QR码技术简介

摘要：

QR即“快速响应”代码是2D矩阵代码这是通过考虑两个点来设计的，即它与1D条形码相比，能够存储大量数据，它必须使用任何手持设备高速解码手机。QR码提供高数据存储容量，快速扫描，全方位可读性等等优点包括纠错（使代码损坏也可以成功阅读）和不同类型的版本。

不同种类的QR码符号，如徽标二维码，加密的QR码，iQR代码也可供用户使用根据自己的需要选择。现在，QR码被应用于不同的应用程序中营销，安全，学术等有关的流和效益很快。更多的人越来越多了解这项技术并相应地使用它。该QR码的普及随着迅速增长的智能手机用户以及QR码正在快速到达全球范围内的高度认可。

关键词：

二维码; 快速响应代码; 二维码结构体; QR码编码; QR码解码。

I、引言

QR码是一种矩阵条形码或二维条形码可以存储数据信息并设计为可读取的代码智能手机。QR代表“快速响应”表示代码的内容应该有很快解码速度。代码由排列成正方形的黑色模块组成在白色背景上的图案。编码的信息可以是文本，URL或其他数据。二维码是旨在允许其内容高速解码。QR码的普及正在世界迅速增长。如今，内置摄像头的手机都是广泛用于识别QR码。

QR码由丰田子公司Denso创建浪潮在1994年，最初用于跟踪库存汽车零件制造业。

QR码开发背后的想法是条形码信息容量的限制（只能容纳20个字母数字字符）。

虽然它们是为追踪车辆零件而开发的制造，QR码现在用于许多其他领域，从商业跟踪到娱乐，店内产品标签，以及那些针对智能手机的应用程序用户。用户可以打开URL;扫描QR后接收文字码。通过使用QR代码生成网站或应用程序，用户可以生成并打印自己的QR码供其他人扫描和使用。

QR码系统由QR码编码器和解码器。编码器负责编码数据和生成QR码，而解码器解码数据来自二维码。

图1 QR码的工作（概述）

图1显示了QR码工作的概述。该明文，URL或其他数据被提供给QR码编码器，它生成所需的QR码，当我们想要访问QR码的数据，QR码被解码通过QR码解码器（扫描仪）检索QR数据代码。

II、QR二维码的信息载体与版本

QR码的符号版本范围从版本1开始到版本40。每个版本都有不同的模块配置或模块数量。（该模块指的是构成QR码的黑白点。）“模块配置”是指模块的数量包含在符号中，从版本1开始（21times;21模块）最高版本40（177times;177模块）。图2显示基本QR码的模块配置。

图2 QR码的版本模块配置

表1 QR二维码版本40的数据容纳能力

每个QR码符号版本都具有最大数据容量，根据数据量，字符类型和纠错级别。换句话说，作为数据量增加，需要更多模块来构成QR码，导致更大的QR码符号。表1显示了数据版本40的容量为不同类型的数据。

III、QR二维码的纠错能力

QR码采用纠错来产生一系列错误校正码字被添加到数据码字，即使它是脏的、序列破损的也能使符号被读取。QR码实现了强大的纠错功能通过使用广泛的Reed-Solomon码的能力数学误差校正方法。四级错误校正可用，更高级别具有高能力容错。表2显示了纠错级别及其错误近似纠错能力。

在选择纠错级别时，背景条件以及QR码符号的期望大小需要进行考虑。

表二 纠错能力水平%表示

例如，级别Q（25％纠错）或H（30％）可以满足工厂或QR的其他应用程序代码可能变脏或损坏的环境。包含大量数据干净的环境和代码，可以选择等级L（7％）。一般来说，M级（15％）是最常用的。

IV、QR二维码的结构

每个QR码符号应由方形模块构成排列成正方形阵列，由功能组成模式和编码区域。整个符号应该是四面环绕着一个封闭的区域边界。

功能模式是必须放置的形状QR码的特定区域，以确保QR码扫描仪可以正确识别和定位代码解码。有4种类型的功能模式; 他们是取景器图案，分隔符，定时图案和对齐图案。编码区域包含表示版本的数据信息，格式信息，数据和纠错码字。图3示出了QR码的结构符号。

图3 QR码符号的结构

bull; Finder模式：Finder模式是特殊位置检测模式位于三个角落（左上角，每个符号的右上角和左下角）。它由一个7times;7模块的外部黑暗方块组成，一个5times;5模块的内部光方块和一个实心中心的黑暗方块是3times;3模块。该每个位置检测中的模块宽度比pattern为1：1：3：1：1，如图4所示。取景器图案设计为图案不太可能出现在其他地方。

图4 Finder模式

QR码使QR码扫描仪可以搜索这个亮暗模块的比例来检测取景器模式和正确定位QR码进行解码。

bull;分隔符：分隔符是单模块广泛区域每个finder模式和编码之间的空白区域。

bull;时序模式：有2种时序模式，即水平定时模式和垂直定时模式。它们由交替的黑暗和光线组成模块。水平定时模式放在分隔符之间的第二行QR码。该垂直定时模式位于第6列分隔符之间的QR码。这些模式是有助于确定符号密度，模块坐标和版本信息区域。

bull;对齐模式：构建对齐模式5times;5暗模块，3times;3光模块和单个中心的黑暗模块。 QR码是版本2更大的必须有对齐模式和数字对齐模式取决于符号版本。

bull;编码区域：编码区域包含格式信息，版本信息，数据和错误校正码。对于格式信息，单模块数组必须保留在左上角，右上角附近，左下方查找器模式和版本信息，a左下方取景器上方6times;3区域的区域图案和右上角左侧的3times;6块取景器模式是保留的。

bull;安静区域：这是一个4个模块的宽区域，不包含数据，它用于确保周围的文本或标记不应误导QR码数据。

V、QR二维码的编码与解码

A.生成/编码QR码的程序

为了将输入数据转换为QR码符号，我们将经历一些步骤[4] [5] [6]; 图5显示了概述编码过程。

bull;数据分析：QR码对一串文本进行编码。该QR标准有四种编码文本的模式：数字，字母数字，字节和汉字。每种模式编码文本作为一串位（1和0），但每种模式使用将文本转换为位的不同方法优化每种编码方法以编码数据用尽可能短的比特串。因此，第一步应该是进行数据分析确定文本是否可以用数字编码，字母数字，字节或汉字模式，然后选择最佳模式为您的文字。

bull;数据编码：下一步是编码文本。结果此步骤是一串分为数据的位每个8位长的码字。用于编码的模式由Mode识别指标，是一个4位的字符串。编码数据必须从使用的适当模式指示器开始用于编码。正在编码的字符数是由称为Character的位串表示计数指标。放置字符计数指示器模式指示器及其长度为版本后依赖。

bull;纠错编码：QR码使用错误更正。这意味着数据位的字符串代表我们的文本，然后我们必须使用这些位使用过程生成纠错码字称为里德 - 所罗门纠错。QR扫描仪读取数据代码字和错误修正码字。通过比较两者，扫描仪可以确定它正确读取数据或不，如果它没有正确读取数据，它可以纠正错误。

bull;结构最终消息：数据和错误纠正现在必须是前面步骤中生成的代码字按正确顺序排列。对于大型QR码，生成数据和纠错码字块，这些块必须交错到QR码规范。

bull;Matrix中的模块放置：生成数据后代码字和纠错码字和按照正确的顺序安排它们，你必须放置QR码矩阵中的位。代码字是以特定方式排列在矩阵中。

图5 QR码编码

bull;数据屏蔽：QR码矩阵中的某些模式可以使QR码扫描仪难以正确使用阅读代码。为了抵消这个，QR码规范定义了八种掩模图案，每种都有根据特定模式改变QR码。

bull;格式和版本信息：最后一步是添加格式和（如有必要）版本信息到QR代码通过在代码的特定区域中添加像素在之前的步骤中留空。格式像素识别纠错级别和掩码模式正在使用此QR码。版本像素编码QR矩阵的大小并且仅是用于较大的QR码。

B.解码QR码的过程

从QR码解码数据是相反的编码程序。图6显示了该概述解码过程[5] [6]。

bull;识别模块：识别黑暗和光明通过定位将模块作为“0”和“1”位的数组并获得符号的图像。

bull;提取格式信息：解码格式信息和释放掩蔽模式和对格式信息应用纠错必要的模块。还获得掩模图案参考。

bull;确定版本信息：如果版本信息适用然后解码它版本信息区然后确定QR码符号的版本。

bull;释放掩蔽：为了释放掩蔽，使用Mask对编码区域位模式进行异或已从中提取参考的模式格式信息。

bull;恢复数据和纠错码字：恢复数据和纠错码字通过阅读符号字符来显示消息（根据模型的放置规则）。

bull;错误检测和纠正：利用纠错码字，识别错误，如果有的话检测到错误，纠正错误。

bull;解码数据代码字：划分数据代码字根据模式指标和分段分段字符数指标。最后，解码根据使用的模式和数据字符输出解码后的文本作为结果。

图6 QR码解码

VI、QR二维码的类型

QR码分为五大类。

A.QR码模型1和2原始QR码是QR码模型1，代码能够编码1,167个数字，最大版本为14（73x73个模块）。通过改进模型1创建的QR码使这个代码即使在某种程度上扭曲也可以顺利阅读。打印在曲面上或其表面的QR码由于读取角度可以使读取图像失真通过参考嵌入的对准图案有效地读取在他们中。该代码最多可编码7,089个数字最大版本为40（177x177模块）。

图7 QR码的类型

B.微QR码

该QR码仅是一个方向检测模式代码，以便它可以在较小的空间中打印。一个主要的Micro QR Code的特点是它只有一个位置检测模式，与需要的常规QR码相比由于位置检测模式是一定的面积位于符号的三个角落。此外，QR码至少需要四个模块符号周围的宽边距，而两个模块宽保证足以支持Micro QR Code。这个配置Micro QR Code允许在比QR小的区域进行打印码。

C. LogoQ（徽标QR码）

Logo QR Code是一种新颖的QR码通过将其与字母混合来增强视觉识别能力和全彩色的图片。由于LogoQ是一种高度可设计的QR码，它可以将LogoQ与普通QR区分开来码。由于在生成LogoQ时使用专有逻辑代码，可以结合设计能力和可读性。

D. iQR代码

iQR Code是矩阵型2D代码，便于阅读它的位置和大小。此代码允许广泛的范围代码来自小于传统QR码和微型QR码可以存储更多数据的大型QR码这些。此代码可以打印为矩形代码，翻转代码，黑白反转代码或点图案代码（直接部分标记），留下广泛的范围在各个领域的应用。

E.加密的QR码

加密QR码是一种配备的QR码阅读限制功能。这可以用来存储私人信息和管理一个有能力的团体访问QR码信息。基本上，加密的QR代码是QR代码，包含加密数据。在加密QR码系统中，数据信息是使用加密技术加密然后再加密加密数据应用于QR码编码器（发生器）生成QR码。之后这个QR码是第一个由QR码解码器扫描并解码然后数据使用解密技术检索信息。图8显示加密的QR码机制的概述。

图8加密QR码的概念

VII、QR二维码的优缺点

A.二维码的优点

bull;全向和快速扫描：QR码可以阅读速度更快，从内部任意角度扫描360度即无需将扫描仪对准代码符号。

bull;小尺寸：QR码占用的空间更少。二维码可以容纳1-D中包含的相同数量的数据条形码只占空间的十分之一。

bull;巨大的数据存储容量：QR码具有高数据存储容量。单个QR码符号即可最多包含7,089个数字（数量的200倍）传统1-D的数据存储容量条码）。

bull;多种类型的数据：QR码可以处理数字，字母数字字符，日语，中文或韩文字符和二进制数据。

bull;纠错：使用的纠错技术QR码可以成功解码代码符号，即使高达30％的数据是脏的或破损。

bull;直接标记：由于高度的QR码导致的QR码低对比度条件下的可读性允许将符号直接打印到零件或产品上。

bull;适用于所有人：任何人都可以自己制作QR码根据自己的需要，例如用户可以创建自己网站的URL的QR码用于广告目的。

bull;广泛的用途：有很多潜在的用途二维码。它们可用于扩展用户在商店，餐馆，网站等方面的经验。

B. QR码的缺点

虽然QR码有很多积极点，但是，QR码也有一些缺点，比如，极品二维码扫描仪;解码代码用户必须拥有QR读者应用，限制了观众;安全问题，之前扫描一个代码，扫描仪永远不会真正知道在哪里代码将带领他们;缺乏公众意识，很大部分人口仍未意识到这项技术。

VIII、应用的范围

虽然QR码最初是为追踪而设计的汽车零部件，但现在它很快就被使用了在许多其他使用传统条形码的地区，例如作为制造业，零售业，医疗保健业和运输业。 此外，QR代码在一些新颖的应用中发现有用领域包括移动营销，在线广告，电子机票/优惠券，电子支付，身份证明，学者[8]，信息安全，OMR表篡改检测等。

移动营销最近受到欢迎目睹了快速增长，二维码越来越多出现在印刷品和在线广告以及标志上，围板，海报和其他细节。

通过用智能手机扫描QR码，消费者可以连接到相关的网页或接收目标营销信息，如特价，折扣券，产品或商店信息等。

IX、QR二维码在当今时代的引入与发展

QR码快速到达高度验收。 越来越多的人采用和使用它技术每一天。 快速背后的原因之一QR码的增长是因为它

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

---

资料编号：[441932]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word