二維碼 編碼原理簡(jiǎn)介

二維碼編碼原理簡(jiǎn)介分類：Java2012-03-2811:4475人閱讀評(píng)論(0)收藏舉報(bào)二維碼編碼原理簡(jiǎn)介一、什么是二維碼：二維碼(2-dimensionalbarcode)，是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面(二維方向上)分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的。在許多種類的二維條碼中，常用的碼制有：DataMatrix,MaxiCode,Aztec,QRCode,Vericode,PDF417,Ultracode,Code49,Code16K等。1.堆疊式/行排式二維條碼，如,Code16K、Code49、PDF417(如下圖)等2?矩陣式二維碼，最流行莫過(guò)于QRCODE二維碼的名稱是相對(duì)與一維碼來(lái)說(shuō)的，比如以前的條形碼就是一個(gè)'一維碼”，它的優(yōu)點(diǎn)有：二維碼存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量更大；可以包含數(shù)字、字符，及中文文本等混合內(nèi)容；有一定的容錯(cuò)性(在部分損壞以后可以正常讀取)；空間利用率高等。二、QRCODE介紹QR(Quick-Response)code是被廣泛使用的一種二維碼，解碼速度快。它可以存儲(chǔ)多用類型

如上圖時(shí)一個(gè)qrcode的基本結(jié)構(gòu)，其中：位置探測(cè)圖形、位置探測(cè)圖形分隔符、定位圖形：用于對(duì)二維碼的定位，對(duì)每個(gè)QR碼來(lái)說(shuō)，位置都是固定存在的，只是大小規(guī)格會(huì)有所差異；校正圖形：規(guī)格確定，校正圖形的數(shù)量和位置也就確定了；格式信息：表示改二維碼的糾錯(cuò)級(jí)別，分為L(zhǎng)、M、Q、H；版本信息：即二維碼的規(guī)格，QR碼符號(hào)共有40種規(guī)格的矩陣（一般為黑白色），從21x21（版本1）,到177x177（版本40），每一版本符號(hào)比前一版本每邊增加4個(gè)模塊。數(shù)據(jù)和糾錯(cuò)碼字：實(shí)際保存的二維碼信息，和糾錯(cuò)碼字（用于修正二維碼損壞帶來(lái)的錯(cuò)誤）。簡(jiǎn)要的編碼過(guò)程：數(shù)據(jù)分析：確定編碼的字符類型，按相應(yīng)的字符集轉(zhuǎn)換成符號(hào)字符；選擇糾錯(cuò)等級(jí)，在規(guī)格一定的條件下，糾錯(cuò)等級(jí)越高其真實(shí)數(shù)據(jù)的容量越小。數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為位流，每8位一個(gè)碼字，整體構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)的碼字序列。

其實(shí)知道這個(gè)數(shù)據(jù)碼字序列就知道了二維碼的數(shù)據(jù)內(nèi)容。碼資斜容最數(shù)字最多7,089字祐字母最^4.296字苻二進(jìn)制數(shù)（8bit）最多2.953字節(jié)日文漢字/片假名最^1,817字符〔采用ShiftJIS)中文汶字最多9遵斗字符（采用UTF-S）中文漢字最^1,800字苻C采用）模式指示符ECI0111數(shù)字0001字母數(shù)字00108位字節(jié)0L00H本漢字1000中國(guó)漢字1101結(jié)構(gòu)鏈接0011FNC10101（第…位置）1001（第:〔位置）終止符佑息結(jié)尾）0000數(shù)據(jù)可以按照一種模式進(jìn)行編碼，以便進(jìn)行更高效的解碼，例如：對(duì)數(shù)據(jù)：01234567編碼（版本1-H）,1） 分組:012345672） 轉(zhuǎn)成二進(jìn)制：012—0000001100345—010101100167—10000113） 轉(zhuǎn)成序列:0000001100010101100110000114） 字符數(shù)轉(zhuǎn)成二進(jìn)制：8—00000010005） 加入模式指示符（上圖數(shù)字）001：00010000001000000000110001010110011000011糾錯(cuò)編碼：按需要將上面的碼字序列分塊，并根據(jù)糾錯(cuò)等級(jí)和分塊的碼字，產(chǎn)生糾錯(cuò)碼字，并把糾錯(cuò)碼字加入到數(shù)據(jù)碼字序列后面，成為一個(gè)新的序列。褚饃修正容■L水平7%的字瑪可被修正M水平15%的字碼可被修正Q水平哪的字碼可被修正H水平呂燈％的字碼可被修正在二維碼規(guī)格和糾錯(cuò)等級(jí)確定的情況下，其實(shí)它所能容納的碼字總數(shù)和糾錯(cuò)碼字?jǐn)?shù)也就確定了，比如：版本10,糾錯(cuò)等級(jí)時(shí)H時(shí)，總共能容納346個(gè)碼字，其中224個(gè)糾錯(cuò)碼字。就是說(shuō)二維碼區(qū)域中大約1/3的碼字時(shí)冗余的。對(duì)于這224個(gè)糾錯(cuò)碼字，它能夠糾正112個(gè)替代錯(cuò)誤（如黑白顛倒）或者224個(gè)據(jù)讀錯(cuò)誤（無(wú)法讀到或者無(wú)法譯碼），這樣糾錯(cuò)容量為：112/346=32.4%構(gòu)造最終數(shù)據(jù)信息：在規(guī)格確定的條件下，將上面產(chǎn)生的序列按次序放如分塊中按規(guī)定把數(shù)據(jù)分塊，然后對(duì)每一塊進(jìn)行計(jì)算，得出相應(yīng)的糾錯(cuò)碼字區(qū)塊，把糾錯(cuò)碼字區(qū)塊按順序構(gòu)成一個(gè)序列，添加到原先的數(shù)據(jù)碼字序列后面。女口：D1,D12,D23,D35,D2,D13,D24,D36,...D11,D22,D33,D45,D34,D46,E1,E23,E45,E67,E2,E24,E46,E68，...構(gòu)造矩陣：將探測(cè)圖形、分隔符、定位圖形、校正圖形和碼字模塊放入矩陣中。

E5rD2IEI5EI4EllElEI2EIOEfirD22DI9DI7DI6DJ2EI3E7T剩余位EHD27D24DI5D25DI4R-D5:E5rD2IEI5EI4EllElEI2EIOEfirD22DI9DI7DI6DJ2EI3E7T剩余位EHD27D24DI5D25DI4R-D5:D2OSDLDllDidD9E9把上面的完整序列填充到相應(yīng)規(guī)格的二維碼矩陣的區(qū)域中掩摸：將掩摸圖形用于符號(hào)的編碼區(qū)域，使得二維碼圖形中的深色和淺色（黑色和白色）區(qū)域能夠比率最優(yōu)的分布。一個(gè)算法，不研究了，有興趣的同學(xué)可以繼續(xù)。格式和版本信息：生成格式和版本信息放入相應(yīng)區(qū)域內(nèi)。版本7-40都包含了版本信息，沒(méi)有版本信息的全為0。二維碼上兩個(gè)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(shí)數(shù)據(jù)為，如版本號(hào)8,數(shù)據(jù)位的信息時(shí)001000，后面的12位是糾錯(cuò)位。至此，二維碼的編碼流程基本完成了，下面就來(lái)實(shí)踐一下吧，當(dāng)然不用自己再去編寫上面的算法了，使用三方包zxing就可以了編碼:publicstaticvoidencode(Stringcontent,Stringformat,StringfilePath){try{Hashtablehints=newHashtable();〃設(shè)置編碼類型hints.put(EncodeHintType.CHARACTER_SET,DEFAULT_ENCODING);〃編碼BitMatrixbitMatrix=newQRCodeWriter().encode(content,BarcodeFormat.QR_CODE,DEFAULT_IMAGE_WIDTH,DEFAULT_IMAGE_HEIGHT,hints);〃輸出到文件，也可以輸出到流Filefile=newFile(filePath);MatrixTolmageWriter.writeToFile(bitMatrix,format,file);}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}catch(WriterExceptione1){e1.printStackTrace();}}解碼：BufferedImageimage=ImagelO.read(file);//讀取文件LuminanceSourcesource=newBufferedImageLuminanceSource(image);BinaryBitmapbitmap=newBinaryBitmap(newHybridBinarizer(source));〃解碼Resultresult=newMultiFormatReader().decode(bitmap);StringresultStr=result.getText();System.out.println(resultStr);參考內(nèi)容及資料：HYPERLIN