浅谈快速响应矩阵码的印制质量

云南省标准化研究院 郑 磊 范欣杰 胡 冰

快速响应矩阵码，简称QR 码，是目前最为常见的二维码，如产品包装、杂志刊物、印刷品、票据、证照以及文件上面都会印有QR 码，用于数据信息读取或URL 链接。QR 码符号印制质量的好坏会对信息读取的成功与否以及读取效率产生显著的影响，因此QR码符号印制质量日益受到人们重视和关注。

对QR 码符号印制质量的评价比较复杂，通常使用符号等级对符号进行质量判定。符号等级只保留一位小数，以4.0 到0.0 表示由高到低的质量等级。影响符号等级值的参数如下：

参考译码

参考译码（Decode）是衡量使用QR 码码制规范所规定参考译码算法是否能够成功识读QR 码符号的参数。如果使用参考译码算法能够对符号图形成功译码，则参考译码等级。

符号反差

符号反差（SC）是衡量符号中深浅两种反射状态的差异是否足够明显的参数。符号反差要足够大，才能有效分辨出符号图形中的深模块和浅模块。符号反差是符号参考灰度图像中最高反射率Rmax与最低反射率Rmin之差，即SC＝Rmax－Rmin，见表1。

表1

调制比

调制比（MOD）是反映深色模块或浅色模块的反射率一致性的参数。如果调制比不足，会增加错误辨别深色或浅色模块的可能性。符号中每一个模块的调制比，其中R是模块的反射率，GT是整体阈值，SC 是符号反差，见表2。对于每个码字，选择码字中所有模块调制比的最低的等级作为码字调制比的等级。符号调制比的等级由符号中各码字调制比和符号的纠错能力综合而成。

表2

模校调制比

模校调制比（RM）是衡量每一个模块在和整体阈值比较后能被正确判断为深色模块或浅色模块的可辨识度的参数。模校调制比低说明模块深浅性质判断的出错率高。对于经过译码后设定为浅色的模块，当R≥GT 时，模块的模校调制比，否则模块的模校调制比为0；对于经过译码后设定为深色的模块，当R＜GT 时，模块的模校调制比；其中R是模块的反射率，GT 是整体阈值，SC 是符号反差。对于每个码字，选择码字中所有模块的模校调制比最低的等级值作为码字的模校调制比的等级。符号的模校调制比的等级由符号中各码字的模校调制比和符号的纠错能力综合而成。

固有图形污损

QR 码的固有图形包括寻像图形（位置探测图形）、定位图形、校正图形以及空白区。固有图形污损（FPD）是由于固有图形的一个或多个模块由深到浅或由浅到深的反转造成。这种污损会对确定符号的位置以及决定模块的基准位置造成损害，因此，固有图形的污损是衡量固有图形的污损情况是否严重，是影响参考译码算法在视场中探测和识读符号能力的参数。固有图形污损的评价要对寻像图形、定位图形、校正图形以及空白区的污损情况分别进行评价，以其中最差的值用于分级。QR 码的固有图形包括空白区，如果QR码符号的空白区不够，容易造成固有图形污损的等级值降低。

轴向不一致性

轴向不一致性（AN）衡量符号轴向尺寸不均匀程度，衡量了一个轴与另一个轴之间采样点间隔的差异量。QR 码参考译码算法会生成一个数据模块取样点网格，先对相邻数据模块之间的水平和垂直间距分别进行计算，再获得整个符号每个轴向上的平均间距XAVG和YAVG，轴向不一致性，其中XAVG是取样点X轴向的平均间距；YAVG是取样点Y轴向的平均间距，见表3。

表3

网格不一致性

网格不一致性（GN）是衡量网格交叉位置偏离于其理想位置的最大矢量偏差的参数。使用QR 码参考译码算法可以得出网格交叉位置，将这些位置和同等尺寸理想符号的理论位置进行比较，取所有实际交叉位置和理想交叉位置偏离最大的值用于分级，见表4。

表4

未使用的纠错

未使用的纠错（UEC）是衡量为纠正符号错误所消耗的纠错容量的参数。其中e 是拒读错误的数目，t是替代错误的数目，Ecap是符号的纠错容量。所以当QR 码符号出现污损、磨损、撕裂、部分缺失等诸多情况，为恢复数据信息,用于纠正错误所消耗的纠错容量就越多，未使用的纠错容量就越少，等级值就降低。对于含有多个纠错模块的符号，各个模块的未使用的纠错分别计算，并取最低值用于分级，见表5。

表5

其他附加的分级参数

码制规范或应用标准中规定的其他参与符号分级的其他附加参数，比如X 尺寸要求、符号版本要求、格式信息要求等等。

对QR 码符号的每次扫描检测的等级是该次扫描检测得到的上述所有参数的等级的最低值。QR 码符号的符号等级是最终获得的单个参数等级的最低值。特别应该注意的是，如果译码的数据不正确，无论其他参数等级是什么值，符号等级应为0.0。符号等级值的范围是0.0～4.0，值越大代表QR 码符号印制质量越高。符号等级的表示形式为：等级∕孔径∕测量光波长∕角度，当入射光角度为45°时，角度可以省略。比如“3.0∕05∕670∕30”表示符号等级为 3.0，测量光孔径为0.125mm（孔径标号05），测量光波长为670nm，检测光入射角为30°。“4.0∕10∕660”表示符号等级为4.0，测量光孔径为0.250mm（孔径标号10），测量光波长为660nm，检测光入射角为45°。

另外，印刷增量作为一个不分级的质量参数，也是评价QR 符号印制质量的重要参考，常被用于印刷生产过程的质量控制。印刷增量用来衡量构成符号的图形，相对于标称尺寸增大或减小的程度。印刷增量严重时会妨碍识读。印刷增量标志着图形的深色与浅色模块边界扩张的程度。QR 码的符号印刷增量分别从X 和Y 两个轴向进行评价，即水平增量和垂直增量。QR码译码算法选取相互独立的两个定位图形，从每一定位图形相邻的位置探测图形的外层方块的内边，沿定位图形到与另一位置探测图形相邻接的分隔符的外边，计算所遇到的浅色点阵数（NL）与深色点阵数（ND），计算印刷增量。