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1、QR二维码的原理与识别方法 QR码呈正方形，只有黑白两色。在3 个角落，印有较小，像回字的的正方 图案。这三个是帮助解码软件定位的图案，使用者不需要对准， 无论以任何角度 拍摄，内容仍可正确被读取。日本 QR码的标准 JIS X 0510 在 1999 年 1 月发布， 而其对应的 ISO 国际标准 ISO/IEC18004，在 2000 年 6 月获得批准。根据Denso Wave公司的资料， QR码是属于开放式的标准， QR码虽然由 Denso Wave公司持 有的专利，但不会被执行。 一、什么是二维码：二维码 （2-dimensional bar code），是用某种特定的几 何图形按一
2、定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号 信息的。在许多种类的二维条码中，常用的码制有：Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K等。 1. 堆叠式 / 行排式二维条码，如， Code 16K、Code 49、PDF417 （如下图）等 2. 矩阵式二维码，最流行莫过于QR CODE 二维码的名称是相对与一维码来说的， 比如以前的条形码就是一个 “一维码”，它的优点有： 二维码存储的数据量更大； 可以包含数字、 字符，及中文文本等混合内容； 有一定
3、的容错性 （在部分损坏以 后可以正常读取）；空间利用率高等。 二、QR CODE 介绍 QR( Quick- Response) code 是被广泛使用的一种二维码，解码速度快。它可以 存储多用类型 1. 位置探测图形、 位置探测图形分隔符： 用于对二维码的定位， 对每个 QR码来 说，位置都是固定存在的， 只是大小规格会有所差异； 这些黑白间隔的矩形块很 容易进行图像处理的检测。 2. 校正图形：根据尺寸的不同，矫正图形的个数也不同。矫正图形主要用于QR 码形状的矫正， 尤其是当 QR码印刷在不平坦的面上， 或者拍照时候发生畸变等。 3. 定位图形：这些小的黑白相间的格子就好像坐标轴，在二维
4、码上定义了网格。 4. 格式信息：表示该二维码的纠错级别，分为L、M 、Q 、H； 5. 数据区域：使用黑白的二进制网格编码内容。8 个格子可以编码一个字节。 6. 版本信息：即二维码的规格，QR码符号共有 40 种规格的矩阵（一般为黑白 色），从 21x21 （版本 1），到 177x177 （版本 40），每一版本符号比前一版本每 边增加 4 个模块。 7. 纠错码字：用于修正二维码损坏带来的错误。 三. 简要的编码过程： 1. 数据分析 ：确定编码的字符类型， 按相应的字符集转换成符号字符；选择纠 错等级，在规格一定的条件下，纠错等级越高其真实数据的容量越小。 2. 数据编码： 将数据字
5、符转换为位流，每8 位一个码字，整体构成一个数据的 码字序列。其实知道这个数据码字序列就知道了二维码的数据内容。 数据可以按照一种模式进行编码，以便进行更高效的解码，例如：对数据： 01234567编码 （版本 1-H） ， 1 ） 分组： 012 345 67 2） 转成二进制：0120000001100 3450101011001 67 1000011 3）转成序列： 0000001100 0101011001 1000011 4）字符数转成二进制： 80000001000 5）加入模式指示符（上图数字）0001： 0001 0000001000 0000001100 0101011001
6、 1000011 对于字母、中文、日文等只 是分组的方式、模式等内容有所区别。基本方法是一致的 3. 纠错编码： 按需要将上面的码字序列分块，并根据纠错等级和分块的码字， 产生纠错码字，并把纠错码字加入到数据码字序列后面，成为一个新的序列。 在二维码规格和纠错等级确定的情况下，其实它所能容纳的码字总数和纠错码字 数也就确定了，比如：版本10，纠错等级时 H时，总共能容纳 346 个码字，其 中 224 个纠错码字。 就是说二维码区域中大约1/3 的码字时冗余的。 对于这 224 个纠错码字，它能够纠正 112个替代错误（如黑白颠倒）或者 224个据读错误（无 法读到或者无法译码），这样纠错容量
7、为： 112/346=32.4% 4. 构造最终数据信息： 在规格确定的条件下，将上面产生的序列按次序放如分 块中 按规定把数据分块，然后对每一块进行计算，得出相应的纠错码字区块， 把纠错码字区块按顺序构成一个序列，添加到原先的数据码字序列后面。如： D1, D12, D23, D35, D2, D13, D24, D36, . D11, D22, D33, D45, D34, D46, E1, E23,E45, E67, E2, E24, E46, E68，. 5. 构造矩阵： 将探测图形、分隔符、定位图形、校正图形和码字模块放入矩阵 中。 把上面的完整序列填充到相应规格的二维码矩阵的区域中
8、 6. 掩摸：将掩摸图形用于符号的编码区域， 使得二维码图形中的深色和浅色 （黑 色和白色）区域能够比率最优的分布。一个算法，不研究了，有兴趣的同学可 以继续。 7. 格式和版本信息： 生成格式和版本信息放入相应区域内。版本 7-40 都包含 了版本信息，没有版本信息的全为0。二维码上两个位置包含了版本信息，它们 是冗余的。版本信息共 18 位，6X3的矩阵，其中 6 位时数据为，如版本号8， 数据位的信息时 001000，后面的 12 位是纠错位。 四. 编程实现 1. 使用第三方库 zxing zxing 是一个很好的第三方库， 可以进行 多种条码，图码的解码。我们可以使用这个库进行二维码的生成和识别。