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QR碼生成原理(一)

轉載自:

https://blog.csdn.net/dekko/article/details/6121899

一、什麼是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:

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體,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麼要求;

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元,2953個8位位元組資料,1817個漢字;

三是支援糾錯處理;糾錯處理相對複雜,目前我還沒有深入瞭解,按照QR碼的標準文件說明,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):

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 定點陣圖形(timing pattern)。尋像圖形和定點陣圖形用來幫助解碼程式確定圖形中具體符號的座標。

黃色的區域用來儲存被編碼的資料內容以及糾錯資訊碼。

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“格式化資訊”(format information)。

五是擴充套件能力。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碼的資料組合到一個QR碼中來。

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的擴充套件,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個模組(Module),因此,版本40就是一個177*177的矩陣。(版本越高,意味著儲存的內容越多,糾錯能力也越強)。

三、QR碼支援的編碼內容

QR碼支援編碼的內容包括純數字、數字和字元混合編碼、8位位元組碼和包含漢字在內的多位元組字元。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位元組資料:無壓縮直接儲存。

多位元組字元:每一個字元被壓縮成13bit。