CN112187284A - 编码方法、编码图形、编码图形读取方法和拍摄装置 - Google Patents

编码方法、编码图形、编码图形读取方法和拍摄装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种编码方法、编码图形、编码图形读取方法和拍摄装置。本发明中，编码图形中的四个定位块中的三个分别位于编码图形的三个角落，而另外一个定位块仅与编码图形的边缘相切，形成了四个定位块的非对称分布构型。本发明替代了现有二维码标准，节省了采用现有二维码生成软件所需的授权成本和制作成本，并且不受限于现有二维码生成软件的使用限制，本发明实现了对编码图形的准确快速定位，有利于快速寻找编码区中的起始编码块位置。本发明可根据应用场景的数据量大小来设定编码图形区的尺寸和其中编码区的大小，以灵活设置编码图形所记录的数据信息。本发明中的编码区的编码方式简单，对于编码数据量较小的场景效率较高。

Description

编码方法、编码图形、编码图形读取方法和拍摄装置
技术领域
本发明涉及标定技术领域，特别涉及一种编码方法、编码图形、编码图形读取方法和拍摄装置。
背景技术
在工业生产与机器视觉应用中，为确定工件、机构或场景中一些关键位置的信息(如坐标)，需要在特定的位置打上标签。在处理时，通过寻找图像中的标签位置，解析标签的内容，即可确定标签所指示点位置的相关信息，这有利于降低随后的处理难度。通过处理标签中所含的信息有利于机构、软件算法能够自动、高效地完成特定功能。这种利用标签的方法广泛地应用于移动机器人定位、视觉导航、标定板辅助定位、运动估计等场景。
二维码是一种常用的标签，具有信息密度大、可识读性高、等优点，而在日常生活和工业生产中得到了广泛应用。二维码可存储的信息多于传统的条形码，因此可以容纳一定数量的冗余信息，提高码的抗噪声性能。根据纠错机制的不同，目前使用的二维码可以分为两类：一类是用数据码本身计算出纠错码，并和数据一起填充在矩阵中，构成完整的二维码。纠错码良好的数学性质在译码阶段发挥着重要作用，其典型代表如图1A所示的QR码和图1B所示的DM码，QR码和DM码一般可纠正15％～30％的码字错误。
QR码和DM码的纠错容量是固定的，随着纠错性能的提升，二维码尺寸随之增大。QR码标准提供了L、M、H、Q共4个纠错等级，最大容错率约为30％；DM码的容错率低于30％。如果实际使用场景要求更大的纠错容量时将无法满足。
另一类矩阵码则是利用概率学进行纠错。这类码没有显式地添加纠错码，而是通过一定的筛选机制，从大量的码字中预先选出码距尽可能大的一组码字进行编码。由于码字空间较为稀疏，一个码字恰好被接收成另一个码字的概率很低，依据这一特性同样可以对接收码字进行纠错。这类码的典型代表是图2A所示的AprilTag码和图2B所示的ArUco码。
April码和ArUco码没有独立的定位图形，而是通过将图像与二维码库进行比较，通过最佳匹配译码。这种码的缺点是：首先，为了保证许用码字的距离最大化，需要从大量码字中进行筛选，耗时较长且不方便扩展；其次，译码过程采用模板匹配进行译码，耗时随模板数量线性增加，并且使用模板难以涵盖所有复杂情况。
现有的二维码，需要利用现有规则下的二维码生成软件，增加了二维码使用的授权成本和制作成本。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种编码方法、编码图形、编码图形读取方法、拍摄装置、非易失性计算机可读存储介质和电子设备，以替代现有二维码，节省二维码使用的授权成本和制作成本。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种编码方法，包括：
接收待编码数据；
对所述待编码数据进行编码，生成编码数据；
将所述编码数据记载于编码图形中；
其中，所述编码图形为正方形，包括：
第一定位块，所述第一位定位块位于所述编码图形中的第一角部区域；
第二定位块，所述第二定位块位于所述编码图形中的第二角部区域，其中所述第二角部区域与所述第一角部区域并非处于所述编码图形的同一个对角线上；
第三定位块，所述第三定位块位于所述编码图形中的第三角部区域，其中所述第三角部区域与所述第二角部区域处于所述编码图形的同一个对角线上；
第四定位块，所述第四定位块位于所述编码图形中；
编码区，所述编码区位于所述编码图形中未被所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块所占据的区域，并且所述编码区记载有所述编码数据；其中，
在所述第一定位块的中心、第二定位块的中心、第三定位块的中心和第四定位块的中心所构成的四边形中，所述第四定位块所处位置的内角为所述四边形四个内角中的最大内角，所述第四定位块的中心与所述第三定位块的中心之间的距离小于所述第四定位块的中心与所述第二定位块的中心之间的距离。
优选地，对所述待编码数据进行编码包括：
采用李德所罗门RS纠错编码方法对所述待编码数据进行编码。
优选地，在生成所述编码数据之后，将所述编码数据记载于编码图形中之前，所述方法还包括：
将所述编码数据与数据掩码矩阵进行位异或处理。
优选地，所述第一定位块与所述编码图形的第一边缘和所述编码图形的第二边缘同时相切；
所述第二定位块与所述编码图形的第二边缘和所述编码图形的第三边缘同时相切；
所述第三定位块与所述编码图形的第一边缘和所述编码图形的第四边缘同时相切；
所述第四定位块仅与所述编码图形的第四边缘相切。
优选地，所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块的形状大小相同。
优选地，所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块均为同心而设并且颜色相间的多个圆环形状。
优选地，所述编码区由数据点阵组成，所述数据点阵中的编码块为方形点或圆形点。
优选地，所述编码块包括彼此区分的两种颜色的编码块，其中一种颜色的编码块表示0，另一种颜色的编码块表示1。
优选地，所述的将所述编码数据记载于编码图形中，包括：
将所述编码区中最靠近所述第二边缘的一行编码块作为起始编码行，将所述编码区中最靠近所述第四边缘的一行编码块作为最末编码行，在每一行编码块中，将最靠近所述第一边缘的编码块作为起始编码块，将最靠近所述第三边缘的编码块作为最末编码块，按照从起始编码行到最末编码行的顺序将所述编码数据记载于所述编码区。
优选地，在将所述编码数据记载于所述编码区的过程中：
在形成被所述第四定位块截断的编码行时，跳过所述第四定位块形成所述编码行中的编码块。
优选地，在将所述编码数据记载于编码图形中之前，所述方法还包括：
根据所述编码数据的位数、所述编码区中每个编码块的边长和任意一个定位块所占区域的边长，确定所述编码图形的边长。
优选地，所述编码图形的边长与所述编码数据的位数、所述编码区中每个编码块的边长和任意一个定位块所占区域的边长正相关。
一种编码图形，所述编码图形为正方形，包括：
第一定位块，所述第一位定位块位于所述编码图形中的第一角部区域；
第二定位块，所述第二定位块位于所述编码图形中的第二角部区域，其中所述第二角部区域与所述第一角部区域并非处于所述编码图形的同一个对角线上；
第三定位块，所述第三定位块位于所述编码图形中的第三角部区域，其中所述第三角部区域与所述第二角部区域处于所述编码图形的同一个对角线上；
第四定位块，所述第四定位块位于所述编码图形中；
编码区，所述编码区位于所述编码图形中未被所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块所占据的区域，并且所述编码区记载有可被读取的信息；其中，
在所述第一定位块的中心、第二定位块的中心、第三定位块的中心和第四定位块的中心所构成的四边形中，所述第四定位块所处位置的内角为所述四边形四个内角中的最大内角，所述第四定位块的中心与所述第三定位块的中心之间的距离小于所述第四定位块的中心与所述第二定位块的中心之间的距离。
优选地，所述第一定位块与所述编码图形的第一边缘和所述编码图形的第二边缘同时相切；
所述第二定位块与所述编码图形的第二边缘和所述编码图形的第三边缘同时相切；
所述第三定位块与所述编码图形的第一边缘和所述编码图形的第四边缘同时相切；
所述第四定位块仅与所述编码图形的第四边缘相切。
优选地，所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块的形状大小相同。
优选地，所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块均为同心而设并且颜色相间的多个圆环形状。
优选地，所述编码区由数据点阵组成，所述数据点阵中的编码块为方形点或圆形点。
优选地，所述编码块包括彼此区分的两种颜色的编码块，其中一种颜色的编码块表示0，另一种颜色的编码块表示1。
一种编码图形读取方法，包括：
获取含有编码图形的图像，所述图像通过拍摄含有编码图形的物体表面得到；
在所述图像中，识别出所述编码图形中的四个定位块；
根据所述四个定位块确定所述编码图形从所述图像到无透视畸变平面的映射关系，并根据所述映射关系将所述图像中的所述编码图形变换到所述无透视畸变平面中形成编码图形正视图；
在所述编码图形正视图中，通过读取记载有可被读取所记载信息的编码区，获得所述编码图形所记载的信息；
其中，所述的在所述图像中，识别出所述编码图形中的四个定位块，包括：
将所述四个定位块的中心坐标所构成的四边形的四个内角中的最大内角位置处的定位块确定为第四定位块，将所述最大内角的两个边的距离所述第四定位块最近的定位块确定为所述第三定位块，将所述最大内角的两个边的距离所述第四定位块最远的定位块确定为所述第二定位块，将余下的定位块确定为第一定位块。
优选地，所述的根据所述四个定位块确定所述编码图形从所述图像到无透视畸变平面的映射关系，通过如下方法获得：
根据所述图像中的所述第一定位块的中心坐标、所述第二定位块的中心坐标、所述第三定位块的中心坐标和所述第四定位块的中心坐标，以及在无透视畸变平面中的所述第一定位块的中心坐标、所述第二定位块的中心坐标、所述第三定位块的中心坐标和所述第四定位块的中心坐标，确定所述编码图形从所述图像到无透视畸变平面的映射关系。
优选地，所述编码区位于所述编码图形中，并且未被所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块所占据。
优选地，采用如下方法识别出所述编码图形中的四个定位块：
在所述编码图形中，将四个形状大小相同的图形对象确定为所述四个定位块。
优选地，进一步包括：
将四个均为同心而设并且颜色相间的多个圆环形状的图形对象确定为所述四个定位块。
优选地，所述四边形通过如下方法构建：
提取所述四个定位块的中心坐标，将所述四个定位块的中心坐标顺次连接以构成所述四边形。
优选地，在所述无透视畸变的正方形平面区域中：
第一定位块位于所述正方形平面区域中的第一角部区域；
第二定位块位于所述正方形平面区域中的与所述第一角部区域并非处于同一个对角线上的第二角部区域；
第三定位块位于所述正方形平面区域中的与所述第二角部区域处于同一个对角线上的第三角部区域；
第四定位块的位置为满足如下条件的第四定位块的位置集合中的一个：
第四定位块位于所述正方形平面区域中，并且在所述第一定位块的中心、所述第二定位块的中心、所述第三定位块的中心和所述第四定位块的中心所构成的目标四边形中，所述第四定位块所处位置的内角为所述目标四边形四个内角中的最大内角，并使得所述第四定位块的中心与所述第三定位块的中心之间的距离小于所述第四定位块的中心与所述第二定位块的中心之间的距离。
优选地，所述的根据所述图像中的所述第一定位块的中心坐标、所述第二定位块的中心坐标、所述第三定位块的中心坐标和所述第四定位块的中心坐标，以及在无透视畸变平面中的所述第一定位块的中心坐标、所述第二定位块的中心坐标、所述第三定位块的中心坐标和所述第四定位块的中心坐标，确定所述编码图形从所述图像到所述无透视畸变平面的映射关系，包括：
根据所述图像中的所述第一定位块的中心坐标、所述第二定位块的中心坐标、所述第三定位块的中心坐标和所述第四定位块的中心坐标，以及在无透视畸变平面中的所述第一定位块的中心坐标、所述第二定位块的中心坐标、所述第三定位块的中心坐标和所述第四定位块的中心坐标，获取对应于所述映射关系的单应性矩阵；
所述的根据所述映射关系将所述图像中的所述编码图形变换到所述无透视畸变平面中形成编码图形正视图，包括：
利用所述单应性矩阵，将所述图像中的编码图形的所有像素点投影变换到所述无透视畸变平面，形成所述编码图形正视图。
优选地，所述的在所述编码图形正视图中，通过读取记载有可被读取所记载信息的编码区，获得所述编码图形所记载的信息，包括：
在所述编码图形正视图中的所述编码图形的四个边缘中，将同时与所述第一定位块和所述第三定位块相切的边缘设置为第一边缘，将同时与所述第一定位块和所述第二定位块相切的边缘设置为第二边缘，将仅与所述第二定位块相切的边缘设置为第三边缘，将同时与所述第三定位块和所述第四定位块相切的边缘设置为第四边缘；
将所述编码区中最靠近所述第二边缘的一行编码块作为起始编码行，将所述编码区中最靠近所述第四边缘的一行编码块作为最末编码行，在每一行编码块中，将最靠近所述第一边缘的编码块作为起始编码块，将最靠近所述第三边缘的编码块作为最末编码块，按照从起始编码行到最末编码行的顺序依次在每一编码行中从起始编码块到最末编码块读取每个编码块的信息，以获得所述编码图形所记载的信息。
优选地，在读取被所述第四定位块截断的编码行时，跳过所述第四定位块读取编码行中的编码块。
优选地，读取所述编码区后，通过如下方法获得所述编码图形所记载的信息：
对读取所述编码区所得到的编码信息进行纠错译码，得到纠错后的码字和错误数量；
如果所述错误数量未超过纠错容量，则输出所述纠错后的码字。
优选地，在进行所述纠错译码之前，所述方法还包括：
将所述编码信息与数据掩码矩阵进行位异或处理。
一种拍摄装置，所述拍摄装置包括拍摄单元和处理器；
所述拍摄单元用于拍摄含有编码图形的物体表面，获得含有所述编码图形的图像；
所述处理器用于：
在所述图像中，识别出所述编码图形中的四个定位块；
根据所述四个定位块确定所述编码图形从所述图像到无透视畸变平面的映射关系，并根据所述映射关系将所述图像中的所述编码图形变换到所述无透视畸变平面中形成编码图形正视图；
在所述编码图形正视图中，通过读取记载有可被读取所记载信息的编码区，获得所述编码图形所记载的信息。
一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储指令，其特征在于，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行如上任一项所述的编码方法中的步骤。
一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储指令，其特征在于，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行如上任一项所述的编码图形读取方法中的步骤。
一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如上任一项所述的编码图形的打码方法中的步骤。
一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如上任一项所述的编码图形读取方法中的步骤。
从上述方案可以看出，本发明的编码方法、编码图形、编码图形读取方法、拍摄装置、非易失性计算机可读存储介质和电子设备中，替代了现有二维码标准，节省了采用现有二维码生成软件所需的授权成本和制作成本，并且不受限于现有二维码生成软件的使用限制。另外，本发明中，四个定位块中的三个分别位于编码图形的三个角落，而另外一个定位块仅与编码图形的边缘相切，形成了四个定位块的非对称分布构型，从而本发明利用该四个定位块的非对称分布构型，实现了对编码图形的准确快速定位，确保了对编码区的准确读取，同时本发明利用非对称分布构型的四个定位块来设定编码图形的方向，有利于快速寻找编码区中的起始编码块位置，通过按照从上到下、从左到右一次读取每一行编码块的方式实现了编码区所记载信息的快速读取。另外本发明中，四个定位块的非对称设置结构自带方向信息，利用这四个非对称设置的定位块便可确定编码图形的方向，能够克服因为对称设置带来的镜像问题导致的无法确定编码图形的方向的问题，进而在对编码图形进行正反两个方向的数据读取时，均能够识别出编码图形的方向，从而可以实现对同一个编码图形进行正反两个方向进行数据读取的目的，增加了编码图形的适用范围。本发明可根据应用场景的数据量大小来设定编码图形区的尺寸和其中编码区的大小，以灵活设置编码图形所记录的数据信息。本发明中利用Reed-Solomon纠错机制，使得编码区具有防错性能，可以纠正不超过纠错容量的误码。本发明中的编码区的编码方式简单，对于编码数据量较小的场景效率较高。
附图说明
图1A为现有的QR码示意图；
图1B为现有的DM码示意图；
图2A为现有的AprilTag码示意图；
图2B为现有的ArUco码示意图；
图3A为本发明实施例的编码图形示意图；
图3B为本发明实施例的编码图形示意图；
图4为本发明实施例的编码方法流程图；
图5为本发明实施例中的编码图形的编码区中数据码和纠错码的排列示意图；
图6为本发明实施例的编码图形读取方法流程图；
图7为本发明实施例中从初始的确定待编码数据到最终完成编码的整个过程的流程示意图；
图8为本发明实施例中从确定编码图形规范到最终完成译码的整个过程的流程示意图；
图9为本发明实施例的拍摄装置示意图。
图10为本发明实施例的电子设备示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
如图3A、图3B所示为本发明实施例的编码图形，编码图形1为正方形，包括第一定位块11、第二定位块12、第三定位块13和第四定位块14，第一定位块11、第二定位块12和第三定位块13分别位于编码图形1的第一角部区域、第二角部区域和第三角部区域，其中，第二角部区域与第一角部区域并非处于编码图形1的同一个对角线上，第三角部区域与第二角部区域处于编码图形1的同一个对角线上，即第二角部区域和第三角部区域为编码图形1的同一个对角线上的两个角部区域，如图3A、图3B所示实施例中，第一角部区域为左上角部区域，第二角部区域为右上角部区域、第三角部区域为左下角部区域，其中，右上角部区域与左下角部区域为编码图形1的从右上角到左下角的对角线上的两个角部区域。第四定位块14位于编码图形1中。
如图3A、图3B所示，编码图形1还包括编码区15，编码区15位于编码图形1中未被第一定位块11、第二定位块12、第三定位块13和第四定位块14所占据的区域，编码区15记载有可被读取的信息。
如图3A、图3B所示，在第一定位块11的中心、第二定位块12的中心、第三定位块13的中心和第四定位块14的中心所构成的四边形中，第四定位块14所处位置的内角为四边形四个内角中的最大内角，并且第四定位块14的中心与第三定位块13的中心之间的距离小于第四定位块14的中心与第二定位块12的中心之间的距离。即，将第四定位块14中心和第三定位块13中心相连，命名为第一连线，将第四定位块14中心和第二定位块12中心相连，命名为第二连线，则第一连线和第二连线之间的夹角为四边形中的最大内角，将第四定位块14中心与第三定位块13中心的距离命名为第一距离，将第四定位块14中心与第二定位块12中心的距离命名为第二距离，则第一距离小于第二距离。
更具体地，如图3A、图3B所示，在本发明实施例中，编码图形1具有第一边缘16、第二边缘17、第三边缘18和第四边缘19，并且第一边缘16垂直相交于第二边缘17，第二边缘17垂直相交于第三边缘18，第三边缘18垂直相交于第四边缘19，第四边缘19垂直相交于第一边缘16，如图3A、图3B所示中，第一边缘16为编码图形1的左边缘，第二边缘17为编码图形1的上边缘，第三边缘18为编码图形1的右边缘，第四边缘19为编码图形1的下边缘。
第一定位块11的边缘同时与第一边缘16和第二边缘17相切，第二定位块12的边缘同时与第二边缘17和第三边缘18相切，第三定位块13的边缘同时与第一边缘16和第四边缘19相切，第四定位块14的边缘仅与所述第四边缘19相切。
在可选实施例中，第一定位块11、第二定位块12、第三定位块13和第四定位块14的形状大小相同。在可选实施例中，第一定位块11、第二定位块12、第三定位块13和第四定位块14均为同心而设并且颜色相间的多个圆环形状，例如如图3A、图3B中所示的黑白相间的多个圆环。在其他可选实施例中，第一定位块11、第二定位块12、第三定位块13和第四定位块14还可以为正三角形、正方形或者其他各种正多边形环。在其他可选实施例中，第一定位块11、第二定位块12、第三定位块13和第四定位块14也可以为实心的定位块，例如圆形块、方形快或者多边形块等。
在可选实施例中，将第二边缘17一侧的方向定为上，将第一边缘16一侧的方向定为左，将第三边缘18一侧的方向定为右，将第四边缘19一侧的方向定为下，则可确定编码图形1的方向，则可根据四个定位块确定编码图形1的方向。
如图3A、图3B所示，编码区15由数据点阵组成。其中，数据点阵中的编码块为方形点(如图3A所示)或圆形点(如图3B所示)。
在可选实施例中，编码块包括彼此区分的两种颜色的编码块，其中一种颜色的编码块表示0，另一种颜色的编码块表示1。例如图3A、图3B所示中采用黑、白两种颜色的编码块，在其他实施例中，可以采用除黑色和白色的组合形式以外的不同种颜色组合形式的编码块，如红色和白色、黑色和黄色、蓝色和黄色等组合形式的编码块，编码块颜色的选择优先考虑对编码区15读取的容易程度，避免两种颜色之间色值过近导致的误读问题。在图3A、图3B所示实施例中，可以将黑色的编码块表示为1，将白色的编码块表示为0，也可以将黑色的编码块表示为0，将白色的编码块表示为1。
在可选实施例中，图3A、图3B所示实施例中的编码区15中的信息的记录顺序为：从数据点阵中相邻于第二边缘17的第一行(如图3A、图3B中的上数第一行)开始，沿从靠近第一边缘16的一侧(如图3A、图3B中的左侧)到靠近第三边缘18的一侧(如图3A、图3B中的右侧)的顺序记录信息，即如图3A、图3B所示，信息先按照从左到右的顺序记录在数据点阵中第一行的各个编码块，然后按照从左到右的顺序记录在数据点阵中第二行的各个编码块，以此类推，最后按照从左到右的顺序记录在数据点阵中最后一行的各个编码块。如图3A、图3B所示，由于第四定位块14将最后几行的编码块分割成左右两个部分，因此，信息在这几行编码块中的每一行编码块的记录顺序为，首先从左到右记录在该行位于第四定位块14左侧部分的编码块，之后跳过第四定位块14并从左到右记录在该行位于第四定位块34右侧部分的编码块。
本发明实施例还提供了一种编码方法，如图4所示，该编码方法包括：
步骤11、接收待编码数据；
步骤12、对待编码数据进行编码，生成编码数据；
步骤13、将编码数据记载于编码图形中。
其中，编码图形为如上各项实施例中所述的编码图形1，其结构参见图3A、图3B所示，具体参见上述各项实施例的描述，此处不再赘述。
在可选实施例中，步骤13的将编码数据记载于编码图形中，包括：
将编码区中最靠近第二边缘的一行编码块作为起始编码行，将编码区中最靠近第四边缘的一行编码块作为最末编码行，在每一行编码块中，将最靠近第一边缘的编码块作为起始编码块，将最靠近第三边缘的编码块作为最末编码块，按照从起始编码行到最末编码行的顺序将编码数据记载于编码区。
进一步地，在可选实施例中，在将编码数据记载于编码区的过程中：
在形成被第四定位块截断的编码行时，跳过第四定位块形成编码行中的编码块。
在可选实施例中，在步骤13的将编码数据记载于编码图形中之前，本发明实施例的编码方法还包括：
根据编码数据的位数、编码区中每个编码块的边长和任意一个定位块所占区域的边长，确定编码图形的边长。
在可选实施例中，编码图形的边长与编码数据的位数、编码区中每个编码块的边长和任意一个定位块所占区域的边长正相关。
具体地，在可选实施例中，用公式来表达编码图形的边长与编码数据的位数、编码区中每个编码块的边长和任意一个定位块所占区域的边长之间的关系，将任意一个定位块所占区域的边长记为m，将待编码数据的位数宽度记为k，将预设的纠错容量位数宽度记为2t，则有：
Figure BDA0002120729690000111
其中，a为打码区域或编码图形的边长。
若将编码图形的周围静区的宽度计算进来，则有
Figure BDA0002120729690000121
其中，a’为打码区域或编码图形加上周围静区后的总边长，q为静区的宽度。
在可选实施例中，步骤12中的对待编码数据进行编码包括：
采用RS(Reed-Solomon，李德所罗门)纠错编码方法对待编码数据进行编码。
在可选实施例中，在步骤12的生成编码数据之后，步骤13的将编码数据记载于编码图形中之前，本发明实施例的编码方法还包括：
将编码数据与数据掩码矩阵进行位异或处理。
关于RS纠错编码方法和采用数据掩码矩阵进行位异处理可详见后续说明。
以一个具体实施例为例，将待编码数据记载于编码区可包括以下步骤。
步骤a1、输入待编码的数据。
步骤a2、计算伽罗华域生成多项式，其中伽罗华域基底为2。生成多项式表示为2t个一次多项式的乘积。
Figure BDA0002120729690000122
步骤a3、进行Reed-Solomon纠错编码。
设数据码多项式为：
Figure BDA0002120729690000123
则纠错码多项式为x2td(x)除以多项式g(x)得到的余数。
将纠错码排列在数据码之后，如图5所示，完成纠错编码。或者，可以将纠错码放在数据码之前。
步骤a4、将数据码和纠错码转换为位流，位流中的每一位对应于编码区中的每一个编码块。根据编码块的不同颜色表示位流不同的信息，其中黑色表示0，白色表示1。或者由白色表示0，黑色表示1。
步骤a5、应用数据掩码矩阵，获取最终编码结果，即各个编码块的颜色。为了防止编码区中出现同色编码块聚集的情况，对编码区应用0、1相间的数据掩码矩阵。数据掩码矩阵公式为：
mask＝(row+col)％2
其中，row为编码块的行号，col为编码块的列号，mask为掩码值。将mask与相应位置的编码块值求异或，得到最终的编码结果。采用数据掩码矩阵进行位异或操作的好处在于，可以在编码区域比较大时，减少黑白方块发生黑白聚集的情况，提升译码时分割效率。
步骤a6、将编码块依次填充进编码区。
如图6所示，并结合图3A、图3B所示的编码图形，本发明实施例的编码图形读取方法，主要包括：
步骤21、获取含有编码图形的图像，该图像通过拍摄含有编码图形的物体表面得到；
步骤22、在图像中，识别出编码图形中的四个定位块；
步骤23、根据四个定位块确定编码图形从图像到无透视畸变平面的映射关系，根据映射关系将图像中的编码图形变换到无透视畸变平面中形成编码图形正视图；
步骤24、在编码图形正视图中，通过读取记载有可被读取所记载信息的编码区，获得编码图形所记载的信息。
在可选实施例中，步骤22的在图像中，识别出编码图形中的四个定位块，还包括：
将四个定位块的中心坐标所构成的四边形的四个内角中的最大内角位置处的定位块确定为第四定位块，将最大内角的两个边的距离第四定位块最近的定位块确定为第三定位块，将最大内角的两个边的距离第四定位块最远的定位块确定为第二定位块，将余下的定位块确定为第一定位块。
在可选实施例中，步骤22中，采用如下方法识别出编码图形中的四个定位块：
在编码图形中，将四个形状大小相同的图形对象确定为所述四个定位块。
结合图3A、图3B所示，第一定位块11、第二定位块12、第三定位块13和第四定位块14大小形状相同，便于对各个定位块的识别，进而在步骤22中，采用同一种手段(方法)完成对四个定位块的识别。
在可选实施例中，步骤22中，识别出编码图形中的四个定位块的上述方法进一步包括：
将四个均为同心而设并且颜色相间的多个圆环形状的图形对象确定为四个定位块。
如图3A或图3B所示，第一定位块11、第二定位块12、第三定位块13和第四定位块14均为同心而设并且颜色相间的多个圆环形状。这种同心而设并且颜色相间的多个圆环形状能够与周围环境(如编码区)特征相区别，能够提高识别成功率。
在可选实施例中，在步骤22中，四边形通过如下方法构建：
提取四个定位块的中心坐标，将四个定位块的中心坐标顺次连接以构成四边形。
参见图3A或图3B所示，在步骤22中，在刚刚识别出编码图形中的四个定位块后，并不知晓哪个是第一定位块11、哪个是第二定位块12、哪个是第三定位块13、哪个是第四定位块14，所以尚无法对编码图形的方向进行确定，在步骤22的后续过程中，通过将四个定位块的中心坐标相连构建出的四边形的内角的判断，来首选确定出第四定位块14(第四定位块14的所在位置的内角为四边形的最大内角)，之后通过判断四边形中与第四定位块14相邻的两个定位块与第四定位块14的距离来确定第三定位块13和第二定位块12(第三定位块13相比于第二定位块12更接近于第四定位块14)，最后，将余下的四边形中与第四定位块14相对的定位块确定为第一定位块11。进一步可以确定其中编码区中编码块的读取顺序，例如可将第一定位块11和第二定位块12所在一侧定位上、将第一定位块11和第三定位块13所在一侧定位左，在读取编码区时，按照从上到下的顺序读取每一行的数据块，在每一行数据块中，按照从左到右的顺序读取每一个数据块。可见，本发明实施例，实现了利用四个定位块的非对称分布的特征来确定编码图形的方向和确定编码区的读取顺序。
本发明实施例中的四个定位块的布局采用的了非对称的设计，而经过步骤22后，又由于确定了四个定位块的相对位置关系，即确定了谁是第一定位块11、谁是第二定位块12、谁是第三定位块13、谁是第四定位块14，从而利用第一定位块11、第二定位块12、第三定位块13、第四定位块14的相对位置关系来确定编码图形的方向，在随后的步骤中，便可以利用编码图形的方向实现对编码区中各个编码块的读取顺序的确定。可见，本发明实施例的中，四个定位块的非对称设置结构自带方向信息，利用这四个非对称设置的定位块便可确定编码图形的方向，能够克服因为对称设置带来的镜像问题导致的无法确定编码图形的方向的问题，使得本发明实施例不必采用额外的镜像检测步骤来进行编码图形的方向判断。
在可选实施例中，步骤23的根据所述四个定位块确定编码图形从图像到无透视畸变平面的映射关系，通过如下方法获得：
根据图像中的第一定位块的中心坐标、第二定位块的中心坐标、第三定位块的中心坐标和第四定位块的中心坐标，以及在无透视畸变平面中的第一定位块的中心坐标、第二定位块的中心坐标、第三定位块的中心坐标和第四定位块的中心坐标，确定编码图形从图像到无透视畸变平面的映射关系。
在可选实施例中，在无透视畸变的正方形平面区域中：
第一定位块位于正方形平面区域中的第一角部区域；
第二定位块位于正方形平面区域中的与第一角部区域并非处于同一个对角线上的第二角部区域；
第三定位块位于正方形平面区域中的与第二角部区域处于同一个对角线上的第三角部区域；
第四定位块的位置为满足如下条件的第四定位块的位置集合中的一个：
第四定位块位于正方形平面区域中，并且在第一定位块的中心、第二定位块的中心、第三定位块的中心和第四定位块的中心所构成的目标四边形中，第四定位块所处位置的内角为目标四边形四个内角中的最大内角，并使得第四定位块的中心与第三定位块的中心之间的距离小于第四定位块的中心与第二定位块的中心之间的距离。
其中，满足第四定位块的中心与第三定位块的中心之间的距离小于第四定位块的中心与第二定位块的中心之间的距离的第四定位块的坐标为一个集合。较佳的，在无透视畸变的正方形平面区域中的四个定位块之间的位置关系应当与本发明的上述编码图形实施例中的四个定位块之间的位置关系相一致，优选地，在无透视畸变的正方形平面区域中的四个定位块所构成的四边形与本发明的上述编码图形实施例中的四个定位块所构成的四边形相似或全等。
在可选实施例中，对于步骤23中的在无透视畸变平面中的第一定位块的中心坐标、第二定位块的中心坐标、第三定位块的中心坐标和第四定位块的中心坐标，通过如下方法进行设置：
步骤b1、将第一目标块设置于无透视畸变的正方形平面区域中的第一角部区域；
步骤b2、将第二目标块设置于正方形平面区域中的第二角部区域；
步骤b3、将第三目标块设置于正方形平面区域中的与第二角部区域处于同一对角线上的第三角部区域；
步骤b4、将第四目标块设置于正方形平面区域中，使得在第一目标块的中心、第二目标块的中心、第三目标块的中心和第四目标块的中心所构成的目标四边形中，第四目标块所处位置的内角为目标四边形四个内角中的最大内角，并使得第四目标块的中心与第三目标块的中心之间的距离小于第四目标块的中心与第二目标块的中心之间的距离；
步骤b5、将第一目标块的中心坐标设置为在无透视畸变平面中的第一定位块的中心坐标，将第二目标块的中心坐标设置为在无透视畸变平面中的第二定位块的中心坐标，将第三目标块的中心坐标设置为在无透视畸变平面中的第三定位块的中心坐标，将第四目标块的中心坐标设置为在无透视畸变平面中的第四定位块的中心坐标。
在本发明实施例中，最终是在无透视畸变的编码图形正视图中执行对编码区中所记载的信息的读取。因此，需要对拍摄的编码图形进行从所拍摄图像进行到无透视畸变的编码图形正视图的变换。而在此变换中，需要事先确定或者事先设定这种变换的目标点而进行保存，以确保后续的图形变换的顺利执行，在本发明实施例中，通过上述步骤b1至步骤b5后，在正方形平面区域中便确定了四个定位块各自的进行变换的目标坐标，因此，无论是通过何种角度拍摄到的编码图形，只要能够识别并确定出其中的第一定位块11、第二定位块12、第三定位块13、第四定位块14，则可立即利用通过上述步骤b1至步骤b5后得到的并事先预存的各个定位块的中心在无透视畸变的编码图形正视图中的目标坐标来确定编码图形从图像到编码图形正视图的映射关系并进行图象变换。
在可选实施例中，步骤23中的根据四个定位块确定编码图形从图像到无透视畸变平面的映射关系，通过如下步骤获得：
步骤231、根据图像中的第一定位块的中心坐标、第二定位块的中心坐标、第三定位块的中心坐标和第四定位块的中心坐标，以及在无透视畸变平面中的第一定位块的中心坐标、第二定位块的中心坐标、第三定位块的中心坐标和第四定位块的中心坐标，确定所述编码图形从所述图像到无透视畸变平面的映射关系。
在可选实施例中，步骤231的根据图像中的第一定位块的中心坐标、第二定位块的中心坐标、第三定位块的中心坐标和第四定位块的中心坐标，以及在无透视畸变平面中的第一定位块的中心坐标、第二定位块的中心坐标、第三定位块的中心坐标和第四定位块的中心坐标，确定所述编码图形从所述图像到无透视畸变平面的映射关系，包括：
根据图像中的第一定位块的中心坐标、第二定位块的中心坐标、第三定位块的中心坐标和第四定位块的中心坐标，以及在无透视畸变平面中的第一定位块的中心坐标、第二定位块的中心坐标、第三定位块的中心坐标和第四定位块的中心坐标，获取对应于映射关系的单应性矩阵。
在可选实施例中，步骤23中的根据映射关系将图像中的编码图形变换到无透视畸变平面中形成编码图形正视图，包括：
步骤232、利用单应性矩阵，将图像中的编码图形的所有像素点投影变换到无透视畸变平面，形成编码图形正视图。
在可选实施例中，步骤24中，编码区位于编码图形中，并且未被第一定位块、第二定位块、第三定位块和第四定位块所占据。
在可选实施例中，步骤24中，在编码图形正视图中，通过读取记载有可被读取所记载信息的编码区，获得编码图形所记载的信息，包括：
步骤241、在编码图形正视图中的编码图形的四个边缘中，将同时与第一定位块和第三定位块相切的边缘设置为第一边缘，将同时与第一定位块和第二定位块相切的边缘设置为第二边缘，将仅与第二定位块相切的边缘设置为第三边缘，将同时与第三定位块和第四定位块相切的边缘设置为第四边缘；
步骤242、将编码区中最靠近第二边缘的一行编码块作为起始编码行，将编码区中最靠近第四边缘的一行编码块作为最末编码行，在每一行编码块中，将最靠近第一边缘的编码块作为起始编码块，将最靠近第三边缘的编码块作为最末编码块，按照从起始编码行到最末编码行的顺序依次在每一编码行中从起始编码块到最末编码块读取每个编码块的信息，以获得编码图形所记载的信息。
参见图3A、图3B所示，在可选实施例中，是从图3A、图3B所示中的最上行编码块开始依次读取每一行编码块，直到最下行编码块读取完毕，在每一行编码块中，是从左到右的顺序读取每一个编码块。
在可选实施例中，在步骤242中，在读取被第四定位块截断的编码行时，跳过第四定位块读取编码行中的编码块。
在可选实施例中，在步骤24中，读取编码区后，进一步通过如下方法获得编码图形所记载的信息：
步骤243、对读取编码区所得到的编码信息进行纠错译码，得到纠错后的码字和错误数量；
步骤244、如果错误数量未超过纠错容量，则输出纠错后的码字。
在可选实施例中，步骤243中采用的纠错译码为RS(李德所罗门)纠错译码。
在可选实施例中，在进行步骤243的纠错译码之前，并在步骤242的获得编码图形所记载的信息之后，步骤24还包括：
将编码信息与数据掩码矩阵进行位异或处理。
关于本发明实施例中的位异或处理，补充说明如下。
在编码过程中，对将要记录于编码区中的真实数据与数据掩码矩阵进行位异或处理，得到避免黑白聚集情况的编码区图形，在译码过程中，对编码区图形同样采用与数据掩码矩阵进行位异或处理的手段，并且，在编码时采用的数据掩码矩阵和译码时采用的数据掩码矩阵相同，因为异或遵循如下结合律：
a⊕(a⊕b)＝(a⊕a)⊕b
因此，若将a定义为数据掩码矩阵，将b定义为编码时将要记录于编码区中的真实数据，则上述等式左边中的(a⊕b)则表示了在编码时对真实数据与数据掩码矩阵进行位异或处理，若将(a⊕b)的结果定义为c，则c即表示了避免黑白聚集情况的编码区图形，那么上述等式左边的内容即为
a⊕(a⊕b)＝a⊕c
而上式右侧的a⊕c表示了在译码时将编码区图形与数据掩码矩阵进行的位异或处理。
从上述两式可知
a⊕c＝a⊕(a⊕b)＝(a⊕a)⊕b
而本领域人员知晓的是，相同数值的异或值为0，即上式中a⊕a＝0，则有
a⊕c＝a⊕(a⊕b)＝(a⊕a)⊕b＝0⊕b
而本领域人员知晓的是，0与非零数异或等于该非零数，则如果b为非零数则有
a⊕c＝a⊕(a⊕b)＝(a⊕a)⊕b＝0⊕b＝b
其中，因为b定义为编码时将要记录于编码区中的数据，所以从上式可以看出，在译码过程中，对编码区图形与数据掩码矩阵(与编码时采用的数据掩码矩阵相同)进行位异或处理能够得到原始的编码的真实数据。
所以，在优选实施例中，在编码过程中和译码过程中采用相同的数据掩码矩阵分别对将要记录于编码区中的真实数据和编码区进行位异或处理，能够在译码时得到记录于编码区中的原始编码信息。
图7示出了采用本发明实施例的编码方法，从初始的确定待编码数据到最终完成编码的整个过程流程。如图7所示，该过程包括：
步骤c1、根据应用需要，确定待编码数据最大位数。
在工业应用中，不同应用场景对编码图形中的数据容量要求有所不同。在可选实施例中，对于带有辅助定位功能的采用本发明实施例的编码图形的打码方法所形成的编码图形而言，其存储的数据通常为一组表示位置坐标的十进制数字。位置坐标可以用行列索引和单位距离联合表示，也可以仅由实际物理坐标表示。在制作编码图形之前，首先需要明确表示场景坐标所需的最少十进制位数。
步骤c2、选取合适的纠错容量，确定编码图形尺寸。
这里的纠错容量与传统二维码的纠错容量相同，是指，当编码图形(二维码)由于光照、畸变、图像噪声等影响而导致码字(编码区中的编码块)发生更改时，译码器能够纠正的错误码字数量。纠错容量反映了编码图形的抗噪声性能。工业应用中，不同场景对编码图形的纠错容量要求有所不同。有些场景下能够较好地控制成像环境，编码图形发生错误的概率较小，此时对纠错容量的要求相对较低；而另一些场景下，成像环境复杂多变，编码图形发生错误的概率较大，此时对纠错容量的要求相对较高，需要更多的纠错码以保证译码性能。在打码编码图形之前，需要根据编码图形使用环境的特点评估所需的纠错容量t。根据所确定的数据码数量k和纠错码数量2t，可以计算编码图形的边长a：
Figure BDA0002120729690000191
其中，m为定位块所占区域的边长，在如图3A、图3B所示实施例的编码图形中，m表示了定位圆环的最外层圆环的直径，ceil(x)表示求不小于x的最小整数。
如果将编码图形的周围静区的宽度q考虑进来，则有
Figure BDA0002120729690000192
步骤c3、输入待编码的数据。
步骤c4、计算伽罗华域生成多项式，其中伽罗华域基底为2。生成多项式表示为2t个一次多项式的乘积。
Figure BDA0002120729690000193
步骤c5、进行Reed-Solomon纠错编码。
设数据码多项式为：
Figure BDA0002120729690000194
纠错码字多项式为x2td(x)除以多项式g(x)得到的余数。将纠错码排列在数据码之后，如图5所示，完成纠错编码。或者，可以将纠错码放在数据码之前。
步骤c6、将数据码和纠错码转换为位流。编码区中的最小单元是编码块，根据编码块的不同颜色表示不同的信息，其中黑色表示0，白色表示1。或者由白色表示0，黑色表示1。通过将十进制码字转换为二进制位流实现编码。转换时以每两位十进制数字为一组进行转换，将所***字转换完毕后，按照相对顺序拼接在一起构成编码位流。
步骤c7、应用数据掩码矩阵进行位异或处理，获取最终编码结果。为了防止编码区中出现同色编码块聚集的情况，对编码区应用0、1相间的数据掩码矩阵。数据掩码矩阵公式为：
mask＝(row+col)％2
其中，row为编码块的行号，col为编码块的列号，mask为掩码值。将mask与相应位置的编码块值求异或，得到最终的编码结果。
步骤c8、将编码块依次填充进编码区。如图3A、图3B所示，填充编码块时，从编码区左上角第一个编码块(即相邻于第一定位块11和第二边缘17的编码块)位置开始，按照自左向右，自上而下的顺序依次填充。在填充最后几行被第四定位块14隔离的每一行编码块时，首先从左到右依次填充该行位于第四定位块14左侧部分的编码块，之后跳过第四定位块14，并从左到右依次继续填充该行位于第四定位块14右侧部分的编码块，直至所有编码块填充完毕。
步骤c9、绘制定位块。
在可选实施例中，定位块采用图3A、图3B所示中的定位圆环形状，定位圆环中，同心圆黑白色带的宽度相同，最外侧为黑色圆环，最内侧为白色圆形。在可选实施例中，内部白色圆形的半径为外侧黑色圆环半径的3/8，其他实施例中，也可采用其他半径比例。
步骤c10、完成编码，输出最终编码图形的图案。
图8示出了采用本发明实施例的编码图形读取方法，从确定编码图形规范到最终完成译码的整个过程流程。如图8所示，该过程包括：
步骤d1、确定编码图形的规范。译码时需要根据编码图形在编码时的规范进行译码，规范主要包括：数据码数量、纠错码数量、定位块大小等。
步骤d2、在含有编码图形的图像中，提取编码图形的四个定位块的中心坐标。
针对图3A、图3B所示实施例中的四个定位块，在可选实施例中，采用Hough变换方法查找图3A、图3B所示中的四个圆环形的定位块，利用每个定位块中的同心圆数量和半径关系进行筛选，以确定含有编码图形的图像中的每个定位块的中心坐标。其中，Hough变换方法为已有方法，通过利用每个定位块中的同心圆数量和半径关系进行筛选的方式确定同心圆的重心坐标可采用已有技术实现，此处不再赘述。
步骤d3、确定四个定位块的顺序。
本步骤中，确定四个定位块的顺序就是确定四个定位块中的第一定位块、第二定位块、第三定位块和第四定位块。
本步骤中，利用四个定位块位置的不对称性来确定第一定位块、第二定位块、第三定位块和第四定位块。结合图3A、图3B所示的实施例中，四个定位块所构成的四边形中，右下角的定位块的两个邻边所成的夹角为四边形四个内角中的最大内角，因此，分别求四个定位块所对应的四边形中的内角，将其中的最大内角位置处(四边形的右下角)的定位块的确定为第四定位块，更进一步地，将最大内角的两个边的距离第四定位块最近的定位块确定为第三定位块(四边形左下角的定位块)，将最大内角的两个边的距离第四定位块最远的定位块确定为第二定位块(四边形右上角的定位块)，将余下的定位块确定为第一定位块(四边形左上角的定位块)。
步骤d4、根据图像中的四个定位块的中心坐标与四个定位块在无透视畸变平面中的对应坐标，求单应性矩阵。利用单应性矩阵将编码图形区域内的所有像素点投影到无透视畸变平面，得到去除透视畸变的编码图形图像，即编码图形正视图。
步骤d5、在编码图形正视图中的编码图形区域内部，采用阈值化方法得到编码图形的二值图。
步骤d6、根据定位块的边长和编码区的边长计算编码区中的编码块的长度。以编码块长度为步长划分网格，读取每个网格的比特值。实际可根据需要设置判决阈值T，当网格内白色像素数超过T时判决为白色模块，否则判决为黑色模块。如图3A、图3B所示中，从紧邻第一定位块11和第二边缘17编码块开始，按照编码时的顺序(即每一行从左到右，从上到下依次读取每一行编码块)依次读取每个编码块的码字，直至所***字读取完毕。
步骤d7、利用掩膜对每一个编码块的码字进行位异或处理，得到掩膜前信息。
步骤d8、进行Reed-Solomon纠错译码，得到纠错结果。
纠错结果包括纠错后的码字和错误数量。
步骤d9、根据步骤d8计算得到的错误数量，判断是否成功译码。如果错误数量超过纠错容量t，则无法完成纠错译码，执行步骤d10，否则表明译码成功，执行步骤d11。
步骤d10、由于错误数量大于纠错容量，输出译码失败结果。
步骤d11、译码成功，输出纠错后的码字。
本发明实施中的编码图形可形成于标定板，以在相机标定过程中辅助标定板的定位，其中，编码图形中编码区可记载编码图形的标记点的坐标(索引坐标或者物理坐标)和/或标定板的相关信息(如标定板中特征点间的物理距离)等。
本发明实施例还提供了一种拍摄装置，如图9所示，拍摄装置包括拍摄单元31和处理器32。其中，拍摄单元31用于拍摄含有编码图形的物体表面，获得含有编码图形的图像。处理器32用于：在含有编码图形的图像中，识别出编码图形中的四个定位块；根据四个定位块确定编码图形从图像到无透视畸变平面的映射关系，根据该映射关系将图像中的编码图形变换到无透视畸变平面中形成编码图形正视图；在编码图形正视图中，通过读取记载有可被读取所记载信息的编码区，获得编码图形所记载的信息。
本发明实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储指令，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行如上述各项实施例中所述的编码图形的打码方法中的步骤。
本发明实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储指令，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行如上述各项实施例中所述的编码图形读取方法中的步骤。
本发明实施例还提供了一种电子设备，其结构可参见图10所示，该电子设备包括：至少一个处理器41；以及，与所述至少一个处理器41通信连接的存储器42；其中，所述存储器42存储有可被所述至少一个处理器41执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器41执行，以使所述至少一个处理器41执行如上述各项实施例中任一项所述的编码图形的打码方法中的步骤。
本发明实施例还提供了一种电子设备，其结构也可参见图10所示，该电子设备包括：至少一个处理器41；以及，与所述至少一个处理器41通信连接的存储器42；其中，所述存储器42存储有可被所述至少一个处理器41执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器41执行，以使所述至少一个处理器41执行如上述各项实施例中任一项所述的编码图形读取方法中的步骤。
本发明实施例的编码方法、编码图形、编码图形读取方法、拍摄装置、非易失性计算机可读存储介质和电子设备实施例中，替代了现有二维码标准，节省了采用现有二维码生成软件所需的授权成本和制作成本，并且不受限于现有二维码生成软件的使用限制。另外，本发明实施例中，四个定位块中的三个分别位于编码图形的三个角落，而另外一个定位块仅与编码图形的边缘相切，形成了四个定位块的非对称分布构型，从而本发明实施例利用该四个定位块的非对称分布构型，实现了对编码图形的准确快速定位，确保了对编码区的准确读取，同时本发明实施例利用非对称分布构型的四个定位块来设定编码图形的方向，有利于快速寻找编码区中的起始编码块位置，通过按照从上到下、从左到右一次读取每一行编码块的方式实现了编码区所记载信息的快速读取。另外本发明实施例中，四个定位块的非对称设置结构自带方向信息，利用这四个非对称设置的定位块便可确定编码图形的方向，能够克服因为对称设置带来的镜像问题导致的无法确定编码图形的方向的问题，进而在对编码图形进行正反两个方向的数据读取时，均能够识别出编码图形的方向，从而可以实现对同一个编码图形进行正反两个方向进行数据读取的目的，增加了编码图形的适用范围。本发明实施例可根据应用场景的数据量大小来设定编码图形区的尺寸和其中编码区的大小，以灵活设置编码图形所记录的数据信息。本发明实施例中利用Reed-Solomon纠错机制，使得编码区具有防错性能，可以纠正不超过纠错容量的误码。本发明实施例中的编码区的编码方式简单，对于编码数据量较小的场景效率较高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (35)

1.一种编码方法，包括：
接收待编码数据；
对所述待编码数据进行编码，生成编码数据；
将所述编码数据记载于编码图形中；
其中，所述编码图形为正方形，包括：
第一定位块，所述第一位定位块位于所述编码图形中的第一角部区域；
第二定位块，所述第二定位块位于所述编码图形中的第二角部区域，其中所述第二角部区域与所述第一角部区域并非处于所述编码图形的同一个对角线上；
第三定位块，所述第三定位块位于所述编码图形中的第三角部区域，其中所述第三角部区域与所述第二角部区域处于所述编码图形的同一个对角线上；
第四定位块，所述第四定位块位于所述编码图形中；
编码区，所述编码区位于所述编码图形中未被所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块所占据的区域，并且所述编码区记载有所述编码数据；其中，
在所述第一定位块的中心、第二定位块的中心、第三定位块的中心和第四定位块的中心所构成的四边形中，所述第四定位块所处位置的内角为所述四边形四个内角中的最大内角，所述第四定位块的中心与所述第三定位块的中心之间的距离小于所述第四定位块的中心与所述第二定位块的中心之间的距离。
2.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，对所述待编码数据进行编码包括：
采用李德所罗门RS纠错编码方法对所述待编码数据进行编码。
3.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，在生成所述编码数据之后，将所述编码数据记载于编码图形中之前，所述方法还包括：
将所述编码数据与数据掩码矩阵进行位异或处理。
4.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于：
所述第一定位块与所述编码图形的第一边缘和所述编码图形的第二边缘同时相切；
所述第二定位块与所述编码图形的第二边缘和所述编码图形的第三边缘同时相切；
所述第三定位块与所述编码图形的第一边缘和所述编码图形的第四边缘同时相切；
所述第四定位块仅与所述编码图形的第四边缘相切。
5.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于：
所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块的形状大小相同。
6.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于：
所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块均为同心而设并且颜色相间的多个圆环形状。
7.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于：
所述编码区由数据点阵组成，所述数据点阵中的编码块为方形点或圆形点。
8.根据权利要求7所述的编码方法，其特征在于：
所述编码块包括彼此区分的两种颜色的编码块，其中一种颜色的编码块表示0，另一种颜色的编码块表示1。
9.根据权利要求5所述的编码方法，其特征在于，所述的将所述编码数据记载于编码图形中，包括：
将所述编码区中最靠近所述第二边缘的一行编码块作为起始编码行，将所述编码区中最靠近所述第四边缘的一行编码块作为最末编码行，在每一行编码块中，将最靠近所述第一边缘的编码块作为起始编码块，将最靠近所述第三边缘的编码块作为最末编码块，按照从起始编码行到最末编码行的顺序将所述编码数据记载于所述编码区。
10.根据权利要求9所述的编码方法，其特征在于，在将所述编码数据记载于所述编码区的过程中：
在形成被所述第四定位块截断的编码行时，跳过所述第四定位块形成所述编码行中的编码块。
11.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，在将所述编码数据记载于编码图形中之前，所述方法还包括：
根据所述编码数据的位数、所述编码区中每个编码块的边长和任意一个定位块所占区域的边长，确定所述编码图形的边长。
12.根据权利要求11所述的编码方法，其特征在于：
所述编码图形的边长与所述编码数据的位数、所述编码区中每个编码块的边长和任意一个定位块所占区域的边长正相关。
13.一种编码图形，其特征在于，所述编码图形为正方形，包括：
第一定位块，所述第一位定位块位于所述编码图形中的第一角部区域；
第二定位块，所述第二定位块位于所述编码图形中的第二角部区域，其中所述第二角部区域与所述第一角部区域并非处于所述编码图形的同一个对角线上；
第三定位块，所述第三定位块位于所述编码图形中的第三角部区域，其中所述第三角部区域与所述第二角部区域处于所述编码图形的同一个对角线上；
第四定位块，所述第四定位块位于所述编码图形中；
编码区，所述编码区位于所述编码图形中未被所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块所占据的区域，并且所述编码区记载有可被读取的信息；其中，
在所述第一定位块的中心、第二定位块的中心、第三定位块的中心和第四定位块的中心所构成的四边形中，所述第四定位块所处位置的内角为所述四边形四个内角中的最大内角，所述第四定位块的中心与所述第三定位块的中心之间的距离小于所述第四定位块的中心与所述第二定位块的中心之间的距离。
14.根据权利要求13所述的编码图形，其特征在于：
所述第一定位块与所述编码图形的第一边缘和所述编码图形的第二边缘同时相切；
所述第二定位块与所述编码图形的第二边缘和所述编码图形的第三边缘同时相切；
所述第三定位块与所述编码图形的第一边缘和所述编码图形的第四边缘同时相切；
所述第四定位块仅与所述编码图形的第四边缘相切。
15.根据权利要求13所述的编码图形，其特征在于：
所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块的形状大小相同。
16.根据权利要求13所述的编码图形，其特征在于：
所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块均为同心而设并且颜色相间的多个圆环形状。
17.根据权利要求13所述的编码图形，其特征在于：
所述编码区由数据点阵组成，所述数据点阵中的编码块为方形点或圆形点。
18.根据权利要求17所述的编码图形，其特征在于：
所述编码块包括彼此区分的两种颜色的编码块，其中一种颜色的编码块表示0，另一种颜色的编码块表示1。
19.一种编码图形读取方法，包括：
获取含有编码图形的图像，所述图像通过拍摄含有编码图形的物体表面得到；
在所述图像中，识别出所述编码图形中的四个定位块；
根据所述四个定位块确定所述编码图形从所述图像到无透视畸变平面的映射关系，并根据所述映射关系将所述图像中的所述编码图形变换到所述无透视畸变平面中形成编码图形正视图；
在所述编码图形正视图中，通过读取记载有可被读取所记载信息的编码区，获得所述编码图形所记载的信息；
其中，所述的在所述图像中，识别出所述编码图形中的四个定位块，包括：
将所述四个定位块的中心坐标所构成的四边形的四个内角中的最大内角位置处的定位块确定为第四定位块，将所述最大内角的两个边的距离所述第四定位块最近的定位块确定为所述第三定位块，将所述最大内角的两个边的距离所述第四定位块最远的定位块确定为所述第二定位块，将余下的定位块确定为第一定位块。
20.根据权利要求19所述的编码图形读取方法，其特征在于，所述的根据所述四个定位块确定所述编码图形从所述图像到无透视畸变平面的映射关系，通过如下方法获得：
根据所述图像中的所述第一定位块的中心坐标、所述第二定位块的中心坐标、所述第三定位块的中心坐标和所述第四定位块的中心坐标，以及在无透视畸变平面中的所述第一定位块的中心坐标、所述第二定位块的中心坐标、所述第三定位块的中心坐标和所述第四定位块的中心坐标，确定所述编码图形从所述图像到无透视畸变平面的映射关系。
21.根据权利要求19所述的编码图形读取方法，其特征在于：
所述编码区位于所述编码图形中，并且未被所述第一定位块、所述第二定位块、所述第三定位块和所述第四定位块所占据。
22.根据权利要求19所述的编码图形读取方法，其特征在于，采用如下方法识别出所述编码图形中的四个定位块：
在所述编码图形中，将四个形状大小相同的图形对象确定为所述四个定位块。
23.根据权利要求22所述的编码图形读取方法，其特征在于，进一步包括：
将四个均为同心而设并且颜色相间的多个圆环形状的图形对象确定为所述四个定位块。
24.根据权利要求19所述的编码图形读取方法，其特征在于，所述四边形通过如下方法构建：
提取所述四个定位块的中心坐标，将所述四个定位块的中心坐标顺次连接以构成所述四边形。
25.根据权利要求20所述的编码图形读取方法，其特征在于，在所述无透视畸变的正方形平面区域中：
第一定位块位于所述正方形平面区域中的第一角部区域；
第二定位块位于所述正方形平面区域中的与所述第一角部区域并非处于同一个对角线上的第二角部区域；
第三定位块位于所述正方形平面区域中的与所述第二角部区域处于同一个对角线上的第三角部区域；
第四定位块的位置为满足如下条件的第四定位块的位置集合中的一个：
第四定位块位于所述正方形平面区域中，并且在所述第一定位块的中心、所述第二定位块的中心、所述第三定位块的中心和所述第四定位块的中心所构成的目标四边形中，所述第四定位块所处位置的内角为所述目标四边形四个内角中的最大内角，并使得所述第四定位块的中心与所述第三定位块的中心之间的距离小于所述第四定位块的中心与所述第二定位块的中心之间的距离。
26.根据权利要求20所述的编码图形读取方法，其特征在于，所述的根据所述图像中的所述第一定位块的中心坐标、所述第二定位块的中心坐标、所述第三定位块的中心坐标和所述第四定位块的中心坐标，以及在无透视畸变平面中的所述第一定位块的中心坐标、所述第二定位块的中心坐标、所述第三定位块的中心坐标和所述第四定位块的中心坐标，确定所述编码图形从所述图像到所述无透视畸变平面的映射关系，包括：
根据所述图像中的所述第一定位块的中心坐标、所述第二定位块的中心坐标、所述第三定位块的中心坐标和所述第四定位块的中心坐标，以及在无透视畸变平面中的所述第一定位块的中心坐标、所述第二定位块的中心坐标、所述第三定位块的中心坐标和所述第四定位块的中心坐标，获取对应于所述映射关系的单应性矩阵；
所述的根据所述映射关系将所述图像中的所述编码图形变换到所述无透视畸变平面中形成编码图形正视图，包括：
利用所述单应性矩阵，将所述图像中的编码图形的所有像素点投影变换到所述无透视畸变平面，形成所述编码图形正视图。
27.根据权利要求19所述的编码图形读取方法，其特征在于，所述的在所述编码图形正视图中，通过读取记载有可被读取所记载信息的编码区，获得所述编码图形所记载的信息，包括：
在所述编码图形正视图中的所述编码图形的四个边缘中，将同时与所述第一定位块和所述第三定位块相切的边缘设置为第一边缘，将同时与所述第一定位块和所述第二定位块相切的边缘设置为第二边缘，将仅与所述第二定位块相切的边缘设置为第三边缘，将同时与所述第三定位块和所述第四定位块相切的边缘设置为第四边缘；
将所述编码区中最靠近所述第二边缘的一行编码块作为起始编码行，将所述编码区中最靠近所述第四边缘的一行编码块作为最末编码行，在每一行编码块中，将最靠近所述第一边缘的编码块作为起始编码块，将最靠近所述第三边缘的编码块作为最末编码块，按照从起始编码行到最末编码行的顺序依次在每一编码行中从起始编码块到最末编码块读取每个编码块的信息，以获得所述编码图形所记载的信息。
28.根据权利要求27所述的编码图形读取方法，其特征在于：
在读取被所述第四定位块截断的编码行时，跳过所述第四定位块读取编码行中的编码块。
29.根据权利要求19所述的编码图形读取方法，其特征在于，读取所述编码区后，通过如下方法获得所述编码图形所记载的信息：
对读取所述编码区所得到的编码信息进行纠错译码，得到纠错后的码字和错误数量；
如果所述错误数量未超过纠错容量，则输出所述纠错后的码字。
30.根据权利要求29所述的编码图形读取方法，其特征在于，在进行所述纠错译码之前，所述方法还包括：
将所述编码信息与数据掩码矩阵进行位异或处理。
31.一种拍摄装置，所述拍摄装置包括拍摄单元和处理器，其特征在于：
所述拍摄单元用于拍摄含有编码图形的物体表面，获得含有所述编码图形的图像；
所述处理器用于：
在所述图像中，识别出所述编码图形中的四个定位块；
根据所述四个定位块确定所述编码图形从所述图像到无透视畸变平面的映射关系，并根据所述映射关系将所述图像中的所述编码图形变换到所述无透视畸变平面中形成编码图形正视图；
在所述编码图形正视图中，通过读取记载有可被读取所记载信息的编码区，获得所述编码图形所记载的信息。
32.一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储指令，其特征在于，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行如权利要求1至12中任一项所述的编码方法中的步骤。
33.一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储指令，其特征在于，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行如权利要求19至30中任一项所述的编码图形读取方法中的步骤。
34.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1至12中任一项所述的编码图形的打码方法中的步骤。
35.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求19至30中任一项所述的编码图形读取方法中的步骤。
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