二维码技术与应用

1、二维码技术与应用二维码技术与应用新大陆 孙洋2015.5 目目 录录二维码的发展和特性1 1二维码、QR码及编码2 2二维码芯片3 3二维码的应用4 4二维二维码教学平台设备（讨论）码教学平台设备（讨论）5 5条码发展的几个里程碑条码发展的几个里程碑symbol公牛眼码IBM工程师 伍兰德发明二维码的发展传统市场的快速增长- 2004规模约30亿人民币- 每年以35左右速度增长二维码是按一定规律在平面（二维方向上）分布出黑白相间的图形，用以记录数据、符号信息的特殊图形。市场格局n Honeywell及Moto的业务占全球市场的65%以上n 小厂商仅占有11%的份额全球二维码识读模组市场格局v

2、一维条码在水平面上用黑白表示内容，二维码在水平空间上用黑白表示内容。v 二维条码技术是在一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的。由于受信息容量的限制，一维条码通常是一串数字，是对物品的标识，而二维条码是对物品的描述。 所谓对物品的标识，就是给某物品分配一个代码，代码只是物品的一个IDID。而二维码可以描述物品本事各种特性，包括大小、颜色、重量等信息。因此在应用上一维码必须依赖于后台数据库。一维码和二维码的区别二维码的特性v高密度性v具有高纠错能力v对图文等多种信息进行编码v可进行加密二维码的特性二维条码与其他介质的比较比较点比较点 二维码二维码 磁卡磁卡 IC卡卡 RFID抗磁力抗磁力 强

3、强 弱弱 中等中等 强强抗静电抗静电 强强 中等中等 中等中等 强强抗损性抗损性 强强可折叠可折叠可穿孔可穿孔可切割可切割 弱弱不可折叠不可折叠不可穿孔不可穿孔不可切割不可切割 弱弱不可折叠不可折叠不可穿孔不可穿孔不可切割不可切割 中等中等不可折叠不可折叠不可穿孔不可穿孔不可切割不可切割影印性影印性 可可 不可不可 不可不可 不可不可载体要求载体要求无需加工制作无需加工制作特别加工制作特别加工制作特别加工制作特别加工制作特别加工制作特别加工制作识别方式识别方式非接触式非接触式接触式接触式接触式接触式非接触式非接触式识别角度识别角度多角度多角度单一单一单一单一全方位全方位传真性传真性 可可 不可

4、不可 不可不可 不可不可容量容量 7k Byte 7k Byte 76 Byte 76 Byte 100 Byte100 Byte3K Byte 3K Byte 成本成本 几乎零成本几乎零成本3 3元元 1515元元 1010元元RFIDRFID感知识别设备感知识别设备RFIDDRFIDD二维码电子信息载体在物联网中的优势二维码电子信息载体在物联网中的优势感知数据信息感知数据信息传输数据流信息传输数据流信息（安全协议）（安全协议）二维码二维码感知数据信息感知数据信息传输数据流信息传输数据流信息二二维码特性是以图像的形式为载体，可以被拍照和以图片的方式进行维码特性是以图像的形式为载体，可以被拍照

5、和以图片的方式进行传输，可以传输，可以不需要专用设备就可以进行传输。不需要专用设备就可以进行传输。2 2、服务器下载、服务器下载1 1、拍照、拍照应用服务器应用服务器应用服务器应用服务器条码感知与识别设备条码感知与识别设备手机手机1 1、基于图形化，可以多重加密，具有更高安全性、基于图形化，可以多重加密，具有更高安全性 二维码是图形化信息载体，需专用的识别软件才可以识别，还可加入指纹、签字等，甚至加入二维码是图形化信息载体，需专用的识别软件才可以识别，还可加入指纹、签字等，甚至加入DESDES加密算法等进行多重加密，在传输过程无需额外的传输加密协议。因此，广泛应用在情报传递（加密算法等进行多重

6、加密，在传输过程无需额外的传输加密协议。因此，广泛应用在情报传递（商业、经济、军事情报）、应用在有价票券、防伪等应用。商业、经济、军事情报）、应用在有价票券、防伪等应用。二维码电子信息载体在物联网中的优势二维码电子信息载体在物联网中的优势二维码电子登机牌二维码电子登机牌二维码电子保单二维码电子保单政府机要公文政府机要公文关于二维码的防伪特性vRFID防伪： 个体防伪（唯一性）、高价防伪（成本高）v二维码防伪： ，具有批量性防伪依赖于系统应用的防伪、低价防伪（成本低）2 2、可以快速、可以快速生成、修改和时空快速生成、修改和时空快速传递传递二维码电子信息载体在物联网中的优势二维码电子信息载体在物

7、联网中的优势二维码可以通过系统软件编码快速二维码可以通过系统软件编码快速生成和被修改，并生成和被修改，并通过网络快速传递向任何一个指定的手机通过网络快速传递向任何一个指定的手机或其他端末设备，也可以从任何一个端末设备，转发到另外一个端末设备。因此广泛应用在电子或其他端末设备，也可以从任何一个端末设备，转发到另外一个端末设备。因此广泛应用在电子票务、电子餐券、折扣券、会员管理等电子凭证业务上，其中典型应用有世博二维码电子门票系票务、电子餐券、折扣券、会员管理等电子凭证业务上，其中典型应用有世博二维码电子门票系统、麦当劳网上商店、南航电子登机系统等。统、麦当劳网上商店、南航电子登机系统等。应用服务

8、器应用服务器感知与识别设备感知与识别设备用户用户1 1用户用户2 2转发转发生成二维码发送生成二维码发送感知与识别感知与识别传输传输二维码生成平台二维码生成平台3、可以灵活快速的打印、可以灵活快速的打印二维码电子信息载体在物联网中的优势二维码电子信息载体在物联网中的优势二维码税票二维码税票火车票火车票二维码可以被快速地打印，因此广泛应用在如税票、车票、支票、等各种票据业二维码可以被快速地打印，因此广泛应用在如税票、车票、支票、等各种票据业务管理和防伪上。务管理和防伪上。二维码电子信息载体在物联网中的优势二维码电子信息载体在物联网中的优势4 4、在移动物联网下应用，具有更多的商业模式、在移动物联

9、网下应用，具有更多的商业模式 随着手机的普及和软硬件系统的提升，手机既可以作为二维码的载体也可以通随着手机的普及和软硬件系统的提升，手机既可以作为二维码的载体也可以通过安装软件作为二维码感知与识别终端，使得有更多的商业模式被创新过安装软件作为二维码感知与识别终端，使得有更多的商业模式被创新，是实现，是实现O2O的商业模式的重要载体，的商业模式的重要载体，也也使得物联网更融入我们生活。使得物联网更融入我们生活。电子商务电子商务电子凭证电子凭证二维码路标二维码路标零成本、多样性、强附着性零成本、多样性、强附着性二维码电子信息载体在物联网中的优势二维码电子信息载体在物联网中的优势5、零成本、强附着、

10、零成本、强附着性，无处不在性，无处不在零零二维码电子信息载体在物联网中的优势二维码电子信息载体在物联网中的优势6、未来信息的最主要入口、未来信息的最主要入口u 2000年年 门户网站：新浪、网易等门户网站：新浪、网易等u 2010年年 搜索引擎：谷歌搜索引擎：谷歌、百度百度u 2015年年 二维码二维码二维码的发展和特性1 1二维码、QR码及编码2 2解码与二维码芯片3 3二维码的应用4 4二维二维码教学（讨论）码教学（讨论）5 5二维条码的分类 v二维条码通常分为以下二种类型： （1）行排式二维条码 又称：堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或

11、多行。有代表性的行排式二维条码有PDF417、CODE49、CODE 16K等。 （2）矩阵式二维条码 又称：棋盘式二维条码。具有代表性的矩阵式二维条码有：QR Code 、Data Matrix、Maxi Code等。 二维条码的分类QRData Matrix汉信码主要二维码的对比 项目 QR（日） PDF417（美）DM（韩）汉信码（中）备注发明时间 1994年1992年1989年2005年 国家标准 是是否是 国际标准 是是是是 面积最小21*2190*910*10 mm*mm 最大177*177853*270144*144 信息存储量 大最小小大 字节/平方英寸2953（7%纠错信息）

12、1106（0.2%纠错信息）1556（14%纠错信息）4350 数字7089271031167829 字符429618502354350 汉字1817 2174 二进制29531556 3262 纠错能力纠错分级4级9非离散分级4级 最高纠错30%46.20%25%30% 最低纠错7%0.20%14%8% 表示中文 优差一般优 解码速度 快慢一般快 抗畸变、污损能力 较弱一般超强强 二维条码的识读识别设备二维条码的识读设备依识读原理的不同可分为： （1 1）线性CCD和线性图像式识读器（Linear Imager），可识读一维条码和行排式二维条码（如PDF417）。 （2）带光栅的激光识读器，

13、可识读一维条码和行排式二维条码。 （3）图像式识读器（Image Reader） ，可识读一维条码和二维条码。 行排式二维条码PDF417PDF417 vPDF417条码是由留美华人王寅敬 博士发明的。PDF取自英文Portable Data File三个单词的首字母，意为“便携数据文件”。因为组成条码的每一符号字符都是由4个条和4个空共17个模块构成，所以称为PDF417条码。 1PDF417条码 vPDF417是一种多层、可变长度 、具有高容量和高纠错能力的二维条码。每一个PDF417符号可以表示1100个字节、或1800个ASC字符或2700个数字的信息。 项 目特 性可编码字符集全AS

14、CIIASCII字符或8 8位二进制数据，可表示汉字，也可以图片等信息类型连续、多层字符自校验功能有符号尺寸可变，高度3 3到9090行，宽度9090到583583个模块宽度双向可读是错误纠正码词数2 2到512512个最大数据容量（错误纠正级别为0 0时）18501850个文本字符或27102710个数字或11081108个字节附加属性可选择纠错级别、可跨行扫描、宏PDF417PDF417条码、全球标记标识符等PDF417条码的特性PDF417PDF417符号结构每一个PDF417PDF417符号由多层堆积而成3-903-90层。每一层包括：a.a.左空白区 b.b.起始符 c.c.左层指示

15、符号字符 d.1d.1到3030个数据符号字符 e.e.右层指示符号字符 f.f.终止符 g.g.右空白区左左空空白白区区右右空空白白区区终终止止右右层层指指示示符符码码词词数数据据区区左左层层指指示示符符码码词词起起始始层层1 1层层6 6层层5 5层层4 4层层2 2层层3 3PDF417PDF417字符结构号字符的结构 每一个符号字符包括4个条和4个空，每一个条或空由1-6个模块组成。在一个符号字符中，4个条和4个空的总模块数为17。 5 1 1 1 1 1 2 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 s1 s2 s3 s4 b1 b2 b

16、3 b4 PDF 数据编码PDF417条码字符集由三个簇构成，簇号分别为0、3、6每一个簇包含以不同的条、空形式表示的所有929个PDF417条码的码字，这929个码字的取值范围为0928。具体含义如下：1）0899用于表示数据；2）900，901，902，913，924用于模式标识；3）925，926，927用于GLI（全球标记标识符 Global Label Identifier）；4）922，923，928用于宏四一七条码（当待编码信息量太大时，一个条码无法表示，则使用它）；5）921用于阅读器初始化；6）903912,914920保留未使用。在每一簇中，每一符号字符对应唯一的码字。PD

17、F417码按行的不同使用不同的簇中的符号字符，每三行使用相同簇的符号字符。例如：第一行使用第0簇的符号字符，第二行使用第3簇的符号字符，第三行使用第6簇的符号字符。簇号=【（行-1）mod3】x3，比如第四行簇号=【（4-1）mod3】x3=0在对于信息进行编码的时候，PDF417条码并不是简单的把信息转换成对应簇的码字。它把信息分为三种压缩模式编码：文本压缩模式（TC）；字节压缩模式（BC）；数字压缩模式（NC）。我们在编码时，根据原始信息，选择不同的模式进行压缩编码，然后对编码进行对应簇的处理。这三种模式之间的切换如图。其中码字900锁定文本压缩模式，码字901和924锁定字节压缩模式，9

18、02锁定数字压缩模式。913表示将文本压缩模式暂时切换为字节压缩模式。PDF 数据编码PDF417条码的标准化现状 v中国二维条码列为九五期间的国家重点科技攻关项目。1997年12月码国家标准GB/T 17172-1997四一七条码正式颁布； v自SymbolSymbol公司19911991年将PDF417PDF417作为公开的标准后，PDF417PDF417条码为越来越多的标准化机构所接受。v如：AIMAIM19941994年被选定为国际自动识别制造商协会（AIMAIM）标准；ANSIMH10.8ANSIMH10.819961996年美国标准化委员会(ANSI)(ANSI)将PDF417PD

19、F417做为美国的运输包装的纸面EDIEDI标准；vCEN1997年欧洲标准化委员会(CEN)通过了PDF417的欧洲标准； PDF417的纠错二维条码 PDF417 采用了Reed-Solomon 纠错码进行纠错，因此它的自动纠正错误的能力比较高。但是PDF417 的错误纠正能力越高，它所需要的纠错码字就越多，可存放资料量就越少。所以我们可以得知PDF417 的错误纠正能力与每个条码可存放的资料量有关，PDF417 码将错误纠正等级分为9 个等级，其值从0 到8，级数愈高，错误纠正能力愈强。在一般的编码过程中建议编入至少10%的检查字码。错误纠正等级与纠正码字数目的关系如表 所示。不同的字数

20、建议适用的错误纠正等级QR 码QR CodeQR Code是由日本DensoDenso公司于19941994年9 9月研制的一种矩阵式二维条码，QR(Quick Response)QR(Quick Response)从这个名字就可以看出快速识读的特性。姓名：陈朱管email：电话址：福州马尾新大陆科技园1）360度识读：QR码的三个角上有三个寻象图形，使用CCD识读设备来探测码的位置、大小、倾斜角度、并加以解码，实现360度高速识读。2）识读速度快：每秒可以识读30个含有100个字符QR码。3）QR码容量密度大：可以放入1817个汉字、7089个数字、4200个英文字

21、母。QR码用数据压缩方式表示汉字，仅用13bit即可表示一个汉字，比其他二维条码表示汉字的效率提高了20%。此外微型QR码可以在1厘米的空间内放入35个数字或9个汉字或21个英文字母，适合对小型电路板对ID号码进行采集的需要。4）高纠错等级：QR具有4个等级的纠错功能，即使破损或破损也能够正确识读。5）QR码抗弯曲的性能强：通过QR码中的每隔一定的间隔配置有校正图形，从码的外形来求得推测校正图形中心点与实际校正图形中心点的误差来修正各个模块的中心距离，即使将QR码贴在弯曲的物品上也能够快速识读。6）可分割性：QR码可以分割成16个QR码，可以一次性识读数个分割码，适应于印刷面积有限及细长空间印

22、刷的需要。 300 个字符或数字被编进这样大小的QR码里面同样的数据只有条码的十分之一大小 QRQR码的特性的基本特性 QRQR码的特性的基本特性 符号规格21212121模块（版本1 1）-177-177177 177 模块（版本4040）( (每增加一规格：每边增加4 4个模块) )数据类型与容量（指最大规格符号版本40-L40-L级）数字数据70897089个字符字母数据42964296个字符8 8位字节数据29532953个字符中国汉字、日本汉字数据 18171817个字符数据表示方法深色模块表示二进制“1 1”，浅色模块表示二进制“0 0”。可以反白纠错能力 L L级：约可纠错7%7

23、%的数据码字 M M级：约可纠错15%15%的数据码字 Q Q级：约可纠错25%25%的数据码字 H H级：约可纠错30%30%的数据码字结构链接（可选）可用1-161-16个QR CodeQR Code条码符号表示掩模（固有）可以使符号中深色与浅色模块的比例接近1 1：1 1，使因相邻模块的排列造成译码困难的可能性降为最小。扩充解释（可选）这种方式使符号可以表示缺省字符集以外的数据（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希腊字母等），以及其他解释（如用一定的压缩方式表示的数据）或者针对行业特点的需要进行编码。独立定位功能有每个QR码符号由名义上的正方形模块构成，组成一个正方形阵列，它由编码区域和包括寻

24、象图形、分隔符、定位图形和校正图形在内的功能图形组成。下图为QR码版本7符号的结构图。 空白区 位置探测图形 定位图形 位置探测图形 分 隔符 校正图形 功能 图形 数据和纠错码字 符号 格式信息 版本信息 编码区 格式 QR码的码的构成构成 QR码符号共有40种版本，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。 版 本 1 版本 2 25 模块 25 模块 9 9 数据和纠错码字 格式信息及其纠错码 版本信息及其纠错码 剩余位 5 21 模块 5 21 模块

25、 QR码编码的版本信息码编码的版本信息 版本 6 41 模块 41 模块 25 25 版本 7 45 模块 45 模块 29 29 QR码编码的版本信息码编码的版本信息 版本 14 73 模块 73 模块 57 57 QR码编码的版本信息码编码的版本信息 版本 21 101 模块 101 模块 85 85 QR码编码的版本信息码编码的版本信息 版本 40 161 161 177 模块 177 模块 QR码编码的版本信息码编码的版本信息n 寻寻象象图图形形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，

26、它们分别为7x7个深色色模块、5x5个浅模块和3x3个深色模块。如下图所示，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。识别组成的寻象图形的三个位置探测图形，可以明确地确定视场中QR码的位置和方向。 A: 3 模块 B: 5 模块 C: 7 模块 1 : 1 : 3 : 1 : 1 A B C QR码编码功能图码编码功能图n分隔符分隔符在每个位置探测图形和编码区域之间有宽度为1个模块的分隔符，它全部由浅色模块组成。n定位定位图图形形水平和垂直定位图形分别为一个模块宽的一行和一列，由深色浅色模块交替组成，其开始

27、和结尾都是深色模块。水平定位图形位于上部的两个位置探测图形之间，符号的第6行（第0行开始计算）。垂直定位图形位于左侧的两个位置探测图形之间，符号的第6列。它们的作用是确定符号的密度和版本，提供决定模块坐标的基准位置。求各模块中心坐标的图形。当QR码歪斜或模块间隔出现误差时用于纠正数据模块的中心坐标。 n校正校正图图形形每个校正图形可看作是3个重叠的同心正方形，由55个的深色模块，33个的浅色模块以及位于中心的一个深色（1x1）模块组成。校正图形的数量是根据版本号而定，在模式2的符号中，版本2以上（含版本2）的QR码均有校正图形。补正QR码歪斜的图形，求得校正图形的中心坐标，补正QR码的歪斜。在

28、校正图形中配置有孤立的黑模块，使得更容易检测出中心坐标。 n编码编码区域区域编码区域包括表示数据码字、纠错码字、版本信息和格式信息的符号字符。n空白区空白区空白区空白区为环绕为环绕在符号四周的在符号四周的4个模个模块宽块宽的区域，其反射率的区域，其反射率应应与浅色模与浅色模块块相同。相同。 QR码编码功能图码编码功能图QR码的码的编码流程编码流程 p第一步 数据分析分析要输入的数据流，确定要进行编码的字符的类型。第二步 数据编码将数据字符转换为位流。在当需要进行模式转换时，在新的模式段开始前加入模式指示符进行模式转换。在数据序列后面加入终止符。将产生的位流分为每8位一个码字。必要时加入填充字符

29、以填满按照版本要求的数据码字数。p第三步 纠错编码按需要将码字序列分块，以便按块生成相应的纠错码字，并将其加入到相应的数据码字序列的后面。 p第四步 构造最终信息在每一块中置入数据和纠错码字，必要时加剩余位。 p第五步 在矩阵中布置模块将码流放入放入到码字模块中，和寻象图形、分隔符、定位图形、校正图形放入矩阵。p第六步 掩模依次将掩模图形用于符号的编码区域。评价结果，并选择其中使深色浅色模块比率最优且使不希望出现的图形最少化的结果。p第七步 格式和版本信息生成格式和版本信息（如果用到时），形成符号。v 编码模式v数据长度v数据内容v纠错数据数据构成数据构成 版本每边的模块数（A）功能图形模块数

30、 (B)格式及版本信息模块数 (C)除C以外的数据模块数 (D=A2-B-C)数据容量码字* (E)剩余位1212023120826022523531359447329243315677074332513180710075372593110791347641267311383172774539067156819608493986719362420953406672336292010574146727683460116142267323240401265430673728466013694386742565320147361167465158131577619675243655316816276

31、758677333178563567652381531889643677211901319936516779319913209765967868310853QR码编码码编码版本与模块关系版本与模块关系版本每边的模块数（A）功能图形模块数 (B)格式及版本信息模块数 (C)除C以外的数据模块数 (D=A2-B-C)数据容量码字* (E)剩余位211018826792521156422105890671006812584231098986710916136442411390667117961474425117914671270815884261219226713652170642712593067

32、1462818284281291203671537119213291331211671641120513301371219671748321853311411227671858723233321451235671972324653331491243672089126113341531251672209127613351571574672300828760361611582672427230340371651590672556831960381691598672689633620391731606672825635320401771614672964837060QR码编码码编码版本与模块关系版本

33、与模块关系p数字模式数字模式数字模式数字模式对对十十进进制数字制数字09（ （ASCII值值30HEX 至至39HEX） ）编码编码，通常的密度，通常的密度为为每每10位表示位表示3个字符。个字符。p字母数字模式字母数字模式字母数字模式字母数字模式对对45个字符的字符集个字符的字符集进进行行编码编码，即：，即：10个数字个数字09（ （ASCII值值30HEX 至至39HEX），），26个字母字符个字母字符AZ（ （ASCII值值41HEX 至至5AHEX）以及）以及9个符号个符号SP、 、$、 、%、 、*、 、+、 、-、 、.、 、/、 、：（：（ASCII值值分分别为别为20HEX，

34、，24HEX， ，25HEX， ，2AHEX， ，2BHEX， ，2DHEX， ，2EHEX， ，2FHEX， ，3AHEX）。通常情况下，两个）。通常情况下，两个输输入字符用入字符用11位表示。位表示。p8位字位字节节模式模式8位字节模式用于表示与JIS X 0201一致的8位拉丁/假名字符集（字符值为00HEX 至FFHEX），其编码密度为每个字符8位。QR码编码模式码编码模式p日本日本汉汉字模式字模式日本汉字模式用于表示与基于JIS X 0208的转换JIS系统一致的日本汉字字符。转换JIS值由JIS X 0208转换而来。具体内容见JIS X 0208附录1转换代码表示法。每个双字节字

35、符由13位二进制码字表示。p中国中国汉汉字模式字模式p混合模式混合模式QR码符号可以包含以对多种模式所表示的混合数据序列。p结结构构链链接模式接模式结构链接模式用于把一个数据文件分开表示为多个QR码符号的序列，要求所有的符号可以识读并且数据可以按正确的顺序重新建立。每个符号都要有一个结构链接头，以标识这个序列的长度及该符号在其中的位置，并且检验是否所有识读的符号属于同一个文件。QR码编码模式码编码模式模式模式指示符指示符ECI0111数字0001字母数字00108位字节0100日本汉字1000中国汉字1101结构链接0011FNC10101 (第一位置)1001 (第二位置)终止符 (信息结尾

36、)0000版本版本数字模式数字模式 字母数字模式字母数字模式8 8位字节模式位字节模式日本汉字模式日本汉字模式中国汉字模式中国汉字模式1910988102612111610274014131612模式指示符 字符计数指示符的位数 整个符号的结束由4位终止符0000表示，当符号数据位流后所余的容量不足4位时，终止符将被截短。终止符本身不是模式指示符。QR码编码码编码数字模式数字模式将输入的数据每三位分为一组，将每组数据转换为10位二进制数。如果所输入的数据的位数不是3的整数倍，所余的1位或2位数字应分别转换为4位或7位二进制数。将二进制数据连接起来并在前面加上模式指示符和字符计数指示符。数字模式

37、中字符计数指示符如表3中定义的有10、12或14位。输入的数据字符的数量转换为10、12或14位二进制数后，放置在模式指示符之后，二进制数据序列之前。例1 （符号版本1-H）输入的数据：012345671) 分为3位一组：012 345 672) 将每组转换为二进制：0120000001100 3450101011001 67 10000113) 将二进制数连接为一个序列：0000001100 0101011001 10000114) 将字符计数指示符转换为二进制（版本1-H为10位）：字符数为：800000010005) 加入模式指示符0001以及字符计数指示符的二进制数据：0001 000

38、0001000 0000001100 0101011001 1000011QR码编码码编码例2 （符号版本1-H）输入的数据：01234567890123451) 分为3位一组：012 345 678 901 234 52) 将每组转换为二进制：0120000001100 3450101011001 6781010100110 9011110000101 2340011101010 501013) 将二进制数连接为一个序列：0000001100 0101011001 1010100110 1110000101 0011101010 01014) 将字符计数指示符转换为二进制（版本1-H为10位

39、）：字符数为：1600000100005) 加入模式指示符0001以及字符计数指示符的二进制数据：0001 0000010000 0000001100 0101011001 1010100110 1110000101 0011101010 0101数字模式中位流的长度计算公式如下：B = 4 + C + 10（D DIV 3） + R其中：B=位流的位数C=字符计数指示符的位数（根据表3）D=输入的数据字符数R=0 当（D MOD 3）=0R=4 当（D MOD 3）=1R=7 当（D MOD 3）=2QR码编码码编码将输入的数据分为两个字符一组，用11位二进制表示。将前面字符的值乘以45与第

40、二个字符的值相加，将所得的结果转换为11位二进制数。如果输入的数据的字符数不是2的整数倍，将最后一个字符编码为6位二进制数。将所得的二进制数据连接起来并在前面加上模式指示符和字符计数指示符，按表3的规定在字母数字模式中，字符计数指示符的长度为9、11或13位。将输入的字符数编码为9、11或13位二进制数，放在模式指示符之后，二进制数据序列之前。字母数字模式字母数字模式按照下表，每个输入的字符赋于一个数值V，它的值为0到44。字符字符值值字符字符值值字符字符值值字符字符值值字符字符值值字符字符值值字符字符值值字符字符值值0066C12I18O24U30SP36.421177D13J19P25V3

41、1$37/432288E14K20Q26W32%38:443399F15L21R27X33*3944A10G16M22S28Y34+4055B11H17N23T29Z35-41QR码编码码编码例（符号版本1-H）输入的数据：AC-421）根据表5查出字符的值：AC-42（10，12，41，4，2）2）将结果分为2个一组：（10，12）（41，4）（2）3）将每组数据转换为11位二进制数：（10，12）10*45+1246200111001110（41，4）41*45+4184911100111001（2）20000104）二进制数据顺次连接：00111001110 11100111001 00

42、00105）将字符计数指示符转换为二进制（版本1-H为9位）：输入的字符数50000001016）在二进制数据前加上模式指示符0010和字符计数指示符：0010 000000101 00111001110 11100111001 000010字母数据模式的二进制位流位数由下式计算：B4C（字符计数指示符）11（D DIV 2）6（D MOD 2）其中：B=位流的位数 C=字符计数指示符的位数 D=输入的字符数QR码编码码编码 8位字节模式（ASIC ）在本模式中，一个8位码字直接表示一个输入数据字符的ASIC字符值，即密度为每个字符8位，如下表所示。在非缺省的其它ECI中，它直接表示一个8位字

43、节的值。 将二进制数据连接起来并在前面加上模式指示符和字符计数指示符。8位字节模式的字符计数指示符为8位或16位，将输入字符数转换为8位或16位二进制数据放在模式指示符之后，二进制数据序列之前。8位字节模式的位流的位数计算公式如下：D = 4 + C + 8D；其中：B=位流的位数；C=字符计数指示符的位数；D=输入数据的字符数QR码编码码编码日本日本汉汉字模式字模式在转换JIS系统中，两个字节表示一个日本汉字字符。字节的值由JIS X 0208的值转换而来。将输入数据字符按下面定义转换为13位二进制码字。随后将二进制数据连接起来并在前面加上模式指示符和字符计数指示符。日本汉字模式的字符计数指

44、示符的位数按表3规定为8、10或12位，将字符计数指示符转换为相应的8、10或12位二进制数，放在模式指示符之后，二进制数据序列之前。1 对于转换JIS值为8140HEX 到 9FFCHEX之间的字符：将转换JIS值减去8140HEX；将高位字节乘以C0HEX；将b的结果加上低位字节；将结果转换为13位二进制串。2 转换JIS值为E040HEX 到EBBFHEX之间的字符：将转换JIS值减去C140HEX；将高位字节乘以C0HEX；将b的结果加上低位字节；将结果转为13位二进制串。QR码编码码编码例：3对于所有的字符：在输入的数据字符的二进制队列前加上模式指示符（1000）和字符计数指示符的二

45、进制表示（8，10或12位）；日本汉字模式的位流的位数由以下公式计算： B = 4 + C + 13D其中：B=位流的位数 C=字符计数指示符的位数 D=输入的数据字符数QR码编码码编码混合模式混合模式 根据数据内容的要求或者为了增加编码密度，可以从一种模式转换到另一种模式来表示数据。每一段数据按以上数据编码中给出的相应模式进行编码。基本结构为模式指示符/字符计数指示符/数据，其后紧跟下一段的模式指示符开始另一段。下图为有N段数据的结构。段1段2段 n模式指示符1字符计数指示符数据模式指示符 2字符计数指示符数据模式指示符 n字符计数指示符数据 终终止符止符符号的数据结尾由紧跟在最后一个模式段

46、后面的终止符序列0000表示，当数据位流数量正好填满符号的容量时，它可以省略，或者当符号所余的容量不足4位时它可以截短。QR码编码码编码位流到位流到码码字的字的转转换换每个模式段的位流需要按顺序连接在一起，最后添加终止符，除非数据位流正好填满符号容量。所得的数据位流将被分为一个个码字；所有的码字的长度都是8位，如果位流长度最后一个码字不足8位，则用二进制值为0的填充位填充至8位，填充位应加在数据位流最后1位（最低位）的后面。然后按定义的版本和纠错等级交替添加填充码字11101100和00010001，将数据位流扩展，以填满符号的数据容量，所得结果的数据码字序列加入纠错码字。为了正好填满符号容量

47、，有些版本也许需要在信息的最后添加3、4或7个剩余位（全为0）。QR码编码码编码符号字符数和数据容量 QR码编码码编码最高的数据容量QR码采用纠错算法生成一系列纠错码字，添加在数据码字序列后，使得符号可以在遇到损坏时不致丢失数据。纠错共有4个纠错等级，对应四种纠错容量。 纠错等级恢复的容量 % (近似值)L7M15Q25H30QR码码纠错纠错RS纠错纠错RS纠错是现在信息领域中应用最为广泛的一种纠错码之一，在二维码中主要使用的就是RS纠错。RS是一组性能优良的分组线性码，在同样的编码效率下纠错能力最强。举例：（n,k) RS码，假设(6,4)，总码词数为6个，信息码4个，则纠错码6-4=2个，

48、设4个信息码为(m3, m2, m1, m0) , 则码词多项式为：M(x) = m3x3 + m2x2 + m1x + m0；生成多项式G(x) = (x-a1)(x-a2)(x-a(n-k)= (x-a1)(x-a2)除式 M(x)*x(n-k)/ G(x) = (m3x3 + m2x2 + m1x + m0) *x2/ (x-a1)(x-a2)=H(x) + 余式余式 = c1x + c0，则编码后码词为：m3, m2, m1, m0，c1, c0 解码：码词多项式/生成多项式=(m3x5 + m2x4 + m1x3 + m0 x2 +c1x1 + c0)/ (x-a1)(x-a2) 整

49、除则码词没有错误，不整除则码词有错误，需纠错。码码字在矩字在矩阵阵中的布置中的布置1、 、符号字符表示符号字符表示在QR码符号中有两种类型的符号字符：规则的和不规则的。它们的使用取决于它们在符号中的位置，以及与其他符号字符和功能图形的关系。多数码字在符号中表示为规则的24个模块的排列。其排列有两种方式，垂直布置（2个模块宽，4个模块高）；如果需要改变方向，可以水平布置（4个模块宽，2个模块高）。当改变方向或紧靠校正图形或其他功能图形时，需用不规则符号字符。2、 、功能功能图图形的布置形的布置按照与使用的版本相对应的模块数构成空白的正方形矩阵。在寻象图形、分隔符、定位图形以及校正图形相应的位置，

50、填入适当的深色浅色模块。格式信息和版本信息的模块位置暂时空置，它们对所有版本都是相同的。3、 、符号字符的布置符号字符的布置在QR符号的编码区域中，符号字符以2个模块宽的纵列从符号的右下角开始布置，并自右向左，且交替地从下向上或从上向下安排。下面给出了符号字符以及字符中位的布置原则。a) 在纵列中的布置为从右到左，向上或向下应与符号字符的布置方向一致。QR码生成与布置码生成与布置 向上 向下 1 0 2 4 6 3 5 7 7 6 4 2 0 5 3 1 b)每个码字的最高位（表示为位7）应放在第一个可用的模块位置，以后的放在下一个模块的位置。如果布置的方向是向上的，则最高位占用规则模块字符的

51、右下角的模块，布置的方向向下时为右上角。如果先前的字符结束于右侧的模块纵列，最高位可能占据不规则符号字符的左下角模块的位置。c)如果符号字符的两个模块纵列同时遇到校正图形或定位图形的水平边界，可以在图形的上面或下面继续布置。d)如果遇到符号字符区域的上或下边界（即符号的边缘，格式信息，版本信息或分隔符），码字中剩余的位应改变方向放在左侧的纵列中。 由向上变为向下(ii) 由向上变为向下 (i) 4 5 3 2 6 7 1 0 2 3 1 0 4 5 7 6 e)如果符号字符的右侧模块纵列遇到校正图形或版本信息占用的区域，位的布置形成不规则排列符号字符，在相邻校正图形或版本信息的单个纵列继续延伸

52、。如果字符在可用于下一个字符的两列纵列之前结束，则下一个符号字符的首位放在单个纵列中。 A 第一个字符 向上 A 表示校正图形占用的模块 第二个字符 4 6 2 0 3 5 1 A A 0 7 1 A 5 A 3 4 2 7 6 QR码生成与布置码生成与布置还有另一种可供选择的符号字符布置方法，可得到相同的结果，将整个码字序列视为一个单独的位流，将其（最高位开始）按从右向左，按向上和向下的方向交替的布置于两个模块宽的纵列中。并跳过功能图形占用的区域，在纵列的顶部或底部改变方向，每一位应放在第一个可用的位置。当符号的数据容量不能恰好分为整数个8位符号字符时，要用相应的剩余位填充符号的容量。在进行

53、掩模以前，这些剩余位的值为0。 数据码字 纠错码字 E9 D10 D7 D8 D13 D9 D15 D12 D14 D11 D6 D16 D17 D22 D23 D21 D20 D19 D3 D1 D2 D4 D5 D18 E5 E6 E4 D24 D26 D25 D23 E3 E1 E2 D28 D27 E15 E16 E14 E7 E10 E8 E12 E13 E11 剩余位 版本2-M符号的符号字符布置 QR码生成与布置码生成与布置 为了QR码阅读的可靠性，最好均衡地安排深色与浅色模块。应尽可能避免位置探测图形的位图1011101（牛眼）出现在符号的其他区域。为了满足上述条件，应按以下步

54、骤进行掩模。1)掩模不用于功能图形2)用多个矩阵图形连续地对已知的编码区域的模块图形（格式信息和版本信息除外）进行XOR操作。3)对每个结果图形的不合要求的部分记分，以评估这些结果。4)选择得分最低的图形。 下表给出了掩模图形的参考（放置于格式信息中的二进制参考）和掩模图形生成的条件。掩模图形是通过将编码区域（不包括为格式信息和版本信息保留的部分）内那些条件为真的模块定义为深色而产生的。所示的条件中，i代表模块的行位置，j代表模块的列位置，（i,j）=(0,0)代表符号中左上角的位置。（为了避开牛眼等功能图）掩模图形参考条件000(i + j) mod 2 = 0001i mod 2 = 00

55、10j mod 3 = 0011(i + j) mod 3 = 0100(i div 2) + (j div 3) mod 2 = 0101(i j) mod 2 + (i j) mod 3 = 0110(i j) mod 2 + (i j) mod 3) mod 2 = 0111(i j) mod 3 + (i+j) mod 2) mod 2 = 0QR码掩膜码掩膜 000 (i + j) mod 2 = 0 001 i mod 2 = 0 010 j mod 3 = 0 011 (i + j) mod 3 = 0 100 (i div 2 ) + (j div 3 ) mod 2 = 0

56、101 (i j) mod 2 + (i j) mod 3 = 0 110 ( (i j) mod 2 + (i j) mod 3) mod 2 = 0 111 ( (i j) mod 2 + (i j) mod 3) mod 2 = 0 功能模块 掩模不用于功能模块 i j 版本1符号的所有的掩模图形，000到111QR码掩膜码掩膜 未进行掩模的符号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 掩模图形 000 到 111 待评估的掩膜结果 选择得分最低的结果 符号的掩模过程 QR码掩膜码掩膜在依次用每一个掩模图形进行掩模操作之后，要通过对每一次如下情况的

57、出现进行罚点记分，以便对每一个结果进行评估，分数越高，其结果越不可用。在下表中，N1到N4为对不好的特征所罚分数的权重（N1=3，N2=3，N3=40，N4=10），i为紧邻的颜色相同模块数大于5的次数，k为符号深色模块所占比率离50%的差距，步长为5%。虽然掩模操作仅对编码区域进行，不包括格式信息，但评价是对整个符号进行的。特征评价条件分数行/列中相临的模块的颜色相同模块数 = (5 + i)N1 + i模块块的颜色相同颜色相同的模块组成*块块尺寸 = mnN2 (m - 1)(n - 1)在行/纵列中出现1:1:3:1:1（深浅深浅深）图形 N3整个符号中深色模块的比率50(5k)% 到

58、50(5(k + 1)%N4k应选择掩模结果中罚分最低的掩模图形用于符号掩模。QR码掩膜码掩膜格式信息为15位，其中有5个数据位，10个是用BCH（15，5）编码计算得到的纠错位。第1-2位是纠错信息指示符 ，如下表：纠错等级二进制指示符L01M00Q11H10格式信息数据的第3到第5位的内容为掩模图形参考。按上述方法计算10位纠错数据，并加在5个数据位之后；将15位格式信息与掩模图形101010000010010进行XOR运算，以确保纠错等级和掩模图形合在一起的结果不全是0；QR码格式信息码格式信息例：设定纠错等级为M：00掩模图形参考： 101数据： 00101BCH位： 00110111

59、00掩模前的位序列： 001010011011100用于XOR操作的掩模图形：101010000010010格式信息模块图形： 100000011001110 14 9 11 7 10 6 8 5 3 2 4 12 0 13 1 0 2 3 1 4 6 7 5 8 10 11 9 12 13 14 深色模块 QR码格式信息码格式信息版本信息为18位，其中，6位数据位，通过BCH（18，6）编码计算出12个纠错位。6位数据为版本信息，最高位为第一位。12位纠错信息在6位数据之后。只有版本740的符号包含版本信息，没有任何版本信息的结果全为0。所以不必对版本信息进行掩模。最终的版本信息应映射在符号

60、中预留的位置。需要注意的是，由于版本信息的正确译码是整个符号正确译码的关键，因此版本信息在符号中出现两次以提供冗余。版本信息的最低位模块放在编号为0的位置上，最高位放在编号为17的位置上。例：版本号：7数据：000111BCH位：110010010100格式信息模块图形：0001111100100101006行3列模块组成的版本信息块放在定位图形的上面，其右侧紧临右上角位置探测图形的分隔符，3行6列模块组成的版本信息块放在定位图形的左侧，其下边紧临左下角位置探测图形的分隔符。QR码版本信息码版本信息 版本信息 位于左下角的版本信息 位于右上角的版本信息 1 0 2 4 3 5 7 6 8 10