精华内容
下载资源
问答
  • 二维码编码和显示设计说明: 这是基于战舰STM32写的二维码编码和显示。TFT是2.8寸的液晶,由于像素点的限制,我的矩阵只有57X57,二维码的编码程序是网上找的。抱着试试的心理,移植成功了,代码里面做了一点处理,...
  • 二维码编码原理

    万次阅读 2019-10-14 10:48:19
    二维码又称QR Code,QR全称Quick Response,是一个近几年来移动设备上超流行的一种编码方式,它比传统的Bar Code条形码能存更多的信息,也能表示更多的数据类型:比如:字符,数字,日文,中文等等。这两天学习了...

    二维码又称QR Code,QR全称Quick Response,是一个近几年来移动设备上超流行的一种编码方式,它比传统的Bar Code条形码能存更多的信息,也能表示更多的数据类型:比如:字符,数字,日文,中文等等。这两天学习了一下二维码图片生成的相关细节,觉得这个玩意就是一个密码算法,

    QR码的基本结构

    在这里插入图片描述

    位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形: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;
    校正图形:规格确定,校正图形的数量和位置也就确定了;
    格式信息:表示改二维码的纠错级别,分为L、M、Q、H;

    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。

    数据和纠错码字:实际保存的二维码信息,和纠错码字(用于修正二维码损坏带来的错误)。

    二维码的信息结构

    “码元结构”是指二维码中的码元数。从版本1(21码元×21码元)开始,在纵向和横向各自以4码元为单位递增,一直到版本40(177码元×177码元)。
    QR码的各个版本结合数据量、字符类型和纠错级别,均设有相对应的最多输入字符数。也就是说,如果增加数据量,则需要使用更多的码元来组成QR码,QR码就会变得更大。

    例如,需要输入的数据为100位的数字时,通过以下步骤来选定。
    1.假设要输入的数据种类为“数字”
    2.从“L”“M”“Q”“H”中选择纠错级别。(假设选择“M”)
    3.查看下表,先从数字列找出数字为100以上且接近100的,其次找出纠错级别“M”,两者交叉的部分就是最佳版本。
    在这里插入图片描述

    通过下面的计算为每个字符类型,总比特数的计算方法。
    在这里插入图片描述

    QR码的纠错

    在这里插入图片描述

    QR码的编码过程

    首先查看模式编码:
    在这里插入图片描述
    实例:
    数字模式:
    数据可以按照一种模式进行编码,以便进行更高效的解码,例如:对数据:01234567编码(版本1-H),
    1)分组:012 345 67
    2)转成二进制:
    012→0000001100
    345→0101011001
    67 →1000011
    3)转成序列:0000001100 0101011001 1000011
    4)字符总数 转成二进制(可以查看表3 字符计数位数 数字模式为10位 所以是10位2进制数):8→0000001000
    5)加入模式指示符(上图数字)0001:0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011
    数字字母模式
    在这里插入图片描述
    两两分组 首字符所对应的数值*45 + 第二个字符 转换成11位2进制数
    如果末尾为1个字符 则直接转换为6位二进制数
    在这里插入图片描述
    对于字节、中文、日文等只是分组的方式、模式等内容有所区别。基本方法是一致的。

    编码终止符
    如果编码后的字符长度不足当前版本和纠错级别所存储的容量,则在后续补”0000”,如果容量已满则无需添加终止符。此时得到的编码串为:
    例如 数字模式的01234567
    0001 0000001000 0000001100 0101011001 10000110000

    编成8bit码字

    将以上的编码再按8bit一组,形成码字:
    00010000 00100000 00001100 01010110 01100001 10000
    如果尾部数据不足8bit,则在尾部充0:
    00010000 00100000 00001100 01010110 01100001 10000000
    如果编码后的数据不足版本及纠错级别的最大容量,则在尾部补充 “11101100” 和 “00010001”,直到全部填满。所以 数字01234567,版本1-H(72位数据位数)的最后qr码为:
    00010000 00100000 00001100 01010110 01100001 10000000 00101110 10000000 11101100

    原理参考文档:

    https://blog.csdn.net/u012611878/article/details/53167009

    QR Code编码标准 :

    https://www.docin.com/p-366731780.html

    展开全文
  • QR二维码编码原理

    千次阅读 2019-01-17 10:44:52
    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,我这还是贴个图展示一下: 这个图如果被正确解码,应该看到我的名字和邮箱。 ...

    QR码生成原理(一)

    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,我这还是贴个图展示一下:

    这个图如果被正确解码,应该看到我的名字和邮箱。

    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(二)

    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、多字节字符等)。以版本1、纠错级别为Level Q的QR码为例,可以存储27个纯数字,或17个字母数字混合字符或11个8bit字节数据。如果要存储同样多的内容同时提高纠错级别,则需要采用更高的版本。版本1~9 数据容量、纠错码容量对照如下表:

    (version)(error correcting level)(count of data code words)count of EC code words(numeric)(alphanumeric)8bit
    1L197412517
    M1610342014
    Q1313271611
    H91717107
    2L3410774732
    M2816633826
    Q2222482920
    H1628342014
    3L55151277753
    M44261016142
    Q3436774732
    H2644583524
    4L802018711478
    M64361499062
    Q48521116746
    H3664825034
    5L10826255154106
    M864820212284
    Q62721448760
    H46881066444
    6L13636322195134
    M10864255154106
    Q769617510874
    H601121398458
    7L15640370224154
    M12472293178122
    Q8810820712586
    H661301549364
    8L19448461279192
    M15488365221152
    Q110132259157108
    H8615620212284
    9L23260552335230
    M182110432262180
    Q132160312189130
    H10019223514398

    如果要了解更详细的QR码容量信息,可以到电装的网站去看看http://www.denso-wave.com/qrcode/vertable1-e.html

     

    下面,就举例说明将“ABCDE123”转换成为版本1、Level H的QR码转换方法。

    二、模式标识符(Mode Indicator)

    QR码的模式(Mode)就是前文提到的数字、字符、8bit 字节码、多字节码等。对于不同的模式,都有对应的模式标识符(Mode Indicator)来帮助解码程序进行匹配,模式标识符是4bit的二进制数:

    1、数字模式(numeric mode ): 0001
    2、混合字符模式(alphanumeric mode) : 0010
    3、8bit byte mode: 0100
    4、日本汉字(KANJI mode) : 1000

    5、中国汉字(GB2312):1101

    由于示例文本串是混合字符,因此将选择alphanumeric mode,其标识码为:0010

    三、文本串计数标识符(Character count indicator)

    文本串计数标识符用来存储源内容字符串的长度,在版本1-9的QR码中,文本串长度标识符自身的长度被定义为:
    数字 : 10bit 
    混合字符 : 9bit
    8bit 字节码 : 8bit
    多字节码 : 8bit

    在本例中,源文本串的长度为8个字符,混合字符的长度为9bit,因此将字符个数8编码为9位二进制表示:000001000

    加上混合字符模式标识码,总的编码为0010 000001000

    四、数据内容编码

     1、数字模式下的编码

    在数字模式下,数据被限制为3个数字一段,分成若干段。如:"123456" 将分成"123" 和 "456",分别被编码成10bit的二进制数。“123”的10bit二进制表示法为:0001111011,实际上就是二进制的123。

    当数据的长度不足3个数字时,如果只有1个数字则用4bit,如果有2个数字就用7个bit来表示。
    如:"9876"被分成"987"和"6"两段,因此被表示为"1111011011 0110"。

    2、混合字符模式下的编码

    混合字符模式编码,其字符对照表如下:

     0   A  10   K  20   U  30   +  40 
    11 B11 L21 V31 -41
    22 C12 M22 W32 .42
    33 D13 N23 X33 /43
    44 E14 O24 Y34 :44
    55 F15 P25 Z35
    66 G16 Q26 [sp]36
    77 H17 R27 $37
    88 I18 S28 %38
    99 J19 T29 *3

     

    编码方式为:

    源码被分成两个字符一段,如下所示,每段的第一个字符乘上45,再用第二个数字相加。因此每段变成了11bit的2进制码,如果字符个数只有1个,则用6bit表示。

     

    示例: 

      "AB""CD""E1""23"
      45*10+1145*12+1345*14+145*2+3
      46155363193
    001000000100000111001101010001010010100111011100001011101


    3、8bit字节数据不经编码转换直接保存。

    五、编码终止符(Terminator)

    如果编码后的字符长度不足当前版本和纠错级别所存储的容量,则在后续补"0000",如果容量已满则无需添加终止符。此时得到的编码串为:

    0010 000001000 00111001101 01000101001 01001110111 000010111010000
    六、编成8bit码字(Code words)

    将以上的编码再按8bit一组,形成码字(code words):

     00100000 01000001 11001101 01000101 00101001 11011100 00101110 10000
    如果尾部数据不足8bit,则在尾部充0:

    00100000 01000001 11001101 01000101 00101001 11011100 00101110 10000000
    如果编码后的数据不足版本及纠错级别的最大容量,则在尾部补充 "11101100" 和 "00010001",直到全部填满。最后,版本1、Level H下的"ABCDE123" 的QR码是:

    00100000 01000001 11001101 01000101 00101001 11011100 00101110 1000000011101100

    十进制表示法为:

    32 65 205 69 41 220 46 128 236

    QR码编码原理三(日本汉字和中文编码)

    一、日本汉字(KANJI)是两个字节表示的字符码,编码的方式是将其转换为13字节的二进制码制。

    转换步骤为:

    1、对于JIS值为8140(hex) 到9FFC(hex)之间字符:

    a)将待转换的JIS值减去8140(hex);

    b)将高位字节乘以C0(hex);

    c)将b)步骤生成的数据加上低位字节;

    d)将结果转换为13位二进制串。

    2、对于JIS值为E040(hex)到EBBF(hex)之间的字符:

    a)将待转换的JIS值减去C140(hex);

    b)将高位字节乘以C0(hex);

    c)将b)步骤生成的数据加上低位字节;

    d)将结果转换为13位二进制串。

     

    二、中文汉字的与日文汉字转换步骤相似:

    1、对于第一字节为0xA1~0xAA之间,第二字节在0xA1~0xFE之间字符:

    a)第一字节减去0xA1;

    b)上一步结果乘以0x60;

    c)第二字节减去0xA1;

    d)将b)步骤的结果加上c步骤的结果;

    e)将结果转换为13位二进制串。

    1、对于第一字节为0xB0~0xFA之间,第二字节在0xA1~0xFE之间字符:

    a)第一字节减去0xA6;

    b)上一步结果乘以0x60;

    c)第二字节减去0xA1;

    d)将b)步骤的结果加上c步骤的结果;

    e)将结果转换为13位二进制串。

     

    一、使用jquery-qrcode生成二维码

    先简单说一下jquery-qrcode,这个开源的三方库(可以从https://github.com/jeromeetienne/jquery-qrcode 获取),

    qrcode.js 是实现二维码数据计算的核心类,

    jquery.qrcode.js 是把它用jquery方式封装起来的,用它来实现图形渲染,其实就是画图(支持canvas和table两种方式)

     

    支持的功能主要有:

     

    Js代码  

    text     : "https://github.com/jeromeetienne/jquery-qrcode"  //设置二维码内容  

    Js代码 

    render   : "canvas",//设置渲染方式  
    width       : 256,     //设置宽度  
    height      : 256,     //设置高度  
    typeNumber  : -1,      //计算模式  
    correctLevel    : QRErrorCorrectLevel.H,//纠错等级  
    background      : "#ffffff",//背景颜色  
    foreground      : "#000000" //前景颜色  

     

    使用方式非常简单

     

    Js代码  

    jQuery('#output').qrcode({width:200,height:200,correctLevel:0,text:content});  

     

     经过简单实践,

     

    使用canvas方式渲染性能还是非常不错的,但是如果用table方式,性能不太理想,特别是IE9以下的浏览器,所以需要自行优化一下渲染table的方式,这里就不细述了。

     

    二、JS生成中文二维码

    其实上面的js有一个小小的缺点,就是默认不支持中文。

    这跟js的机制有关系,jquery-qrcode这个库是采用 charCodeAt() 这个方式进行编码转换的,

    而这个方法默认会获取它的 Unicode 编码,一般的解码器都是采用UTF-8, ISO-8859-1等方式,

    英文是没有问题,如果是中文,一般情况下Unicode是UTF-16实现,长度2位,而UTF-8编码是3位,这样二维码的编解码就不匹配了。

    解决方式当然是,在二维码编码前把字符串转换成UTF-8,具体代码如下:

     

    Js代码  

    function utf16to8(str) {  
        var out, i, len, c;  
        out = "";  
        len = str.length;  
        for(i = 0; i < len; i++) {  
        c = str.charCodeAt(i);  
        if ((c >= 0x0001) && (c <= 0x007F)) {  
            out += str.charAt(i);  
        } else if (c > 0x07FF) {  
            out += String.fromCharCode(0xE0 | ((c >> 12) & 0x0F));  
            out += String.fromCharCode(0x80 | ((c >>  6) & 0x3F));  
            out += String.fromCharCode(0x80 | ((c >>  0) & 0x3F));  
        } else {  
            out += String.fromCharCode(0xC0 | ((c >>  6) & 0x1F));  
            out += String.fromCharCode(0x80 | ((c >>  0) & 0x3F));  
        }  
        }  
        return out;  
    } 

     

    三、参考

     

    https://github.com/jeromeetienne/jquery-qrcode

    http://www.onicos.com/staff/iz/amuse/javascript/expert/utf.txt

    二维码生成原理

    转自骆定华的博客:http://blog.csdn.net/jason_ldh/article/details/11801355

    展开全文
  • 二维码编码规范解读

    千次阅读 2021-10-16 11:27:48
    二维码

    1 QR码符号的结构

    QR 码符号的结构如下:
    在这里插入图片描述

    1.1 定位图案

    • Position Detection Pattern是定位图案,用于标记二维码的矩形大小。这三个定位图案有白边叫Separators for Postion Detection Patterns。之所以三个而不是四个意思就是三个就可以标识一个矩形了。
    • Timing Patterns也是用于定位的。原因是二维码有40种尺寸,尺寸过大了后需要有根标准线,不然扫描的时候可能会扫歪了。
    • Alignment Patterns 只有Version 2以上(包括Version2)的二维码需要这个东东,同样是为了定位用的。

    1.2 功能性数据

    • Format Information 存在于所有的尺寸中,用于存放一些格式化数据的。
    • Version Information 在 >=Version 7以上,需要预留两块3 x 6的区域存放一些版本信息。

    1.3 数据码和纠错码

    • 除了上述的那些地方,剩下的地方存放 Data Code 数据码 和 Error Correction Code 纠错码。

    2 定位符

    问题:为什么定位符是如下形式?
    在这里插入图片描述
    寻象图形包括三个相同的位置探测图形,分别位于符号的左上角、右上角和左下角,如图 2 所示。每个位置探测图形可以看作是由 3 个重叠的同心的正方形组成,它们分别为 7 × 7 7 \times 7 7×7 个深色模块、 5 × 5 5 \times 5 5×5 个浅模块和 3 × 3 3 \times 3 3×3 个深色模块。如图 9 所示,位置探测图形的模块宽度比为 1:1:3:1:1。符号中其他地方遇到类似图形的可能性极小,因此可以在视场中迅速地识别可能的 QR 码符号。识别组成寻象图形的三个位置探测图形,可以明确地确定视场中符号的位置和方向。
    定位符有三种:

    • Position Detection Pattern(位置探测图形)是定位图案,用于标记二维码的矩形大小。这三个定位图案有白边叫Separators for Position Detection Patterns。之所以三个而不是四个意思就是三个就可以标识一个矩形了。
    • Timing Patterns(定位图形)也是用于定位的。原因是二维码有40种尺寸,尺寸过大了后需要有根标准线,不然扫描的时候可能会扫歪了。
    • Alignment Patterns(矫正图形) 只有Version 2以上(包括Version2)的二维码需要这个东东,同样是为了定位用的。

    3 QR版本

    问题:QR 码规格是固定的吗?
    QR 码符号共有 40 种规格,分别为版本 1、版本 2……版本 40。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。图 3至 8 为版本 1,2,6,7,14,21 和 40 的符号结构。
    在这里插入图片描述

    4 QR码重要信息部分

    问题:QR 码哪些部分是重要的,哪些部分不重要,可以损失?

    5 数据编码

    Table 2 是各个编码格式的“编号”,这个东西要写在Format Information中。注:中文是1101

    Table 3 表示不同版本(尺寸)的二维码,对于数字、字符、字节和Kanji模式下,对于单个编码的2进制的位数。(在二维码的规格说明书中,有各种各样的编码规范表,后面还会提到)

    5.1 Numeric mode 数字编码

    从0到9。如果需要编码的数字的个数不是3的倍数,那么,最后剩下的1或2位数会被转成4或7bits,则其它的每3位数字会被编成 10、12、14bits,编成多长还要看二维码的尺寸(表3说明了这点)
    例子
    在Version 1的尺寸下,纠错级别为H的情况下,编码: 01234567

    1. 把上述数字分成三组: 012 345 67
    2. 把他们转成二进制: 012 转成0000001100345 转成 010101100167 转成 1000011
    3. 把这三个二进制串起来: 0000001100 0101011001 1000011
    4. 把数字的个数转成二进制 (version 1-H是10 bits ): 8个数字的二进制是 0000001000
    5. 把数字编码的标志0001和第4步的编码加到前面: 0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011

    5.2 Alphanumeric mode 字符编码

    包括 0-9,大写的A到Z(没有小写),以及符号$ % * + – . / :包括空格。这些字符会映射成一个字符索引表。如表5所示:(其中的SP是空格,Char是字符,Value是其索引值) 编码的过程是把字符两两分组,然后转成下表的45进制,然后转成11bits的二进制,如果最后有一个落单的,那就转成6bits的二进制。而编码模式和字符的个数需要根据不同的Version尺寸编成9, 11或13个二进制(如表3)

    例子
    在Version 1的尺寸下,纠错级别为H的情况下,编码: AC-42

    1. 从字符索引表中找到 AC-42 这五个字条的索引 (10,12,41,4,2)
    2. 两两分组: (10,12) (41,4) (2)
    3. 把每一组转成11bits的二进制:
      (10,12) 1045+12 等于 462 转成 00111001110
      (41,4) 41
      45+4 等于 1849 转成 11100111001
      (2) 等于 2 转成 000010
    4. 把这些二进制连接起来:00111001110 11100111001 000010
    5. 把字符的个数转成二进制 (Version 1-H为9 bits ): 5个字符,5转成 000000101
    6. 在头上加上编码标识 0010 和第5步的个数编码: 0010 000000101 00111001110 11100111001 000010

    5.3 kanji编码

    这是日文编码,也是双字节编码。同样,也可以用于中文编码。日文和汉字的编码会减去一个值。如:在0X8140 to 0X9FFC中的字符会减去8140,在0XE040到0XEBBF中的字符要减去0XC140,然后把结果前两个16进制位拿出来乘以0XC0,然后再加上后两个16进制位,最后转成13bit的编码。如下图示例:

    5.4 Byte mode字节编码

    字节编码,可以是0-255的ISO-8859-1字符。有些二维码的扫描器可以自动检测是否是UTF-8的编码。

    5.5 Extended Channel Interpretation (ECI) mode

    主要用于特殊的字符集,并不是所有的扫描器都支持这种编码。

    5.6 Structured Append mode

    用于混合编码,也就是说,这个二维码中包含了多种编码格式。

    5.7 FNC1 mode

    这种编码方式主要是给一些特殊的工业或行业用的。比如GS1条形码之类的。

    5.8 结束符和补齐符

    假如我们有个HELLO WORLD的字符串要编码,根据5.2节字符编码的例子,我们可以得到下面的编码:

    编码字符数HELLO WORLD的编码
    001000000101101100001011 01111000110 10001011100 10110111000 10011010100 001101

    5.8.1 结束符

    我们还要加上结束符

    编码字符数HELLO WORLD的编码结束符
    001000000101101100001011 01111000110 10001011100 10110111000 10011010100 0011010000

    5.8.2 按8bits重排

    如果所有的编码加起来不是8个倍数我们还要在后面加上足够的0,比如上面一共有78个bits,所以,我们还要加上2个0,然后按8个bits分好组:

    00100000 01011011 00001011 01111000 11010001 01110010 11011100 01001101 01000011 01000000

    5.8.3 补齐码(Padding Bytes)

    最后,如果如果还没有达到我们最大的bits数的限制,我们还要加一些补齐码(Padding Bytes),Padding Bytes就是重复下面的两个bytes:11101100 00010001 (这两个二进制转成十进制是236和17,我也不知道为什么,只知道Spec上是这么写的)关于每一个Version的每一种纠错级别的最大Bits限制,可以参看QR Code Spec的第28页到32页的Table-7一表。

    假设我们需要编码的是Version 1的Q纠错级,那么其最大需要104个bits,而我们上面只有80个bits,所以,还需要补24个bits,也就是需要3个Padding Bytes,我们就添加三个,于是得到下面的编码:

    00100000 01011011 00001011 01111000 11010001 01110010 11011100 01001101 01000011 01000000 11101100 00010001 11101100
    上面的编码就是数据码了,叫Data Codewords,每一个8bits叫一个codeword,我们还要对这些数据码加上纠错信息。

    6 纠错机制及纠错码

    问题:纠错码的位置及纠错原理?
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    上面我们说到了一些纠错级别,Error Correction Code Level,二维码中有四种级别的纠错,这就是为什么二维码有残缺还能扫出来,也就是为什么有人在二维码的中心位置加入图标。

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

    那么,QR是怎么对数据码加上纠错码的?首先,我们需要对数据码进行分组,也就是分成不同的Block,然后对各个Block进行纠错编码,对于如何分组,我们可以查看QR Code Spec的第33页到44页的Table-13到Table-22的定义表。注意最后两列:

    • Number of Error Code Correction Blocks :需要分多少个块。
    • Error Correction Code Per Blocks:每一个块中的code个数,所谓的code的个数,也就是有多少个8bits的字节。

    举个例子:上述的Version 5 + Q纠错级:需要4个Blocks(2个Blocks为一组,共两组),头一组的两个Blocks中各15个bits数据 + 各 9个bits的纠错码(注:表中的codewords就是一个8bits的byte)(再注:最后一例中的(c, k, r )的公式为:c = k + 2 * r,因为后脚注解释了:纠错码的容量小于纠错码的一半

    下表给一个5-Q的示例(因为二进制写起来会让表格太大,所以,我都用了十进制,我们可以看到每一块的纠错码有18个codewords,也就是18个8bits的二进制数)

    数据对每个块的纠错码
    1167 85 70 134 87 38 85 194 119 50 6 18 6 103 38213 199 11 45 115 247 241 223 229 248 154 117 154 111 86 161 111 39
    2246 246 66 7 118 134 242 7 38 86 22 198 199 146 687 204 96 60 202 182 124 157 200 134 27 129 209 17 163 163 120 133
    21182 230 247 119 50 7 118 134 87 38 82 6 134 151 50 7148 116 177 212 76 133 75 242 238 76 195 230 189 10 108 240 192 141
    270 247 118 86 194 6 151 50 16 236 17 236 17 236 17 236235 159 5 173 24 147 59 33 106 40 255 172 82 2 131 32 178 236

    注:二维码的纠错码主要是通过Reed-Solomon error correction(里德-所罗门纠错算法)来实现的。

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    7 最终编码:穿插放置

    如果你以为我们可以开始画图,你就错了。二维码的混乱技术还没有玩完,它还要把数据码和纠错码的各个codewords交替放在一起。如何交替呢,规则如下:

    对于数据码:把每个块的第一个codewords先拿出来按顺度排列好,然后再取第一块的第二个,如此类推。如:上述示例中的Data Codewords如下:

    块167857013487388519411950618610338
    块224624666711813424273886221981991466
    块31822302471195071181348738826134151507
    块4702471188619461515016236172361723617236

    我们先取第一列的:67, 246, 182, 70

    然后再取第二列的:67, 246, 182, 70, 85,246,230 ,247

    如此类推:67, 246, 182, 70, 85,246,230 ,247 ……… ……… ,38,6,50,17,7,236

    对于纠错码,也是一样:

    块 121319911451152472412232292481541171541118616111139
    块 28720496602021821241572001342712920917163163120133
    块 314811617721276133752422387619523018910108240192141
    块 423515951732414759331064025517282213132178236

    和数据码取的一样,得到:213,87,148,235,199,204,116,159,…… …… 39,133,141,236

    然后,再把这两组放在一起(纠错码放在数据码之后)得到:

    67, 246, 182, 70, 85, 246, 230, 247, 70, 66, 247, 118, 134, 7, 119, 86, 87, 118, 50, 194, 38, 134, 7, 6, 85, 242, 118, 151, 194, 7, 134, 50, 119, 38, 87, 16, 50, 86, 38, 236, 6, 22, 82, 17, 18, 198, 6, 236, 6, 199, 134, 17, 103, 146, 151, 236, 38, 6, 50, 17, 7, 236, 213, 87, 148, 235, 199, 204, 116, 159, 11, 96, 177, 5, 45, 60, 212, 173, 115, 202, 76, 24, 247, 182, 133, 147, 241, 124, 75, 59, 223, 157, 242, 33, 229, 200, 238, 106, 248, 134, 76, 40, 154, 27, 195, 255, 117, 129, 230, 172, 154, 209, 189, 82, 111, 17, 10, 2, 86, 163, 108, 131, 161, 163, 240, 32, 111, 120, 192, 178, 39, 133, 141, 236

    这就是我们的数据区。

    Remainder Bits

    最后再加上Reminder Bits,对于某些Version的QR,上面的还不够长度,还要加上Remainder Bits,比如:上述的5Q版的二维码,还要加上7个bits,Remainder Bits加零就好了。关于哪些Version需要多少个Remainder bit,可以参看QR Code Spec的第15页的Table-1的定义表。

    8 画二维码图

    8.1 Position Detection Pattern

    首先,先把Position Detection图案画在三个角上。(无论Version如何,这个图案的尺寸就是这么大)
    在这里插入图片描述

    8.2 Alignment Pattern

    然后,再把Alignment图案画上(无论Version如何,这个图案的尺寸就是这么大)
    在这里插入图片描述
    关于Alignment的位置,可以查看QR Code Spec的第81页的Table-E.1的定义表(下表是不完全表格)
    在这里插入图片描述
    下图是根据上述表格中的Version8的一个例子(6,24,42)
    在这里插入图片描述

    8.3 Timing Pattern

    接下来是Timing Pattern的线(这个不用多说了)
    在这里插入图片描述

    8.4 Format Information

    再接下来是Formation Information,下图中的蓝色部分。
    在这里插入图片描述
    Format Information是一个15个bits的信息,每一个bit的位置如下图所示:(注意图中的Dark Module,那是永远出现的)
    在这里插入图片描述
    这15个bits中包括:

    • 5个数据bits:其中,2个bits用于表示使用什么样的Error Correction Level,3个bits表示使用什么样的Mask
    • 10个纠错bits。主要通过BCH Code来计算

    然后15个bits还要与101010000010010做XOR操作。这样就保证不会因为我们选用了00的纠错级别和000的Mask,从而造成全部为白色,这会增加我们的扫描器的图像识别的困难。

    下面是一个示例:
    在这里插入图片描述
    关于Error Correction Level如下表所示:
    在这里插入图片描述
    关于Mask图案如后面的Table 23所示。

    8.5 Version Information

    再接下来是Version Information(版本7以后需要这个编码),下图中的蓝色部分。
    在这里插入图片描述
    Version Information一共是18个bits,其中包括6个bits的版本号以及12个bits的纠错码,下面是一个示例:
    在这里插入图片描述
    而其填充位置如下:
    在这里插入图片描述

    8.6 数据和数据纠错码

    然后是填接我们的最终编码,最终编码的填充方式如下:从左下角开始沿着红线填我们的各个bits,1是黑色,0是白色。如果遇到了上面的非数据区,则绕开或跳过。
    在这里插入图片描述

    8.7 掩模图形

    问题:为什么需要掩模?
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    9 接下来的工作

    https://blog.csdn.net/search_129_hr/article/details/120841195

    展开全文
  • 二维码 编码原理简介

    万次阅读 2013-03-06 17:39:35
    一、什么是二维码二维码 (2-dimensional bar code),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。 在许多种类的二维条码中,常用的码制有:Data ...

    一、什么是二维码:
    二维码 (2-dimensional bar code),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。

    在许多种类的二维条码中,常用的码制有:Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K等。
      1.堆叠式/行排式二维条码,如,Code 16K、Code 49、PDF417(如下图)等


     
        2.矩阵式二维码,最流行莫过于QR CODE
    二维码的名称是相对与一维码来说的,比如以前的条形码就是一个“一维码”,
    它的优点有:二维码存储的数据量更大;可以包含数字、字符,及中文文本等混合内容;有一定的容错性(在部分损坏以后可以正常读取);空间利用率高等。

    二、QR CODE 介绍
    QR(Quick-Response) code是被广泛使用的一种二维码,解码速度快。
    它可以存储多用类型




     
    如上图时一个qrcode的基本结构,其中:
    位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形: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;
    校正图形:规格确定,校正图形的数量和位置也就确定了;
    格式信息:表示改二维码的纠错级别,分为L、M、Q、H;

    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。
    数据和纠错码字:实际保存的二维码信息,和纠错码字(用于修正二维码损坏带来的错误)。

    简要的编码过程:
        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,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。

        2. 数据编码: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。其实知道这个数据码字序列就知道了二维码的数据内容。
              
     

     
     
                数据可以按照一种模式进行编码,以便进行更高效的解码,例如:对数据:01234567编码(版本1-H),
                1)分组:012 345 67
                 2)转成二进制:012→0000001100
                                                       345→0101011001
                                                        67 →1000011
                  3)转成序列:0000001100 0101011001 1000011
                  4)字符数 转成二进制:8→0000001000
                  5)加入模式指示符(上图数字)0001:0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011
               对于字母、中文、日文等只是分组的方式、模式等内容有所区别。基本方法是一致的

        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。
                 

     
            在二维码规格和纠错等级确定的情况下,其实它所能容纳的码字总数和纠错码字数也就确定了,比如:版本10,纠错等级时H时,总共能容纳346个码字,其中224个纠错码字。
            就是说二维码区域中大约1/3的码字时冗余的。对于这224个纠错码字,它能够纠正112个替代错误(如黑白颠倒)或者224个据读错误(无法读到或者无法译码),
            这样纠错容量为:112/346=32.4%
          
        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如分块中
            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。
            如:D1, D12, D23, D35, D2, D13, D24, D36, ... D11, D22, D33, D45, D34, D46, E1, E23,E45, E67, E2, E24, E46, E68,...

    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。
             

     
           
             把上面的完整序列填充到相应规格的二维码矩阵的区域中


        6. 掩摸:将掩摸图形用于符号的编码区域,使得二维码图形中的深色和浅色(黑色和白色)区域能够比率最优的分布。
                 一个算法,不研究了,有兴趣的同学可以继续。
        7. 格式和版本信息:生成格式和版本信息放入相应区域内。
            版本7-40都包含了版本信息,没有版本信息的全为0。二维码上两个位置包含了版本信息,它们是冗余的。
            版本信息共18位,6X3的矩阵,其中6位时数据为,如版本号8,数据位的信息时 001000,后面的12位是纠错位。


    至此,二维码的编码流程基本完成了,下面就来实践一下吧,当然不用自己再去编写上面的算法了,使用三方包zxing 就可以了
    编码:
                 public static void encode(String content, String format, String filePath) {
    try {
    Hashtable hints = new Hashtable();//设置编码类型
    hints.put(EncodeHintType.CHARACTER_SET, DEFAULT_ENCODING);
    //编码
                               BitMatrix bitMatrix = new QRCodeWriter().encode(content,
    BarcodeFormat.QR_CODE, DEFAULT_IMAGE_WIDTH,
    DEFAULT_IMAGE_HEIGHT,hints);
    //输出到文件,也可以输出到流
    File file = new File(filePath);
    MatrixToImageWriter.writeToFile(bitMatrix, format, file);

    } catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
    } catch (WriterException e1) {
    e1.printStackTrace();
    }
    }

    解码:    BufferedImage image = ImageIO.read(file);//读取文件
    LuminanceSource source = new BufferedImageLuminanceSource(image);
    BinaryBitmap bitmap = new BinaryBitmap(new HybridBinarizer(
    source));
                      //解码
    Result result = new MultiFormatReader().decode(bitmap);
    String resultStr = result.getText();
                    System.out.println(resultStr);



    参考内容及资料:
    http://zh.wikipedia.org/wiki/QR%E7%A2%BC
    http://code.google.com/p/zxing/
    http://www.google.com/

    展开全文
  • 小程序生成二维码400 错误

    千次阅读 2018-09-26 15:08:57
    小程序生成二维码400 错误 小程序生成二维码官方文档其实很简单,就在这里,我在这里使用的是接口B:适用于需要的码数量几多的业务场景,其中的参数如下图所示: 在这里,写接口可能会报400错误,也就是说参数...
  • 可以对任意内容进行编码,URL 是一种流行的选择 :) 每个 QR 码都包含错误恢复信息,以帮助读取损坏或模糊的代码。 错误恢复有四个级别:低、中、高和最高。 具有更高恢复级别的二维码对损坏更强大,但代价是体积更...
  • Data Matrix二维码编码原理及其识别技术

    万次阅读 多人点赞 2020-03-26 23:29:47
    Data Matrix二维码由美国国际资料公司(International Data Matrix)于1989年发明,是一种由黑色、白色的色块以正方形或长方形组成的二维码,其发展构想是希望在较小的标签上存储更多的信息量。DM码适合于小零件的的...
  • 二维码 编码原理

    2014-05-22 16:40:07
    一、什么是二维码二维码 (2-dimensional bar code),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。在许多种类的二维条码中,常用的码制有:Data Matrix, Maxi...
  • 二维码概述 一.二维码 1.二维码 二维码使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地“0”、“1”比特流地...
  • C#WinForm二维码编码解码器

    千次阅读 2017-12-11 21:31:17
    使用ThoughtWorks.QRCode组件,该组件是一个免费开源的二维码操作动态链接库,在进行程序编写实现该系统的过程中,应先将ThoughtWorks.QRCode.dll文件通过“添加引用”进行添加,在程序中添加指令集:using Thought...
  • qr二维码遇到的一些问题

    千次阅读 2017-09-17 10:27:57
    编码模式,大体定义如下: typedef enum {  QR_MODE_NUL = -1, ///  Internal use only  QR_MODE_NUM = 0, ///  QR_MODE_AN, ///  QR_MODE_8, ///  QR_MODE_KANJI, ///  QR_
  • 二维码原理与编码介绍

    千次阅读 2014-07-05 16:25:16
    二维条码(二维码)是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。二维码是DOI(Digital Object Unique Identifier,数字对象唯一识别符)的一种。 在代码编制上...
  • 二维码编码原理简介

    2014-04-30 11:11:00
    数据和纠错码字:实际保存的二维码信息,和纠错码字(用于修正二维码损坏带来的错误)。 简要的编码过程:    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,在规格一定的条件...
  • 再将讲这个工具类之前,我先给小白补充一点条形码和二维码(以下基础知识选自,我本科阶段的一本教材:《物联网导论》(刘云浩 编著)。有对物联网感兴趣的,可以看看这本书),我们要内外兼修,你说是不是这么个理呢...
  • 目录纠错码编码流程图多项式长除法 纠错码编码 在阅读这篇文章前,你需要一些数学基础和编程能力。 纠错码编码,是将数据码字多项式 由 纠错码生成多项式 进行 多项式除法。 流程图 纠错码编码多项式除法结束编码 ...
  • 二维码及解析

    千次阅读 2020-04-10 19:07:26
    说到二维码大家一定不陌生,可以说现在二维码几乎渗透到了我们生活的各个角落,举例来说吧,我们到超市商场购物时扫描二维码付款,我们出行时乘坐公交地铁扫描二维码进站,我们到菜鸟驿站取件时扫描二维码取件,如果...
  • Android 二维码开发功能实现(四)------基于Zxing实现编码功能(生成二维码,一维码等) 前言 关于Google的开源库Zxing,前面也写了几遍文章进行介绍.我们先简单的回顾一下! Android 二维码的扫码功能实现(一) 这...
  • 有的二维码生成的含有中文的数据编码是GBK编码,如百度二维码生成器,使用系统原生二维码扫描就会出现乱码,于是开始网上查阅,该试的方法都尝试过了,终于功夫不负有心人,问题得到了解决,先上代码 NSString *...
  • 1.二维码又称二维条码,常见的二维码为QR Code,QR全称Quick Response,是一个近几年来移动设备上超流行的一种编码方式,它比传统的Bar Code条形码能存更多的信息,也能表示更多的数据类型。 2.英文单词 QrCode 3....
  • 二维码检测定位

    千次阅读 2021-07-27 13:10:58
    条码 条码分为一维条码、二维条码和三维条码。 一维条码(Bar Code) 一维条码是由一组粗细不同、黑白(或彩色)相间...二维条码简称为二维码,是用某站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
  • 在ireport中定义图片的image expression 是下面这段:com.google.zxing.client.j2se.MatrixToImageWriter.toBufferedImage(new com.google.zxing.qrcode.QRCodeWriter...200,200)) 那么这个二维码的纠错级别如何设置?
  • 二维码分类

    千次阅读 2020-09-29 14:37:14
    二维码分类 最近在做二维码解码的项目。用的是zxing库+VS2015+OPENCV3.4,网上说ZBAR库也ok; 概念: 二维条码/二维码(2-dimensional bar code)是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二位方向上)分布的黑白...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 11,210
精华内容 4,484
关键字:

二维码编码错误