DB35∕T 1881-2019 三维码编码规范

ICS35.040A24DB35Visualrecognitioncodeproductionspecific福建省市场监督管理局发布IDB35/T1881—2019前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14编码技术要求 15应用测试指标要求 2附录A（资料性附录）三维码的高斯算法 5参考文献 DB35/T1881—2019本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由福建省标准化研究院提出。本标准由福建省市场监督管理局归口。本标准起草单位：三维码（厦门）网络科技有限公司、福建省标准化研究院、厦门市公安局。本标准主要起草人：陈绳旭、马吉良、周顺骥、陈源在、李建勋、严风、王秋婉、黎梓峰、陈子柔、DB35/T1881—2019本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及到附录A相关的专利的使用。本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构保证，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以通过以下联系方式获得：专利持有人姓名：三维码（厦门）网络科技有限公司地址：厦门市湖里区安岭路1008号6层请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利DB35/T1881—20191三维码编码规范本标准规定了三维码的编码技术要求、应用测试指标要求。本标准适用于三维码制作、印制、应用等领域。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T12905条码术语GB/T23704二维条码符号印制质量的检验3术语和定义GB/T12905中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1二维条码twodimensionalbarcode;2Dcode二维码在二个维度方向上都表示信息的条码符号。[GB/T12905—2019，定义2.3]3.2三维码visualrecognitioncode;VRcode在保证目标应用环境下识读性能要求的前提下，对标准二维码符号的模块大小、形状与颜色进行调整，融合图形背景形成的条码符号。4编码技术要求4.1概要为提高二维码的视觉效果，同时确保二维码在典型应用环境中的识读效果，在大量实验的基础上，研究制定了三维码的制作要求，主要包括模块调整要求、功能图形区、功能信息区、数据区要求以及符号的制作要求等。4.2功能图形区制作要求4.2.1寻像图形区寻像图形区不宜进行图像融合，应尽可能保证该区域的标准状态。DB35/T1881—201924.2.2校正图形区4.2.2.1校正图形主要作用在符号中存在一组或两组校正图形时，可进行校正图形区与图像的融合。4.2.2.2在符号中设置两组以上校正图形时，不宜进行校正图形与图像的融合。4.2.3空白区要求应尽可能保证空白区符合相关码制和应用标准要求，或设置空白区颜色与背底主体颜色一致，空白区应至少设置为一个模块宽。4.2.4模块尺寸形状的调整4.2.4.1模块形状应采用中心对称图形，避免使用异形模块。4.2.4.2模块尺寸应在保证设计美化效果的同时，尽可能保证足够面积，总体缩减后的模块平均尺寸不应低于名义模块尺寸（X尺寸）的40%。4.2.5模块颜色的调整模块颜色的调整应满足美化效果，尽可能使图像融合后的模块颜色深浅与模块深浅状态保持一致。4.3功能信息区编码要求功能信息区模块尺寸的大小不宜低于名义模块尺寸的50%，功能信息区模块颜色宜与设计状态一致。4.4数据区编码要求数据区的图像融合方法可采用高斯、矢量等算法。高斯算法的融合方法参见附录A。4.5印制要求4.5.1物理尺寸印制要求三维码的名义模块尺寸大小不宜低于0.254mm。4.5.2印制精度要求印制精度不宜低于600DPI。4.5.3符号要求三维码符号印制表面宜平整，不宜增加覆膜或存在镜面反射等问题。5应用测试指标要求5.1总则目前二维码印制质量的检验质量评价体系，不能完全客观反映三维码的应用特性，应按照GB/T23704的规定，结合三维码的技术特点和不同应用条件下的应用环境，制定相关的应用适用性测试方法，确保三维码符号的制作印制质量和最终识读性能能够满足具体不同应用的要求。DB35/T1881—201935.2门牌应用测试指标要求5.2.1测试条件测试高度固定为2.2m，手机摄像头高度为1.7m。直线距离选择0.1m～5.0m范围内符合测试角度的距离，读码角度30°~45°;测试软件为多款主流二维码识读软件；测试符号大小为7cm×7cm。5.2.2测试方法恒定倾角角度对于直线距离进行递增测试，以0.5m为步长；恒定直线距离对于倾斜角度进行递增测试，以15°为步长。5.2.3测试指标要求全部符号均可被正确识读，识读时间不大于3s。5.2.4实验方法简述测试人员在同一轮测试当中需使用同一款主流二维码识别软件进行测试，测试时间为测试程序记录的准确时间，降低人工计时的误差。根据测试方法列出的每一项测试内容均进行10次实验，最终得到的实验数据进行统计分析，由此得出实验结论。5.3标签应用测试指标要求5.3.1测试条件直线距离选择0.1m～0.5m范围内符合测试角度的距离；读码角度0°~30°;测试软件为多款主流二维码识读软件，测试符号大小为2cm×2cm。5.3.2测试方法恒定倾角角度对于直线距离进行递增测试，以0.1m为步长；恒定直线距离对于倾斜角度进行递增测试，以5°为步长。5.3.3测试指标要求全部符号均可被正确识读，识读时间不大于3s。5.3.4实验方法简述把三维码标签放置于水平桌面上进行测试，测试人员通过角度仪来调节测试手机的读码角度和手机摄像头与标签之间的直线距离，使手机摄像头距离标签0.1m～0.5m范围内进行不同的读码角度测试。测试人员在同一轮测试当中需使用同一款主流二维码识别软件进行测试，测试时间为测试程序记录的准确时间，降低人工计时的误差。根据测试方法列出的每一项测试内容均进行10次实验，最终得到的实验数据进行统计分析，由此得出实验结论。5.4电子凭证应用测试指标要求5.4.1测试条件直线距离选择0.1m～1.5m范围内符合测试角度的距离；读码角度0°~45°;测试软件为多款主流二维码识读软件，测试符号大小为6.9cm×6.9cm。DB35/T1881—201945.4.2测试方法恒定倾角角度对于直线距离进行递增测试，以0.1m为步长；恒定直线距离对于倾斜角度进行递增测试，以10°为步长。5.4.3测试指标要求全部符合均可被正确识读，识读时间不大于3s。5.4.4实验方法简述把三维码电子凭证放置于水平桌面上进行测试，测试人员通过角度仪来调节测试手机的读码角度和手机摄像头与电子凭证之间的直线距离，使手机摄像头距离电子凭证0.1m～1.5m范围内进行不同的读码角度测试。测试人员在同一轮测试当中需使用同一款主流二维码识别软件进行测试，测试时间为测试程序记录的准确时间，降低人工计时的误差。根据测试方法列出的每一项测试内容均进行10次实验，最终得到的实验数据进行统计分析，由此得出实验结论。DB35/T1881—20195（资料性附录）三维码的高斯算法A.1基于高斯调变函数的三维码制作流程三维码的编码算法需要在保证符号通过手机等设备快速识读性能的同时，尽可能提高用户的目视辨识与视觉品质，本算法的主要特点是采用高斯函数作为原始二维码符号与图像信息叠加的参考函数，在编码三维码的过程中，将通过调整高斯函数的相关参数对来二维码模块像素的亮度进行调制，使得模块中心的亮度最亮或最暗，周围的亮度逐渐均匀地变暗或变亮，从而使得整体三维码图像颜色比较平滑，最终由此获得良好的三维码视觉效果和满足应用的机器识读效果。基于高斯调变函数的三维码编码方法主要分生成图像预处理、设置阈值层及设置模块区块亮度等5个阶段。图A.1给出了本方法流程图。图A.1三维码编码方法流程图A.2三维码预处理A.2.1二维码生成以QR码（参见GB/T18284）为例，根据二维码编码信息和选定的（或默认的）纠错等级、版本ver和模块像素数H，生成二维码符号标准位图，该二维码符号的边长N与相关参数的关系参见公式（A.1）。N=(17+4ver)×H.........................................................（A.1）N——三维码的边长像素数；DB35/T1881—20196ver——二维码版本；H——二维码模块的边长像素数。A.2.2主题图像预处理根据视觉设计效果，选定原始主题图像，将该主题图像裁剪转化为N×N标准图像，如该图像为标准RGB位图，根据标准算法将该位图转化为YUV颜色空间位图，参见公式（A.2）。BY——图像像素的亮度值；U——图像像素的色度值；V——图像像素的饱和值；R——图像像素的红色分量；G——图像像素的绿色分量；B——图像像素的蓝色分量。A.3生成参考阈值图A.3.1参考阈值图概述在YUV色彩空间中，Y代表亮度，U与V分别代表色度、浓度，参见图A.2。本方法只需要调整图片的亮度值，因此只取出YUV中的Y平面，其余空间则保留不作任何更动。图A.2YUV色彩空间影像成分A.3.2生成参考阈值图根据相关内容，设置一个分块数量为5×5，分块宽度为可选像素数的亮度调整窗口。在Y分量图像中，将窗口遍历Y分量图像，参照公式（A.3）计算各分块平均阈值，作为该分块的参考阈值，将该参考阈值组成的矩阵作为参考阈值图。图A.3为选用分块宽度H为8个像素的参考阈值图，二值化图与确定的参考阈值对比图参见图A.4。DB35/T1881—20197图A.3参考阈值图的窗口示意图W(m,n)W（m,n）——选定图像调整窗口的亮度平均值；H——二维码模块的边长像素数；Yi,j——图像中某一像素点亮度值。图A.4二值化结果A.4设置符号初始图形和模块中心区块A.4.1设置符号初始图形二维码符号与A.2.2获得的背景图融合，形成符号初始图形，本方法制作三维码时对应到二维码的位置探测图形和校正图形的区域，尽可能保持二维码功能图形模块的黑白颜色，此外，功能信息区和数据区应整体初始采用背景图形。A.4.2设置模块中心区块大小和亮度根据相关二维码识读过程以及大量实验，为保证三维码识读性能，选定模块中心区块，设置区块尺寸D至少为以像素数计的名义模块大小的1/3（向上取整D越大，制作出来的三维码解码稳健性较好、但视觉效果较差；D越小，解码稳健性较差、但视觉效果较好。公式（A.4）为计算其平均亮度的方法。DB35/T1881—20198...................................,...................................P（m,n）——选定模块（第m行，第n列）的中心区块亮度平均值；D——三维码模块中心区域的边长像素数；H——二维码模块的边长像素数；Yi,j——图像中某一像素点亮度值。A.5调整模块中心区块亮度本方法利用A.3生成的参考阈值图当做二值化的门槛，确定初始符号图形模块中心区块的亮度调整方式，即模块中心区域的平均亮度是否需要进行调整，以及所必要的调整量。中心区块亮度参见公式（A.5）。在公式（A.5）中，当符号初始图形的模块中心区域的平均亮度值满足条件时，P(m,n)不做任何调整，整体保持图像背景不变，否则，将中心区域平均亮度值调整为参考阈值图对应位置的亮度值。L值为亮度调整经验值，L值较大，制作出来的三维码的越容易识读、视觉效果越差；L越小，解码性能下降、视觉效果越好。P（m,n）——该坐标点的模块（第m行，第n列）中心区域的平均亮度值；W（m,n）——该坐标点的对应的参考阈值图该区域的亮度值；Q（m,n）——该坐标点二维码模块（第m行，第n列）的设计颜色，黑色为0，白色为1；L——亮度经验调整变量。A.6全模块亮度高斯平滑调整A.6.1初始调整公式为综合提高二维码识读性能和图像辨识效果，需要进一步对三维码各模块（宽度H）区域亮度进行统一调整，设模块某一像素的亮度调整量为△P(m,n)，初始调整亮度参见公式（A.6）。当像素点P(m,n)已经满足二值化要求（P(m,n)≤W(m,n)-L或P(m,n)≥W(m,n)+L，模块初始设置分别为黑色和白色）时，则像素点亮度不做任何的调整；若不满足，则调整其亮度值加上△P(m,n)。其中，△P(m,n)为正表示增加亮度，为负表示降低亮度。P（m,n）——该坐标点的模块（第m行，第n列）中心区域的平均亮度值；DB35/T1881—20199W（m,n）——该坐标点的对应的参考阈值图该区域的亮度值；Q（m,n）——该坐标点二维码模块（第m行，第n列）的设计颜色，黑色为0，白色为1；L