摘要：隨著高速移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和智能移動(dòng)終端的發(fā)展和普及，現(xiàn)代人的生活已經(jīng)離不開(kāi)基于手機(jī)的多媒體智能交互?，F(xiàn)代社會(huì)中，每個(gè)人的移動(dòng)終端很大程度上就代表著自己，借助移動(dòng)終端，人們可以加入網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)智能交互。盡管傳統(tǒng)紙媒已經(jīng)在嘗試電子報(bào)刊、多媒體報(bào)刊等基于信息技術(shù)的新的報(bào)刊形式，但這些數(shù)字報(bào)刊通常依然在延續(xù)傳統(tǒng)報(bào)刊的內(nèi)容傳達(dá)方式和排版，并未有新的突破。特別是傳統(tǒng)報(bào)刊缺乏互動(dòng)性的問(wèn)題，在數(shù)字報(bào)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(shù)，因交互簡(jiǎn)便、信息量大等特點(diǎn)常被用作用戶(hù)引導(dǎo)、信息傳遞等事務(wù)。傳統(tǒng)報(bào)刊通過(guò)二維碼，可將用戶(hù)與多媒體系統(tǒng)無(wú)縫連接，使傳統(tǒng)紙媒缺乏互動(dòng)性的問(wèn)題得到解決。文章以二維碼技術(shù)為核心，研究報(bào)刊多媒體交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：二維碼；多媒體交互系統(tǒng)；報(bào)刊；圖像識(shí)別；二維碼提取

中圖分類(lèi)號(hào)：TP37 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-8883（2022）07-0094-03

一、前言

傳統(tǒng)紙媒在過(guò)去的幾十年間經(jīng)歷了極大的變革，也面臨著不小的考驗(yàn)。在缺乏電視媒體和網(wǎng)絡(luò)媒體的年代，紙媒作為人們獲取資訊的主要來(lái)源，一度占據(jù)人們社會(huì)生活的主要位置。然而，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電視和網(wǎng)絡(luò)逐漸成為人們認(rèn)識(shí)世界和對(duì)外交流的主要渠道。與之相比，報(bào)刊的劣勢(shì)逐步凸顯[1]：首先，報(bào)刊是紙質(zhì)印刷，無(wú)法承載視頻、音頻等多媒體元素，因此缺乏生動(dòng)和時(shí)尚的效應(yīng)。其次，作為靜態(tài)媒體，其缺乏消息回傳和互動(dòng)機(jī)制，因此讀者只能單方面接收信息，無(wú)法作出應(yīng)有的反饋。最后，紙質(zhì)媒體由于印刷和發(fā)行存在一定的周期，因此時(shí)效性通常較差，內(nèi)容通常具有滯后性。

筆者基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、多媒體技術(shù)和二維碼技術(shù)，構(gòu)建了一套面向傳統(tǒng)報(bào)刊的以二維碼作為交互入口的多媒體交互系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)，傳統(tǒng)平面的紙媒可以變得更加立體，通過(guò)二維碼，紙質(zhì)媒體和多媒體信息可以有機(jī)關(guān)聯(lián)在一起，根據(jù)讀者的需求和興趣形成多端互動(dòng)的場(chǎng)景[2]。

應(yīng)用該方案不僅能夠有效提升傳統(tǒng)紙質(zhì)報(bào)刊的互動(dòng)性，增強(qiáng)其與多媒體的關(guān)聯(lián)性，也能為傳統(tǒng)紙媒帶來(lái)線(xiàn)上渠道的基礎(chǔ)用戶(hù)群體，使讀者從紙媒逐步遷移到線(xiàn)上進(jìn)行，帶動(dòng)發(fā)行量的同時(shí)，增加廣告投放的收入[3]。

二、報(bào)刊多媒體交互系統(tǒng)需求分析

（一）內(nèi)容數(shù)字化采編與發(fā)布

一套基于二維碼的報(bào)刊多媒體交互系統(tǒng)，首先應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足采編人員對(duì)內(nèi)容的采編和發(fā)布需求。同時(shí)，為增強(qiáng)系統(tǒng)的可交互性，滿(mǎn)足讀者對(duì)內(nèi)容的反饋需求，可增加新聞評(píng)論交互功能，便于與讀者建立雙向聯(lián)系[4]。此外，對(duì)媒體運(yùn)營(yíng)方來(lái)講，采編與發(fā)布平臺(tái)是為了進(jìn)行內(nèi)容承載和對(duì)外交互，因此該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能投放一些商業(yè)促銷(xiāo)活動(dòng)，以拓展媒體收入來(lái)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(duì)接與訪(fǎng)問(wèn)統(tǒng)計(jì)

為應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)報(bào)刊與數(shù)字化發(fā)布平臺(tái)之間缺乏有機(jī)聯(lián)動(dòng)方式的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)提供基于二維碼的資源對(duì)接與訪(fǎng)問(wèn)統(tǒng)計(jì)功能。其中，使用二維碼需要首先生成內(nèi)容，然后要對(duì)已生成的二維碼進(jìn)行管理，以對(duì)應(yīng)到具體媒體地址上[5]。同時(shí)，為便于系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)二維碼的訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以輔助分析二維碼的投放和利用效果，并統(tǒng)計(jì)通過(guò)二維碼參與互動(dòng)的用戶(hù)數(shù)量和來(lái)源，輔助數(shù)字化采編和發(fā)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(hù)的用戶(hù)信息管理

對(duì)二維碼報(bào)刊多媒體交互系統(tǒng)而言，在支撐二維碼管理和內(nèi)容數(shù)字化采編發(fā)布的同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)考慮如何留存和管理讀者，以便后期開(kāi)展更精準(zhǔn)的讀者服務(wù)和內(nèi)容推送等業(yè)務(wù)?；谶@一訴求，應(yīng)當(dāng)提供面向讀者維護(hù)的用戶(hù)管理功能。該功能主要面向媒體工作人員。

三、報(bào)刊多媒體交互系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)基于二維碼的多媒體交互，整套系統(tǒng)的業(yè)務(wù)部分可分為三大部分：數(shù)字化采編與發(fā)布子系統(tǒng)、用戶(hù)管理子系統(tǒng)、二維碼資源對(duì)接與統(tǒng)計(jì)子系統(tǒng)。根據(jù)前文所提到的需求分析結(jié)果，可對(duì)三個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的功能設(shè)計(jì)。

（一）數(shù)字化采編與發(fā)布子系統(tǒng)

數(shù)字化采編與發(fā)布子系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是整套系統(tǒng)的核心內(nèi)容編輯和提供方。媒體工作人員通過(guò)該系統(tǒng)能夠管理二維碼所要綁定的多媒體信息和內(nèi)容，包括新增多媒體內(nèi)容、修改多媒體內(nèi)容、刪除多媒體內(nèi)容以及編輯多媒體內(nèi)容[6]。通過(guò)對(duì)接二維碼資源對(duì)接與有統(tǒng)計(jì)子系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)容與二維碼的關(guān)聯(lián)和內(nèi)容訪(fǎng)問(wèn)統(tǒng)計(jì)。

（二）用戶(hù)管理子系統(tǒng)

用戶(hù)管理部分主要用于對(duì)讀者進(jìn)行跟蹤和記錄，形成讀者庫(kù)。同時(shí)便于管理整套系統(tǒng)內(nèi)部工作人員的賬號(hào)，也應(yīng)提供相應(yīng)的管理模塊。因此主要提供用戶(hù)的新增、修改、刪除和查詢(xún)功能，同步對(duì)外提供用戶(hù)鑒權(quán)功能。

（三）二維碼資源對(duì)接與統(tǒng)計(jì)子系統(tǒng)

二維碼資源對(duì)接與統(tǒng)計(jì)子系統(tǒng)具備二維碼生成、二維碼查詢(xún)、二維碼刪除、二維碼訪(fǎng)問(wèn)統(tǒng)計(jì)等子功能，允許媒體工作人員通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生成報(bào)刊中所印刷和綁定的二維碼，并可刪除過(guò)期內(nèi)容的二維碼。

系統(tǒng)整體交互及功能架構(gòu)見(jiàn)圖1。

四、報(bào)刊多媒體交互系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)途徑

（一）低質(zhì)量二維碼快速識(shí)別技術(shù)

在報(bào)刊中，紙質(zhì)易磨損的特性使二維碼可能出現(xiàn)部分損毀，因此需要對(duì)低質(zhì)量的二維碼掃描進(jìn)行研究。二維碼的譯碼過(guò)程見(jiàn)圖2。二維碼的深淺塊識(shí)別是核心[7]。低質(zhì)量二維碼的產(chǎn)生原因有二，一是二維碼磨損，二是設(shè)備相機(jī)拍照時(shí)因光線(xiàn)或攝像頭成像質(zhì)量導(dǎo)致二維碼圖像質(zhì)量低。

（二）基于Itti的二維碼提取

為應(yīng)對(duì)這種情況，首先對(duì)圖像進(jìn)行加強(qiáng)和提取。面對(duì)復(fù)雜的報(bào)刊背景，需要對(duì)二維碼從復(fù)雜背景下進(jìn)行切割[8]。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用Itti視覺(jué)模型提取二維碼。Itti模型是最經(jīng)典的視覺(jué)注意力模型之一，通過(guò)提取圖像中的顏色、亮度、方向等視覺(jué)特征，利用高斯金字塔和中央周邊差形成各個(gè)特征圖，最終形成顯著區(qū)域。處理邏輯如下：

1.視覺(jué)預(yù)處理

圖像中每個(gè)像素點(diǎn)都可以通過(guò)rgb值表示。設(shè)某像素點(diǎn)用rgb分別表示，則該像素點(diǎn)強(qiáng)度I=（r+g+b）/3，即對(duì)上述rgb值進(jìn)行均值計(jì)算。此時(shí)，其RBG通道數(shù)值可通過(guò)如下公式計(jì)算：R=r-（g+b）/2，G=g-（r+b）/2，B=b-（r+g）/2。通過(guò)對(duì)紅、綠、藍(lán)三通道進(jìn)行計(jì)算，可借助濾波器進(jìn)行圖像方向的計(jì)算。

2.中央周邊差算子

完成預(yù)處理后，可通過(guò)對(duì)中央周邊差進(jìn)行計(jì)算，從而獲得后續(xù)用于分割的顯著圖。此后通過(guò)對(duì)其進(jìn)行插值化，逐點(diǎn)相減，為后續(xù)歸一化處理提供素材。

3.歸一化

圖像本身由于噪點(diǎn)原因可能產(chǎn)生顯著的振幅差異。為去除這些干擾，需要通過(guò)歸一化處理，將圖像值限制到一個(gè)具體區(qū)間內(nèi)。這里設(shè)圖像該區(qū)域內(nèi)最大值為M，同時(shí)其他區(qū)域計(jì)算獲得的平均值為m。此時(shí)對(duì)圖像全區(qū)域像素進(jìn)行處理，處理方式為逐一乘以（M-m）2。

4.關(guān)注圖生成

將圖像以4為切割尺度，組成3個(gè)顯著圖像，作為視覺(jué)關(guān)注圖。

5.顯著圖生成

最后對(duì)上述顯著圖像進(jìn)行歸一化處理，處理結(jié)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(jù)前文所定位的圖像區(qū)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(shí)際上存在多種明暗和顏色。為提高處理效率，這里需要對(duì)其灰度化，方便后續(xù)進(jìn)行二值化，以節(jié)約處理耗時(shí)。

這里選擇用加權(quán)法對(duì)其灰度化處理，每個(gè)點(diǎn)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(shí)不同攝像頭采集質(zhì)量不同，因此總會(huì)有噪音產(chǎn)生，影響后續(xù)識(shí)別。因此需要進(jìn)行圖像濾波。這里采用中值法進(jìn)行濾波，即以像素點(diǎn)為中心劃定一個(gè)小區(qū)域，對(duì)其灰度值進(jìn)行排列，并取中值。最后將該中值作為該像素點(diǎn)的灰度值。該方式屬于一種線(xiàn)性濾波算法，其對(duì)圖像的邊緣有較好的還原和保護(hù)能力，因此更適用于二維碼中隨機(jī)點(diǎn)的濾波。

（五）二維碼二值化

二維碼的解碼最終只關(guān)注0和1兩種數(shù)值。因此需要對(duì)圖像進(jìn)行二值化，最后用于解碼。由于二維碼圖像采集過(guò)程中可能因光線(xiàn)的不同導(dǎo)致明暗度的顯著變化，因此單純用傳統(tǒng)的均值濾波來(lái)作二值化，容易失去過(guò)亮部分的關(guān)鍵信息[9]。因此需要考慮動(dòng)態(tài)二值化。這里引入Retinex模型進(jìn)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(gòu)成，分別用L（x，y），R（x，y）。該理論通過(guò)物理入射和反射的原理，來(lái)分離出入射圖像和反射圖像，從而獲得清晰的二值化數(shù)據(jù)。

（1）通過(guò)獲取三通道數(shù)據(jù)，并進(jìn)行類(lèi)型的歸一化，便于后面處理。

（2）通過(guò)高斯函數(shù)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，獲取對(duì)數(shù)值。

（3）針對(duì)原RGB通道值取對(duì)數(shù)，并將結(jié)果與前序獲得的高斯函數(shù)處理后的值取對(duì)數(shù)。

（4）重復(fù)進(jìn)行上述處理。

（5）針對(duì)上述結(jié)果，分區(qū)域進(jìn)行加權(quán)均值計(jì)算，作為最終的二值化閾值。

通過(guò)上述處理后，二維碼通常更便于定位和解碼。這對(duì)報(bào)刊印刷二維碼的日常拍攝和解碼能夠起到較好的識(shí)別提升作用。

（六）數(shù)字化采編與發(fā)布

數(shù)字化采編與發(fā)布本質(zhì)上是一個(gè)內(nèi)容管理系統(tǒng)，提供了多媒體內(nèi)容的上傳、修改、刪除和查詢(xún)服務(wù)。其中，內(nèi)容上傳主要通過(guò)對(duì)接阿里云OSS，通過(guò)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(lèi)型，并與URl匹配，特別設(shè)計(jì)資源描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)OSS的tag字段進(jìn)行資源類(lèi)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(kāi)展，OSS設(shè)定了兩個(gè)工作區(qū)：一是素材庫(kù)，用于為采編素材提供預(yù)存儲(chǔ)；二是發(fā)布庫(kù)，為已完成采編工作的素材提供對(duì)外訪(fǎng)問(wèn)能力。通過(guò)區(qū)分二者的存儲(chǔ)空間，可以有效利用OSS的存儲(chǔ)空間，及時(shí)釋放無(wú)用存儲(chǔ)，節(jié)約成本。

對(duì)于采編發(fā)布，該子系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用二維碼模塊的管理接口，查詢(xún)已生成的二維碼。若二維碼失效，則對(duì)其進(jìn)行編輯，并放入空閑池，供下一次采編發(fā)布時(shí)使用[10]。由于二維碼中存儲(chǔ)的并不是最終的URL，而是臨時(shí)的URL序列號(hào)，因此其可以預(yù)先生成并重復(fù)被利用。

（七）系統(tǒng)統(tǒng)一鑒權(quán)

這里選用redis服務(wù)建立登錄鑒權(quán)憑證統(tǒng)一存取機(jī)制。當(dāng)用戶(hù)登錄時(shí)，首先查詢(xún)r(jià)edis是否有未過(guò)期的鑒權(quán)憑證。如果有，則移除，并寫(xiě)入新的鑒權(quán)憑證。此后，其他服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)，就需要用戶(hù)攜帶該鑒權(quán)憑證進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。服務(wù)器接收到訪(fǎng)問(wèn)請(qǐng)求，將訪(fǎng)問(wèn)統(tǒng)一鑒權(quán)服務(wù)的redis，校驗(yàn)鑒權(quán)憑證是否存在與是否過(guò)期，再判斷是否提供服務(wù)。該模塊能夠保證系統(tǒng)整體運(yùn)行在可信的鑒權(quán)體系下。

五、結(jié)語(yǔ)

文章探討了一種基于二維碼技術(shù)的報(bào)刊多媒體交互系統(tǒng)。首先對(duì)報(bào)刊多媒體交互需求進(jìn)行了分析，明確了通過(guò)二維碼打通系統(tǒng)和紙媒讀者之間的關(guān)聯(lián)，然后對(duì)系統(tǒng)的核心架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并提出了核心技術(shù)和實(shí)現(xiàn)途徑。對(duì)紙媒而言，利用二維碼實(shí)現(xiàn)二維頁(yè)面上的多媒體入口嵌入，能夠有效提升傳統(tǒng)報(bào)刊的交互性能，為傳統(tǒng)紙媒的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供前置基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介 鄭曉瑾，本科，工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)排版、設(shè)計(jì)。