二维码在移动电子商务中的应用 - 图文(3)

识，二维码则是对“物品”的描述。表1为二维码与条形码的对照表。

表1 二维码与条形码的对照

项目 条码类型 一维条码 信息密度与信息容量 错误校验及纠错能力 可通过校验字符进行错误校验，没有纠错能力 具有错误校验和纠错能力，可根据需求设置不同的纠错级别 垂直方向是否携带信息 不携带信息 用途 对数据库和通信网络的依赖 多数应用场合依赖数据库及通信网络 识读设备 信息密度低，信息容量较小 对物品的标识 可用线扫描器识读，如光笔、线阵CCD、激光枪等 对行排式二维码可用线扫描器的多次扫描识读；对于矩阵式二维码仅能用图像扫描器识读 二维条码 信息密度高，信息容量大 携带信息 对物品的描述 可不依赖数据主通信网络而单独应用

相比一维码，二维码具有以下特点和优势。 （1） 信息存储容量大, 密度高, 编码能力强；

（2） 能对物品进行精确描述、定位，具有超强容错能力和纠错功能；

（3） 制作容易，印制方便，成本低，大小比例可变，有良好的保密性、防伪性能； （4） 读取方便。

3.3 QR码

QR（Quick Response）码，是目前被广泛使用的一种二维码，其内容能够快速被解码。QR码条码可以比普通条码存储更多的信息，也无需像普通条码一样，在扫描时需要扫描器直线对准扫描，特别方便在移动电子商务时代被作为手机二维码使用,因此在本次研究中我们将QR作为手机二维码的代表来解析编码与解码的原理[3]。

1.QR码简介

QR 码是于 1994 年 9 月由日本 Denso 公司研制的一种矩阵二维条码符号，除了具备存储容量大、可储存多种字体、防伪性能强等优点外，还具备以下特点。

（1）超高速识别读取 （2）全方位识读

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（3）中国汉字、日本汉字完全能表示 （4）存储容量扩大 2．QR符号结构

QR码符号结构如图8所示，每个 QR Code 符号是一个正方形图形，由 3 个位置探测图形、0 或若干个校正图形、位置探测图形和分隔符、若干个定位图形以及编码区域构成。如图所示，其中功能图形是 QR 特有的特点，数据编码是对数据的压缩存储，符号的四周为空白区域[4]。

图8

(1)功能图形

1）空白区：在 QR 图形的四周存在的四个模块宽的区域是空白区，它用于区别其他图形，该区域设置色彩与浅色模块一致。

2）位置探测图形：每个 QR 图形符号都有三个完全一样的位置探测图形，其主要用于对 QR 码图形的寻找，实现软件自动识别 QR 图形时，自动寻找图形。

3）分隔符：分隔符是QR 码图形中位置探测图形与编码区域之间的浅色模块区域，它用来分隔位置探测图形。

4）定位图形：定位图形在 QR 码图形水平与垂直方位，通过对定位图形的识别，可以确定 QR 码的密度与版本，实现提出模块坐标基准位置，能够快速的形成图形网格，迅速提取数据。

5）校正图形：校正图形的特点是由三个同中心的正方形组合而成的，有个 3×3 的浅色模块和 5×5 个的深色模块并且有个位于中心的深色模块。

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（2）编码区域

编码区域包括信息的数据、纠错码信息以及版本信息和格式信息。 1）版本信息

QR 条码目前总共规定 40 种规格，自版本 7 开始，出现版本信息和格式信息部，版本越高存储的数据也就越多。

2）格式信息

每个 QR 符号格式信息区域有两处，避免格式信息识读出错，用两处重复校验，格式信息主要存储纠错等级，掩膜编号。

3）数据码字和纠错码字

QR 条码采用 RS 纠错算法，将得到的数据字段和纠错码字段分段存储。 3.编码过程

根据 QR 二维条码的符号特点，其编码也有独特的特点，编码主要是实现将用户输入的信息（包括数字、字母、汉字）转换成 0、1 矩阵保存在二维数组中，编码流程图

[8]

如图10所示：

数据分析 数据编码 纠错编码 构造最终数据信息 构造矩阵 掩模 生成格式和版本信息

图10

（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； （2） 数据编码

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将数据字符转换为位流，每8位一个码字，整体构成一个数据的码字序列； （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。在规格一定的条件下，纠错等级越高其真实数据的容量越小（表2）；

表2 错误修正容量

错误修正容量 L水平 M水平 Q水平 H水平 7%的字码可以被修正 15%的字码可以被修正 25%的字码可以被修正 30%的字码可以被修正

（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人分块中。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；

（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； （6）掩模

用规定的八种掩模图形依次分别只对符号的编码区域的数据进行掩模处理，然后通过评价表来对八种图形评分，选择二维码图形中的深色和浅色（黑色和白色）区域比率分布最优的图形作为QR 条码图形；

（7）生成格式和版本信息

生成格式和版本信息，形成符号。 4.手机解码过程

从识读一个QR码符号到输出数据字符的译码步骤是编码程序的逆过程，图11为该过程的流程。

[8]

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开始 识别深，浅模块 格式信息编码 确定版本 消除掩模 没有错误 恢复数据和纠错码字 用纠错码字进行错误检查 错误 纠错 数据码字译码 输出 结束

图11

译码过程：

（1）定位并获取符号图像； （2）识读格式信息；

（3）识读版本信息，确定符号的版本；

（4）用掩模图形对编码区域的位图进行异或处理，消除掩模；

（5）根据模块排列规则，识读符号字符，恢复信息的数据与纠错码字；

（6）用与纠错等级信息相对应的纠错码字检测错误，如果发现错误，则进行纠错； （7） 根据模式指示符和字符计数指示符将数据码字划分成多个部分； （8）最后，按照使用的模式进行译码，得出数据字符并输出结果[6]。

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