二維碼基礎及應用培訓--qr碼進階inspur

1、二維碼基礎及應用培訓--QR碼進階Inspur,綱 要,二維碼簡介及應用 QR碼特點 糾錯編碼的基本原理 QR碼標準QR碼的編碼 QR碼的解碼,二維碼簡介及應用,,二維條碼/二維碼 （2-dimensional bar code） 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)符號信息的；在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內(nèi)部邏輯基礎的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的

2、幾何形體來表示文字數(shù)值信息，通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理：它具有條碼技術的一些共性：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。同時還具有對不同行的信息自動識別功能、及處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等特點。 二維條碼/二維碼能夠在橫向和縱向兩個方位同時表達信息，因此能在很小的面積內(nèi)表達大量的信息。,與一維條碼一樣，二維條碼也有許多不同的編碼方法，或稱碼制。就這些碼制的編碼原理而言，通?？煞譃橐韵?/p>

3、三種類型 ：1. 線性堆疊式二維碼 是在一維條碼編碼原理的基礎上，將多個一維碼在縱向堆疊而產(chǎn)生的。典型的碼制如： Code 16K、Code 49、PDF417等。,2. 矩陣式二維碼 是在一個矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進行編碼。典型的碼制如： Aztec、Maxi Code、QR Code、 Data Matrix等。 3.郵政碼 通過不同長度的條進行編碼，主要用于郵件編碼，如： Postnet 、 BPO 4-St

4、ate 。,二維條碼/二維碼的特點,二維碼簡介及應用,1．高密度編碼，信息容量大：可容納多達1850個大寫字母或2710個數(shù)字或1108個字節(jié)，或500多個漢字，比普通條碼信息容量約高幾十倍。 2．編碼范圍廣：該條碼可以把圖片、聲音、文字、簽字、指紋等可以數(shù)字化的信息進行編碼，用條碼表示出來；可以表示多種語言文字；可表示圖像數(shù)據(jù)。 3．容錯能力強，具有糾錯功能：這使得二維條碼因穿孔、污損等引起局部損壞時，照樣可以正確得到識讀，損毀面

5、積達50％仍可恢復信息。 4．譯碼可靠性高：它比普通條碼譯碼錯誤率百萬分之二要低得多，誤碼率不超過千萬分之一。 5．可引入加密措施：保密性、防偽性好。6．成本低，易制作，持久耐用。7．條碼符號形狀、尺寸大小比例可變。8．二維條碼可以使用激光或CCD閱讀器識讀。,二維碼簡介及應用,二維條碼目前應用,二維條碼具有儲存量大、保密性高、追蹤性高、抗損性強、備援性大、成本便宜等特性，這些特性特別適用于表單、安全保密、追蹤、證照、存貨盤點

6、、資料備援等方面。 表單應用:　　公文表單、商業(yè)表單、進出口報單、艙單等資料之傳送交換，減少人工重覆輸入表單資料，避免人為錯誤，降低人力成本 　　保密應用:　　商業(yè)情報、經(jīng)濟情報、政治情報、軍事情報、私人情報等機密資料之加密及傳遞。 　　追蹤應用:　　公文自動追蹤、生產(chǎn)線零件自動追蹤、客戶服務自動追蹤、郵購運送自動追蹤、維修記錄自動追蹤、危險物品自動追蹤、後勤補給自動追蹤、醫(yī)療體檢自動追蹤、生態(tài)研究自動追蹤等。 　　證照應

7、用:　　護照、身份證、掛號證、駕照、會員證、識別證、連鎖店會員證等證照之資料登記及自動輸入，發(fā)揮「隨到隨讀」、「立即取用」的資訊管理效果。 　　盤點應用:　　物流中心、倉儲中心、聯(lián)勤中心之貨品及固定資產(chǎn)之自動盤點，發(fā)揮「立即盤點、立即決策」的效果。 　　備援應用:　　文件表單的資料若不愿或不能以磁碟、光碟等電子媒體儲存?zhèn)湓畷r，可利用二維條碼來儲存?zhèn)湓?，攜帶方便，不怕折疊，保存時間長，又可影印傳真，做更多備份。,二維碼簡介及應用

8、,手機二維條碼應用,手機掃描二維碼技術簡單的說是通過手機拍照功能對二維碼進行掃描，快速獲取到二維條碼中存儲的信息，進行上網(wǎng)、發(fā)送短信、撥號、資料交換、自動文字輸入等，手機二維碼目前已經(jīng)被各大手機廠商使用開發(fā)?！　?手機二維碼是二維碼的一種，手機二維碼不但可以印刷在報紙、雜志、廣告、圖書、包裝以及個人名片上，用戶還可以通過手機掃描二維碼，或輸入二維碼下面的號碼即可實現(xiàn)快速手機上網(wǎng)功能，并隨時隨地下載圖文、了解企業(yè)產(chǎn)品信息

9、等。,II. QR碼-快速矩陣二維條碼特點,QR碼是由日本Denso公司于1994年9月研制的一種矩陣二維碼符號，QR碼除具有一維條碼及其它二維條碼所具有的信息容量大、可靠性高、可表示漢字及圖象多種文字信息、保密防偽性強等優(yōu)點外，QR碼還具有如下主要特點： 普通的一維條碼只能在橫向位置表示大約20位的字母或數(shù)字信息，無糾錯功能，使用時候需要后臺數(shù)據(jù)庫的支持，而QR碼二維條碼是橫向縱向都存有信息，可以放入字母、數(shù)字、漢字、照片、指紋等大

10、量信息，相當一個可移動的數(shù)據(jù)庫。如果用一維條碼與二維條碼表示同樣的信息，QR二維碼占用的空間只是條碼1／11的面積。 QR 碼 (2D 符號) 在橫向和縱向上都包含有信息，而 條碼只有一個方向上包含有信息。QR 碼能夠包含的信息比條碼多得多,QR碼比其他二維碼相比，具有識讀速度快、數(shù)據(jù)密度大、占用空間小的優(yōu)勢。QR碼的三個角上有三個尋象圖形，使用CCD識讀設備來探測碼的位置、大小、傾斜角度、并加以解碼，實現(xiàn)360度高速識讀

11、。每秒可以識讀30個含有100個字符QR碼。QR碼容量密度大，可以放入1817個漢字、7089個數(shù)字、4200個英文字母。QR碼用數(shù)據(jù)壓縮方式表示漢字，僅用13bit即可表示一個漢字，比其他二維條碼表示漢字的效率提高了20%。QR具有4個等級的糾錯功能，即使破損或破損也能夠正確識讀。QR碼抗彎曲的性能強，通過QR碼中的每隔一定的間隔配置有校正圖形，從碼的外形來求得推測校正圖形中心點與實際校正圖形中心點的誤差來修正各個模快的中心距離，即使

12、將QR碼貼在彎曲的物品上也能夠快速識讀。QR碼可以分割成16個QR碼，可以一次性識讀數(shù)個分割碼，適應于印刷面積有限及細長空間印刷的需要。此外微型QR碼可以在1厘米的空間內(nèi)放入35個數(shù)字或9個漢字或21個英文字母，適合對小型電路板對ID號碼進行采集的需要。多到 7,089 數(shù)字可以被編碼。,II. QR碼-快速矩陣二維條碼特點,300 個字符或數(shù)字被編進這樣大小的QR碼里面,同樣的數(shù)據(jù)只有條碼的十分之一大小,II. QR碼-快速矩陣二維

13、條碼特點,超高速識讀：從QR Code碼的英文名稱Quick Response Code可以看出，超高速識讀特點是QR Code碼區(qū)別于四一七條碼、Data Matrix等二維碼的主要特性。由于在用CCD識讀QR Code碼時，整個QR Code碼符號中信息的讀取是通過QR Code碼符號的位置探測圖形，用硬件來實現(xiàn)，因此，信息識讀過程所需時間很短，它具有超高速識讀特點。用CCD二維條碼識讀設備，每秒可識讀30個含有100個字符的QR

14、 Code碼符號；對于含有相同數(shù)據(jù)信息的四一七條碼符號，每秒僅能識讀3個符號；對于Data Martix矩陣碼，每秒僅能識讀2～3個符號。QR Code碼的超高速識讀特性是它能夠廣泛應用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線管理等領域。全方位識讀：QR Code碼具有全方位（360°）識讀特點,這是QR Code碼優(yōu)于行排式二維條碼如四一七條碼的另一主要特點,由于四一七條碼是將一維條碼符號在行排高度上的截短來實現(xiàn)的,因此,它很難實現(xiàn)全方位識讀

15、,其識讀方位角僅為±10°.能夠有效地表示中國漢字、日本漢字：由于QR Code碼用特定的數(shù)據(jù)壓縮模式表示中國漢字和日本漢字，它僅用13bit可表示一個漢字，而四一七條碼、Data Martix等二維碼沒有特定的漢字表示模式，因此僅用字節(jié)表示模式來表示漢字，在用字節(jié)模式表示漢字時，需用16bit（二個字節(jié)）表示一個漢字，因此QR Code碼比其它的二維條碼表示漢字的效率提高了20%。,II. QR碼-快速矩陣二維

16、條碼特點,編碼字符集：1、數(shù)字型數(shù)據(jù)（數(shù)字0～9）；2、字母數(shù)字型數(shù)據(jù)（數(shù)字0～9；大寫字母A～Z；9個其他字符：space ，$, %, *, +, -, ., /, ：）；3、8位字節(jié)型數(shù)據(jù)；4、日本漢字字符；5、中國漢字字符（GB 2312對應的漢字和非漢字字符）。QR碼符號的基本特性符號規(guī)格 21×21模塊（版本1）-177×177 模塊（版本40） (每一規(guī)格：

17、每邊增加4個模塊)數(shù)據(jù)類型與容量（指最大規(guī)格符號版本40-L級）· 數(shù)字數(shù)據(jù) :7,089個字符· 字母數(shù)據(jù) :4,296個字符· 8位字節(jié)數(shù)據(jù) :2,953個字符· 中國漢字、日本漢字數(shù)據(jù) :1,817個字符數(shù)據(jù)表示方法 深色模塊表示二進制“1”，淺色模塊表示二進制“0”。,II. QR碼-快速矩陣二維條碼特點,糾錯能力· L級：約可糾錯7%的數(shù)據(jù)碼字· M級

18、：約可糾錯15%的數(shù)據(jù)碼字· Q級：約可糾錯25%的數(shù)據(jù)碼字· H級：約可糾錯30%的數(shù)據(jù)碼字,結構鏈接可用1-16個QR Code碼符號表示一組信息掩模 可以使符號中深色與淺色模塊的比例接近1：1，使因相鄰模塊的排列造成譯碼困難的可能性降為最小。擴充解釋這種方式使符號可以表示缺省字符集以外的數(shù)據(jù)（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希臘字母等），以及其他解釋（如用一定的壓縮方式表示的數(shù)據(jù)）或者對行業(yè)特點的需要進行編

19、碼。 獨立定位功能QR碼QR Code可高效地表示漢字，相同內(nèi)容，其尺寸小于相同密度的PDF417條碼。目前市場上的大部分條碼打印機都支持QR code條碼，其專有的漢字模式更加適合我國應用。因此，QR碼在我國具有良好的應用前景。,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,為了方便對差錯編碼原理進行敘述，下面先介紹一些基本術語。信息碼元——指進行差錯編碼前送入的原始信息編碼。 監(jiān)督碼元——指經(jīng)過差錯編碼后在信息碼元基礎上增加的冗余碼元。碼字（

20、組）——由信息碼元和監(jiān)督碼元組成的，具有一定長度的編碼組合。碼集——不同信息碼元經(jīng)差錯編碼后形成的多個碼字組成的集合。碼重——碼字的重量，即一個碼字中“1”碼的個數(shù)。通常用W表示。例如：碼字10011000的 碼重W=3，而碼字00000000的碼重W=0。碼距——所謂碼元距離就是兩個碼組中對應碼位上碼元不同的個數(shù)（也稱漢明距）。碼距反映的是碼組之間的差異程度，比如，00和01兩組碼的碼距為1；011和100的碼距為3。1100

21、0 與 10011之間的距離d=3。碼字10011001和11110101之間的碼距為4。最小碼距——碼集中所有碼字之間碼距的最小值即稱為最小碼距，用 表示。例如：若碼集包含的碼字有10010，00011，和11000，則各碼字兩兩之間的碼距分別如下：,基本概念,10010和00011之間 10010和11000之間 00011和11000之間 因此該碼集的最小碼距為2，即

22、 。 000、001、110三個碼組相比較，碼距有1和2兩個值 最小碼距是碼的一個重要參數(shù)， 它是衡量碼檢錯、糾錯能力的依據(jù)。,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,基本概念,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,分組碼,k,r,,分組碼一般可用(n,k)表示。其中，k是每組二進制信息碼元的數(shù)目，n是編碼碼組的碼元總位數(shù)，又稱為碼組長度，簡稱碼長。n-k=r為每個碼組中的監(jiān)督碼元數(shù)目。簡單地說

23、，分組碼是對每段k位長的信息組以一定的規(guī)則增加r個監(jiān)督元， 組成長為n的碼字。在二進制情況下，共有2k個不同的信息組，相應地可得到2k個不同的碼字，稱為許用碼組。其余 2n-2k個碼字未被選用，稱為禁用碼組。如：（7，4） （9，5）,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,編碼糾檢錯能力與最小碼距之間的關系,數(shù)字通信系統(tǒng)中送入信道的信息都是“0”“1”組合的數(shù)字信號，例如：待傳送的信息是“晴”和“雨”，則只需一位數(shù)字編碼就可以表示。若用“1”表

24、示“晴”，“0”表示“雨”。當“0”“1”形式的信息在信道中傳輸時將0錯成1或?qū)?錯成0時，由于發(fā)生差錯后的信息編碼狀態(tài)是發(fā)送端可能出現(xiàn)的狀態(tài)，因此接收端無法發(fā)現(xiàn)差錯。 但是如果發(fā)送信息送進信道之前，在每個編碼之后附加一位冗余碼，變成用兩位編碼“11“表示”晴“，“00”表示“雨”，則在傳輸過程中由于干擾造成信息編碼中一位碼發(fā)生差錯，錯成“10”（或“01”）時，由于“10”或“01”都是發(fā)送端不可能出現(xiàn)的編碼，接收端就

25、能發(fā)現(xiàn)差錯，但此時并不能判斷出差錯是第一比特還是第二比特，因此不能自動糾錯許用碼組 00、11禁用碼組 10、01,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,編碼糾檢錯能力與最小碼距之間的關系,若繼續(xù)增加冗余碼位數(shù)，用“111”表示“晴”，“000”表示“雨”，當編碼在傳輸中出現(xiàn)1位或2位碼差錯（如錯成001或101等編碼）時，接收端都能檢測到，并能確定只有1位碼差錯時錯誤碼位的位置，此時這種編碼方式可以檢測1位或2位差錯，并能糾正單個的誤碼。許用

26、碼組：000， 111禁用碼組：001 010 011 100 101 110,由上例的分析可見，冗余碼位數(shù)增加后，編碼的抗干擾能力增強。這主要是因為冗余碼位數(shù)增加后，發(fā)送端使用的碼集中，碼字之間最小碼距 增大。由于 反映了碼集中每兩個碼字之間的差別程度，如果 越大，從一個編碼錯成另一個編碼的可能性越小，則其檢錯、糾錯能力也就越強。因此最小碼距是衡量差錯控制編碼糾、檢

27、錯能力大小的標志。,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,檢錯和糾錯能力,碼的最小距離d0直接關系著碼的檢錯和糾錯能力；任一(n,k)分組碼，若要在碼字內(nèi): (1) 檢測e個隨機錯誤，則要求碼的最小距離d0≥e+1; A 0 1 2 3 B

28、 A 0 1 2 3………………e B,(2) 糾正t個隨機錯誤， 則要求碼的最小距離d0≥2t+1;,(3) 糾正t個同時檢測e個隨機錯誤，則要求碼的最小距離d0≥t+e+1。 (e ≥ t),例如： d0=3， 或者4， 或者5,檢1位糾1位

29、 檢出2位，糾正1位 檢2糾2,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,編碼糾檢錯能力與最小碼距之間的關系,用差錯控制編碼提高通信系統(tǒng)的可靠性， 是以降低有效性為代價換來的。我們定義編碼效率R來衡量有效性:R=k/n其中, k是信息元的個數(shù)，n為碼長。 對糾錯碼的基本要求是: 檢錯和糾錯能力盡量強； 編碼效率盡量高；編碼規(guī)律盡量簡單。實際中要根據(jù)具體指標要求，保證有一定糾、

30、檢錯能力和編碼效率，并且易于實現(xiàn)。,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,奇偶監(jiān)督碼,奇偶監(jiān)督碼是一種最簡單的差錯編碼又稱奇偶檢驗碼。編碼方法：奇偶監(jiān)督碼是在原信息碼后面附加一個監(jiān)督元，使得該碼字中連同監(jiān)督碼在內(nèi)的“1”的個數(shù)為奇數(shù)（稱為奇校驗）或偶數(shù)（稱為偶校驗）。或者說，它是含一個監(jiān)督元，碼重為奇數(shù)或偶數(shù)的(n,n-1)系統(tǒng)分組碼。例如：對碼組01101001進行偶校驗的監(jiān)督碼位為0，對碼組10100000進行奇校驗的監(jiān)督碼為1。設

31、 是同一碼組內(nèi)各位碼元， 是監(jiān)督碼元，其余碼位都是信息碼元，則偶校驗時應滿足。,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,奇偶監(jiān)督碼,接收端譯碼時，對各碼元進行模二加運算，其結果為0（偶監(jiān)督碼）如果傳輸過程中碼組任何一位發(fā)生了錯誤，則收到的碼組不滿足偶檢驗關系，因此就能發(fā)現(xiàn)錯誤。偶監(jiān)督碼的編碼規(guī)則可以用公式表示（設碼組長度為n，表示為

32、 ）監(jiān)督碼元a0的取值（0或1）可由下式?jīng)Q定,對于奇校驗碼必須保證 因此式中的監(jiān)督碼可以用下式求出奇偶監(jiān)督碼的編碼效率R為,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,在接收端按照相同的規(guī)律進行檢測，若檢測到與規(guī)律不符，則說明傳輸中有差錯產(chǎn)生，奇偶監(jiān)督碼的檢錯能力為只能檢出奇數(shù)位差錯，不能檢測出偶數(shù)位差錯，也不能判斷出差錯的具體碼元，故奇偶檢驗碼只有一定檢錯能力而不具備糾錯能力。但利用奇偶檢驗碼檢測單個差錯

33、的效果還是令人滿意的，因此在計算機數(shù)據(jù)傳輸及SDH傳輸技術中得到廣泛的應用。,奇偶監(jiān)督碼,1 0 1 0 0 0 1 0 有錯1 1 1 0 0 1 1 0 有錯1 0 1 0 0 1 1 0 不能確定,1 0 1 1 0 0 1 0,,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,二維奇偶監(jiān)督碼,又稱行列奇偶校驗碼或者水平垂直奇偶校驗碼，還稱作方陣碼，它是將若干信息碼字按照每個碼字一行排列成若干行，使每個碼字中相同的碼位均對齊在同一列中，形

34、成矩陣形式。然后對每一行和每一列的碼元均進行奇校驗或偶校驗，并將校驗結果附加在每一行及每一列碼元之后。方陣碼不但能檢測出某一行某一列所有奇數(shù)個錯誤, 有時還能檢測出某偶數(shù)個錯誤 信息碼元 監(jiān)督碼元 信息碼元 監(jiān)督碼元 1 0 1 1 0 0 0 1

35、1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0

36、 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1監(jiān)督碼元 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1適用于檢測突發(fā)錯誤,能糾錯:碼組中存在僅一行中有奇數(shù)個錯誤時,能夠

37、確定錯碼的位置。,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,但對于以矩陣形式出現(xiàn)的偶數(shù)位差錯，行列奇偶校驗碼是檢測不出來的。此外，通過水平和垂直兩個方向上的校驗，它能夠確定某一行或列中出現(xiàn)的單個差錯碼位置，因此行列奇偶校驗碼具有對單個差錯的糾錯能力。,二維奇偶監(jiān)督碼,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,恒比碼的編碼原則是從確定碼長的碼組中挑選那些“1”和“0”個數(shù)的比值一樣的碼組作為許用碼組。這種碼通過計算接收碼組中“1”的數(shù)目是否正確，就可檢測出有無錯誤。

38、 五單位數(shù)字保護電碼 ：碼字長度為5，只選用碼字中含有三個“1”和兩個“0”的碼字作為許用碼字來表示10個阿拉伯數(shù)字1，2，…，9，0，這種碼亦稱“5中取3碼”。,恒比碼(等重碼),中文電報編碼首先將每一個單字編碼為四位十進制數(shù)字，再將每一位十進制數(shù)字用二進制的五單位數(shù)字保護碼表示。 通 信 6639 020710101 10101 10110 10011 01101 11001

39、 01101 11100 國際電報通信中廣泛采用的是“7中取3碼”，可分別表示26個字母和其它的一些符號。,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,編碼的監(jiān)督位數(shù)目與信息位數(shù)目相同，監(jiān)督碼是信息碼的重復還是反碼，由信息碼中1的個數(shù)而定。例：1011010110 （重復） 0011011001 （反碼）譯碼：接收碼組中信息位和監(jiān)督位按位模2相加若接收碼組的信息位中有奇數(shù)個1，則合成的碼組為檢驗碼組若接收碼

40、組的信息位中有偶數(shù)個1，則合成的碼組的反碼為檢驗碼組,正反碼,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,檢驗碼組全為0，無錯碼有4個1，1個0則信息碼組中有一位錯碼，其位置對應檢驗碼組中0的位置有4個0，1個1則監(jiān)督碼中有一位錯碼，其位置對應檢驗碼組中1的位置例：10010 （收到碼組為1001010110） 10110 00100 11011001100100101111

41、 10000其他組合，錯碼多于一個檢糾錯能力：長度為10的正反碼有糾正一位錯碼的能力，并能檢測出全部兩位以下的錯誤，和大部分兩位以上的錯誤。編碼效率：5/10=1/2,正反碼,,,,,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,正反碼,發(fā)送碼字為0101101011，傳輸中無差錯，則合成碼組為01011⊕01011=00000，由于接收碼字的信息位中有3個“1”，故00000就是校驗碼組。若傳輸中發(fā)生了一

42、位差錯，接收端收到1101101011，則合成碼組為11011⊕01011=10000，由于接收的碼字中信息位中有4個“1”，故校驗碼組為01111。信息位的第1位錯，故可將接收到的1101101011糾正為0101101011。若傳輸中發(fā)生了兩位錯，接收端收到1101111011，則合成碼組為11011⊕11011=00000，而此時校驗碼組為11111，可判斷出為兩位或兩位以上的差錯。,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,正反碼,又如，若傳輸

43、中發(fā)生了四位錯，接收端收到1101011010，則合成碼組為11010⊕11010=00000，而此時校驗碼組也為00000，查表會認為是無差錯，也就是說對這種差錯是漏撿了。再如，若傳輸中發(fā)生了三位錯，接收端收到1101011011，則合成碼組為11010⊕11011=00001，此時校驗碼組也為00001，查表會認為是冗余位中有一位差錯，其位置對應于校驗碼組中“1”的位置，從而將其誤糾為1101011010。實際上，任何一種檢錯碼

44、，都會發(fā)生漏檢的情況；而任何一種糾錯碼，也都會發(fā)生誤糾的情況。漏檢率和誤糾率都是差錯控制編碼的重要技術指標，當然是越小差錯控制能力越強。,Ⅲ.糾錯編碼的基本原理,群計數(shù)碼是將信息碼元分組后，計算每組碼元中1的個數(shù)，然后將這個數(shù)目的二進制表示為監(jiān)督碼元，一起送往發(fā)送端。例：一組8位的信息碼元為10111001，其中1的個數(shù)為5個，于是將101作為監(jiān)督碼元。這樣傳輸?shù)拇a組為10111001101收端只要檢測監(jiān)督碼元所標示的1的各屬于信息

45、碼元的1的樹木是否相同來判斷傳輸過程中有無錯誤。 群計數(shù)碼的檢錯能力很強，它可以檢測除1變0和0變1成對出現(xiàn)的錯誤以外的其他形式的錯誤。,群計數(shù)碼,,,Ⅳ. QR碼標準,術語和定義,校正圖形(Alignment Pattern)用于確立矩陣符號位置的一個固定的參照圖形，譯碼軟件可以通過它在圖象有中等程度損壞的情況下，再同步圖像模塊的坐標映象。字符計數(shù)指示符（Character Count Indicator）定義某

46、一模式下的數(shù)據(jù)串長度的位序列。ECI指示符（ECI designator）6位數(shù)字，用于標識具體的ECI任務。編碼區(qū)域（encoding region）在符號中沒有被功能圖形占用，可以對數(shù)據(jù)或糾錯碼字進行編碼的區(qū)域。擴充解釋（Extended Channel Interpretation (ECI)）在某些碼制中，對輸出數(shù)據(jù)流允許有與缺省字符集不同的解釋的協(xié)議。擴展圖形（Extension Pattern）模式1中，不表

47、示數(shù)據(jù)的一種功能圖形。格式信息（Format Information）一種功能圖形，它包含符號使用的糾錯等級以及使用的掩模圖形的信息，以便對編碼區(qū)域的剩余部分進行譯碼。功能圖形（function pattern）符號中用于符號定位與特征識別的特定圖形。,,,Ⅳ. QR碼標準,術語和定義,掩模圖形參考（Mask Pattern Reference）用于符號中的三位掩模圖形標識符。掩模（masking）在編碼區(qū)域內(nèi)，用掩模圖形

48、對在城內(nèi)編碼區(qū)的位圖進行XOR操作，其目的是使符號中深色與淺色模塊數(shù)的比例均衡，并且減少影響圖像快速處理的圖形出現(xiàn)。模式（mode）將特定的字符集表示成位串的方法。模式指示符（Mode Indicator）4位標識符，指示隨后的數(shù)據(jù)序列所用的編碼模式。填充位（Padding Bit）值為0，不表示數(shù)據(jù)，用于填充數(shù)據(jù)位流最后一個碼字中終止符后面的空位。位置探測圖形（Position Detection Pattern）組成

49、尋象圖形的三個相同的圖形之一。剩余位（Remainder Bit）值為0，不表示數(shù)據(jù)，當編碼區(qū)域不能正好被8位的碼字填滿時，用于填充最后一個碼字后的空位。剩余碼字（Remainder Codeword）一種填充碼字，當所有的數(shù)據(jù)碼字和糾錯碼字不能正好填滿符號的容量時，用于填充一種填充碼字所空碼字位置，它們緊跟在最后一個糾錯碼字之后。,,,Ⅳ. QR碼標準,術語和定義,段（segment）以同一ECI或編碼模式編碼的數(shù)據(jù)序列。

50、分隔符（Separator）全部由淺色模塊組成的功能圖形，寬度為一個模塊，用于將位置探測圖形與符號的其余部分分開。終止符（Terminator）用于結束表示數(shù)據(jù)位流的位圖0000。定位圖形（Timing Pattern）深色與淺色模塊交錯的圖形，便于決定符號中模塊的坐標。版本（Version）用于表示符號規(guī)格的系列。某一特定版本是根據(jù)它在所允許的規(guī)格系列中的位置來確定的。QR碼所允許規(guī)格系列為21×21模塊（版本

51、1）～177×177模塊（版本40）。它也可同時指示符號所應用的糾錯等級。版本信息（Version Information）在模式2符號中，包含符號版本的信息及該數(shù)據(jù)錯誤糾正糾錯位的功能圖形。,,,Ⅳ. QR碼標準,符號描述,QR碼為矩陣式二維碼，具有如下特征：編碼字符集數(shù)字型數(shù)據(jù)（數(shù)字0～9）；字母數(shù)字型數(shù)據(jù)（數(shù)字0～9；大寫字母A～Z；9個其他字符：space ，$, %, *, +, -, ., /, ：）；

52、8位字節(jié)型數(shù)據(jù)（與JIS X 020１一致的JIS8位字符集（拉丁和假名））；日本漢字字符（與JIS X 0208轉(zhuǎn)換代碼表示法一致的轉(zhuǎn)化JIS字符集。注意：在QR碼中的日本漢字字符的值為：8140HEX -9FFCHEX和E040HEX – EBBFHEX,可以壓縮為13位。）中國漢字字符（GB18030-2000）數(shù)據(jù)表示法深色模塊表示二進制1，淺色模塊表示二進制0。符號規(guī)格（不包括空白區(qū)）21×21模塊到17

53、7×177模塊（版本1到40，每版本符號每邊增加4個模塊）。每個符號的數(shù)據(jù)字符數(shù)（最大規(guī)格的符號—版本40-L）數(shù)字數(shù)據(jù) 7089個字符字母數(shù)字數(shù)據(jù)4296個字符8位字節(jié)數(shù)據(jù)2953 個字符日本漢字數(shù)據(jù)1817個字符中國漢字數(shù)據(jù)2108個字符,,,Ⅳ. QR碼標準,符號描述,糾錯的選擇4種糾錯等級，可恢復的碼字比例為：L7%M15%Q25%H 30%符號類型：矩

54、陣獨立定位：是,以下QR碼特征有些是固有的，有些是可選的：結構鏈接（可選）允許把數(shù)據(jù)文件用最多16個QR碼符號在邏輯上連續(xù)地表示。它們可以以任意的順序掃描，而原始數(shù)據(jù)能正確地重新連接起來。掩模（固有）可以使符號中深色與淺色模塊的比例接近1：1，使因相鄰模塊的排列造成譯碼困難的可能性降為最小。擴充解釋（可選）這種方式使符號可以表示缺省字符集以外的數(shù)據(jù)（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希臘字母等），以及其他解釋（如用一定的壓縮方式

55、表示的數(shù)據(jù)）或者對行業(yè)特點的需要進行編碼。,,,Ⅳ. QR碼標準,符號結構,每個QR碼符號由名義上的正方形模塊構成，組成一個正方形陣列，它由編碼區(qū)域和包括尋象圖形、分隔符、定位圖形和校正圖形在內(nèi)的功能圖形組成。功能圖形不能用于數(shù)據(jù)編碼。符號的四周由空白區(qū)包圍。下圖為QR碼版本7符號的結構圖。,,,Ⅳ. QR碼標準,符號結構,QR碼符號共有40種規(guī)格，分別為版本1、版本2……版本40。版本1的規(guī)格為21模塊×21模塊，版本2為2

56、5模塊×25模塊，以此類推，每一版本符號比前一版本每邊增加4個模塊，直到版本40，規(guī)格為177模塊×177模塊。,,,,Ⅳ. QR碼標準,符號結構,,,,,Ⅳ. QR碼標準,符號結構,,,,Ⅳ. QR碼標準,符號結構,,,,Ⅳ. QR碼標準,符號結構,,,,Ⅳ. QR碼標準,符號結構,尋象圖形尋象圖形包括三個相同的位置探測圖形，分別位于符號的左上角、右上角和左下角，如圖2所示。每個位置探測圖形可以看作是由3個重疊的

57、同心的正方形組成，它們分別為7?7個深色色模塊、5?5個淺模塊和3?3個深色模塊。如下圖所示，位置探測圖形的模塊寬度比為1：1：3：1：1。符號中其他地方遇到類似圖形的可能性極小，因此可以在視場中迅速地識別可能的QR碼符號。識別組成的尋象圖形的三個位置探測圖形，可以明確地確定視場中符號的位置和方向。,,,,Ⅳ. QR碼標準,符號結構,分隔符在每個位置探測圖形和編碼區(qū)域之間有寬度為1個模塊的分隔符，它全部由淺色模塊組成。定位圖形水平

58、和垂直定位圖形分別為一個模塊寬的一行和一列，由深色淺色模塊交替組成，其開始和結尾都是深色模塊。水平定位圖形位于上部的兩個位置探測圖形之間，符號的第6行。垂直定位圖形位于左側的兩個位置探測圖形之間，符號的第6列。它們的作用是確定符號的密度和版本，提供決定模塊坐標的基準位置。求各模塊中心坐標的圖形。黑白圖形相互配置。當QR碼歪斜或模塊間隔出現(xiàn)誤差時用于軸正數(shù)據(jù)模塊的中心坐標。 校正圖形每個校正圖形可看作是3個重疊的同心正方形，由5&#

59、215;5個的深色模塊，3×3個的淺色模塊以及位于中心的一個深色模塊組成。校正圖形的數(shù)量視符號的版本號而定，在模式2的符號中，版本2以上（含版本2）的符號均有校正圖形。補正QR碼歪斜的圖形，求得校正圖形的中心坐標，補正QR碼的歪斜。在校正圖形中配置有孤立的黑模塊，使得更容易檢測出中心坐標。 編碼區(qū)域編碼區(qū)域包括表示數(shù)據(jù)碼字、糾錯碼字、版本信息和格式信息的符號字符。空白區(qū)空白區(qū)為環(huán)繞在符號四周的4個模塊寬的區(qū)域，其反射率

60、應與淺色模塊相同。,,,Ⅴ. QR碼的編碼,編碼綜述,第一步 數(shù)據(jù)分析分析所輸入的數(shù)據(jù)流，確定要進行編碼的字符的類型。QR碼支持擴充解釋，可以對與缺省的字符集不同的數(shù)據(jù)進行編碼。 第二步 數(shù)據(jù)編碼將數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為位流。在當需要進行模式轉(zhuǎn)換時，在新的模式段開始前加入模式指示符進行模式轉(zhuǎn)換。在數(shù)據(jù)序列后面加入終止符。將產(chǎn)生的位流分為每8位一個碼字。必要時加入填充字符以填滿按照版本要求的數(shù)據(jù)碼字數(shù)。第三步 糾錯編碼按需要將碼字序列分

61、塊，以便按塊生成相應的糾錯碼字，并將其加入到相應的數(shù)據(jù)碼字序列的后面。 第四步 構造最終信息在每一塊中置入數(shù)據(jù)和糾錯碼字，必要時加剩余位。 第五步 在矩陣中布置模塊將尋象圖形、分隔符、定位圖形、校正圖形與碼字模塊一起放入矩陣。第六步 掩模依次將掩模圖形用于符號的編碼區(qū)域。評價結果，并選擇其中使深色淺色模塊比率最優(yōu)且使不希望出現(xiàn)的圖形最少化的結果。第七步 格式和版本信息生成格式和版本信息（如果用到時），形成符號。,,,Ⅴ.

62、 QR碼的編碼,編碼綜述,,,Ⅴ. QR碼的編碼,編碼綜述,,,Ⅴ. QR碼的編碼,數(shù)據(jù)分析,分析輸入數(shù)據(jù)，確定其內(nèi)容并且選擇采用缺省的或者其它適當?shù)腅CI以及適當?shù)哪Ｊ剑瑢γ總€序列編碼。從數(shù)字模式到日本漢字模式，每種模式的字符所需的位數(shù)依次增加。在符號中可以通過模式的轉(zhuǎn)換使數(shù)據(jù)的位流長度最短，部分數(shù)據(jù)用一種模式編碼可以比其它部分的編碼效率更高。例如：數(shù)字序列后跟隨字母數(shù)字序列。理論上說，用每個數(shù)據(jù)字符所需的位數(shù)最少的模式進行編碼是最高

63、效的，但每次模式轉(zhuǎn)換時都需要有相關模式指示符和字符數(shù)量指示符等形式的附加開銷，因此，對于較少的字符數(shù)，模式的轉(zhuǎn)換并不總是能使位流總量最少。同時，由于各個版本的容量的增加是步進的，所以不一定在任何情況下都要達到最高的轉(zhuǎn)換效率。,數(shù)字模式數(shù)字模式對十進制數(shù)字0～9（ASCII值30HEX 至39HEX）編碼，通常的密度為每10位表示3個字符。字母數(shù)字模式字母數(shù)字模式對45個字符的字符集進行編碼，即：10個數(shù)字0～9（ASCII值30H

64、EX 至39HEX），26個字母字符A～Z（ASCII值41HEX 至5AHEX）以及9個符號SP、$、%、*、+、-、.、/、：（ASCII值分別為20HEX，24HEX，25HEX，2AHEX，2BHEX，2DHEX，2EHEX，2FHEX，3AHEX）。通常情況下，兩個輸入字符用11位表示。8位字節(jié)模式8位字節(jié)模式用于表示與JIS X 0201一致的8位拉丁/假名字符集（字符值為00HEX 至FFHEX），其編碼密度為每個字符

65、8位。,,,Ⅴ. QR碼的編碼,日本漢字模式日本漢字模式用于表示與基于JIS X 0208的轉(zhuǎn)換JIS系統(tǒng)一致的日本漢字字符。轉(zhuǎn)換JIS值由JIS X 0208轉(zhuǎn)換而來。具體內(nèi)容見JIS X 0208附錄1轉(zhuǎn)換代碼表示法。每個雙字節(jié)字符由13位二進制碼字表示。中國漢字模式混合模式QR碼符號可以包含以8.3.1到8.3.5中描述的多種模式所表示的混合數(shù)據(jù)序列。結構鏈接模式結構鏈接模式用于把一個數(shù)據(jù)文件分開表示為多個QR碼符號的

66、序列，要求所有的符號可以識讀并且數(shù)據(jù)可以按正確的順序重新建立。每個符號都要有一個結構鏈接頭，以標識這個序列的長度及該符號在其中的位置，并且檢驗是否所有識讀的符號屬于同一個文件。結構鏈接模式的編碼詳見第9章。FNC1模式FNC1模式用于表示按UCC/EAN應用標識標準或國際AIM協(xié)會已經(jīng)同意的具體行業(yè)標準格式化的數(shù)據(jù)。,數(shù)據(jù)分析,,,Ⅴ. QR碼的編碼,數(shù)據(jù)編碼,輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€位流，如果最開始的ECI不是缺省的ECI，其前面要有

67、ECI標頭，后面為一個或多個不同模式的段，如果以缺省的ECI開始，位流的開頭為第一個模式的指示符。ECI標頭（如果有）應包含如下內(nèi)容：——ECI模式指示符（4位）——ECI指定符（8，16或24位）位流的其余部分的第一段由以下內(nèi)容組成，它們包含：——模式指示符（4位）——字符計數(shù)指示符——數(shù)據(jù)位流ECI標頭由ECI模式指示符的最高位開始，以ECI指定符的最低位結束。每個模式段以模式指示符的最高位開始，以數(shù)據(jù)位流的最低位結

68、束。由于段的長度已經(jīng)由采用模式的規(guī)則以及數(shù)據(jù)字符數(shù)明確地確定，段與段之間沒有特定的分隔。,,,Ⅴ. QR碼的編碼,數(shù)據(jù)編碼,模式指示符,字符計數(shù)指示符的位數(shù),整個符號的結束由4位終止符0000表示，當符號數(shù)據(jù)位流后所余的容量不足4位時，終止符將被截短。終止符本身不是模式指示符。,,,Ⅴ. QR碼的編碼,數(shù)據(jù)編碼,擴充解釋（ECI）模式本模式用于按可選的字節(jié)值解釋（例如不同的字符集）對某類數(shù)據(jù)進行編碼，可選的字節(jié)值解釋應符合AIM EC

69、I規(guī)范中對該類數(shù)據(jù)進行預處理的規(guī)則。模式用模式指示符0111引入。不需要引入QR碼缺省擴充解釋（ECI頭000020，對應于JIS8/轉(zhuǎn)換JIS字符集），尤其是在任何符號的開始。ECI只能用于識讀器可以傳送符號標識的情況，不能傳送符號標識的識讀器無法從包含ECI的符號中傳輸數(shù)據(jù)。輸入的ECI數(shù)據(jù)需要編碼系統(tǒng)作為一系列8位字節(jié)的值進行處理。ECI序列中的數(shù)據(jù)可以一種或幾種模式對其字節(jié)值進行最高效編碼，而不必考慮其實際意義。例如：值為