二維碼基礎原理

參考網址:

http://cli.im/news/10601

http://developer.51cto.com/art/201310/414082_all.htm

二維條碼是指在一維條碼的基礎上擴展出另一維具有可讀性的條碼,使用黑白矩形圖案表示二進制數據,被設備掃描后可獲取其中所包含的信息。一維條碼的寬度記載著數據,而其長度沒有記載數據。二維條碼的長度、寬度均記載著數據。二維條碼有一維條碼沒有的“定位點”和“容錯機制”。容錯機制在即使沒有辨識到全部的條碼、或是說條碼有污損時,也可以正確地還原條碼上的信息。二維條碼的種類很多,不同的機構開發出的二維條碼具有不同的結構以及編寫、讀取方法。

堆疊式/行排式二維條碼,如,Code 16K、Code 49、PDF417等。

矩陣式二維碼,最流行莫過于QR CODE,二維碼的名稱是相對與一維碼來說的,比如以前的條形碼就是一個“一維碼”。它的優點有:二維碼存儲的數據量更大;可以包含數字、字符,及中文文本等混合內容;有一定的容錯性(在部分損壞以后可以正常讀取);空間利用率高等。

二維碼編碼過程

1、數據分析:確定編碼的字符類型,按相應的字符集轉換成符號字符; 選擇糾錯等級,在規格一定的條件下,糾錯等級越高其真實數據的容量越小。

2、數據編碼:將數據字符轉換為位流,每8位一個碼字,整體構成一個數據的碼字序列。其實知道這個數據碼字序列就知道了二維碼的數據內容。


下面就用一個案例帶你了解二維碼的編碼過程,以對數據01234567編碼為例

1)分組:012 345 67

2)轉成二進制:012→0000001100 ? ? ?345→0101011001 ? ??67 →1000011

3)轉成序列:0000001100 0101011001 1000011

4)字符數 轉成二進制:8→0000001000

5)加入模式指示符(上圖數字)0001:0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011

對于字母、中文、日文等只是分組的方式、模式等內容有所區別,基本方法是一致的。二維碼雖然比起一維條碼具有更強大的信息記載能力,但也是有容量限制,通過下面這個表格小草帶你了解二維碼的容量到底有多大。


3、糾錯編碼:按需要將上面的碼字序列分塊,并根據糾錯等級和分塊的碼字,產生糾錯碼字,并把糾錯碼字加入到數據碼字序列后面,成為一個新的序列。在二維碼規格和糾錯等級確定的情況下,其實它所能容納的碼字總數和糾錯碼字數也就確定了,比如:版本10,糾錯等級時H時,總共能容納346個碼字,其中224個糾錯碼字。就是說二維碼區域中大約1/3的碼字時冗余的。對于這224個糾錯碼字,它能夠糾正112個替代錯誤(如黑白顛倒)或者224個據讀錯誤(無法讀到或者無法譯碼),這樣糾錯容量為:112/346=32.4%

4、構造最終數據信息:在規格確定的條件下,將上面產生的序列按次序放如分塊中按規定把數據分塊,然后對每一塊進行計算,得出相應的糾錯碼字區塊,把糾錯碼字區塊 按順序構成一個序列,添加到原先的數據碼字序列后面。如:D1, D12, D23, D35, D2, D13, D24, D36, … D11, D22, D33, D45, D34, D46, E1, E23,E45, E67, E2, E24, E46, E68,…

5 、構造矩陣:在構造矩陣之前,我們先來了解一個普通二維碼的基本結構。


位置探測圖形、位置探測圖形分隔符、定位圖形:用于對二維碼的定位,對每個QR碼來說,位置都是固定存在的,只是大小規格會有所差異;

校正圖形:規格確定,校正圖形的數量和位置也就確定了;

格式信息:表示改二維碼的糾錯級別,分為L、M、Q、H;

版本信息:即二維碼的規格,QR碼符號共有40種規格的矩陣(一般為黑白色),從21×21(版本1),到177×177(版本40),每一版本符號比前一版本 每邊增加4個模塊。

數據和糾錯碼字:實際保存的二維碼信息,和糾錯碼字(用于修正二維碼損壞帶來的錯誤)。

了解了二維碼的基本結構后,將探測圖形、分隔符、定位圖形、校正圖形和碼字模塊放入矩陣中,并把上面的完整序列填充到相應規格的二維碼矩陣的區域中。


6、掩膜:將掩摸圖形用于符號的編碼區域,使得二維碼圖形中的深色和淺色(黑色和白色)區域能夠比率最優的分布。

7、格式和版本信息:生成格式和版本信息放入相應區域內。版本7-40都包含了版本信息,沒有版本信息的全為0。二維碼上兩個位置包含了版本信息,它們是冗余的。版本信息共18位,6X3的矩陣,其中6位時數據為,如版本號8,數據位的信息時 001000,后面的12位是糾錯位。

最后編輯于
?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯系作者
平臺聲明:文章內容(如有圖片或視頻亦包括在內)由作者上傳并發布,文章內容僅代表作者本人觀點,簡書系信息發布平臺,僅提供信息存儲服務。
  • 序言:七十年代末,一起剝皮案震驚了整個濱河市,隨后出現的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 230,182評論 6 543
  • 序言:濱河連續發生了三起死亡事件,死亡現場離奇詭異,居然都是意外死亡,警方通過查閱死者的電腦和手機,發現死者居然都...
    沈念sama閱讀 99,489評論 3 429
  • 文/潘曉璐 我一進店門,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來,“玉大人,你說我怎么就攤上這事。” “怎么了?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 178,290評論 0 383
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵,是天一觀的道長。 經常有香客問我,道長,這世上最難降的妖魔是什么? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 63,776評論 1 317
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮,結果婚禮上,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己,他們只是感情好,可當我...
    茶點故事閱讀 72,510評論 6 412
  • 文/花漫 我一把揭開白布。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪。 梳的紋絲不亂的頭發上,一...
    開封第一講書人閱讀 55,866評論 1 328
  • 那天,我揣著相機與錄音,去河邊找鬼。 笑死,一個胖子當著我的面吹牛,可吹牛的內容都是我干的。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 43,860評論 3 447
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼!你這毒婦竟也來了?” 一聲冷哼從身側響起,我...
    開封第一講書人閱讀 43,036評論 0 290
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎,沒想到半個月后,有當地人在樹林里發現了一具尸體,經...
    沈念sama閱讀 49,585評論 1 336
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 41,331評論 3 358
  • 正文 我和宋清朗相戀三年,在試婚紗的時候發現自己被綠了。 大學時的朋友給我發了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點故事閱讀 43,536評論 1 374
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡,死狀恐怖,靈堂內的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情,我是刑警寧澤,帶...
    沈念sama閱讀 39,058評論 5 363
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站,受9級特大地震影響,放射性物質發生泄漏。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環境...
    茶點故事閱讀 44,754評論 3 349
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧,春花似錦、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 35,154評論 0 28
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至,卻和暖如春,著一層夾襖步出監牢的瞬間,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 36,469評論 1 295
  • 我被黑心中介騙來泰國打工, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道東北人。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 52,273評論 3 399
  • 正文 我出身青樓,卻偏偏與公主長得像,于是被迫代替她去往敵國和親。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子,可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 48,505評論 2 379

推薦閱讀更多精彩內容