關於二維碼

什麼是二維碼
二維碼 (dimensional barcode) ,又稱二維條碼,是在一維條碼的基礎上擴展出的一種具有可讀性的條碼。設備掃描二維條碼,通過識別條碼的長度和寬度中所記載的二進制數據,可獲取其中所包含的信息。相比一維條碼,二維碼記載更復雜的數據,比如圖片、網絡鏈接等。


二維碼生成和解析原理
不同的二維碼有不同的轉換和解析算法,它是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面(二維方向上)分佈的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的;在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的“0”、“1”比特流的概念,使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息,通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理:它具有條碼技術的一些共性:每種碼制有其特定的字符集;每個字符佔有一定的寬度;具有一定的校驗功能等。同時還具有對不同行的信息自動識別功能、及處理圖形旋轉變化等特點。
在許多種類的二維條碼中,常用的碼制有:Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K 等,QR碼是1994年由日本Denso-Wave公司發明。QR來自英文「Quick Response」的縮寫,即快速反應的意思,源自發明者希望QR碼可讓其內容快速被解碼。QR碼最常見於日本、韓國;併爲目前日本最流行的二維空間條碼。
一個二維碼可容納多達1850個大寫字母戒2710個數字戒1108個字節,戒500多個漢字,比普通條碼信息容量約高几十倍。

分類
二維條碼/二維碼可以分爲堆疊式/行排式二維條碼和矩陣式二維條碼。它具有條碼技術的一些共性:每種碼制有其特定的字符集;每個字符佔有一定的寬度;具有一定的校驗功能等。同時還具有對不同行的信息自動識別功能、及處理圖形旋轉變化等特點。 堆疊式/行排式二維條碼形態上是由多行短截的一維條碼堆疊而成;矩陣式二維條碼以矩陣的形式組成,在矩陣相應元素位置上用“點”表示二進制“1”, 用“空”表示二進制“0”,“點”和“空”的排列組成代碼。


常見二維碼應用
二維條碼具有儲存量大、保密性高、追蹤性高、抗損性強、備援性大、成本便宜等特性,這些特性特別適用於表單、安全保密、追蹤、證照、存貨盤點、資料備援等方面。
幾個創意應用方式:
1、Tesco 在韓國首爾地鐵站架設了大幅的QR Code 展示海報,讓忙碌的上班族用智能手機應用程序掃描後即可虛擬下單購物,不用到超市,也能快速購物,貨品可以快速配送到家。這樣創意的銷售方式,讓Tesco 的網絡業績上漲了130%。
2、微信二維碼:你的手機在安裝有可識別二維碼的軟件後,可以直接用手機攝像頭來掃描和識別二維碼所包含的信息。 打開二維碼掃描後用攝像頭對準二維碼掃描成功後會顯示二維碼主人的名片信息。


qrCode具體原理
代表性的矩陣式二維條碼。
一個qrcode的基本結構,其中:
位置探測圖形、位置探測圖形分隔符、定位圖形:用於對二維碼的定位,對每個QR碼來說,位置都是固定存在的,只是大小規格會有所差異;
校正圖形:規格確定,校正圖形的數量和位置也就確定了;
格式信息:表示改二維碼的糾錯級別,分爲L、M、Q、H;
版本信息:即二維碼的規格,QR碼符號共有40種規格的矩陣(一般爲黑白色),從21x21(版本1),到177x177(版本40),每一版本符號比前一版本 每邊增加4個模塊。
數據和糾錯碼字:實際保存的二維碼信息,和糾錯碼字(用於修正二維碼損壞帶來的錯誤)。

簡要的編碼過程:
    1. 數據分析:確定編碼的字符類型,按相應的字符集轉換成符號字符; 選擇糾錯等級,在規格一定的條件下,糾錯等級越高其真實數據的容量越小。
    2. 數據編碼:將數據字符轉換爲位流,每8位一個碼字,整體構成一個數據的碼字序列。其實知道這個數據碼字序列就知道了二維碼的數據內容。
       數據可以按照一種模式進行編碼,以便進行更高效的解碼,例如:對數據:01234567編碼(版本1-H),
             1)分組:012 345 67
             2)轉成二進制:012→0000001100
                            345→0101011001
                            67 →1000011
             3)轉成序列:0000001100 0101011001 1000011
             4)字符數 轉成二進制:8→0000001000
             5)加入模式指示符(上圖數字)0001:0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011
       對於字母、中文、日文等只是分組的方式、模式等內容有所區別。基本方法是一致的

    3. 糾錯編碼:按需要將上面的碼字序列分塊,並根據糾錯等級和分塊的碼字,產生糾錯碼字,並把糾錯碼字加入到數據碼字序列後面,成爲一個新的序列。
        在二維碼規格和糾錯等級確定的情況下,其實它所能容納的碼字總數和糾錯碼字數也就確定了,比如:版本10,糾錯等級時H時,總共能容納346個碼字,其中224個糾錯碼字。
        就是說二維碼區域中大約1/3的碼字時冗餘的。對於這224個糾錯碼字,它能夠糾正112個替代錯誤(如黑白顛倒)或者224個據讀錯誤(無法讀到或者無法譯碼),
        這樣糾錯容量爲:112/346=32.4%
     
    4. 構造最終數據信息:在規格確定的條件下,將上面產生的序列按次序放如分塊中
        按規定把數據分塊,然後對每一塊進行計算,得出相應的糾錯碼字區塊,把糾錯碼字區塊 按順序構成一個序列,添加到原先的數據碼字序列後面。
        如:D1, D12, D23, D35, D2, D13, D24, D36, ... D11, D22, D33, D45, D34, D46, E1, E23,E45, E67, E2, E24, E46, E68,...

    5. 構造矩陣:將探測圖形、分隔符、定位圖形、校正圖形和碼字模塊放入矩陣中。把上面的完整序列填充到相應規格的二維碼矩陣的區域中


    6. 掩摸:將掩摸圖形用於符號的編碼區域,使得二維碼圖形中的深色和淺色(黑色和白色)區域能夠比率最優的分佈。

    7. 格式和版本信息:生成格式和版本信息放入相應區域內。
        版本7-40都包含了版本信息,沒有版本信息的全爲0。二維碼上兩個位置包含了版本信息,它們是冗餘的。
        版本信息共18位,6X3的矩陣,其中6位時數據爲,如版本號8,數據位的信息時 001000,後面的12位是糾錯位。

 

 

 

 

 

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