二维码基础及应用--QR码进阶

二维码基础及应用培训--QR码进阶Inspur1纲要I.二维码简介及应用II.QR码特点III.纠错编码的基本原理IV.QR码标准V.QR码的编码VI.QR码的解码2I.二维码简介及应用二维条码/二维码（2-dimensionalbarcode）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理：它具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。二维条码/二维码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，因此能在很小的面积内表达大量的信息。与一维条码一样，二维条码也有许多不同的编码方法，或称码制。就这些码制的编码原理而言，通常可分为以下三种类型：1.线性堆叠式二维码是在一维条码编码原理的基础上，将多个一维码在纵向堆叠而产生的。典型的码制如：Code16K、Code49、PDF417等。2.矩阵式二维码是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。典型的码制如：Aztec、MaxiCode、QRCode、DataMatrix等。3.邮政码通过不同长度的条进行编码，主要用于邮件编码，如：Postnet、BPO4-State。3二维条码/二维码的特点I.二维码简介及应用1．高密度编码，信息容量大：可容纳多达1850个大写字母或2710个数字或1108个字节，或500多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍。2．编码范围广：该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来；可以表示多种语言文字；可表示图像数据。3．容错能力强，具有纠错功能：这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以正确得到识读，损毁面积达50％仍可恢复信息。4．译码可靠性高：它比普通条码译码错误率百万分之二要低得多，误码率不超过千万分之一。5．可引入加密措施：保密性、防伪性好。6．成本低，易制作，持久耐用。7．条码符号形状、尺寸大小比例可变。8．二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读。4I.二维码简介及应用二维条码目前应用二维条码具有储存量大、保密性高、追踪性高、抗损性强、备援性大、成本便宜等特性，这些特性特别适用于表单、安全保密、追踪、证照、存货盘点、资料备援等方面。表单应用:公文表单、商业表单、进出口报单、舱单等资料之传送交换，减少人工重覆输入表单资料，避免人为错误，降低人力成本保密应用:商业情报、经济情报、政治情报、军事情报、私人情报等机密资料之加密及传递。追踪应用:公文自动追踪、生产线零件自动追踪、客户服务自动追踪、邮购运送自动追踪、维修记录自动追踪、危险物品自动追踪、後勤补给自动追踪、医疗体检自动追踪、生态研究自动追踪等。证照应用:护照、身份证、挂号证、驾照、会员证、识别证、连锁店会员证等证照之资料登记及自动输入，发挥「随到随读」、「立即取用」的资讯管理效果。盘点应用:物流中心、仓储中心、联勤中心之货品及固定资产之自动盘点，发挥「立即盘点、立即决策」的效果。备援应用:文件表单的资料若不愿或不能以磁碟、光碟等电子媒体储存备援时，可利用二维条码来储存备援，携带方便，不怕折叠，保存时间长，又可影印传真，做更多备份。5I.二维码简介及应用手机二维条码应用手机扫描二维码技术简单的说是通过手机拍照功能对二维码进行扫描，快速获取到二维条码中存储的信息，进行上网、发送短信、拨号、资料交换、自动文字输入等，手机二维码目前已经被各大手机厂商使用开发。手机二维码是二维码的一种，手机二维码不但可以印刷在报纸、杂志、广告、图书、包装以及个人名片上，用户还可以通过手机扫描二维码，或输入二维码下面的号码即可实现快速手机上网功能，并随时随地下载图文、了解企业产品信息等。6II.QR码-快速矩阵二维条码特点QR码是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵二维码符号，QR码除具有一维条码及其它二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象多种文字信息、保密防伪性强等优点外，QR码还具有如下主要特点：普通的一维条码只能在横向位置表示大约20位的字母或数字信息，无纠错功能，使用时候需要后台数据库的支持，而QR码二维条码是横向纵向都存有信息，可以放入字母、数字、汉字、照片、指纹等大量信息，相当一个可移动的数据库。如果用一维条码与二维条码表示同样的信息，QR二维码占用的空间只是条码1／11的面积。QR码(2D符号)在横向和纵向上都包含有信息，而条码只有一个方向上包含有信息。QR码能够包含的信息比条码多得多7QR码比其他二维码相比，具有识读速度快、数据密度大、占用空间小的优势。QR码的三个角上有三个寻象图形，使用CCD识读设备来探测码的位置、大小、倾斜角度、并加以解码，实现360度高速识读。每秒可以识读30个含有100个字符QR码。QR码容量密度大，可以放入1817个汉字、7089个数字、4200个英文字母。QR码用数据压缩方式表示汉字，仅用13bit即可表示一个汉字，比其他二维条码表示汉字的效率提高了20%。QR具有4个等级的纠错功能，即使破损或破损也能够正确识读。QR码抗弯曲的性能强，通过QR码中的每隔一定的间隔配置有校正图形，从码的外形来求得推测校正图形中心点与实际校正图形中心点的误差来修正各个模快的中心距离，即使将QR码贴在弯曲的物品上也能够快速识读。QR码可以分割成16个QR码，可以一次性识读数个分割码，适应于印刷面积有限及细长空间印刷的需要。此外微型QR码可以在1厘米的空间内放入35个数字或9个汉字或21个英文字母，适合对小型电路板对ID号码进行采集的需要。多到7,089数字可以被编码。II.QR码-快速矩阵二维条码特点300个字符或数字被编进这样大小的QR码里面同样的数据只有条码的十分之一大小8II.QR码-快速矩阵二维条码特点超高速识读：从QRCode码的英文名称QuickResponseCode可以看出，超高速识读特点是QRCode码区别于四一七条码、DataMatrix等二维码的主要特性。由于在用CCD识读QRCode码时，整个QRCode码符号中信息的读取是通过QRCode码符号的位置探测图形，用硬件来实现，因此，信息识读过程所需时间很短，它具有超高速识读特点。用CCD二维条码识读设备，每秒可识读30个含有100个字符的QRCode码符号；对于含有相同数据信息的四一七条码符号，每秒仅能识读3个符号；对于DataMartix矩阵码，每秒仅能识读2～3个符号。QRCode码的超高速识读特性是它能够广泛应用于工业自动化生产线管理等领域。全方位识读：QRCode码具有全方位（360°）识读特点,这是QRCode码优于行排式二维条码如四一七条码的另一主要特点,由于四一七条码是将一维条码符号在行排高度上的截短来实现的,因此,它很难实现全方位识读,其识读方位角仅为±10°.能够有效地表示中国汉字、日本汉字：由于QRCode码用特定的数据压缩模式表示中国汉字和日本汉字，它仅用13bit可表示一个汉字，而四一七条码、DataMartix等二维码没有特定的汉字表示模式，因此仅用字节表示模式来表示汉字，在用字节模式表示汉字时，需用16bit（二个字节）表示一个汉字，因此QRCode码比其它的二维条码表示汉字的效率提高了20%。9II.QR码-快速矩阵二维条码特点编码字符集：1、数字型数据（数字0～9）；2、字母数字型数据（数字0～9；大写字母A～Z；9个其他字符：space，$,%,*,+,-,.,/,：）；3、8位字节型数据；4、日本汉字字符；5、中国汉字字符（GB2312对应的汉字和非汉字字符）。QR码符号的基本特性符号规格21×21模块（版本1）-177×177模块（版本40）(每一规格：每边增加4个模块)数据类型与容量（指最大规格符号版本40-L级）·数字数据:7,089个字符·字母数据:4,296个字符·8位字节数据:2,953个字符·中国汉字、日本汉字数据:1,817个字符数据表示方法深色模块表示二进制“1”，浅色模块表示二进制“0”。10II.QR码-快速矩阵二维条码特点纠错能力·L级：约可纠错7%的数据码字·M级：约可纠错15%的数据码字·Q级：约可纠错25%的数据码字·H级：约可纠错30%的数据码字结构链接可用1-16个QRCode码符号表示一组信息掩模可以使符号中深色与浅色模块的比例接近1：1，使因相邻模块的排列造成译码困难的可能性降为最小。扩充解释这种方式使符号可以表示缺省字符集以外的数据（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希腊字母等），以及其他解释（如用一定的压缩方式表示的数据）或者对行业特点的需要进行编码。独立定位功能QR码QRCode可高效地表示汉字，相同内容，其尺寸小于相同密度的PDF417条码。目前市场上的大部分条码打印机都支持QRcode条码，其专有的汉字模式更加适合我国应用。因此，QR码在我国具有良好的应用前景。11Ⅲ.纠错编码的基本原理为了方便对差错编码原理进行叙述，下面先介绍一些基本术语。信息码元——指进行差错编码前送入的原始信息编码。监督码元——指经过差错编码后在信息码元基础上增加的冗余码元。码字（组）——由信息码元和监督码元组成的，具有一定长度的编码组合。码集——不同信息码元经差错编码后形成的多个码字组成的集合。码重——码字的重量，即一个码字中“1”码的个数。通常用W表示。例如：码字10011000的码重W=3，而码字00000000的码重W=0。码距——所谓码元距离就是两个码组中对应码位上码元不同的个数（也称汉明距）。码距反映的是码组之间的差异程度，比如，00和01两组码的码距为1；011和100的码距为3。11000与10011之间的距离d=3。码字10011001和11110101之间的码距为4。最小码距——码集中所有码字之间码距的最小值即称为最小码距，用表示。例如：若码集包含的码字有10010，00011，和11000，则各码字两两之间的码距分别如下：0mindd或基本概念1210010和00011之间10010和11000之间00011和11000之间因此该码集的最小码距为2，即。000、001、110三个码组相比较，码距有1和2两个值最小码距是码的一个重要参数，它是衡量码检错、纠错能力的依据。2mind1mindⅢ.纠错编码的基本原理Ⅲ.纠错编码的基本原理基本概念13Ⅲ.纠错编码的基本原理分组码kr分组码一般可用(n,k)表示。其中，k是每组二进制信息码元的数目，n是编码码组的码元总位数，又称为码组长度，简称码长。n-k=r为每个码组中的监督码元数目。简单地说，分组码是对每段k位长的信息组以一定的规则增加r个监督元，组成长为n的码字。在二进制情况下，共有2k个不同的信息组，相应地可得到2k个不同的码字，称为许用码组。其余2n-2k个码字未被选用，称为禁用码组。如：（7，4）（9，5）14Ⅲ.纠错编码的基本原理编码纠检错能力与最小码距之间的关系数字通信系统中送入信道的信息都是“0”“1”组合的数字信号，例如：待传送的信息是“晴”和“雨”，则只需一位数字编码就可以表示。若用“1”表示“晴”，“0”表示“雨”。当“0”“1”形式的信息在信道中传输时将0错成1或将1错成0时，由于发生差错后的信息编码状态是发送端可能出现的状态，因此接收端无法发现差错。但是如果发送信息送进信道之前，在每个编码之后附加一位冗余码，变成用两位编码“11“表示”晴“，“00”表示“雨”，则在传输过程中由于干扰造成信息编码中一位码发生差错，错成“10”（或“01”）时，由于“10”或“01”都是发送端不可能出现的编码，接收端就能发现差错，但此时并不能判断出差错是第一比特还是第二比特，因此不能自动纠错许用码组00、11禁用码组10、0115Ⅲ.纠错编码的基本原理编码纠检错能