贯彻与解码,二维码简单介绍和容错率的难题

作者: 编程技术  发布:2019-09-20

一、简介

Aztec Code是1995年,由Hand HeldProducts公司的Dr. Andrew Longacre设计。它是一种高容量的二维条形码格式。它可以对ASCII和扩展ASCII码进行编码。当使用最高容量和25%的纠错级别的時候,Aztec可以对3000个字符或者3750个数字进行编码。

错误校正

Aztec的矩阵大小在15 X 15和151 X 151之间变化。每个最小单位非黑即白。

损坏,但仍然解码的二维码

它独特的位于正中的模式识别标志和安置算法使Aztec看起来像个旋涡一样。

水平使用的Reed-Solomon纠错算法。越高误差校正水平,较少的存储容量。下表列出了在每一个的四个层次的近似误差校正能力:

Aztec打印解决方案允许用户选择大小和纠错级别。一共有36中不同的格式供选择,此外还有19种纠错级别可供选择,默认纠错级别是5级23%。高纠错级别意味着更少的数据容量和更小的误码机会。

电平L(低) 7%的码字可以被恢复。

、实现

M级(中) 的码字的15%可以被恢复。

 1         public ActionResult AZTEC() 2         { 3             AztecEncodingOptions options = new AztecEncodingOptions(); 4             options.ErrorCorrection = 20;   //纠错级别  5、10、15、20、23、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90 一共19个级别 5             options.Layers = 0;     //数据层 0-32 数字越大图片越复杂 6             options.Width = 150; 7             options.Height = 150; 8  9             BarcodeWriter writer = new BarcodeWriter();10             writer.Format = BarcodeFormat.AZTEC;11             writer.Options = options;12 13             //如需设置图片为其它颜色,使用此段代码14             BitmapRenderer renderer = new BitmapRenderer();15             renderer.Foreground = Color.Blue;16             renderer.Background = Color.White;17             writer.Renderer = renderer;18 19             Bitmap bmp = writer.Write("BarCodeSoft Aztec bar code");20             MemoryStream ms = new MemoryStream();21             bmp.Save(ms, ImageFormat.Png);22             ms.Flush();23             ms.Position = 0;24             return File(ms, "application/x-png");25         }

级Q(四分)[ 28 ] 的码字的25%可以被恢复。

测试图像如下:

H级(高) 的码字的30%可以被恢复。

图片 1

由于到Reed-Solomon码的设计和使用的8位码字,一个单独的代码块可以不超过255个码字的长度。由于较大的QR码元包含比这更多的数据,所以它必要的打破消息成多个块。虽然QR说明书中不使用的最大可能的块大小,相反,它定义了不超过30,这样的纠错符号出现在每个块的块大小。这意味着一个至多15的每块的错误可以被校正,从而限制的某些步骤中的解码算法的复杂性。的代码块,然后交错在一起,使得不那么容易局部损坏的QR符号将压倒任何单块的能力。

、解码

由于纠错,有可能创造出艺术的QR码,扫描正确的,但含有故意的错误,使他们更可读的或有吸引力的人的眼睛,以及包括颜色,标志,以及其他功能的QR码块。[ 29 ] [ 30 ]

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一、什么是二维码

     二维码 (2-dimensional bar code),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。二维码的名称是相对与一维码来说的,比如以前的条形码就是一个“一维码”,它的优点有:二维码存储的数据量更大;可以包含数字、字符,及中文文本等混合内容;有一定的容错性(在部分损坏以后可以正常读取);空间利用率高等。

    1.堆叠式/行排式二维条码,如,Code 16K、Code 49、PDF417(如下图)等

       图片 2

    2.矩阵式二维码,最流行莫过于QR CODE。

二、QR CODE 介绍

    QR(Quick-Response) code是被广泛使用的一种二维码,解码速度快。它可以存储多用类型:

      图片 3

    如上图时一个qrcode的基本结构,其中:

    1.位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形:用于对二维码的定位,对每个QR码来说,位置都是固定存在的,只是大小规格会有所差异;

    2.校正图形:规格确定,校正图形的数量和位置也就确定了;

     3.格式信息:表示改二维码的纠错级别,分为L、M、Q、H;

    4.版本信息:即二维码的规格,QR码符号共有40种规格的矩阵(一般为黑白色),从21x21(版本1),到177x177(版本40),每一版本符号比前一版本每边增加4个模块。

    5.数据和纠错码字:实际保存的二维码信息,和纠错码字(用于修正二维码损坏带来的错误)。

 

三、简要的编码过程

    1. 数据分析:确定编码的字符类型,按相应的字符集转换成符号字符; 选择纠错等级,在规格一定的条件下,纠错等级越高其真实数据的容量越小。

    2. 数据编码:将数据字符转换为位流,每8位一个码字,整体构成一个数据的码字序列。其实知道这个数据码字序列就知道了二维码的数据内容。

    图片 4

    图片 5      

     数据可以按照一种模式进行编码,以便进行更高效的解码,例如:对数据:01234567编码(版本1-H),
     1)分组:012 345 67
     2)转成二进制:012→0000001100
                              345→0101011001
                               67 →1000011
     3)转成序列:0000001100 0101011001 1000011
     4)字符数 转成二进制:8→0000001000
     5)加入模式指示符(上图数字)0001:0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011

     对于字母、中文、日文等只是分组的方式、模式等内容有所区别。基本方法是一致的

    3. 纠错编码:按需要将上面的码字序列分块,并根据纠错等级和分块的码字,产生纠错码字,并把纠错码字加入到数据码字序列后面,成为一个新的序列。

    图片 6    

    在二维码规格和纠错等级确定的情况下,其实它所能容纳的码字总数和纠错码字数也就确定了,比如:版本10,纠错等级时H时,总共能容纳346个码字,其中224个纠错码字。 就是说二维码区域中大约1/3的码字时冗余的。对于这224个纠错码字,它能够纠正112个替代错误(如黑白颠倒)或者224个据读错误(无法读到或者无法译码), 这样纠错容量为:112/346=32.4%

    4. 构造最终数据信息:在规格确定的条件下,将上面产生的序列按次序放如分块中,按规定把数据分块,然后对每一块进行计算,得出相应的纠错码字区块,把纠错码字区块 按顺序构成一个序列,添加到原先的数据码字序列后面。 如:D1, D12, D23, D35, D2, D13, D24, D36, ... D11, D22, D33, D45, D34, D46, E1, E23,E45, E67, E2, E24, E46, E68,...

    5.构造矩阵:将探测图形、分隔符、定位图形、校正图形和码字模块放入矩阵中。

    图片 7           

      把上面的完整序列填充到相应规格的二维码矩阵的区域中

    6. 掩摸:将掩摸图形用于符号的编码区域,使得二维码图形中的深色和浅色(黑色和白色)区域能够比率最优的分布。
    7. 格式和版本信息:生成格式和版本信息放入相应区域内。
        版本7-40都包含了版本信息,没有版本信息的全为0。二维码上两个位置包含了版本信息,它们是冗余的。

        版本信息共18位,6X3的矩阵,其中6位时数据为,如版本号8,数据位的信息时 001000,后面的12位是纠错位。

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