于曉鵬 韓振寰 吉林師范大學(xué)計算機(jī)學(xué)院

淺談二維碼技術(shù)的出現(xiàn)及發(fā)展歷程

于曉鵬 韓振寰 吉林師范大學(xué)計算機(jī)學(xué)院

隨著計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，自動識別技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。在眾多自動識別技術(shù)中，條形碼技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今備受關(guān)注的計算機(jī)自動識別技術(shù)之一。條形碼分為一維條碼和二維條碼。由于一維條碼受到容量的限制，僅能標(biāo)識商品，而不能描述商品。二維條碼彌補(bǔ)了一維條碼面臨的容量限制問題，具有可靠性高、信息量大、保密等優(yōu)點，而且可以用來表示多種文字、圖像信息。本文的研究內(nèi)容是二維條碼QR二維碼的研究與應(yīng)用。首先簡要介紹了國內(nèi)外QR二維碼的研究情況，然后簡單闡述了其編碼過程的原理和方法。

二維碼生成與識別 二維碼發(fā)展

1 二維碼的起源

二維碼的發(fā)展最早起源于日本，是采用一種特定的幾何圖形按照一定的規(guī)律通過二維方向的平面分布的黑白相間圖形來記錄數(shù)據(jù)符號信息的，在代碼編制方面巧妙地利用構(gòu)成計算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用多個與二進(jìn)制相對應(yīng)的黑白幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)據(jù)信息，通過光電掃描設(shè)備或者圖象輸入設(shè)備來自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理。二維條形碼具有條形碼技術(shù)的一些共性：每種碼制有其特定的字符集；每個字符占有一定的寬度；具有一定的校驗功能等。

二維碼是一把萬能鎖，它適用于所有的信息數(shù)據(jù)。在信息發(fā)達(dá)的現(xiàn)代商業(yè)市場中，可實現(xiàn)的應(yīng)用十分廣泛，如：數(shù)據(jù)下載、定位、導(dǎo)航、鐵路訂票系統(tǒng)、車輛管理等等。

1.1 二維碼國外應(yīng)用研究情況

國外對二維條碼技術(shù)的研究開始于20世紀(jì)80年代末。新成立的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，即條碼自動識別技術(shù)委員會，已制定了QR Code的國際標(biāo)準(zhǔn)《自動識別與數(shù)據(jù)采集技術(shù)——條碼符號技術(shù)規(guī)范——QR二維碼》，起草了PDF417，Code 16K，Data Matrix，Maxi Code等二維條碼的ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)草案。

二維條碼作為一種全新的信息傳遞、存儲和識別技術(shù)，自誕生以來就得到了世界上許多國家的關(guān)注。在二維條碼設(shè)備開發(fā)研制、生產(chǎn)應(yīng)用方面，美國、日本等國的設(shè)備制造商生產(chǎn)的圖像識讀設(shè)備、符號生成設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于各類二維條碼應(yīng)用系統(tǒng)。

1.2 二維碼國內(nèi)應(yīng)用研究情況

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的不斷完善，國內(nèi)在原國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局和國家有關(guān)部門的大力支持下對二維條碼這一新技術(shù)的需求與日俱增。在我國已有把二維條碼用于人員管理和物品管理的實例。同時，QR二維碼被越來越廣泛地應(yīng)用于電子票務(wù)領(lǐng)域，電影票、電子會員卡等給人們的日常生活帶來便利。2009年12月，廣州機(jī)場已經(jīng)開始使用電子機(jī)票了，無需登機(jī)牌，一條二維碼短信就可以輕松登機(jī)。

2 QR二維碼編碼原理

QR二維碼符號包括兩大部分：編碼區(qū)格式和功能圖形。編碼區(qū)格式包括了由格式信息、版本信息以及數(shù)據(jù)信息和RS生成的糾錯碼字，其中大部分是數(shù)據(jù)信息和糾錯碼字；而功能圖形是指符號中用于符號定位與特征識別的特定圖形，由位置探測圖形、分隔符、定位圖形以及校正圖形組成。

3 QR二維碼的編碼方法

3.1 數(shù)據(jù)分析

首先對輸入的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析，確定編碼字符的類型。QR二維碼可以支持對多種不同的數(shù)據(jù)模式進(jìn)行編碼，包括數(shù)字、字母和中國漢字等。分析數(shù)據(jù)的目的是為了能夠?qū)Σ煌臄?shù)據(jù)模式進(jìn)行高效的編碼。在沒有預(yù)先設(shè)置所要采用的符號版本的情況下，默認(rèn)選擇與數(shù)據(jù)相適應(yīng)的最小版本。

3.2 數(shù)據(jù)編碼

按照所選擇模式的編碼標(biāo)準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為位流。二維碼因其特有的信息容量大，糾錯能力強(qiáng)等優(yōu)點，讓它在我國的電子信息產(chǎn)業(yè)里如雨后春筍般，茁壯發(fā)展。二維碼識別技術(shù)應(yīng)用很廣泛，算法實現(xiàn)也各有優(yōu)缺，在取得一定成果的同時仍存在很多問題有待解決。

4 總結(jié)和展望

本文主要研究的對象是質(zhì)量高，噪聲小的二維碼圖像。對于一些模糊，質(zhì)量低，噪聲干擾大的圖像，并不能取得很好的效果。如何快速識別噪聲污染嚴(yán)重的二維碼圖像是下一步的工作重心之一。

二維碼在提高條碼容量上已經(jīng)有了一個質(zhì)的突破，但是在現(xiàn)有的二維條碼基礎(chǔ)上還可以研究改進(jìn)的編碼算法，通過改變碼型和條碼顏色等方法進(jìn)一步提高條碼容量，創(chuàng)造三維甚至更更高維條碼工作永無止境。

[1]楊郁.條碼與自動識別技術(shù)[J].企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化.2002,Vol.6:35-36

[2]中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.條碼國家標(biāo)準(zhǔn)匯編[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004

[3]矯運起,張成海.二維條碼技術(shù).北京：中國物價出版社.1996.12

于曉鵬，男，漢，吉林省公主嶺市，本科，教授，畢業(yè)于哈爾濱師范大學(xué)，就職于吉林師范大學(xué)，信息安全。

韓振寰（1988—），男，漢族，黑龍江省海倫市，碩士研究生，畢業(yè)于吉林師范大學(xué)，主要研究方向：信息系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)安全。