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QR二維碼原理(一)

info 分別是 最大 mask 多字節字符 包含 多字節 版本 錯誤

一、什麽是QR碼

QR碼屬於矩陣式二維碼中的一個種類,由DENSO(日本電裝)公司開發,由JIS和ISO將其標準化。QR碼的樣子其實在很多場合已經能夠被看到了,我這還是貼個圖展示一下:

技術分享圖片這個圖如果被正確解碼,應該看到我的名字和郵箱。

二、QR碼的特點

說到QR碼的特點,一是高速讀取(QR就是取自“Quick Response”的首字母),對讀取速度的體驗源自於我手機上的一個軟件,象上面貼出的碼圖,通過攝像頭從拍攝到解碼到顯示內容也就三秒左右,對攝像的角度也沒有什麽要求;

二是高容量、高密度;理論上內容經過壓縮處理後可以存7089個數字,4296 個字母和數字混合字符,2953個8位字節數據,1817個漢字;

三是支持糾錯處理;糾錯處理相對復雜,目前我還沒有深入了解,按照QR碼的標準文檔說明,QR碼的糾錯分為4個級別,分別是:

  • level L : 最大 7% 的錯誤能夠被糾正;
  • level M : 最大 15% 的錯誤能夠被糾正;
  • level Q : 最大 25% 的錯誤能夠被糾正;
  • level H : 最大 30% 的錯誤能夠被糾正;

四是結構化;看似無規則的圖形,其實對區域有嚴格的定義,下圖就是一個模式2、版本1的QR圖結構(關於QR碼的"模式"、"版本"將在後面進行介紹):

技術分享圖片

在上圖21*21的矩陣中,黑白的區域在QR碼規範中被指定為固定的位置,稱為尋像圖形(finder pattern) 和 定位圖形(timing pattern)。尋像圖形和定位圖形用來幫助解碼程序確定圖形中具體符號的坐標。

黃色的區域用來保存被編碼的數據內容以及糾錯信息碼。

藍色的區域,用來標識糾錯的級別(也就是Level L到Level H)和所謂的"Mask pattern",這個區域被稱為“格式化信息”(format information)。

五是擴展能力。QR碼的Structure Append特點,使一個QR碼可以分解成多個QR碼,反之,也可以將多個QR碼的數據組合到一個QR碼中來技術分享圖片

三、QR碼的模式和版本

前面提到過QR碼的模式(Model)和版本(Version)。QR碼分為Model1和Model2兩種模式,Model1是對QR的初始定義,Model2是對Model1的擴展,目前使用較為普遍的是Model2,本文的所有說明也僅用於Model2。

QR圖的大小(size)被定義為版本(Version),版本號從1到40。版本1就是一個21*21的矩陣,每增加一個版本號,矩陣的大小就增加4個模塊(Module),因此,版本40就是一個177*177的矩陣。(版本越高,意味著存儲的內容越多,糾錯能力也越強)。

三、QR碼支持的編碼內容

QR碼支持編碼的內容包括純數字、數字和字符混合編碼、8位字節碼和包含漢字在內的多字節字符。其中:

數字:每三個為一組壓縮成10bit。

字母數字混合:每兩個為一組,壓縮成11bit。

8bit字節數據:無壓縮直接保存。

多字節字符:每一個字符被壓縮成13bit。

四、容量的計算

二維碼容量的計算:

這裏以第一版的來進行計算,第一版(21×21)不的格式如下:

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其中的只有黃色的是存儲數據的內容,在第一版本中只有217(21×21 - 8*9*3 -8)個存儲數據的數空間,而其中有用的數據是 217 - 1個數據結尾標誌 = 216 ,在216bit

216bit/8 = 27Byte 在版本一的QR碼中只能夠存儲27Byte的數據(要是有校驗容錯就更少了)

其他版本的QR碼也是采取這樣計算的。

參考:http://blog.csdn.net/dekko/article/details/6121899

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