的二維碼是否可以解碼。這種完 全手工方式的美化QR碼耗費(fèi)了大量的人力物力，而且無法保證解碼正確率。
[0005] 根據(jù)人類視覺系統(tǒng)，人們對圖片的視覺重心較為關(guān)注，而對視覺中心上類似噪聲 的模塊十分反感?，F(xiàn)有的類似的二維碼美化方法，背景圖的人物臉上有較多的深色淺色噪 聲模塊，有些甚至無法看清背景，十分影響視覺效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生成美化的二維碼的方法。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：
[0008] 步驟1、構(gòu)造碼字分布圖；
[0009] 步驟2、獲取顯著性圖；
[0010] 步驟3、選擇最佳可替換區(qū)域；
[0011] 步驟4、分層的模塊替換規(guī)則。
[0012] 步驟1所述的構(gòu)造碼字分布圖具體如下：
[0013] 1-1.根據(jù)指定的二維碼版本和糾錯(cuò)等級，確定RS塊、數(shù)據(jù)碼字、糾錯(cuò)碼字和糾錯(cuò) 容量的數(shù)目；
[0014] 1-2.標(biāo)記每個(gè)RS塊的位置、每個(gè)RS塊中數(shù)據(jù)碼字和糾錯(cuò)碼字的位置，然后構(gòu)造碼 字分布圖。
[0015] 所述的構(gòu)造碼字分布圖利用了碼字的排列規(guī)則，對每個(gè)RS塊中的碼字進(jìn)行標(biāo)記。
[0016] 所述的RS塊是二維碼中定義的一種碼字分組的結(jié)構(gòu)，該類型的二維碼內(nèi)置了RS 糾錯(cuò)算法用于生成糾錯(cuò)碼字，并將糾錯(cuò)碼字置于數(shù)據(jù)碼字之后，每個(gè)分組中的數(shù)據(jù)碼字和 糾錯(cuò)碼字組成一個(gè)RS塊。
[0017] 步驟2所述的獲取顯著性圖實(shí)現(xiàn)如下：利用顯著性檢測技術(shù)檢測背景圖片中的感 興趣區(qū)域，生成顯著性圖。
[0018] 步驟3所述的選擇最佳可替換區(qū)域，具體如下：
[0019] 3-1.結(jié)合碼字分布圖和顯著性圖，根據(jù)碼字分布圖中碼字塊的大小和位置，對顯 著性圖分塊；
[0020] 3-2.根據(jù)分塊情況，計(jì)算每塊的顯著性值；所述的顯著性值為每個(gè)碼字塊的平均 值；
[0021] 3-3.根據(jù)顯著性值生成碼字排序表，碼字序號按顯著性值從大到小排序，選擇前 m個(gè)碼字塊作為最佳可替換區(qū)域，其中m為正整數(shù)；
[0022] 所述的碼字分布圖中的碼字塊指代數(shù)據(jù)碼字塊或糾錯(cuò)碼字塊；一個(gè)RS塊由多個(gè) 數(shù)據(jù)碼字塊和糾錯(cuò)碼字塊組成；
[0023] 所述的可替換區(qū)域是指能夠被背景圖完全替換的區(qū)域；所述的最佳可替換區(qū)域指 從可替換區(qū)域中選擇的，用于顯露背景圖中最重要區(qū)域的區(qū)域。
[0024] 步驟3所述的選擇最佳可替換區(qū)域依據(jù)如下：
[0025] RS編碼是一種[n，k]非二進(jìn)制線性分組編碼，其中n代表編碼塊的長度，k代表信 息碼字的長度；奇偶校驗(yàn)碼字的長度是n-k，能夠糾正t個(gè)錯(cuò)誤，如公式（1)所示：
[0026]
[0027] 根據(jù)RS糾錯(cuò)編碼機(jī)制的冗余性，拒讀錯(cuò)誤需要一個(gè)糾錯(cuò)碼字，而代替錯(cuò)誤需要兩 個(gè)糾錯(cuò)碼字，因此，糾錯(cuò)碼字的容量是RS塊中最佳可替換區(qū)域m值的上限值。
[0028] 步驟4所述的分層的模塊替換規(guī)則，具體如下：
[0029] 對步驟3選出的最佳可替換區(qū)域，以碼字為基本單位，將其相對應(yīng)的背景圖直接 替換到二維碼中；針對剩余的非可替換區(qū)域，以單元模塊為基本單位，采用基于閾值的分層 替換規(guī)則，具體有如下四種情況：
[0030]
[0031] 其中，Q= 0表示該模塊直接被背景替換，Q= -1表示該模塊與自定義形狀的深色 模塊做圖像融合，Q= 1表示該模塊與自定義形狀的淺色模塊做圖像融合；記符號T1表示 二值化后的背景圖的對應(yīng)小塊的均值，該塊大小與二維碼模塊大小相同；T。表示用戶圖片 的二值化閾值A(chǔ)1= 0代表二維碼中的黑色模塊，N1= 1代表二維碼中的白色模塊。
[0032] 所述的單元模塊為特殊形狀，包括橢圓、圓形、星形、梯形以及自定義形狀。當(dāng)單元 模塊為自定義的圓形單元模塊時(shí)，其圖像融合方式用以下公式表示：
[0033] MQR(i, j) = Morig(i, j) X(l-w^^+\acka,j) Xw1,,
[0034] 其中，自定義的圓形模塊的權(quán)重Wlij越靠近圓形越大，WlijG [0, l]，Mw(i，j)是合 成模塊中（i，j)位置的像素值，M"lg(i，j)是原始QR碼中（i，j)位置的像素值，Mbadi(i，j) 是背景圖中（i，j)位置的像素值。
[0035] 本發(fā)明有益效果如下：
[0036] 本發(fā)明提出的是一種創(chuàng)新的生成美化QR碼的方法，能夠利用碼字結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、糾錯(cuò) 編碼機(jī)制的冗余并結(jié)合顯著性檢測技術(shù)，避免視覺重心區(qū)域被噪聲模塊遮擋。另外，本發(fā)明 還提出了分層替換規(guī)則，還可以使用一些自定義形狀的模塊，使背景圖中的視覺重心更突 出。本方法能生成視覺效果較好的美化二維碼，保持美化二維碼的視覺完整性，對最終生成 的二維碼的視覺效果有極大的改善。
【附圖說明】
[0037] 圖1是本發(fā)明方法的美化二維碼的生成流程圖。
[0038] 圖2是根據(jù)版本3-H的排列規(guī)則構(gòu)造的碼字分布圖。
[0039] 圖3(a)是圖像融合公式的舉例示意圖。
[0040] 圖3(b)是圖像融合公式的舉例示意圖。
[0041] 圖3(c)是圖像融合公式的舉例示意圖。
[0042] 圖4 (a)是圓開多自定義模塊舉例。
[0043] 圖4 (b)是圖4 (a)合成模塊效果舉例。
[0044] 圖5(a)為星形自定義模塊、圓形定位符的二維碼效果圖。
[0045] 圖5(b)為內(nèi)圓外方自定義模塊、方形定位符的二維碼。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0047] 如圖1所示，一種生成美化的二維碼的方法，其特征在于包括如下步驟：
[0048] 步驟1、構(gòu)造碼字分布圖
[0049] 根據(jù)QR碼標(biāo)準(zhǔn)[IS0/IEC18004 2006]中，某版本的RS塊分塊情況、每個(gè)RS塊中 碼字的分布位置都有一定的規(guī)則。本方法利用了碼字的排列規(guī)則，對每個(gè)RS塊中的碼字進(jìn) 行標(biāo)記，構(gòu)造碼字分布圖。所述的RS塊是二維碼中定義的一種碼字分組的結(jié)構(gòu)。該類型的 二維碼內(nèi)置了RS糾錯(cuò)算法用于生成糾錯(cuò)碼字，并將糾錯(cuò)碼字置于數(shù)據(jù)碼字之后。每個(gè)分組 中的數(shù)據(jù)碼字和糾錯(cuò)碼字組成一個(gè)RS塊。
[0050] 構(gòu)造碼字分布圖具體如下：
[0051] 1-1.根據(jù)指定的二維碼版本和糾錯(cuò)等級，確定RS塊、數(shù)據(jù)碼字、糾錯(cuò)碼字和糾錯(cuò) 容量的數(shù)目。
[0052] 1-2.標(biāo)記每個(gè)RS塊的位置、每個(gè)RS塊中數(shù)據(jù)碼字和糾錯(cuò)碼字的位置，然后構(gòu)造碼 字分布圖。
[0053] 如圖2所示版本3-H的碼字分布情況，其中分2個(gè)RS塊，粗斜線表示第1塊RS塊， 橫線表示第2塊RS塊；每個(gè)RS塊包括數(shù)據(jù)碼字和糾錯(cuò)碼字，帶陰影的部分代表數(shù)據(jù)碼字。
[0054] 步驟2、獲取顯著性圖
[0055] 利用顯著性檢測技術(shù)檢測背景圖片中的感興趣區(qū)域，生成顯著性圖。顯著性檢測 是一種用于檢測人類視覺中認(rèn)為圖片中重要區(qū)域的算法，其中重要區(qū)域稱為顯著性區(qū)域。 顯著性圖就是顯著性區(qū)域的映射圖。本文重點(diǎn)不在于顯著性檢測的研究，因此使用了網(wǎng)上 下載的顯著性檢測程序。這個(gè)顯著性檢測被用于生成背景圖的顯著性圖。由于自動(dòng)的顯著 性檢測程序存在一些誤檢測的重要區(qū)域，為了更好的美化二維碼結(jié)果，允許人工在原顯著 性圖上標(biāo)記新區(qū)域。
[0056] 步驟3、選擇最佳可替換區(qū)域
[0057] 3-1.結(jié)合碼字分布圖和顯著性圖，計(jì)算顯著性值；所述的顯著性值為每個(gè)碼字塊 的平均值。
[0058] 3-2.根據(jù)碼字分布圖中碼字塊的大小和位置，對顯著性圖分塊；
[0059] 3-3.根據(jù)顯著性值生