浅谈二维码在校园一卡通中的应用

摘要：二维码是目前应用最广泛的技术之一，是用特定的几何图形按一定的规律在平面上以黑白相间的图形来记录数据符号信息。它包括编码技术、符号技术、识别技术，是信息数据自动识别、输入的主要方法。在众多自动识别技术中，条码技术以其独特的优势，己经成为当今主要的计算机自动识别技术之一。它存储量大、空间占用小、性价比高、数据采集和识读方便，采用二维码技术应用于校园一卡通可以大大增加传统校园一卡通的功能，并能极大地实现校园数据共享，方便管理者对数据的查询以及管理，并实现多样化的功能与服务。

关键词：二维码；几何图形；自动识别

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）05-1078-03

1 二维码的分类

二维码（2-dimensional bar code），最早起源与日本，是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。在许多种类的二维条码中，常用的码制有：Data Matrix，Maxi Code，Aztec，QR Code，Vericode，PDF417，Ultracode，Code 49，Code 16K等。二维码在大方向上可以分为堆叠式/行列式二维码和矩阵式二维码。

1.1 堆叠式/行列式二维条码

其编码原理是建立在一维码基础之上，按需要堆积成二行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维码的一些特点，识读设备与条码印刷与一维码技术兼容。但由于行数的增加，需要对行进行判定、其译码算法与软件也不完全相同于一维码。有代表性的行排式二维码有CodeE49、Code16K、PDF417等。其中的Code49，是1987年由 David Allair 博士研制，Intermec公司推出的第一个二维码。

图1

1.2 矩阵式二维条码（又称棋盘式二维条码）

它是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上，用点（方点、圆点或其他形状）的出现表示二进制“1”，点的不出现表示二进制的“0”，点的排列组合确定了矩阵式二维条码所代表的意义。矩阵式二维条码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维条码有：Code One、MaxiCode、QR Code、 Data Matrix、Han Xin Code、Grid Matrix 等。

图2

1.3 邮政码

通过不同长度的条进行编码，主要用于邮件编码，如：Postnet、BPO 4-State等。

2 二維码的特点

2.1 信息容量大

高密度是二维码的一大特点，信息容量是一维码的几十到几百倍。以QR码为例，最低的版本为1纠错级别为H的QR码能容纳72bit的混合数据量，而最高的版本40纠错级别为L的QR码能容纳23648bit的混合数据量。

表1

[版本＼&码元数＼&纠错级别＼&数据比特数量＼&数字＼&英文字母与数字＼&二进制＼&汉字＼&1＼&21x21＼&L

M

Q

H＼&152

128

104

72＼&41

34

27

17＼&25

20

16

10＼&17

14

11

7＼&10

8

7

4＼&40＼&177x177＼&L

M

Q

H＼&23，648

18，672

13，328

10，208＼&7，089

5，596

3，993

3，057＼&4，296

3，391

2，420

1，852＼&2，953

2，331

1，663

1，273＼&1，817

1，435

1，024

784＼&]

2.2编码范围广

一维条码能表示的字符数不多，因此要用一维条码表示其他语言（如汉字、韩文等）是不可能的，但是大多数二维码都具有字节模式，即能表示字节流，所以对于二维码来说，能表示很多种语言文字。同时，图像也多以字节形式存储，因此，二维码还可表示图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息，可编码范围都比一维码要大得多。

2.3 具有纠错功能

二维码的纠错功能强大，即使表面有污损或者残缺都能正确识读，最高的纠错级别能达到50%。

图3

2.4 译码可靠性高

二维码的误码率不超过千万分之一，出错的概率已经相当低。以QR为例，QR码可以从360°任一方向快速读取数据。其奥秘就在于QR码中的3处定位图案，可以帮助QR码不受背景样式的影响，实现快速稳定正确的识读数据。

2.5 具有加密防伪功能

加密机制是二维码的又一特点。通过二维码的加密机制我们可以防止复制和篡改数据，达到了防伪的目的。比如我们可以通过对二维码的外部加密和内核加密来防止别人随意读取和篡改信息，提高可靠性。

2.6成本低

相较于以往的磁卡或者RFID技术，二维码不仅成本低易制作，用户体验和互动性也具有更好的应用前景。

表2

[比较点＼&二维码＼&磁卡＼&IC卡＼&光卡＼&抗磁力＼&强＼&弱＼&中等＼&强＼&抗静电＼&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＼&弱

不可折叠

不可穿孔

不可切割＼&影印性＼&可＼&不可＼&不可＼&不可＼&传真性＼&可＼&不可＼&不可＼&不可＼&容量＼&1100Byte＼&76 Byte＼&3KByte＼&2MByte＼&成本＼&1元＼&10元＼&300元＼&500元＼&]

2.7 使用方便

二维码易制作，可复印，可调节形状大小比例而不影响条码本身携带的信息量。

3 二维码在国际国内的应用

国外的二维条码技术已经处于高度使用阶段，也研制出了很多性能较好的二维码识别系统。在应用方面，很多国家不仅将二维码用来管理证件，而且还将二维码应用与海关、运输以及邮政等部门，用户来管理报表、商品的运输和包裹等。比如英国、法国、加拿大、菲律宾、埃及、匈牙利、西班牙等许多国家，已经在身份证或驾驶证上采用二维条码。而二维码技术在我国还处于研究和初步使用阶段，与国外的水平还是有着很大的差距。在我国二维码应用例子有火车票、报纸行业、银行金融汇票、上海大众桑塔纳汽车销售系统、2000 年春“两会”（全国人大和政协）代表证、上海市 2001年春夏季高招考生成绩通知单、农村新医保卡等。而且目前我国已经研发出了多款二维码识读器，进一步降低了用户成本，也扩展了二维码的使用范围。

4 在学校校园一卡通中采用二维码的特点及

校园一卡通是目前广泛应用于高校校园里集饭卡、图书卡、上机卡、校园病历卡等校园卡片于一身的校园卡，通过共同身份认证机制，达到校园数据统一管理与分享的目的，同时避免了“卡多为患”的局面。

然而我们也有注意到，在很多校园内，校园一卡通并未真正实现“一卡在手，走遍校园”的目的，特别是在身份认证的时候，还是要借助于学生证、身份证的证明。例如学生在开学报到的时候，我们还是要出示学生证身份证等有效证件来注册，然后再手工搜索学籍信息，更改注册信息，这样既浪费时间又容易出错，更不符合当今对校园数字化、信息化的建设。因此，改善现有的校园一卡通，增加二维码识别技术，是提高管理效率的有效途径。在校园一卡通上采用二维码技术，可以将学生照片信息、学籍信息、指纹信息、医疗信息、借阅信息、校园服务登记信息等统统写入二维码内，供学籍注册和校园各平台查询使用。

在校园一卡通上使用二维码技术的特点有：

1）降低成本

前面已经提到过二维码的制作成本是很低廉的，另一方面，采用二维码技术也在一定程度上节约了人力资源成本以及时间成本。现在大部分学生手里都有很多卡，比如银行卡、会员卡、打折卡等等，都放一起很容易失磁，而采用二维码就不用担心这个问题，而且采用二维码简单方便，如若遗失，可登录系统，待验证身份之后可自行下载打印，而不像磁卡遗失那么麻烦，成本费也贵。

2）提高防伪能力

二维码具有很好的防偽能力，我们可以对信息采取加密之后再存入二维码中，也可以直接采用二维码防伪技术来防止伪造信息，比如组合编码防伪方法、覆隐二维条码防伪技术以及二维条码防伪印刷方法等都可以直接采用。另一方面，我们也可以利用二维码识读器进行识别，核对持证人的照片指纹等所有可以数字化的信息，再比对扫描出来的信息，即可判定人、证的合法性与唯一性。

3）节约管理经费

使用二维码技术需要使用统一的后台服务以及数据库，这样更方便管理者查询信息，管理数据。

除了平常学生会使用的一卡通服务外，利用二维码技术，我们还可以增加一些应用：

1）学籍信息录入

当前很多高校还是通过手工录入学生学籍信息，这是一种低效率高成本的方式，而且又很容易出错，经常还要下发给学生核对信息，而通过二维码技术，我们可以对二维码进行加密算法和防伪印刷方法，以达到身份辨认唯一。在每学期开学注册时候，工作人员只需要扫码确认身份信息进入系统登记即可，不用再让学生跑多个地方，盖多个章了。

2） 考勤信息

现在高校老师给学校考勤记录都是在每堂课手工录入考勤，而使用二维码技术之后我们可以在每个教室配备一个二维码识读器，学生上课之前自己扫描，期末系统自动给出每个学生的考勤分数，这样既节省了课堂时间，也不会有考勤“作假”。

3） 毕业推荐表

由中国高等教育学生信息网研发的“学信二维码”已经亮相，招聘单位只需要用智能手机一扫即可知道该学生的学籍信息，做到及时验证。受此启发，学校也可以做一个类似的学籍验证系统，在学校发给每个人的的毕业推荐表或者求职简历上印好个人的学籍信息，招聘单位来学校招聘的时候可以通过学校提供的二维码识读设备立即验证该学生的学籍信息、获奖信息、成绩信息、参加社团信息、考勤信息以及身体健康信息等招聘单位想知道的一切数据，做到真正的诚信保障。

5 对策建议

考虑到二维条码有各自的特点，而且校内用户与系统之间需要达到资源共享和沟通便利，在制作校园二维码的时候，就应该考虑统一标准，因为时下二维码厂商众多，各自有各自的码制标准，这些厂商当然也就生产了自己码制的识读设备，并且它们之间基本互不兼容。所以我们应当在经过讨论以及专家验证的基础上，采用统一的码制标准以及相匹配的识读设备，最大限度的实现资源共享。例如高密度的二维条码，就必须选择高分辨率的识读设备，做到准确识度信息。除此之外，还应当建立专门的网站和服务系统，并加强终端建设，做到覆盖校园任何一个用户需要的角落，真正实现“一卡在手，走遍校园”。

6 结束语

物联网的应用离不开自动识别，而二维码相对于其他自动识别技术有明显的优势，它信息容量大、编码范围广、成本低、可靠

（下转第1085页）

（上接第1080页）

性高、保密性好，能够更好地与智能终端相结合，校园一卡通采用二维码技术之后，能达到更好地资源共享和用户体验，总之，作者认为以二维码技术为基础的自动识别系统能为校园数字化和信息化建设做出不可小觑的作用。

参考文献：

[1] 矫云起， 张成海. 二维条码技术及其在我国的应用前景[J]. 信息与电脑， 1997（12）.

[2] 卢玫. 条码技术在驾驶证上的应用[J]. 交通世界（运输.车辆） ， 2007（12）.

[3] “学信二维码”轻松实现学籍学历验证[J]. 中国大学生就业， 2013（3）.