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南京航空航天大学
课 程 设 计
题 目 二维码的生成及识别
何俊豪 韩怀晓 晋晓飞
小组成员 :
瞿诗华 薛莉
二〇一五年十一月
第一章 QR码简介
QR码是由日本 Denso 公司与 1994 年制定出来的一种矩阵二维码符号, 它除了具有信息
版本信息
容量大、可靠性高、可表示汉字及图像信息、必威体育官网网址性强等优点外,还具有超高速响应、全方 位识别等特点。
QR 码符号是由正方形的细小模块构成,分为功能区和编码区。功能图形包括位置探测 图形、分隔符、定位图形、校正图形、格式信息、版本信息等,编码区域包括数据编码块和 纠错码图形。普通 QR码基本图形及区域功能对照图如图所示。
图 QR 码基本结构
QR 码的密度标识图形
位于两个“回” 字标识符之间的黑白相间的条纹, 用红色线标注的,这个区域可以用于
确定 QR码符号的像素方块的密度(即一个像素的大小),标识识别模块如图所示。
图 QR 码密度标识图形
位置探测图形
位置探测图形由三个重叠的同心正方形构成, 如图所示。 通过探测位置探测图形可以迅
速的从背景图像中判断出 QR码符号的大致位置。
图 QR 码探测图形
二维码定位就是找到二维码符号的位置探测图形,对有明显条码特征的区域进行定位,
然后根据图形结构特征值对不同的条码符号进行进一步的处理。通过 QR码的定位图形,可 以得到左上角位置探测图形的边界点和左下角位置探测图形的边界点如图( a)所示,因此 可以采用鲁棒性较好的算法拟合条码左边框, 然后通过直线拟合得到条码的上边框直线。 在
此基础上构建直角三角形,寻找出图形中心,如图( b)所示,并可以得到第四个交点,如
图( c)所示。
(a)确定左边界和上边界
(b)确定探测图形中心
图 条码图像初步定位流程
(c)确定第四个交点
QR码符号共有 40 种规格,版本 1 的规格为 21 模块× 21 模块,版本 2 为 25 模块× 25
模块,以此类推,每一版本符号比前一版本每边增加 4 个模块,直到版本 40,规格为 177
模块× 177 模块。 QR码的版本信息图形在整个二维码图像中的位置如图所示, QR码最高版
本 40 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。
图 版本信息图形
纠错码
QR 码具有“纠错能力”,即使在使用过程中遇到污损、折叠等现象,也可以自动恢复
数据。这一“纠错能力”具备四个级别,级别越高,纠错能力越高,但是数据量也会增加,
编码尺寸也会变大。 QR码各级别纠错码纠错能力如表所示。
表 纠错码级别纠错能力对照表
QR码的纠错能力
级别 级别 级别
级别
L
M
Q
H
约 7%
约 15%
约 25%
约 30%
第二章 QR码编码规则介绍
将输入的数据转变为一个位流,如果最开始的模式指示符不是默认的,其前面要用 ECI 标头,如果以默认的开始,位流的开头为第一个模式的指示符,如表 所示,该表定义了不 同模式下的模式指示符。表定义了不同模式和符号版本下的字符计数指示符的长度。
表 模式指示符
模式
ECI
数字
字母数字
8 位字节
日本汉字
中国汉字
结构链接
FNCI
指示符
0111
0001
0010
0100
1000
1101
0011
0101 (第一位置)
1001 (第二位置)
终止符(信息结尾)00
终止符(信息结尾)
表 字符计数指示符的位数
数字模式1012
数字模式
10
12
14
8 位字节模式
8
16
16
中国汉字模式
8
10
12
版本
1~9
10~26
27~40
9
11
13
数字模式编码实现
将输入的数据从左至右每三位转化成一个 10 位的二进制数,剩余的一位或者两位数据
分别转化成 4 位或 7 位二进制数。 然后在转换后的二进制数据前加上模式指示符和字符计数
指示符。例如输入数据:,编码步骤如图所示。
输入数据: 888 999 66
转换为二进制
888--1101111000 999--1111100111 66--1000010
连接序列
1101111000 1111100111 1000010
添加模式指示符和字符计数指示符
0001 0000001000 1101111000 1111100111 1000010
图 数字模式编码流程
字母模式编码实现
字母模式编码规则与数字模式编码规则类似,
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