浅谈二维码技术的出现及发展历程

于晓鹏 韩振寰 吉林师范大学计算机学院

浅谈二维码技术的出现及发展历程

于晓鹏 韩振寰 吉林师范大学计算机学院

随着计算机科学与技术的发展，自动识别技术得到了广泛的应用。在众多自动识别技术中，条形码技术已经成为当今备受关注的计算机自动识别技术之一。条形码分为一维条码和二维条码。由于一维条码受到容量的限制，仅能标识商品，而不能描述商品。二维条码弥补了一维条码面临的容量限制问题，具有可靠性高、信息量大、保密等优点，而且可以用来表示多种文字、图像信息。本文的研究内容是二维条码QR二维码的研究与应用。首先简要介绍了国内外QR二维码的研究情况，然后简单阐述了其编码过程的原理和方法。

二维码生成与识别 二维码发展

1 二维码的起源

二维码的发展最早起源于日本，是采用一种特定的几何图形按照一定的规律通过二维方向的平面分布的黑白相间图形来记录数据符号信息的，在代码编制方面巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用多个与二进制相对应的黑白几何形体来表示文字数据信息，通过光电扫描设备或者图象输入设备来自动识读以实现信息自动处理。二维条形码具有条形码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。

二维码是一把万能锁，它适用于所有的信息数据。在信息发达的现代商业市场中，可实现的应用十分广泛，如：数据下载、定位、导航、铁路订票系统、车辆管理等等。

1.1 二维码国外应用研究情况

国外对二维条码技术的研究开始于20世纪80年代末。新成立的国际标准化组织，即条码自动识别技术委员会，已制定了QR Code的国际标准《自动识别与数据采集技术——条码符号技术规范——QR二维码》，起草了PDF417，Code 16K，Data Matrix，Maxi Code等二维条码的ISO/IEC标准草案。

二维条码作为一种全新的信息传递、存储和识别技术，自诞生以来就得到了世界上许多国家的关注。在二维条码设备开发研制、生产应用方面，美国、日本等国的设备制造商生产的图像识读设备、符号生成设备，已广泛应用于各类二维条码应用系统。

1.2 二维码国内应用研究情况

随着我国市场经济的不断完善，国内在原国家质量技术监督局和国家有关部门的大力支持下对二维条码这一新技术的需求与日俱增。在我国已有把二维条码用于人员管理和物品管理的实例。同时，QR二维码被越来越广泛地应用于电子票务领域，电影票、电子会员卡等给人们的日常生活带来便利。2009年12月，广州机场已经开始使用电子机票了，无需登机牌，一条二维码短信就可以轻松登机。

2 QR二维码编码原理

QR二维码符号包括两大部分：编码区格式和功能图形。编码区格式包括了由格式信息、版本信息以及数据信息和RS生成的纠错码字，其中大部分是数据信息和纠错码字；而功能图形是指符号中用于符号定位与特征识别的特定图形，由位置探测图形、分隔符、定位图形以及校正图形组成。

3 QR二维码的编码方法

3.1 数据分析

首先对输入的数据流进行分析，确定编码字符的类型。QR二维码可以支持对多种不同的数据模式进行编码，包括数字、字母和中国汉字等。分析数据的目的是为了能够对不同的数据模式进行高效的编码。在没有预先设置所要采用的符号版本的情况下，默认选择与数据相适应的最小版本。

3.2 数据编码

按照所选择模式的编码标准，将数据字符转换为位流。二维码因其特有的信息容量大，纠错能力强等优点，让它在我国的电子信息产业里如雨后春笋般，茁壮发展。二维码识别技术应用很广泛，算法实现也各有优缺，在取得一定成果的同时仍存在很多问题有待解决。

4 总结和展望

本文主要研究的对象是质量高，噪声小的二维码图像。对于一些模糊，质量低，噪声干扰大的图像，并不能取得很好的效果。如何快速识别噪声污染严重的二维码图像是下一步的工作重心之一。

二维码在提高条码容量上已经有了一个质的突破，但是在现有的二维条码基础上还可以研究改进的编码算法，通过改变码型和条码颜色等方法进一步提高条码容量，创造三维甚至更更高维条码工作永无止境。

[1]杨郁.条码与自动识别技术[J].企业标准化.2002,Vol.6:35-36

[2]中国标准出版社.条码国家标准汇编[S].中国标准出版社,2004

[3]矫运起,张成海.二维条码技术.北京：中国物价出版社.1996.12

于晓鹏，男，汉，吉林省公主岭市，本科，教授，毕业于哈尔滨师范大学，就职于吉林师范大学，信息安全。

韩振寰（1988—），男，汉族，黑龙江省海伦市，硕士研究生，毕业于吉林师范大学，主要研究方向：信息系统与网络安全。