淺談二維碼技術的出現及發展歷程

于曉鵬 韓振寰 吉林師范大學計算機學院

淺談二維碼技術的出現及發展歷程

于曉鵬 韓振寰 吉林師范大學計算機學院

隨著計算機科學與技術的發展，自動識別技術得到了廣泛的應用。在眾多自動識別技術中，條形碼技術已經成為當今備受關注的計算機自動識別技術之一。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，僅能標識商品，而不能描述商品。二維條碼彌補了一維條碼面臨的容量限制問題，具有可靠性高、信息量大、保密等優點，而且可以用來表示多種文字、圖像信息。本文的研究內容是二維條碼QR二維碼的研究與應用。首先簡要介紹了國內外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 二維碼發展

1 二維碼的起源

二維碼的發展最早起源于日本，是采用一種特定的幾何圖形按照一定的規律通過二維方向的平面分布的黑白相間圖形來記錄數據符號信息的，在代碼編制方面巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的“0”、“1”比特流的概念，使用多個與二進制相對應的黑白幾何形體來表示文字數據信息，通過光電掃描設備或者圖象輸入設備來自動識讀以實現信息自動處理。二維條形碼具有條形碼技術的一些共性：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據。在信息發達的現代商業市場中，可實現的應用十分廣泛，如：數據下載、定位、導航、鐵路訂票系統、車輛管理等等。

1.1 二維碼國外應用研究情況

國外對二維條碼技術的研究開始于20世紀80年代末。新成立的國際標準化組織，即條碼自動識別技術委員會，已制定了QR Code的國際標準《自動識別與數據采集技術——條碼符號技術規范——QR二維碼》，起草了PDF417，Code 16K，Data Matrix，Maxi Code等二維條碼的ISO/IEC標準草案。

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

1.2 二維碼國內應用研究情況

隨著我國市場經濟的不斷完善，國內在原國家質量技術監督局和國家有關部門的大力支持下對二維條碼這一新技術的需求與日俱增。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用于電子票務領域，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，廣州機場已經開始使用電子機票了，無需登機牌，一條二維碼短信就可以輕松登機。

2 QR二維碼編碼原理

QR二維碼符號包括兩大部分：編碼區格式和功能圖形。編碼區格式包括了由格式信息、版本信息以及數據信息和RS生成的糾錯碼字，其中大部分是數據信息和糾錯碼字；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 數據分析

首先對輸入的數據流進行分析，確定編碼字符的類型。QR二維碼可以支持對多種不同的數據模式進行編碼，包括數字、字母和中國漢字等。分析數據的目的是為了能夠對不同的數據模式進行高效的編碼。在沒有預先設置所要采用的符號版本的情況下，默認選擇與數據相適應的最小版本。

3.2 數據編碼

按照所選擇模式的編碼標準，將數據字符轉換為位流。二維碼因其特有的信息容量大，糾錯能力強等優點，讓它在我國的電子信息產業里如雨后春筍般，茁壯發展。二維碼識別技術應用很廣泛，算法實現也各有優缺，在取得一定成果的同時仍存在很多問題有待解決。

4 總結和展望

本文主要研究的對象是質量高，噪聲小的二維碼圖像。對于一些模糊，質量低，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有了一個質的突破，但是在現有的二維條碼基礎上還可以研究改進的編碼算法，通過改變碼型和條碼顏色等方法進一步提高條碼容量，創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[J].企業標準化.2002,Vol.6:35-36

[2]中國標準出版社.條碼國家標準匯編[S].中國標準出版社,2004

[3]矯運起,張成海.二維條碼技術.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，畢業于哈爾濱師范大學，就職于吉林師范大學，信息安全。

韓振寰（1988—），男，漢族，黑龍江省海倫市，碩士研究生，畢業于吉林師范大學，主要研究方向：信息系統與網絡安全。