[논문]색 및 패턴 정보 다중화를 이용한 칼라 QR코드의 비트 인식률 개선

김진수

doi:10.9717/kmms.2021.24.8.1012

색 및 패턴 정보 다중화를 이용한 칼라 QR코드의 비트 인식률 개선
Improvement of Bit Recognition Rate for Color QR Codes By Multiplexing Color and Pattern Information 원문보기

멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, v.24 no.8, 2021년, pp.1012 - 1019

김진수 (Dept. of Information & Communication Eng., Hanbat National University)

Abstract ▼ AI-Helper

Currently, since the black-white QR (Quick Response) codes have limited storage capacity, color QR codes have been actively being studied. By multiplexing 3 colors, the color QR codes can allow the code capacity to be increased by three times, however, the color multiplexing brings about the possibility of crosstalk and noises in the acquisition process of the final image, incurring the decrease of bit-recognition rate. In order to improve the bit recognition rate, while keeping the storage capacity high, this paper proposes a new type of color QR code which uses the pattern information as well as the color information, and then analyzes how to increase the bit recognition rate. For this aim, the paper presents an efficient system which extracts embedded information from color QR code and then, through practical experiments, it is shown that the proposed color QR codes improves the bit recognition rate and are useful for commercial applications, compared to the conventional color codes.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Color QR Code Generation. (a) Multiplexing of Red, Green, Blue QR Code and (b) 8 Colors Palette of Multiplexed Color QR Code[3].
그림 Fig. 2. Multiplexing of Primary Colors.
그림 Fig. 3. CMY Color Spaces.
그림 Fig. 4. Examples of Color Constellation Diagrams with 3 Bits Multiplexing (8 Colors)[2].
그림 Fig. 5. Different Snapshots of Color QR Codes[4,5].
그림 Fig. 6. Basic Bits-block Representation. (a) Conventional (8 Colors) and (b) Proposed (4 Colors & 2 patterns).
그림 Fig. 7. An Example of 8×8×3 Bits Information. (a) Conventional (8 Colors) and (b) Proposed (4 Colors & 2 patterns).
그림 Fig. 8. The Proposed Decoding Process for Color QR Codes.
그림 Fig. 9. An Example of Color QR Codes with Printing& Scanning. (a) Original (b) 1st Printing&Scanning, (c) 2nd Printing&Scanning, and (d) 3rd Printing&Scanning.
그림 Fig. 10. Bit Recognition Rate for Repetitive Printing&Scanning Operations.
그림 Fig. 11. Block Recognition Rate for Basic Bits-block. (a) Conventional (8 Colors) and (b) Proposed (4 Colors & 2 patterns).
그림 Fig. 12. Bit Recognition Rate for Message Block Size.

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

그런데 기존의 연구들은 흑백 QR코드를 RGB 또는 CMY 색상을 단순히 비트 플레인 다중화하여 정보를 늘리는 방법, 고속 복호화 방법, 안정적인 인증시스템 구현 등에 집중되었다. 본 논문에서는 기존의 흑백 QR코드를 색상 다중화로 인해 발생되는 비트 인식 문제점을 분석하고, 이를 개선하기 위한 방안에 대해 연구를 수행하였다. 즉, 색 다중화로 발생되는비트 오인식에 관한 문제점의 원인을 논하고, 색상과 패턴 다중화를 도입함으로써 비트 인식률을 개선하고자 한다.
본 논문에서는 기존의 흑백 QR코드를 색상 다중화로 인해 발생되는 비트 인식 문제점을 분석하고, 이를 개선하기 위한 방안에 대해 연구를 수행하였다. 즉, 색 다중화로 발생되는비트 오인식에 관한 문제점의 원인을 논하고, 색상과 패턴 다중화를 도입함으로써 비트 인식률을 개선하고자 한다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.

제안 방법

또한, P&S를 1회 적용하여 칼라 QR코드의 블록 인식 실험을 수행하였다.
본 논문에서는 메시지 영역의 크기를 16×16, 32×32, 64×64, 128× 128을 구성하고, 메시지 블록을 구성하는 기본 블록은 모두 동일한 비율로 칼라 QR코드를 만든 후에 P&S를 1회 적용하여 비트 인식 실험을 수행하였다.
칼라 QR코드도 프린팅 및 스캐닝(P&S)에 따른 강인성(Robustness)을 나타낼 필요가 있는데, P&S과정에서 잡음이 추가될 수 있다. 본 논문의 실험에서는 다양한 조명이 있는 장소에서 촬영을 하면서 색상간의 간섭 및 잡음에 노출되도록 하였다. Fig.
색채 별자리의 표현 비트수가 증대될수록 또는 칼라 QR코드가 표현할 수 있는 색상이 많을수록 잡음에 민감해지므로, 본 논문에서는 색상의 개수를 증대하지 않으면서 표현 비트수를 증대시키는 방법으로 제안된다. Fig.

대상 데이터

- 칼라 QR코드 캡처용으로 스마트폰 삼성 갤럭시 S20, 애플 아이폰11을 사용하여 장소, 시간 등 동일 한 곳에서 2회씩 촬영하여 각각 100회씩 200개의 샘플을 구성하였고, 스캐너는 600dpi로 스캐닝을 수행하였다.

이론/모형

먼저, Fig. 6의 경우에 2가지 종류의 패턴이 사용되는데, 패턴 정보를 추출하기 위해 SSIM (Structural Similarity Index Measure)을 사용한다. SSIM 은 구조적인 관점에서 최대로 유사한 패턴을 찾을 수 있는데, 다음과 같이 정의된다.

성능/효과

반면에 제안한 방식은 Cyan의 색상에서 발생되는 변이 외에 대부분 색상과 패턴이 거의 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다. 이에 따라 제안한 방식은 색상 간의 변이가 크지 않아, 기존 방식에 비해 비트 인식률을 우수하게 유지됨을 확인할 수 있다.
12는 메시지 영역의 크기에 따른 비트 인식률을 나타낸다. 제안 방식은 기존의 방식에 비해 여전히 비트 인식률 측면에서 상대적으로 우수한 성능을 보인다. 그러나 메시지 영역을 구성하는 블록의 크기가 클수록, 즉, 기본 블록의 크기가 작아질수록 제안방식의 인식률은 다소 감소하는 특성을 보인다.

후속연구

앞으로 상업적으로 부가가치가 높은 응용을 위해본 논문에서 실험한 3비트 블록 보다 더 큰 비트 블록을 얻기 위한 색채 별자리 및 패턴 구성방법, 그리고 비트 오인식에 대응하기 에러 보정 비트의 구성 방안에 대한 연구를 수행할 필요가 있다.

참고문헌 (9)

J. Kim, "Recognition Performance Improvement of QR and Color Codes Posted on Curved Surfaces," Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering (JKIICE), Vol. 23, No. 3, pp. 267-275, 2019.

원문보기 상세보기
P. Andre and R. Ferreria, "Colour Multiplexing of Quick-Response (QR) Codes," Electronics Letters (IET), Vol. 50, No. 24, pp. 1828-1830, 2014.

상세보기
M. Querini and G. Italiano, "Reliability and Data Density in High Capacity Color Barcodes," Computer Science and Information Systems, Vol. 11, No. 4, pp. 1595-1615, 2014.

상세보기
F. You, Q. Zhang, and B. Welt, "Research on Color Matching Model for Color QR Code," Journal of Applied Packaging Research, pp. 57-68, 2019.
D. Choi and J. Kim, "A Code Authentication System of Counterfeit Printed Image Using Multiple Comparison Measures," Journal of the Korea Industrial Information Systems Research, Vol. 23, No. 4, pp. 1-12, 2018.

원문보기 상세보기
D. Choi and J. Kim, "An Authentic Certification System of a Printed Color QR Code based on Convolutional Neural Network," Journal of the Korea Industrial Information Systems Research, Vol. 25, No. 3, pp. 21-30, 2020.

원문보기 상세보기
J. Kim, "An Embedded Information Extraction of Color QR Code for Offline Applications," Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering (JKIICE), Vol. 24, No. 9, pp. 1123-1131, 2020.
J. Ryu and J. Kim, "A Stabilization of MCBCS-Scheme for Distributed Compressed Video Sensing," Journal of Korea Multimedia Society, Vol. 20, No. 5, pp. 731-739, 2017.

원문보기 상세보기
Z. Liao, T. Huang, R. Wang, and X. Zhou, "A Method of Image Analysis for QR Code Recognition," 2010 International Conference on Intelligent Computing and Integrated Systems, Guilin, China, 2010.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증