QRCode二维码总结 |
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QR码生成原理-QR Code(ISO 18004)编码方式 一、什么是QR码 QR码属于矩阵式二维码中的一个种类,由DENSO(日本电装)公司开发,由JIS和ISO将其标准化。QR码的样子其实在很多场合已经能够被看到了 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。 2.2 QR二维码的识别原理 2.2.1定位 手机拍摄QR 码图像时,可能会同时采集到条码周围其他的图像。这些干扰图像会增加图像处理的复杂度,因此,可以把这些没必要的干扰图像通过裁切的方式去除。校正后,直接对正方形A'B'C'D'外的区域裁切,就可以去除其余背景。 QR 码符号中有3 个位置探测图形,分别位于符号图像4 个角中的3 个角,每个 4 位置探测图像都是由固定深浅颜色的模块组成。模块深浅颜色顺序为深色—浅色—深色—浅色—深色,各元素宽度的比例为1∶ 1∶ 3∶ 1∶ 1(如下图所示)。
即使图像有旋转,位置探测图像的模块颜色顺序和宽度比例也不变。对二值化后的图像按行、列分别逐点扫描,把同一灰度级的相邻像素记录为线段。如果有5 段线段的长度比例符合1∶ 1∶ 3 ∶ 1 ∶ 1,且深浅颜色顺序为深—浅—深—浅—深,则记录该线段。扫描完后,把行相邻的线段分为1 组,去除与所有线段都不相邻的行线段( 可能是随机的干扰线段) 。同样处理列线段,把行线段组和列线段组中相互交叉的组分类,求出交叉的行、列线段组的中心点,即为位置探测图形的中心。 2.2.2 预处理 基本原理:QR 码作为手机二维码,其应用模式如下图所示。手机等智能设备通过摄像头采集带有条码符号的图像,对图像进行灰度化、二值化、旋转校正等预处理,进行条码检测。如果检测到非QR 码,则重新采集; 如果是QR 码,则进行图像信息的取样。用Reed - Solomon 码的译码算法对取到的数据进行纠错译码,统计出现的错误数量。如果错误数量超出纠错容量,则纠错译码失败,重新采集图像; 如果可以正确进行纠错译码,则把纠错后的信息进行各种数据模式下的译码,恢复出编码信息,继而根据应用模式进行信息输出、发送短信或网址跳转等后续处理。 二、QR码的特点 说到QR码的特点: 一)是高速读取(QR就是取自“Quick Response”的首字母),对读取速度的体验源自于我手机上的一个软件,象上面贴出的码图,通过摄像头从拍摄到解码到显示内容也就三秒左右,对摄像的角度也没有什么要求; 二)是高容量、高密度;理论上内容经过压缩处理后可以存7089个数字,4296 个字母和数字混合字符,2953个8位字节数据,1817个汉字; 三)是支持纠错处理;纠错处理相对复杂,目前我还没有深入了解,按照QR码的标准文档说明,QR码的纠错分为4个级别,分别是: level L : 最大 7% 的错误能够被纠正; level M : 最大 15% 的错误能够被纠正; level Q : 最大 25% 的错误能够被纠正; level H : 最大 30% 的错误能够被纠正; 四)是结构化;看似无规则的图形,其实对区域有严格的定义,下图就是一个模式2、版本1的QR图结构(关于QR码的"模式"、"版本"将在后面进行介绍):
在上图21*21的矩阵中,黑白的区域在QR码规范中被指定为固定的位置,称为寻像图形(finder pattern) 和 定位图形(timing pattern)。寻像图形和定位图形用来帮助解码程序确定图形中具体符号的坐标。 黄色的区域用来保存被编码的数据内容以及纠错信息码。 蓝色的区域,用来标识纠错的级别(也就是Level L到Level H)和所谓的"Mask pattern",这个区域被称为“格式化信息”(format information)。 五)是扩展能力。QR码的Structure Append特点,使一个QR码可以分解成多个QR码,反之,也可以将多个QR码的数据组合到一个QR码中来:
三、QR码的模式和版本 前面提到过QR码的模式(Model)和版本(Version)。QR码分为Model1和Model2两种模式,Model1是对QR的初始定义,Model2是对Model1的扩展,目前使用较为普遍的是Model2,本文的所有说明也仅用于Model2。 QR图的大小(size)被定义为版本(Version),版本号从1到40。版本1就是一个21*21的矩阵,每增加一个版本号,矩阵的大小就增 加4个模块(Module),因此,版本40就是一个177*177的矩阵。(版本越高,意味着存储的内容越多,纠错能力也越强)。
三、QR码支持的编码内容 QR码支持编码的内容包括纯数字、数字和字符混合编码、8位字节码和包含汉字在内的多字节字符。其中: 数字:每三个为一组压缩成10bit。 字母数字混合:每两个为一组,压缩成11bit。 8bit字节数据:无压缩直接保存。 多字节字符:每一个字符被压缩成13bit。
QR码编码原理(编码)
编码就是把常见的数字、字符等转换成QR码的方法。说具体的编码之前,先说一下QR码的最大容量问题。 一、最大容量 QR码的最大容量取决于选择的版本、纠错级别和编码模式(Mode:数字、字符、多字节字 |
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