QR码的原理与识别方法

QR码呈正方形，只有黑白两色。在3个角落，印有较小，像「回」字的的正方图案。这三个是帮助解码软件定位的图案，使用者不需要对准，无论以任何角度拍摄，内容仍可正确被读取。日本QR码的标准JIS X 0510在1999年1月发布，而其对应的ISO国际标准ISO/IEC18004，在2000年6月获得批准。根据Denso Wave公司的资料，QR码是属于开放式的标准，QR码虽然由Denso Wave公司持有的专利，但不会被执行。

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。

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

1. 位置探测图形、位置探测图形分隔符：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；这些黑白间隔的矩形块很容易进行图像处理的检测。

2. 校正图形：根据尺寸的不同，矫正图形的个数也不同。矫正图形主要用于QR码形状的矫正，尤其是当QR码印刷在不平坦的面上，或者拍照时候发生畸变等。

3. 定位图形：这些小的黑白相间的格子就好像坐标轴，在二维码上定义了网格。

4. 格式信息：表示该二维码的纠错级别，分为L、M、Q、H；

5. 数据区域：使用黑白的二进制网格编码内容。8个格子可以编码一个字节。

6. 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。

7. 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。

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。

四. 编程实现

1. 使用第三方库zxing。zxing是一个很好的第三方库，可以进行多种条码，图码的解码。我们可以使用这个库进行二维码的生成和识别。

编码：

public static void encode(String content, String format, String filePath)
{
    try
    {
    Hashtable hints = new Hashtable();
    hints.put(EncodeHintType.CHARACTER_SET, DEFAULT_ENCODING);//设置编码类型
        BitMatrix bitMatrix = new QRCodeWriter().encode(content, BarcodeFormat.QR_CODE, DEFAULT_IMAGE_WIDTH, DEFAULT_IMAGE_HEIGHT,hints);//编码
        File file = new File(filePath);
        MatrixToImageWriter.writeToFile(bitMatrix, format, file);//输出到文件，也可以输出到流
    }
    catch (IOException e)
    {
        e.printStackTrace();
    }
    catch (WriterException e1)
    {
        e1.printStackTrace();
    }
}

解码：

BufferedImage image = ImageIO.read(file);//读取文件
LuminanceSource source = new BufferedImageLuminanceSource(image);
BinaryBitmap bitmap = new BinaryBitmap(new HybridBinarizer( source));
Result result = new MultiFormatReader().decode(bitmap);//解码
String resultStr = result.getText();
System.out.println(resultStr);

2. 使用opencv http://www.aishack.in/2012/02/scanning-qr-codes/2/ AIshack的网站上有详细的代码

参考资料：

http://www.aishack.in/2012/02/scanning-qr-codes/2/

http://suflow.iteye.com/blog/1100678

http://zh.wikipedia.org/wiki/QR%E7%A2%BC