二维码技术与应用讲解

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1、二维码技术与应用 新大陆 孙洋 2015.5 目 录 二维码的发展和特性1 二维码、QR码及编码 2 二维码芯片 3 二维码的应用 4 二维码教学平台设备（讨论）5 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 一维条码在水平面上用黑白表示内容

2、，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ID。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 二维码 磁卡 IC卡 RFID 抗磁力 强 弱 中等 强 抗静电

3、 强 中等 中等 强 抗损性 强 可折叠 可穿孔 可切割 弱 不可折叠 不可穿孔 不可切割 弱 不可折叠 不可穿孔 不可切割 中等 不可折叠 不可穿孔 不可切割 影印性 可 不可 不可 不可 载体要求无需加工制作特别加工制作特别加工制作特别加工制作 识别方式非接触式接触式接触式 非接触式 识别角度多角度单一单一 全方位 传真性 可 不可 不可 不可 容量 7k Byte 76 Byte 100 Byte 3K Byte 成本 几乎零成本3元 15元 10元 RFID感知识别设备RFIDD 二维码电子信息载体在物联网中的优势 感知数据信息 传输数据流信息 （安全协议） 二维码 感知数据信息 传输

4、数据流信息 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传输，可以 不需要专用设备就可以进行传输。 2、服务器下载 1、拍照 应用服务器 应用服务器 RFIDRFID 二维码二维码 条码感知与识别设备 手机 1、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 DES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（ 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 二维码电子登机牌 二维码电子保单政府机要公文 关于二维码的防伪特

5、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、可以快速生成、修改和时空快速传递 二维码电子信息载体在物联网中的优势 二维码可以通过系统软件编码快速生成和被修改，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 统、麦当劳网上商店、南航电子登机系统等。 应用服务器感知与识别设备 用户1 用户2 转发转发 生成二维码发送 感知与识别传输 二维

6、码生成平台 3、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 二维码税票火车票 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、等各种票据业务 管理和防伪上。 二维码电子信息载体在物联网中的优势 4、在移动物联网下应用，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O2O 的商业模式的重要载体，也使得物联网更融入我们生活。 电子商务 电子凭证 二维码路标 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 5、零成本、强附着性，无处不在 零 二维码电子

7、信息载体在物联网中的优势 6、未来信息的最主要入口 u 2000年 门户网站：新浪、网易等 u 2010年 搜索引擎：谷歌、百度 u 2015年 二维码 二维码的发展和特性1 二维码、QR码及编码 2 解码与二维码芯片 3 二维码的应用4 二维码教学（讨论）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 Co

8、de 、Data Matrix、Maxi Code等。 二维条码的分类 QR Data Matrix汉信码 主要二维码的对比 项目 QR（日）PDF417（美 ） DM（韩韩）汉汉信码码（中 ） 备备注 发发明时间时间 1994年1992年1989年2005年 国家标标准 是是否是 国际标际标准 是是是是 面积积最小21*2190*910*10 mm*mm 最大177*177853*270144*144 信息存储储量 大最小小大 字节节/平方 英寸 2953（7% 纠错信息） 1106（0.2% 纠错信息） 1556（14%纠 错信息） 4350 数字7089271031167829 字符42

9、9618502354350 汉汉字1817 2174 二进进制29531556 3262 纠错纠错能力纠错纠错分级级4级9非离散分级4级 最高纠错纠错30%46.20%25%30% 最低纠错纠错7%0.20%14%8% 表示中文 优差一般优 解码码速度 快慢一般快 抗畸变变、污损污损能力 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）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，可识读一维条码和行排式二 维条码。 （3）图像式识读器（Image Reade

10、r） ，可识读一维条 码和二维条码。 行排式二维条码PDF417 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ASCII字符或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

11、层 字符自校验功能有 符号尺寸可变，高度3到90行，宽度90到583个模块宽度 双向可读是 错误纠正码词数2到512个 最大数据容量（错 误纠正级别为0时） 1850个文本字符 或2710个数字 或1108个字节 附加属性可选择纠错级别、可跨行扫描、宏PDF417条码、全球标记标识符等 PDF417条码的特性 PDF417符号结构 每一个PDF417符号由多层堆积而成3-90层。 每一层包括：a.左空白区 b.起始符 c.左层指示 符号字符 d.1到30个数据符号字符 e.右层指示 符号字符 f.终止符 g.右空白区 PDF417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

12、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。 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；

13、 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。PDF417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

14、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，902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Symbol公司1991年将PDF417作为公开的标准后， PDF417条码为越来越多的标准化机构所接受。 v如：AIM1994年被选定为国际自动识别制造商协会 （AIM）标准；ANSIMH10.81996年美国标准化委员 会(ANSI)

15、将PDF417做为美国的运输包装的纸面EDI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

16、 所示。 不同的字数建议适用的错误纠正等级 QR 码 QR Code是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵式二维条 码，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：chenzg 电话：18050089566 地址：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