基于二維碼技術的報刊多媒體交互系統的設計探究

摘要：隨著高速移動通信網絡和智能移動終端的發展和普及，現代人的生活已經離不開基于手機的多媒體智能交互。現代社會中，每個人的移動終端很大程度上就代表著自己，借助移動終端，人們可以加入網絡中，實現智能交互。盡管傳統紙媒已經在嘗試電子報刊、多媒體報刊等基于信息技術的新的報刊形式，但這些數字報刊通常依然在延續傳統報刊的內容傳達方式和排版，并未有新的突破。特別是傳統報刊缺乏互動性的問題，在數字報刊下依然存在。二維碼作為一種能夠便捷承載交互信息的技術，因交互簡便、信息量大等特點常被用作用戶引導、信息傳遞等事務。傳統報刊通過二維碼，可將用戶與多媒體系統無縫連接，使傳統紙媒缺乏互動性的問題得到解決。文章以二維碼技術為核心，研究報刊多媒體交互系統的設計和應用。

關鍵詞：二維碼；多媒體交互系統；報刊；圖像識別；二維碼提取

中圖分類號：TP37 文獻標志碼：A 文章編號：1674-8883（2022）07-0094-03

一、前言

傳統紙媒在過去的幾十年間經歷了極大的變革，也面臨著不小的考驗。在缺乏電視媒體和網絡媒體的年代，紙媒作為人們獲取資訊的主要來源，一度占據人們社會生活的主要位置。然而，隨著技術的不斷發展，電視和網絡逐漸成為人們認識世界和對外交流的主要渠道。與之相比，報刊的劣勢逐步凸顯[1]：首先，報刊是紙質印刷，無法承載視頻、音頻等多媒體元素，因此缺乏生動和時尚的效應。其次，作為靜態媒體，其缺乏消息回傳和互動機制，因此讀者只能單方面接收信息，無法作出應有的反饋。最后，紙質媒體由于印刷和發行存在一定的周期，因此時效性通常較差，內容通常具有滯后性。

筆者基于移動互聯網、多媒體技術和二維碼技術，構建了一套面向傳統報刊的以二維碼作為交互入口的多媒體交互系統。通過該系統，傳統平面的紙媒可以變得更加立體，通過二維碼，紙質媒體和多媒體信息可以有機關聯在一起，根據讀者的需求和興趣形成多端互動的場景[2]。

應用該方案不僅能夠有效提升傳統紙質報刊的互動性，增強其與多媒體的關聯性，也能為傳統紙媒帶來線上渠道的基礎用戶群體，使讀者從紙媒逐步遷移到線上進行，帶動發行量的同時，增加廣告投放的收入[3]。

二、報刊多媒體交互系統需求分析

（一）內容數字化采編與發布

一套基于二維碼的報刊多媒體交互系統，首先應當滿足采編人員對內容的采編和發布需求。同時，為增強系統的可交互性，滿足讀者對內容的反饋需求，可增加新聞評論交互功能，便于與讀者建立雙向聯系[4]。此外，對媒體運營方來講，采編與發布平臺是為了進行內容承載和對外交互，因此該系統應當能投放一些商業促銷活動，以拓展媒體收入來源。上述需求的直接受眾分別為媒體工作人員和讀者。

（二）基于二維碼的資源對接與訪問統計

為應對傳統報刊與數字化發布平臺之間缺乏有機聯動方式的問題，應當提供基于二維碼的資源對接與訪問統計功能。其中，使用二維碼需要首先生成內容，然后要對已生成的二維碼進行管理，以對應到具體媒體地址上[5]。同時，為便于系統對用戶二維碼的訪問進行統計，以輔助分析二維碼的投放和利用效果，并統計通過二維碼參與互動的用戶數量和來源，輔助數字化采編和發布工作。其主要受眾為讀者和媒體工作人員。

（三）面向讀者維護的用戶信息管理

對二維碼報刊多媒體交互系統而言，在支撐二維碼管理和內容數字化采編發布的同時，也應當考慮如何留存和管理讀者，以便后期開展更精準的讀者服務和內容推送等業務。基于這一訴求，應當提供面向讀者維護的用戶管理功能。該功能主要面向媒體工作人員。

三、報刊多媒體交互系統總體設計

為實現基于二維碼的多媒體交互，整套系統的業務部分可分為三大部分：數字化采編與發布子系統、用戶管理子系統、二維碼資源對接與統計子系統。根據前文所提到的需求分析結果，可對三個子系統進行詳細的功能設計。

（一）數字化采編與發布子系統

數字化采編與發布子系統實質上是整套系統的核心內容編輯和提供方。媒體工作人員通過該系統能夠管理二維碼所要綁定的多媒體信息和內容，包括新增多媒體內容、修改多媒體內容、刪除多媒體內容以及編輯多媒體內容[6]。通過對接二維碼資源對接與有統計子系統，可以實現內容與二維碼的關聯和內容訪問統計。

（二）用戶管理子系統

用戶管理部分主要用于對讀者進行跟蹤和記錄，形成讀者庫。同時便于管理整套系統內部工作人員的賬號，也應提供相應的管理模塊。因此主要提供用戶的新增、修改、刪除和查詢功能，同步對外提供用戶鑒權功能。

（三）二維碼資源對接與統計子系統

二維碼資源對接與統計子系統具備二維碼生成、二維碼查詢、二維碼刪除、二維碼訪問統計等子功能，允許媒體工作人員通過該系統實現生成報刊中所印刷和綁定的二維碼，并可刪除過期內容的二維碼。

系統整體交互及功能架構見圖1。

四、報刊多媒體交互系統關鍵技術和實現途徑

（一）低質量二維碼快速識別技術

在報刊中，紙質易磨損的特性使二維碼可能出現部分損毀，因此需要對低質量的二維碼掃描進行研究。二維碼的譯碼過程見圖2。二維碼的深淺塊識別是核心[7]。低質量二維碼的產生原因有二，一是二維碼磨損，二是設備相機拍照時因光線或攝像頭成像質量導致二維碼圖像質量低。

（二）基于Itti的二維碼提取

為應對這種情況，首先對圖像進行加強和提取。面對復雜的報刊背景，需要對二維碼從復雜背景下進行切割[8]。本次系統設計中采用Itti視覺模型提取二維碼。Itti模型是最經典的視覺注意力模型之一，通過提取圖像中的顏色、亮度、方向等視覺特征，利用高斯金字塔和中央周邊差形成各個特征圖，最終形成顯著區域。處理邏輯如下：

1.視覺預處理

圖像中每個像素點都可以通過rgb值表示。設某像素點用rgb分別表示，則該像素點強度I=（r+g+b）/3，即對上述rgb值進行均值計算。此時，其RBG通道數值可通過如下公式計算：R=r-（g+b）/2，G=g-（r+b）/2，B=b-（r+g）/2。通過對紅、綠、藍三通道進行計算，可借助濾波器進行圖像方向的計算。

2.中央周邊差算子

完成預處理后，可通過對中央周邊差進行計算，從而獲得后續用于分割的顯著圖。此后通過對其進行插值化，逐點相減，為后續歸一化處理提供素材。

3.歸一化

圖像本身由于噪點原因可能產生顯著的振幅差異。為去除這些干擾，需要通過歸一化處理，將圖像值限制到一個具體區間內。這里設圖像該區域內最大值為M，同時其他區域計算獲得的平均值為m。此時對圖像全區域像素進行處理，處理方式為逐一乘以（M-m）2。

4.關注圖生成

將圖像以4為切割尺度，組成3個顯著圖像，作為視覺關注圖。

5.顯著圖生成

最后對上述顯著圖像進行歸一化處理，處理結果相加，最終獲得此次處理所需的顯著圖。

（三）二維碼灰度處理

根據前文所定位的圖像區域，最終可從原圖中獲取二維碼圖像。由于二維碼本身只有黑白兩色，而色彩采集后實際上存在多種明暗和顏色。為提高處理效率，這里需要對其灰度化，方便后續進行二值化，以節約處理耗時。

這里選擇用加權法對其灰度化處理，每個點處理后的灰度值為：Gray=0.3XR+0.59*G+0.11*B

（四）二維碼圖像濾波

由于圖像采集時不同攝像頭采集質量不同，因此總會有噪音產生，影響后續識別。因此需要進行圖像濾波。這里采用中值法進行濾波，即以像素點為中心劃定一個小區域，對其灰度值進行排列，并取中值。最后將該中值作為該像素點的灰度值。該方式屬于一種線性濾波算法，其對圖像的邊緣有較好的還原和保護能力，因此更適用于二維碼中隨機點的濾波。

（五）二維碼二值化

二維碼的解碼最終只關注0和1兩種數值。因此需要對圖像進行二值化，最后用于解碼。由于二維碼圖像采集過程中可能因光線的不同導致明暗度的顯著變化，因此單純用傳統的均值濾波來作二值化，容易失去過亮部分的關鍵信息[9]。因此需要考慮動態二值化。這里引入Retinex模型進行處理。以圖像S（x，y）為例，該圖像由入射光分量L和反射光分量R共同構成，分別用L（x，y），R（x，y）。該理論通過物理入射和反射的原理，來分離出入射圖像和反射圖像，從而獲得清晰的二值化數據。

（1）通過獲取三通道數據，并進行類型的歸一化，便于后面處理。

（2）通過高斯函數對其進行計算，獲取對數值。

（3）針對原RGB通道值取對數，并將結果與前序獲得的高斯函數處理后的值取對數。

（4）重復進行上述處理。

（5）針對上述結果，分區域進行加權均值計算，作為最終的二值化閾值。

通過上述處理后，二維碼通常更便于定位和解碼。這對報刊印刷二維碼的日常拍攝和解碼能夠起到較好的識別提升作用。

（六）數字化采編與發布

數字化采編與發布本質上是一個內容管理系統，提供了多媒體內容的上傳、修改、刪除和查詢服務。其中，內容上傳主要通過對接阿里云OSS，通過upload接口完成不同資源的上傳。這里為了清晰辨別所上傳的資源類型，并與URl匹配，特別設計資源描述數據結構，通過OSS的tag字段進行資源類別描述，如圖片img、視頻video、音頻voice以及混合資源mix。

為便于采編工作的開展，OSS設定了兩個工作區：一是素材庫，用于為采編素材提供預存儲；二是發布庫，為已完成采編工作的素材提供對外訪問能力。通過區分二者的存儲空間，可以有效利用OSS的存儲空間，及時釋放無用存儲，節約成本。

對于采編發布，該子系統通過調用二維碼模塊的管理接口，查詢已生成的二維碼。若二維碼失效，則對其進行編輯，并放入空閑池，供下一次采編發布時使用[10]。由于二維碼中存儲的并不是最終的URL，而是臨時的URL序列號，因此其可以預先生成并重復被利用。

（七）系統統一鑒權

這里選用redis服務建立登錄鑒權憑證統一存取機制。當用戶登錄時，首先查詢redis是否有未過期的鑒權憑證。如果有，則移除，并寫入新的鑒權憑證。此后，其他服務訪問系統，就需要用戶攜帶該鑒權憑證進行訪問。服務器接收到訪問請求，將訪問統一鑒權服務的redis，校驗鑒權憑證是否存在與是否過期，再判斷是否提供服務。該模塊能夠保證系統整體運行在可信的鑒權體系下。

五、結語

文章探討了一種基于二維碼技術的報刊多媒體交互系統。首先對報刊多媒體交互需求進行了分析，明確了通過二維碼打通系統和紙媒讀者之間的關聯，然后對系統的核心架構進行設計，并提出了核心技術和實現途徑。對紙媒而言，利用二維碼實現二維頁面上的多媒體入口嵌入，能夠有效提升傳統報刊的交互性能，為傳統紙媒的數字化轉型提供前置基礎。

參考文獻：

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[4] 張峻，孫忠民.基于二維碼技術的智慧校園泛在服務系統設計與應用研究[J].中國信息技術教育，2019（Z4）：177-180.

[5] 楊麗玄.數字多媒體報刊客戶端的設計與實現[D].長沙：湖南大學，2018.

[6] 王津.我國出版物二維碼應用研究[D].北京：北京印刷學院，2018.

[7] 陳宏濤，張耀.淺析二維碼技術在現代教育教學中的應用[J].中小企業管理與科技，2016（5）：141-142.

[8] 王楊.二維碼傳播信息的應用及分析[D].太原：山西大學，2013.

[9] 李曉瑩.二維碼在我國傳媒產業中的應用研究[D].南寧：廣西大學，2013.

[10] 亞森江·木沙.網絡數字報的多媒體交互設計[D].南京：南京理工大學，2009.

作者簡介 鄭曉瑾，本科，工程師，研究方向：計算機排版、設計。