像素码对应用编码技术的系统认识和趋势分析

冯成 袁江胜

摘 要：像素码是一种新发明的编码方式，突破了条形码和二维码的组成形式和运算方式，具備边界延展和动态识别功能。成功实现了几何图形、文字图形和生物人脸和动态人形的编码技术，可以利用像素进行全图形商标编码、增强支付扫码安全性、增加复合型密码等实际应用功能，其技术延展到等更多科技应用领域，将有可能取代二维码，成为链接现实与虚拟更得力的工具之一。

关键词：编码技术;像素码;全图形像素码;商标;二维码

像素码是由中国人自主研发的一种高级数码运算和编码生成和识别读取方式，是由中国人完全自主发明，具有完整的知识产权。其编码技术完全区别于日本人腾弘原在1994年发明的二维码（QR code），突破了二维码的单一运算方式和生成模式，采用更高级的逻辑演算方式来生成各种几何图形和立体矩阵图形的像素识别码，可以任意更改图形、增加颜色和声音[1]。具有条形码及二维码所不具有的多形状延展功能和立体识别功能，在数字识别码领域是一个跨越式的里程碑。信息容量大、安全级别更高，延展应用功能更强。

一、计算机编码技术发展

1967年，美国人诺曼.约瑟夫.伍德兰德（Norman Joseph Woodland）发明条形码

条码技术的发明诞生公认为改变了全球的商业活动形式，使得人工收银效率变得更高效，购物消费和商品管理的便利性也大大提升，被广泛应用在工商业各个方面。

1994年，日本人腾弘原发明了快速响应码（Quick Response code），简称二维码;

二维码发明后仍是以传统的条码和信用卡支付为主，市场反应冷淡，腾弘原便放弃专利变为开放性代码让全球共享。在2005年后移动支付的兴起使二维码一跃成为移动电子支付的主角，获得了前所未有的成功，被称为改变世界的科技成果。

2016年，腾讯公司在二维码基础上推出延展版本——圆形二位码，抢注了新型实用技术。

以上的圆形二维码技术是在二维码上的改动，形式和运算方式都是沿用了二维码技术，没有更新的突破也更多的实用性功能。

2017年，中国人冯成发明了超级像素码（Pixel Code），简称像素码。

中文名：像素码

英文名：pixel Code 缩写：PX Code

开发时间：2017年10月

用途：适用于现代计算机和互联网的数字领域的生成读取和运算检测

像素码对条形码和二维码的运算方式和组成方式的突破具有重大意义。全图形边界延展密码功能和动态识别功能等技术的成功实现，将对几何图形、文字图形和生物识别和动态密码的编码技术创新带来飞跃式的发展，可以延展到等更多科技应用领域。特别是像素码对商标（logo）和标识系统的全图形编码化，将带来更多的社会应用价值，并有可能取代二维码，成为链接现实与虚拟更得力的工具之一。

分析：目前国内外科技编码应用领域的热点是二维码与O2O（Online To Offline）模式的结合，即利用扫码技术的读取将线上的用户引流给线下的商家，即是现实和虚拟的关键性工具链接。腾讯很看好这个模式，马化腾称"扫码技术将是是线上线下的一个关键入口"。

计算机编码技术经过数十年发展，由条形码、二维码、圆形二维码等，市场上各类编码扫码技术应用渐趋广泛，但与日韩等国相比，中国的相关技术发展还远远不够。制约因素除了运营商匹配环境、终端适配、盈利模式等方面，关键是编码技术还有很多不足之处，如延展性、实用性、安全性都有待于进一步完善和提高。基于目前编码技术现状，像素码这一应用技术的产生将是对二维码技术的等诸多不足之处加以解决和完善。

二、像素码的结构特征和速率特征

A、像素码特征

1、基础组成元素多样

像素码是由黑点、白点、几何点、半角点和全角点共5种基础数码元素组成的。

2、外观形状丰富

像素码的具备多种几何图形图案（包括三角形、矩形、圆形、多边形、人形、脸型、动物形、字母形、花朵形）。

3、布局形式延展性大

像素码可以在任意图案图形里布局生成，采用图形像素嵌合技术实现商标化编码。

4、结构形式简单实用

像素码仅仅由储存识别区就可以生成完整的应用数据图形，其他二维码等读码方式需要由储存识别区、定位区、纠错区构成，才能生成完整的应用数据图形;

5、运算方式先进高效

像素码是通过黑点、白点、几何点、半角点和全角点共5种基础元素为基础，进行矢量运算和变量运算组成的复合运算方式;

6、采用行列叠加和字符基础码变量递增方式形成立体信息;位置探测图形是通过模糊数学逻辑位置设定，增加了便捷性和识别速度。

B、像素码配置及参数：

1、像素构成关系：深色块，浅色块，几何色块码、半角色块码和全角色块码共五种表示特定数值组合关系。

2、合并表示：分为行合并逻辑和列合并逻辑，横向行可进行2-99行合并计算，纵向列可进行2-99列合并计算;

3、图形表示：可以生成立体图形，一个空间几何图形配合数列矩阵代表一种标示系统;

4、读取表示：可分别生成行、列、几何图形（矩形、三角形、圆形、菱形及多边形）等识别编码，可单独或合并生成并读取识别;

5、生物采集表示：可以模仿人脸、人形、动态、动植物图形进行生成关联图形编码，可单独或合并生成并读取识别。

6、像素编码字符集参数

a、数字型数据：数字0～9;

数字数据 ：7，089个字符

b、字母型数据：小写a-z;字母A-Z。16个其他字符：

c、中国汉字字符（GB 2312对应的汉字和非汉字字符）;

d、9×21像素（版本A0.2）-999×999 像素（版本A1.8）

e、采用9-999个PX基础码表示一组信息。每组符号表示对应字符的信息;

三、像素码生成特征

1、对目标图形进行几何形状分辨和分类;

分辨类别包括：三角形、矩形、圆形、多边形、梯形、菱形、环形、框形、建筑形、人形、脸形、动物形、中文字母形、英文字母形、花朵形、云朵形、地图形、音符形等

2、由这5种编码符号分为：行合并逻辑和列合并逻辑，横向行可进行9-999行组合运算，纵向列可进行9-999列组合运算。能同时进行矢量运算和变量运算的复合运算，产生更多的组合方式，得到更精细的数值结果;

3、像素码生成的图形密度通过设定成为可以动态的自由调整，用以适应不同图形不同大小的边界需要，分别可以生成行、列、几何图形（矩形、三角形、圆形、菱形及多边形）、生物图形、人脸、虹膜采集、动态人形等。所要生成的像素图形不限于字符、文字、数字或图形信息，也可以生成图形加上色彩颜色或声音音符的复合信息。

4、像素码的运算不局限在平面数据采集上，而是构建在立体空间数据采集上。对平面的物体会采取投影方式设置综合数据，增加了图形生成的空间延展性和准确性。根据图形区位划分，生成行列排序和行列区间值;根据图形的区位大小、区间值及像素密度分别处理计算，形成区位像素排序和进行数据逻辑关系运算。综合处理数据后计算得到基础像素图形和像素应用数据值（处理像素数值的同时需初步生成内部模糊定位和纠错数据关系）

5、根据基础图形和应用生成值用基础像素元素处理外部数据进行编码，导入到数据各区位图形，加密合并形成主储存区。（黑点、白点、几何点、半角点和全角点共5种基础像素元素）对主储存区像素填充完毕后做像素图形的行列扫描分析，并完成自动定位和纠错;

6、根据像素主储存图形进行运算形成图形边缘边界，用以区分主储存识别区;综合处理图形后清除像素错码和图形内外部乱码;生成并输出完整的像素码图形。

四、像素码与二维码的区别

1、基础组成元素不同：二维码由黑点、白点，2种基础数码元素组成的;像素码是由黑点、白点、几何点、半角点和全角点共5种基础数码元素组成的。

2、外观形状不同：二维码的只具备方形图案和类圆形图案。像素码的具备多种几何图形图案（包括三角形、矩形、圆形、多边形、人形、脸型、动物形、字母形、花朵形）[6]。

3、布局形式不同：二维码只能在限定的方形图形里布局生成;像素码可以在任意图案图形里布局生成;

4、结构形式不同：二维码由储存识别区、定位区、纠错区构成，才能生成完整的应用数据图形;像素码由储存识别区就可以生成完整的应用数据图形;

5、运算方式不同：二维码是通过黑白2个基础元素为基础，进行矢量运算的单一运算方式;像素码是通过黑点、白点、几何点、半角点和全角点共5种基础元素为基础，进行矢量运算和变量运算组成的复合运算方式。

五、像素码的市场应用优势

1、全性强

1、像素码每单位可以生成9-999个编码，单位组合排序重复概率将达到1/10万的3次方;

2、像素码可以生成任何全图形像素图片，重复概率为1/100万;

3、像素码单位和像素码图片组合，重复概率为1/100万的100次方;

4、将完全满足于银行间支付系统的安全要求;

2、实用性高

1、像素码具备2维码和条形码的所有实用性功能;

2、像素码可以变形生成各类几何形或指定形状的像素码图片生成及识别功能，不受图片大小和像素大小的限制，纠错率和容错率高。

3、生成的像素图可以导入字符、数字、文字、图形、密码等多种信息，生成的像素图可以导入声音音符和颜色色彩等多种信息，信息量更丰富更新颖。

3、商业应用延展性强

1、可以应用在商品货物管理扫码、人工智能或工业级扫码

2、可以应用在生物特征（人脸、指纹、掌纹、虹膜、静脉、声波）系统开发应用;

2、可以应用在商标（logo）和标识系统等图标图片【★】

4、可以应用为数字和图形的复合密码系统【★】

5、可以应用为电子银行支付扫码技术。

6、可以应用手机NFC支付和信用卡刷卡支付系统;

7、可以应用在个人名片系统和个性化订制;

8、可以应用在地面物流系统和航空运输系统。

结语：

综上所述，像素码这一编码技术将成为一种新的科技应用前沿技术，特别是在其商标应用、密码应用和支付应用等市场应用率极高的应用领域，具备深刻的现实意义和科技操作性。

文章主要围绕着编码技术发展、像素码的主要特点、结构特征和速率特征、像素码的生成步骤、像素码与二维码的区别四个方面展开了论述与探讨，旨在全面阐述一种使用全图形像素码生成和识别的编码系统设计分析方法与现实意义，对像素码应用编码技术的系统认识和趋势分析，切实促进像素码技术的应用发展。

参考文献：

[1]陈中中，张建飞，苏智剑，连登伟，杨亚茹，朱慧玉.建立反映心脏内部各腔室结构的数字化三维模型[J].中国组织工程研究，2014，18（49）：7967-7973.

[2]陳林，邓云.基于人眼视频模型的井下监控视频质量改善算法[J].矿业研究与开发，2014，34（05）：89-94.

[3]江文婷，龚小谨，刘济林.颜色指导的深度图像升采样算法的对比性研究[J].杭州电子科技大学学报，2014，34（01）：21-24.

[4]章东平，陈非予，童超，何海波.一种基于局部方向尺度的各向异性扩散图像滤波方法[J].传感技术学报，2012，25（06）：794-798.

[5]徐晶晶，沈力行，赵改平，陈奇欧.基于数字图像处理技术测量疏松孔隙率的方法[J].中国组织工程研究与临床康复，2010，14（17）：3062-3064.

[6]张健，唐臻宇，耿海翔.基于亚像素码图象处理游标刻度读取算法[J].微计算机信息，2007（28）：108-109+126.