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本发明针对传统印刷技术在高速喷码和离线认证场景下的信息记录效率低、依赖网络的问题，提出通过隐形二维条码字库实现可变信息直接编译印刷的解决方案。利用字库形式的点阵分布特性，结合高速喷码系统，将信息编码为印刷数据，实现税票/标签的一体化信息记录与无需网络认证的离线验证，提升认证效率并保障系统可靠性。
本发明属于信息处理领域，尤其是一种用隐形二维条码字库实现可变信息印刷的方法。
随着计算机信息科学的进步，计算机字库生成技术也随之不断发展。近年，随着物流自动化，以及税票防伪所需可变信息印刷的需要，将条码用字库的形式进行印刷排版，可解决印刷机的高速批处理的问题。围绕着条码高速印刷所带来的问题，日本佳能公司的研究者提出了“条码检查系统及打印驱动”(特开)。该方法提出将印刷后的条码与字库中的条码图像进行比对，从而可检查出条码的印刷质量。针对以字库形式出现的条码印刷，为了提高条码的印刷质量，日本佳能公司的研究者又提出了 “条码印刷及印刷程序”(特开)。这个专利主要针对没有条码补偿功能的印刷装置，通过对字库中的条码图形进行自动补偿实现高精度的条码印刷。关于点阵代码的字库生成，欧洲的研究者在日本申请了“代码化图像模式的印刷方法”(特愿)的专利，该方法为能在一般数码打印机上印刷点阵代码，将点阵代码生成字库，构成代码化的图像模式的字库。将代码化的图像用文字进行表示，可通过普通文字的印刷方法实现点阵代码的印刷。上述公开的技术的专利1及专利2中的有关条码印刷这一发明，解决不了条码可通过普通复印机进行复制的问题，条码很难实现防伪效果。另外，条码需要占用较大的空间，对于印刷内容非常紧凑的税票来说，往往没有较大的空间摆放条码。上述公开的技术的专利3中的有关点阵代码的印刷这一发明，由于该发明提出的点阵代码是基于代码中的点阵的位置，以及与该位置上空间基准点的关系所形成的代码值，由于所定义的空间基准点是不存在的，原来是只作为坐标点信息印刷在印刷图像上，识读器在印刷图像上滑动，通过坐标的附近位置上的坐标值是已知的特点可以准确地识别出坐标信息值。但是，这种假想的实际并不存在的空间基准点的点阵代码，如果做成代码值相互不同的独立的字库，在实际应用中，这些字库需要随机的组合，字库之间的点阵排列不能向坐标信息那样相互保持一定的数值关系，例如，当通过空间基准点的水平方向(垂直方向)方向正好不存在点阵，在垂直方向(水平方向)正好所有的点阵又只在空间基准点的一个方向上，因点阵分布的范围一般仅仅在0. Imm左右，这使识别装置无法识别出点阵是在空间基准点的那一边。另外，以基于空间基准点的位移点阵没有方向信息，不能进行360 度旋转。再有，该提案将3个点阵组成128个字母及或数字，再由这些数字构成各种信息， 存在着信息记录效率低的问题。另外，这个提案没有考虑由文字字库构成的代码，由于文字排列不可能非常整齐，由于这种代码是假想的空间基准点，因此有可能出现误识别的现象。 还有，由多个这种文字形式的代码排列在一起，在识别时很难分割各个文字代码的边界，这也是这种代码的先天不足。总而言之，这种假想的空间基准点的形式的点阵代码只能表示坐标值信息，不能直接代表一个具体的代码值。对于印刷在纸上的同一代码，读取装置的读取位置不同所读取到的代码值也就不同。因此不能代替诸如上述专利1以及专利2所提出的的条码技术，不能直接通过印刷记述一个具体的代码信息，也就是说这种形式的代码不具备可直接纪录信息的性质，这对税票防伪来说不能实现一票一码，这对商标印刷来说不能实现一标一码
本发明的目的在于为解决高速喷码印刷机或打印机可直接印刷隐形二维条码，提出将可通过印刷直接记录信息的，具有印刷网屏特性的，几何学的或物理学的分布的隐形二维条码生成字库的形式，通过高速喷码印刷机或打印机的排版系统，将可变信息直接编译成喷码印刷机或打印机的印刷数据，实现高速印刷。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种用隐形二维条码字库实现可变信息印刷的方法，其特征在于(1)在印刷可变信息代码值的同时，在指定的印刷位置上，印刷一种与可变信息代码值相关的，用隐形二维条码形式所表现的计算机图形代码。(2)上述以隐形二维条码形式所表现的计算机图形代码是以字库形式的，图像形式的，向量形式的其中一种形式所表现的。(3)上述字库形式的图形模式为可直接记录信息的，具有印刷网屏特性的，几何学的或物理学的分布的点阵分布。一种隐形二维条码字库可变信息印刷图像的识别方法，其特征在于(1)通过图像传感器读取以字库的形式表现的可直接记录信息的，具有印刷网屏特性的，几何学的或物理学的分布的隐形二维条码的图像。(2)通过以字库的形式表现的可直接记录信息的，具有印刷网屏特性的，几何学的或物理学的分布的隐形二维条码的图像构成的规则识别出隐形二维条码的代码值。(3)显示或输出隐形二维条码的代码值。而且，构成隐形二维条码的点阵模式的构成中既有信息点阵又有定位基准点阵。而且，构成隐形二维条码的点阵模式是以相同的大小，相互分离的网点形式所构成的点阵；网点中点按照信息值的不同所配置的范围应小于等于点与点之间的距离的形式所构成的点阵在内的，上述形式中的至少一种点阵形式所构成的隐形二维条码。而且，构成隐形二维条码的信息点不同位置的点阵分布，信息点不同方向的点阵分布，信息点不同形状的点阵分布，信息点不同大小的点阵分布，信息点不同数量的点阵分布，信息点的不同组合的点阵分布在内的至少一种形式的按照几何学的特性所形成的可记录信息的隐形二维条码。而且，构成隐形二维条码的信息点的不同相位调制(PM)结果的点阵分布，不同调制方式的点阵分布，不同传播方向的点阵分布，不同力学矢量的点阵分布，不同频率的点阵分布在内的，至少一种形式的按照物理学的特性所形成的可记录信息的隐形二维条码。而且，各个隐形二维条码字库可构成拼装形式的同时又具有独立性的隐形二维条码字库的构成手段。而且，构成隐形二维条码的点阵模式中的定位基准点阵可以是点阵的形式也可以是以点阵模式混在一起的文字的特征为基准的隐形二维条码的构成。
而且，可变信息以及与可变信息相关的隐形二维条码的印刷是采取用排版方式生成印刷数据的手段；虚拟打印的手段；覆盖印刷的手段；直接印刷的手段中至少一种手段。而且，隐形二维条码的信息点以及定位基准点可以用同一种光谱特性的油墨或墨粉进行印刷，也可以用不同的光谱特性的油墨或墨粉进行印刷。而且，隐形二维条码识别时，读取器可以采取同一种光谱特性的照明，隐形二维条码的信息点以及定位基准点同时读取的手段；也可以采取不同光谱特性的，交替的照明方式，隐形二维条码的信息点以及定位基准点分别读取的手段。而且，隐形二维条码字库点阵排列为包含1X1点阵，1X2点阵，复数乘复数点阵中的至少一种形式的点阵矩阵的构成。本发明的优点和积极效果是本发明提出的一种采用隐形二维条码字库的可变信息的印刷方法，可通过普通的高速扫码机在印刷可变信息代码的同时将与可变信息相关的隐形二维条码印刷在税票或标签上。可实现税票或标签的信息一体化，并可做到一标一码， 在无需网络认证的条件下，直接在税票或标签上认证，可以减少投资提高认证效率，特别是在网络遭到大规模破坏的情况下，仍可正常维持工作。
图1是一种隐形二维条码字库的可变信息印刷数据生成方法的流程图；图2是一种隐形二维条码字库的可变信息印刷图像的识别方法的流程图；图3是通过信息点的不同方向记录计算机多比特信息的示意图；图4是通过不同的图形记录计算机多比特信息的示意图；图5是由集中网点与分散网点所构成的隐形二维条码的示意图；图6是由信息点按照不同的位置实现计算机多比特信息记录的示意图；图7不同相位调制(PM)的结果的示意图；图8是一个隐形二维条码所构成的字库的示意图；图9是通过隐形二维条码字库拼接成的完整的隐形二维条码的示意图；图10是在普通文字字库上添加信息点阵，构成数字化字库的示意图；图11是用复印禁止代码构成的字库的示意图；图12是识别隐形二维条码时采用的识别器笔头的构造示意图。图13是利用RGB颜色空间与CMYK颜色空间不可变换的特性实现防伪印刷的示意图；图14是用600dpi印刷机印刷的有隐形二维条码的税票的示意图；图15是用200dpi印刷机印刷的有隐形二维条码的税票的示意图；图16是通过点阵的组合实现具有印刷网屏特性的二维条码的示意图。图中301为一个网点302为网点中的信息点303为网点中的信息点501为AM网屏的信息点502为FM网屏的信息点
601为一个网点602为网点中的信息点701为一个网点702为网点中的点800为一个字库的点阵模式801-804为信息点阵805-809为定位基准点阵100为一个字库101为普通文字的图像102为信息点的分布110为一个字库形式的复印禁止点阵模式111为复印禁止点阵排列121为CMOS图像传感器芯片122为红外线 X 20点阵的隐形条码字库的点阵模式161为信息点“1”162为信息点“0”163为定位基准点阵
具体实施例方式以下结合附图对本发明实施例做进一步详述，但本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的。图1是一种隐形二维条码字库的可变信息印刷数据生成方法的流程图。如图1的所示隐形二维条码字库的可变信息印刷数据生成方法是由五个步骤构成的。首先，读取包括税票，商品标签在内的将要印刷可变信息的印刷图像。这里，不仅限于税票，商品标签的印刷图像，凡是需要印刷可变信息的所有印刷图像都可包括在内。其次，在读取可变信息代码的步骤中，读取由用户提供的可变信息代码数据，这些数据一般为12位十进制数据，主要表示税票的号码，商品的属性，制造日期，制造地点，准许销售地点，以及用户特定的信息等，可变信息还可以通过计算机进行加密处理。
接下来，在隐形二维条码变换步骤中，根据可变信息的数值，从事先安装在操作系统中的隐形二维条码字库中，读取与其对应的以字库的形式表现的可直接记录信息的几何学的或物理学的分布的隐形二维条码。
这里，所述的几何学的隐形二维条码是指构成隐形二维条码的信息点的不同位置的分布，信息点的不同方向的分布，信息点的不同形状的分布，信息点的不同大小的分布，信息点不同数量的分布，信息点阵的组合分布在内的至少一种形式的按照几何学的特性所形成的可记录信息的隐形二维条码。以及所述的物理学的隐形二维条码是指构成隐形二维条码的信息点的不同相位调制(PM)结果的分布，不同调制方式的分布，不同传播方向的分布，不同力学矢量，不同频率的点阵分布在内的，至少一种形式的按照物理学的特性所形成的可记录信息的隐形二维条码。在下一步骤中，将以字库的形式表现的可直接记录信息的几何学的或物理学的分布的隐形二维条码排列到所定印刷位置上，与上述可变信息一同生成一个印刷数据。
最后，判断所有的可变信息代码的处理是否全部完成；否则返回第二步骤；是则隐形二维条码字库的可变信息印刷数据的生成已完成。由于隐形条码是以字库的形式出现的，喷码印刷机或打印机可以按照文字的形式进行处理，因此将上述通过4个步骤处理后的整个的印刷数据安装到喷码印刷机或打印机中，就可实现高速的隐形条码的印刷。隐形二维条码可以在喷码印刷机或打印机的排版系统中通过字库形式的隐形条码进行可变信息的印刷，还可以通过虚拟打印机的方式，在打印机的驱动程序上，安装一个虚拟打印机的驱动程序，将这个虚拟打印机的驱动程序通过程序连接喷码印刷机或打印机，从喷码印刷机或打印机的驱动程序中就可获得一个印刷图像，在这个印刷图像中，根据用户指定的位置上将与可变信息相关的隐形条码图像贴敷上，然后，再送往喷码印刷机或打印机实施印刷或打印，重复上述的操作过程，最终就可实现对整个可变信息的打印或印刷。可变信息的印刷还可以采用覆盖印刷(Overly Print)的方法，即在用户指定的位置上，将与可变信息相关的隐形条码图像贴敷上的整体印刷图像，放在具有覆盖印刷功能的喷码印刷机或打印机所指定的内存中，喷码印刷机或打印机自动将这一印刷图像与税票，产品包装或标签印刷图像进行覆盖印刷，重复上述的操作过程，最终就可实现对整个可变信息的打印或印刷。可变信息的印刷还可以采用直接印刷的方法，即通过程序在同一税票，产品包装或标签的印刷图像的可变信息印刷位置，每添加一个可变信息数据，以及在与可变信息相关的隐形条码图像位置上，每贴敷一个与可变信息相关的隐形条码的图像数据就送往喷码印刷机或打印机，实施印刷或打印，直到整个可变信息的打印或印刷完成。图2是一种隐形二维条码字库的可变信息印刷图像的识别方法的流程图。如图2所示一种隐形二维条码字库的可变信息印刷图像的识别方法是由三个步骤构成的。首先，在读取隐形二维条码图像的步骤中，通过包括扫描仪，(XD，CMOS在内的任意一种图像传感器读取以字库的形式表现的可直接记录信息的几何学的或物理学的分布的隐形二维条码的图像。其次，在识别隐形二维条码代码值的步骤中，通过以字库的形式表现的可直接记录信息的几何学的或物理学的分布的隐形二维条码的规律识别出隐形二维条码的代码值。这里，所述的几何学的可进行模式识别的隐形二维条码是指构成隐形二维条码的信息点的不同位置的分布，信息点的不同方向的分布，信息点的不同形状的分布，信息点的不同大小的分布，信息点的不同数量的分布在内的至少一种形式的按照几何学的特性所形成的可记录信息的隐形二维条码。以及所述的物理学的可进行模式识别的隐形二维条码是指构成隐形二维条码的信息点的不同相位调制(PM)结果的分布，不同调制方式的分布，不同传播方向的分布，不同力学矢量，不同频率的点阵分布在内的，至少一种形式的按照物理学的特性所形成的可记录信息的隐形二维条码。
上述以隐形二维条码形式所表现的计算机图形代码是以字库的形式的，图像形式的，向量形式的其中一种形式所表现的。最后，在显示或输出隐形二维条码值的步骤中，显示或输出隐形二维条码的代码值。用户通过观察隐形条码识别器识别后的数据与税票或防伪标签上的数据是否一致，从而就可判别该税票或防伪标签是否为真实的。识别器在识别隐形二维条码时，一般采用红外线照明，红外线图像传感器进行识别的，主要考虑对隐形条码采用含碳的油墨或墨粉或透明红外线吸收油墨等进行印刷的， 利用这些印材具有对红外线吸收的特性，以及CMY颜色对红外线投射的特性，从而，可以将隐形条码埋藏在彩色图像中。当采用热敏打印机印刷时，由于热敏打印机印刷出的图像中不含碳，因此不能用红外线识别器进行识别，因此可以采用可见光的图像识别器进行识别。 为了进行更高水平的防伪隐形条码的应用，还可以将隐形条码的信息点与定位基准点分别采取不同光谱的油墨或墨粉进行印刷。在识别时，采取不同光谱的交替照明，分别将信息点与定位基准点抽出进行整体识别。本发明提出的以字库的形式出现的通过点阵的不同的方向分布记录计算机多比特信息的隐形二维条码如图3所示网点301是由信息点302及303组成的隐形二维条码， 根据信息点302及303所构成的不同方向表示不同信息。在图3中，图形a可以表示信息0，图形b可以表示信息1，图形c可以表示信息2， 图形d可以表示信息3。隐形二维条码a，b，c，d显然可以看成是由不同的方向以及不同的电磁波传播方向，不同的力学矢量结果实现计算机多比特信息记录的。图4是通过不同的图形记录计算机多比特信息的示意图。在图4中，图形a可以表示信息0，图形b可以表示信息1，图形c可以表示信息2，图形d可以表示信息3。图5是由集中网点与分散网点所构成的隐形二维条码的示意图。如图5所示，将一个网点中的所有的印刷点构成一个点阵所构成的集中网点a与至少有一个分散的网点构成的分散点b构成可埋入信息的网点模式的例子。把集中网点a设定为信息值“1”，分散网点b设定为信息值“0”。相反，可以把集中网点a设定为信息值“0”，分散网点b设定为信息值“1”。另外，为了构成标准点阵模式，如图5所示把集中网点a的点501高H5tl作为两个印刷点(打印机最小可印刷的尺寸)的直径值，把集中网点a的点501的宽度W5tl作为一个印刷点的直径值。分散网点b的点502仅仅起到底纹灰度均一化的效果，不用于识别，把分散网点的点502的高度H51与宽度W51全都作为一个印刷点的直径值。网点的高度为H52，宽度为W52。如图5所示，可以把集中网点a看成是调幅方式即(AM)网屏，把分散网点b看成是调频方式即(FM)网屏。即可以根据调制方式的不同的点阵模式来记录信息。另外，因为可以把集中网点a看成低频率数网点、分散网点b看成高频率数网点， 所以可以说集中网点a与分散网点b是根据不同频率数的成分记录信息的。进而，集中网点a的每个网点的灰度值大，分散网点b的每个网点的灰度值小，所以也可以说集中网点a及分散网点b是针对一个点的不同灰度值的来记录信息的。换言之，集中网点a的点的尺寸大，分散网点b的每个点的尺寸小 ，所以可以说集中网点a及分散网点b是根据大小不同的点阵模式来记录信息的。关于以上内容，还可以有很多的解释方法。但是如果与以上点阵模式的相同的话， 均属于本发明的范围之内。图6是由信息点按照不同的位置以及相位调制的结果实现计算机多比特信息记录的示意图。如图6所示图形(a)可以表示信息0，图形(b)可以表示信息1，图形(c)可以表示信息2以及图形(d)可以表示信息3，图形(e)和图形(f)可以表示定位基准信息。另外，图7是图6所示的给定一个隐形二维条码网点701，通过信息点702的不同物理学的相位调制(PM)的点传播信号所构成的a，b，c以及d四种不同相位调制(PM)的结果的示意图。图6与图7所示的由相位调制构成的点阵模式的数学模型的推导过程如下所示。设由间隔T的正方格子所构成的点阵模式的函数为ζ (x, y)，则ζ (x, y)被标准化后的结果如下
1.一种用隐形二维条码字库实现可变信息印刷的方法，其特征在于(1)在印刷可变信息代码值的同时，在指定的印刷位置上，印刷一种与可变信息代码值相关的，用隐形二维条码形式所表现的计算机图形代码；(2)上述以隐形二维条码形式所表现的计算机图形代码是以字库的形式的，图像形式的，向量形式的其中一种形式所表现的；(3)上述字库形式的图形模式为可直接记录信息的，具有印刷网屏特性的，几何学的或物理学的分布的点阵分布。
2.一种隐形二维条码字库的可变信息印刷图像的识别方法，其特征在于(1)使用图像传感器读取以字库的形式表现的可直接记录信息的，具有印刷网屏特性的，几何学的或物理学的分布的隐形二维条码的图像；(2)通过以字库的形式表现的可直接记录信息的，具有印刷网屏特性的，几何学的或物理学的分布的隐形二维条码的图像构成的规则识别出隐形二维条码的代码值；(3)显示或输出隐形二维条码的代码值。
3.根据权利要求1，2所述的可直接记录信息的隐形二维条码是指构成隐形二维条码的点阵模式的构成中既有信息点阵又有定位基准点阵。
4.根据权利要求1，2所述的具有印刷网屏特性的隐形二维条码是指构成隐形二维条码的点阵模式是以相同的大小，相互分离的网点形式所构成的点阵；网点中点按照信息值的不同所配置的范围应小于等于点与点之间的距离的形式所构成的点阵在内的，上述形式中的至少一种点阵形式所构成的隐形二维条码。
5.根据权利要求1，2所述的几何学的隐形二维条码是指构成隐形二维条码的信息点不同位置的点阵分布，信息点不同方向的点阵分布，信息点不同形状的点阵分布，信息点不同大小的点阵分布，信息点不同数量的点阵分布，信息点的不同组合的点阵分布在内的至少一种形式的按照几何学的特性所形成的可记录信息的隐形二维条码。
6.根据权利要求1，2所述的物理学的隐形二维条码是指构成隐形二维条码的信息点的不同相位调制(PM)结果的点阵分布，不同调制方式的点阵分布，不同传播方向的点阵分布，不同力学矢量的点阵分布，不同频率的点阵分布在内的，至少一种形式的按照物理学的特性所形成的可记录信息的隐形二维条码。
7.根据权利要求1，2所述的隐形二维条码字库是指各个隐形二维条码字库可构成拼装形式的同时又具有独立性的隐形二维条码字库的构成手段。
8.根据权利要求1，2或3所述的可直接记录信息的隐形二维条码是指构成隐形二维条码的点阵模式中的定位基准点阵可以是点阵的形式也可以是以点阵模式混在一起的文字的特征为基准的隐形二维条码的构成。
9.根据权利要求1所述的可变信息以及与可变信息有关的隐形二维条码的印刷方法是指可变信息以及与可变信息相关的隐形二维条码的印刷是采取用排版方式生成印刷数据的手段；虚拟打印的手段；覆盖印刷的手段；直接印刷的手段中至少一种手段。
10.根据权利要求1所述的与可变信息有关的隐形二维条码的印刷方法是指隐形二维条码的信息点以及定位基准点可以用同一种光谱特性的油墨或墨粉进行印刷，也可以用不同的光谱特性的油墨或墨粉进行印刷。
11.根据权利要求2所述的与可变信息有关的隐形二维条码的识别方法是指隐形二维条码识别时，读取器可以采取同一种光谱特性的照明，隐形二维条码的信息点以及定位基准点同时读取的手段；也可以采取不同光谱特性的，将交替的照明方式，隐形二维条码的信息点以及定位基准点分别读取的手段。
12.根据权利要求1，2所述的与可变信息有关的隐形二维条码的构成方法是指隐形二维条码字库点阵排列为包含1X1点阵，1X2点阵，复数乘复数点阵中的至少一种形式的点阵矩阵的构成。
本发明涉及信息处理领域中的一种使用隐形二维条码字库实现可变信息的印刷方法，其目的在于可适应高速喷码印刷机或打印机直接进行隐形二维条码印刷的需求，提出为能高速地印刷出可直接记录信息的，具有印刷网屏特性的，几何学的或物理学分布的隐形二维条码，以字库的形式通过高速喷码印刷机或打印机的排版系统，将可变信息直接编译成喷码印刷机或打印机的印刷数据，将印刷数据直接安装到高速印刷机中实现高速印刷。本发明的效果在于可实现税票或标签的信息一体化，并可做到一标一码，在无需网络认证的条件下，直接在税票或标签上认证，可以减少投资，提高认证效率，特别是在网络遭到大规模破坏的情况下，仍可正常维持工作。
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