二维码及其识别技术
第 1 页 二维码及其识别技术
什么是二维码
二维条码是指在一维条码的基础上扩展出另一维具有可读性的条码，使用黑白矩形图案表示二进制数据，被设备扫描后可获取其中所包含的信息。一维条码的宽度记载着数据，而其长度没有记载数据。二维条码的长度、宽度均记载着数据。二维条码有一维条码没有的“定位点”和“容错机制”。容错机制在即使没有辨识到全部的条码、或是说条码有污损时，也可以正确地还原条码上的资讯。
二维码的分类
二维码的种类很多，不同的机构开发出的二维码具有不同的结构以及编写、读取方法。主要有堆叠式二维码（又称:行排式二维条码或堆积式二维条码或层排式二维条码)和矩阵式二维码(又称棋盘式二维条码)两类：
(1) 堆叠式二维码
PDF417
Code49
Code16K
Ultracode
(2) 矩阵式二维码
QR码
Code One
Aztec
Data Matrix
Maxicode
龙贝码
矽感网格矩阵（GM）
矽感紧密矩阵（CM）
汉信码
其中龙贝码、矽感网格矩阵（GM）、矽感紧密矩阵（CM）和汉信码具有国内专利技术的二维码。国外的二维码主要类型见下图
国内技术的二维码主要类型见下图 第 2 页
汉信码
GM码
CM码
龙贝码
PDF417码
PDF417条码是一种高密度、高信息含量的便携式数据文件，是实现证件及卡片等大容量、高可靠性信息自动存储、携带并可用机器自动识读的理想手段。
PDF417码是由留美华人王寅敬（音）博士发明的。PDF是取英文Portable Data File三个单词的首字母的缩写，意为“便携数据文件”。因为组成条码的每一符号字符都是由4个条和4个空构成，如果将组成条码的最窄条或空称为一个模块，则上述的4个条和4个空的总模块数一定为17，所以称417码或PDF417码。
PDF4-17码
PDF417二维条码是一种高密度、高信息含量的便携式数据文件，是实现证件及卡片等大容量、高可靠性信息自动存储、携带并可用机器自动识读的理想手段。PDF417条码可表示数字、字母或二进制数据，也可表示汉字。一个PDF417条码最多可容纳1850个字符或1108个字节的二进制数据，如果只表示数字则可容纳2710个数字。PDF417的纠错能力分为9级，级别越高，纠正能力越强。由于这种纠错功能，使得污损的417条码也可以正确读出。我国目前已制定了PDF417码的国家标准。中国-PDF417二维条码已列为95期间的国家重点科技攻关项目。97年12月PDF417条码国家标准《四一七条码》已经正式颁布。
PDF417条码的特点及优点：
1. 信息容量大：根据不同的条空比例每平方英寸可以容纳250到1100个字符。在国际标准的证卡有效面积上(相当于信用卡面积的2/3，约为76mm*25mm), PDF417条码可以容纳1848个字母字符或2729个数字字符，约500个汉字信息。这种二维条码比普通条码信息容量高几十倍。
2. 编码范围广：PDF417条码超越了字母数字的限制，可以将照片、指纹、掌纹、签字、声音、文字等凡可数字化的信息进行编码。
3. 保密、防伪性能好：PDF417条码具有多重防伪特性，它可以采用密码防伪、软件加密及利用所包含的信息如指纹、照片等进行防伪，因此具有极强的保密防伪性能。 第 3 页 4. 译码可靠性高：普通条码的译码错误率约为百万分之二左右，而PDF417条码的误码率不超过千万分之一，译码可靠性极高。
5. 修正错误能力强：PDF417条码采用了世界上最先进的数学纠错理论，如果破损面积不超过50％，条码由于沾污、破损等所丢失的信息，可以照常破译出丢失的信息。
6. 容易制作且成本很低：利用现有的点阵、激光、喷墨、热敏/热转印、制卡机等打印技术，即可在纸张、卡片、PVC、甚至金属表面上印出PDF417二维条码。由此所增加的费用仅是油墨的成本，因此人们又称PDF417是“零成本”技术。
7. 条码符号的形状可变：同样的信息量，PDF417条码的形状可以根据载体面积及美工设计等进行自我调整。
PDF417在我国的应用前景:
由于二维条码具有成本低，信息可随载体移动、不依赖于数据库和计算机网络、保密防伪性能强等优点，结合我国人口多、底子薄、计算机网络投资资金难度较大、对证件的防伪措施要求较高等特点，可以预见，PDF417条码在我国极有推广价值。可以应用在如下领域：
1. 证件管理：由于二维条码可以把照片或指纹编在二维条码中，有效地解决了证件的可机读及防伪等问题，因此可广泛地应用在护照、身份证、驾驶证、暂住证、行车证、军人证、健康证、保险卡等任何需要唯一识别个人身份的证件上。
2. 执照年检：行车证、驾驶证的年审，各种工商营业执照、税务登记证、卫生检疫证、企事业代码证、 统计登记证等各种政府部门登记证件的年检，可以通过采用二维条码，解决年检登记的计算机录入问题，既节约了政府工作人员的时间，同时，为企事业单位提供了良好的服务。 采用这种先进的技术，有利于改善政府的服务和公众形象。
3. 报表管理：海关报关单、税务报表、保险登记表等任何需重复录入或禁止伪造、删改的表格，都可以将表中填写的信息编在PDF417条码中，以解决表格的自动录入和防止篡改表中内容。
4. 机电产品的生产和组配线：如汽车总装线、电子产品总装线，皆可采用二维条码并通过二维条码实现数据的自动交换。
5. 银行票据管理。
6. 行包、 货物的运输和邮递。
QR二维码
QR码是二维条码的一种，1994年由日本DENSO WAVE公司发明。QR来自英文“Quick
Response”的缩写，即快速反应的意思，源自发明者希望QR码可让其内容快速被解码。根据Denso
Wave公司的网站数据，QR码是属于开放式的标准，QR码的规格公开，虽由Denso Wave公司持有的专利权益，但不会被运行。QR码最常见于日本，并为目前日本最流行的二维空间条码。QR码比普通条码可存储更多数据，亦无需像普通条码般在扫描时需直线对准扫描仪。
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3个是帮助解码软件定位的图案，用户不需要对准，无论以任何角度扫描，数据仍可正确被读取。符号规格21×21模块（版本1）-177×177 模块（版本40）(每一规格：每边增加4个模块)。数据表示方法 深色模块表示二进制“1”，浅色模块表示二进制“0”。除了标准的QR码之外，也存在一种称为“微型QR码”的格式，是QR码标准的缩小版本，主要是为了无法处理较大型扫描的应用而设计。微型QR码同样有多种标准，最高可存储35个字符。 第 4 页
QR码示例：
内容为诸葛亮的《诫子书》：夫君子之行，静以修身，俭以养德，非澹薄无以明志，非宁静无以致远。夫学须静也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。淫慢则不能励精，险躁则不能治性。年与时驰，意与日去，遂成枯落，多不接世，悲守穷庐，将复何及。
QR码与PDF417比较:
1. QR码比PDF417识别速度快，可达到30个/秒，而PDF417为3个/秒；
2. QR码可以实现360°全方向旋转识读，PDF417需要在+/-10°的范围内才能被识读；
3. QR码表示汉字的效率比PDF417码高20%，QR码使用13bit表示一个汉字，而PDF417使用16bits表示一个汉字；
4. QR码数据容量大，信息密度大，最多可表示多达3KB的内容，PDF417最多确只能表示1KB的内容；
5. QR码是正方形，PDF417是长方形，同样数据容量、有限的面积的情况下QR码可以表示更多的内容；
6. QR码对识读设备要求较低，PDF417当容量比较大时长度也会随之增加，所以就要求识读设备可以读取较长的空间；
7. 支持QR码开发的工具控件非常多，使用起来非常方便；
8. QR码又被称为手机二维码，所以QR码不但支持了传统PC设备上的Windows、Linux等系统，还支持了手机平台的主要系统，例如：Windows Mobile、Symbian OS、等，而PDF417尚未见过类似的应用。
QR码数据容量：
数字 最多7,089字符
字母 最多4,296字符
二进制数（8 bit） 最多2,953 字节
日文汉字／片假名 最多1,817字符（采用Shift JIS）
中文汉字 最多984字符（采用UTF-8）
中文汉字 最多1,800字符（采用BIG5） 第 5 页
以上是用QR码制作的《千字文》，前图960个字符，后图为290个字符，两图合起来共1250个字，为千字文全文（含标点）。
QR码的纠错能力：
L水平 7%的字码可被修正
M水平 15%的字码可被修正
Q水平 25%的字码可被修正
H水平 30%的字码可被修正
QR code有容错能力，QR码图形如果有破损，仍然可以被机器读取内容，最高可以到7%~30%面积破损仍可被读取。所以 QR code 可以被广泛使用在运输外箱上。相对的，容错%愈高， QR
code 图形面积愈大。所以一般折衷使用15%容错能力。
QR码的应用：
利用30万像素以上的照相手机，搭配手机内的QR码解码软件，对着QR码一照，解码软件会自动解读此信息，显示于手机屏幕上面。目前也有运用到Webcam的镜头来解码，预计未来所有有镜头的科技产品，都会被导入此QR码的机制。
此外，QRDOOR、QuickMark提供PC版的QR码解码软件，让没有照相手机的用户也能直接通过PC版QR码解码软件直接截取屏幕上的QR码，以得到相关信息，让一般手机和PC用户也能体验QR码带来的方便性。
运用QR码及GPS的手机导航技术，让用户简化在手机中输入座目标程序，只须通过QR码照像手机一照，便可及时将地理座标存储在手机当中。
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QR码的主要应用的项目可分成四类：
1. 自动化文字传输：通常应用在文字的传输，利用快速方便的模式，让人可以轻松输入如地址、电话号码、行事历等，进行名片、进程数据等的快速交换。
2. 数字内容下载：通常应用在电信公司游戏及影音的下载，在帐单中打印相关的QR码信息供消费者下载，消费者通过QR码的解码，就能轻易连接到下载的网页，下载需要的数字内容。
3. 网址快速链接：以提供用户进行网址快速链接、电话快速调用等。
4. 身分鉴别与商务交易：许多公司现在正在推行QR码防伪机制，利用商品提供的QR码链接至交易网站，付款完成后系统发回QR码当成购买身分鉴别，应用于购买票券、贩卖机等。在消费者端，也开始有企业提供了商品品牌确认的服务，通过QR码链接至统一验证中心，去核对商品数据是否正确，并提供生产履历供消费者查询，消费者能够更明白商品的信息，除了能够杜绝仿冒品，对消费者的购物更是多了一层保护。
二维码码识别工具
二维码制作和识别工具，参见 二维码识别工具。
二维码识别的初步研究
1 1. 什么是二维条形码：
条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。
一维条码是由一组粗细不同、黑白(或彩色)相间的条、空及其相应的字符(数字字母)组成的标记，即传统条码。如下图所示
二维条码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向)上分布的条、空相间的图形来记录数据符号信息。如下图所示
1.1条形码的分类
(1)行排式二维条码 （2D STACKED BAR CODE）又称：堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。有代表性的行排式二维条码有：PDF417、CODE49、CODE 16K等。如下图所示
(2)矩阵式二维条码 （2D MATRIX BAR CODE） 又称：棋盘式二维条码。有代表性的矩阵式二维条码有：QR Code 、Data Matrix、Maxi Code、Code one
等。 2
1.2二维码与一维码的比较
条码类型 信息密度与信息容量 错误校验及纠错能力 垂直方向是否携带信息 用途 对数据库和通信网络的依赖 识别设备
一维码 信息密度低，信息容量少 可通过校验字符进行错误校验，没有纠错能力 不携带信息 物品的标识 多数应用场合对数据库和通信网络形成依赖 可用线扫描器识读，如光笔、线阵CCD、激光枪等
二维码 信息密度高，信息容量大
具有错误校验和纠错能力，可根据需求设置不同的纠错级别
携带信息 对物品的描述 可不依赖数据库及通讯网络而单独应用
对于行排式二维条码可用线扫描器的多次扫描识读；对于矩阵式二维条码仅能用图像扫描器识读
2. 二维码识别的原理（以QR码为例）：
2.1 QR码简介
QR 码是快速识别矩阵码( quick response code)的简称，最早由日本Denso
公司在1994 年9 月推出，我国于2000 年底颁布了QR 码的国家标准。QR码符号呈正方形，由空白区、功能图形区、数据图形区组成。功能图形区又分为位置探测图形、校正图形、格式信息、版本信息、定位图形等不同图形格式，如下图所示。各部分图形都由深色模块( 代表二进制1) 或浅色模块( 代表二进制0) 组成，位置清晰，功能性强，有利于进行图像处理和识别。根据编码数据量的多少，QR 码可以分为40 个版本，版本1 符号大小为21 × 21 模块。从版本1 到版本QR 码 3 40，符号容量越来越大，相应的图像所占打印面积也随之增大，每增大一个版本，符号图像的每边就增加4 个模块。QR 码有较强的数据容错能力，使用Reed －Solomon 码进行差错控制。根据需要，可以设定L、M、Q、H 四个纠错等级，分别可恢复传输或识读出错的约7%、15%、25%、30% 的码字信息。
二维码的种类、原理及应用
二维码的种类、原理及应用
1. 二维码的种类
在现代社会中，二维码广泛应用于各个领域，具有高效、快速和易读取的优势。以下是几种常见的二维码类型：
1.1 QR码
QR码（Quick Response Code）是最常见的二维码类型之一。它可以存储更多的信息，并具有快速识别的特点。QR码采用正方形的矩阵形式，可以存储数字、字符和二进制数据。
1.2 数据矩阵码
数据矩阵码是一种高密度的二维码类型，可以在小尺寸的区域中存储大量的信息。数据矩阵码采用正方形的矩阵形式，用黑白点表示数据。
1.3 PDF417码
PDF417码是一种线性二维码，可以存储大量的文本和数字信息。它具有高密度和高纠错能力的特点，常用于存储身份证、驾驶证等个人信息。
2. 二维码的原理
二维码的原理是利用图像编码技术将数字、字符等信息转化为特定的图案，再通过扫描设备将其解码。以下是二维码的基本原理：
2.1 编码
在二维码的编码过程中，数据首先被转化为二进制形式，然后按照特定的编码方式转换为黑白图案。编码过程中还考虑了纠错能力，以提高解码的准确性。
2.2 解码
解码是二维码的关键步骤，通过扫描设备将图像中的二维码解析出来，并转化为数字、字符等可读取的信息。解码过程中需要考虑图像的清晰度、环境光照等因素。
2.3 纠错
二维码具有一定的纠错能力，即使在图案损坏或部分遮挡的情况下，仍能正常解码。纠错算法主要采用了差错编码和差错纠正技术。 3. 二维码的应用
二维码在各行各业中得到了广泛的应用，以下是几个常见的应用场景：
3.1 支付领域
二维码在支付领域中发挥重要作用，如支付宝和微信支付等。消费者只需要使用手机扫描商户的二维码，即可完成支付，提升了支付的便利性和效率。
3.2 商品追溯
二维码可以用于商品追溯，消费者可以通过扫描商品包装上的二维码了解商品的生产信息、质量检测情况等，提高了消费者的购物体验和对商品的信任度。
3.3 文化遗产保护
二维码识别与解码算法研究
二维码识别与解码算法研究
在当今数字化的时代，二维码已经成为了日常生活中不可或缺的一部分。它们广泛应用于各个领域，包括商业、物流、旅游、支付等等。为了能够有效地利用和解码这些二维码，研究人员不断探索和改进二维码识别与解码算法。本文将对二维码识别与解码算法进行研究，探讨其原理、应用和发展趋势。
二维码识别与解码是一项复杂而多学科交叉的技术，它主要涉及计算机视觉、图像处理、模式识别和数字信号处理等领域。首先，了解二维码的生成原理对于理解其识别与解码算法至关重要。简而言之，二维码是一种矩阵式的编码，通过黑白色块的排列组合来表示一定的信息。
为了进行二维码的识别与解码，我们需要将二维码图像进行处理，提取出其中的信息。处理的第一步是图像的预处理，包括灰度化、二值化和去噪等操作。这些操作有助于提高后续处理的准确性和效率。接下来，我们需要对图像进行分割，将二维码的区域与其他背景进行区分。这一步骤可以通过各种算法实现，例如边缘检测、阈值分割和连通域分析等。
在图像分割之后，我们需要对每个二维码模块进行识别和解码。这一步骤涉及到图像的模式识别和信息解码两个关键任务。对于模式识别，一种常用的方法是使用模板匹配算法，通过将二维码的模块与预定义的模板进行匹配，来确定每个模块的类型和位置。而信息解码则包括错误检测和纠正，通过对模块之间的关系进行分析和解码来获得有效的信息。
在研究和应用中，二维码识别与解码算法面临着一些挑战和限制。首先是图像质量的影响。图像的清晰度、光照条件和扭曲程度都会对二维码的识别和解码造成影响。研究人员需要不断改进算法，以适应各种复杂的图像环境。其次，不同类型的二维码可能需要不同的识别和解码算法。例如，QR码和Data Matrix码在编码方式和纠错能力上存在差异，需要针对性地设计算法。此外，处理大规模数据和实时性要求也是算法优化的重要方向。
在实际应用中，二维码识别与解码算法已经得到了广泛的应用。最常见的应用是移动支付和电子票务。通过扫描二维码，用户可以快速完成支付或获取电子票据，提高了支付效率和便捷性。此外，二维码还被应用于物流追踪、商品资讯、活动推广等领域。随着物联网和智能设备的普及，未来二维码的应用前景将更加广阔。
RFID与二维码的比较
领略RFID 体验比二维码更高端的识别技术
说起二维码，大家恐怕都知道是信息记录方式的一种，或者说一种信息管理的有效手段。对于二维码的优势特点，恐怕不少的人也能用"门儿清"来形容。便宜，便捷等都是它的优势。但是，如果提到它的"兄弟"RFID，恐怕知道的人可能就会少一些了。
RFID的全称是Radio Frequency Identification，即我们经常说到的射频识别，又称电子标签。它是一种通信技术，即通过无线电讯号对对应目标作出识别并进行控制，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触的关系。简单来说就是利用视频信号控制和识别物体的一种技术。
从技术上来理解，FRID技术并不复杂。它是在通过标签进入磁场之后，接受解读器发出的射频信号，然后凭借着其感应电流发送存储信息，在经过解读器读取并且解析之后，送至中央信息系统进行有关的信息处理。
一套完整的RFID系统，是由阅读器，电子标签以及系统管理应用软件构成。而在这三部分中，阅读器负责发射一定频率的信号给电子标签。而电子标签则将电路内部的数据发出，并送给最终环节的应用程序进行相应的处理。当然，这么说大家可能会觉得很空洞，那么我们不妨可以从RFID的应用来进一步剖析RFID技术的特点。
自上个世纪80年代以来，RFID技术开始得到很广泛的运用，并且逐渐开始走向成熟。尤其近年来，随着物联网产业的快速发展，frid技术更是得到了更加广阔的发展空间。目前，随着人们对射频识别技术的认可，RFID技术也在深入更多的领域。大体我们可分为管人和管物两个方面。
RFID的应用
管人--门禁防盗与考勤管理 在我们的安防行业中，门禁考勤系统也是我们运用RFID技术最为广泛的领域。它常常被用于政府机关，大型企业，校园机构或者小区门禁的系统当中。由于RFID系统的灵活性很强，因此基于RFID技术下的门禁系统功能跨度也是非常大的。它既可以是简单的门禁控制，也可是有识别能力的控制管理系统，可以说有着非常丰富的选择性。
二维码感知识别技术的应用实例分析
网络天地・Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｗｏｒｌｄ 二维码感知识别技术的应用实例分析 针对当前社会发展对智能识 别技术需求不断增加的现状，二 维码以其最基础信息载体的特征， 被应用到越来越多的识别领域中。 本丈主要以二维码感知识别技术 在采矿业人机定位系统和医疗卫 生领域中的简单应用为例，探讨 二维码感知识别技术在社会生活 应用中的突出优势，论述二维码 感知识别技术将在更多领域得到 深入应用的可能性。 【关键词】二维码感知识别应用分折 自二维码被应用到社会生活与各个生产 行业至今，已经逐渐取缔了传统意义上的条形 码（…维码）。但是我国对二维码感知识别技 术的应用程度仍然处于基础阶段，且集中应用 于物流管理、零售行业等少量行业中，显然无 法获得二维码能够实现的所有功能和可以提 供的更深层次的资源。为此，笔者将对二维码 感知识别技术在开矿业与医疗领域的应用进 行分析，论述其在更多行业深入应用的前景。 １二维码在开矿业人机定位系统中的应 用 当前二维码感知识别技术只在部分开矿 业得到应用。因为行业的工作环境限制，导致 了开矿业安全状况难以保证，加大了矿井工作 人员的负担，限制了矿井业工作效率的提高。 从以上因素考虑，需要提升矿井工作设备的科 学管理以及增强井下工作人员与井上管理部 门的联系，缩短井下工作人员考勤耗时，实现 对寸｝下工作人员的便捷监控，降低井下工作的 事故频率。本节主要以一个简单的框架图对定 位系统的设计思路进行分析。 １．１人机定位系统的设计分析 图１主要表明了利用目前已有的二维 码生成软件或者应用（本文使用草料二维码 ２０１４网页版为例），可以将矿井工作人员的 详细信息进行储存，包括工作人员的姓名、年 龄、所属部门和一 些其他与工作相关的信息。 然后将存有工作人员真实信息的二维码图形 进行打印或制作成名片，连接在工作人员的服 装上或者直接印制在工作服上，然后利用特定 的读码设备，不但可以进行出勤考核，而且可 以将读取的信息反馈到定位显示设备上，实现 人机定位。从以上流程可以得出，整个系统主 文／韩艳革余飞高纯正 图１：信息生成二维码 要包含了二维码信息存储、二维码信息读取、 信息接收设备和上位机控制显示系统４个主要 模块。 当前已使用二维码感知识别技术的开矿 单位，主要是将每位工作人员的信息以图片的 形式印制在工作服之上，然后在各个矿井统一 安装二维码智能识别设备，要求井下工作人员 在下井工作前进行二维码扫描考勤，然后人机 定位系统管理人员通过信息接收设备传递的信 息对井下工作人员进行考勤和定位，这样不仅 可以迅速的实现井下工作任务的考勤，而且 可以便捷的实现对每个井下工作人员的定位监 控。另外，在井下发生事故时，实现对人员的 迅速搜救，降低事故遇难率。 １．２人机定位系统的监控机制 从软件界面化的角度考虑，就要求人机定 位系统具有实时反馈位置信息的作用，实现监 控人员对软件界面的实时查询操作，便于监控 人员可以对突发状况进行准确的定位与分析。 笔者以简单的操作框架为演示，表明其操作界 面的可操作性。 即时监控板块的设立主要是对于井下或 者类似恶劣工作环境下工作人员，无法进行实 时现场监控等问题，而通过特殊技术来实现即 时监控。二维码感知监控系统，打破传统考勤 以及定位监控困难的局面，将两者统筹集成于 简单的二维码图形之中，并通过相对简单的通 讯管理设备实现井上实时监控工作，可以更为 简便的获悉井下工作人员的位置信息，对于突 发事故迅速做出反应。考勤记录，继承了传统 考勤记录所提供的功能，即对工作人员的出勤 状况进行记录，并作为薪水发放的一个依据。 历史查询功能，即继承了考勤制度与工作人员 个人信息的模块。报警管理的作用主要是针对 与选择查找的反馈，若某个二维码信息较长时 间无法反馈位置活动信息或者无法通过定位系 统查找其活动记录，则发出报警，表明二维码 对应的工作人员没有施工或者已经发生事故。 系统设置，主要是对员工信息进行录入和替换， 以及对软件本身的部分操作，以便于监控管理 人员更好的使用系统。 ３２・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２二维码感知识别技术在部分医疗领域 的应用 我国药品的质量控制以及部分医疗纠纷 事故屡见不鲜，由于二维码在部门领域已经得 到了较为成功的应用，部分医疗领域开始逐渐 接触与使用二维码感知识别功能，并得到了一 定的成效。 目前在少量的应用案例中，较为成功的 当属医疗治疗领域。医疗机构将就诊患者的信 息进行提前录入，通过既编程序生成二维码图 形，并将图形打印输出为病历的核心部分，医 生则利用已有的二维码信息识别设备获取患者 的基本信息。患者的基本信息也会在读取过程 中显示存储于医疗系统之中，然后开始病情的 诊断，最后将诊断结果通过医疗系统传送至药 房或住院部门，病人只需将已有二维码信息出 示给药房或者住院部门进行信息匹配，就可以 获取药片或得到相应医疗服务。 ３总结 综上，二维码感知识别技术已经在很多 领域得到应用，并且应用范围正在逐渐扩大。 但是在人机定位系统和医疗领域得到了实际的 应用，仍然存在着较大的优化空间。其存社会 生活中更多领域的应用，将会成为二维码感知 识别技术研宄的新方向，具有广阔的前景。 参考文献 ［１】张红兰．二维码在图书馆中的应 用探讨［Ｊ］．计算机光盘软件与应 用，２ ０１ ２（１ ６）：ｌ６９－１ ７１． ［２］郑睿，原魁，李原．一种用于移动机器人 室内定位与导航的二维码［Ｊ］．高技术通 讯，２ ０１ ３（０６）． 【３］吴帏．二维码扫描技术在医院药库验收中 的应用［Ｊ］．当代医学，２ ０１２，１ ８（３４）：２ ５— ２６ 作者单位 西北民族大学甘肃省兰州市 ７ ３０１ ２４
一种二维码识别方法的研究
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•ELECTRONICS WORLD・探索与观察
二维码识别需要对二维码的去噪处理，如：灰度化、中值滤波
等，其中包括依据二维码特征选取的图像二值化的方法（最大间方差
法）对图像处理，之后是根据QR二维码的特点得出较为合适的译码
方案——利用Zxing，根据编译码原理进行程序编写。为了使整个系
统更加完整，在二维码识别的研究中加入了GUI界面显示扫描后的信
息。实验结果证明，该方法在二维码识别中正确率能够达到98.9%。
二十世纪以后数据存储量变多。但录入信息的速度迟迟没有得
到改善，人民的生活变好，因而需求也变高，所以一维码逐渐将会
被淘汰，而二维码的出现改变了这一现状，二维码对于信息内容储
存方面能够从两个方向进行，垂直方向与水平方向。二维码数据储
存的形式是二进制形式。二维码对于数字、图片和汉字等内容均可
以储存，信息容量大、可靠性高、保密的安全性高都是二维码的良
好特性，所以二维码使人们的生活越来越便捷。本文主要对QR二
维码识别技术的研究。
1 国内外现状及发展趋势
二维码技术大约在上世纪七十年代兴起的，条码技术作为一门
重要的信息，标识和信息采集技术在全球范围内得到快速的发展，
在很多外国国家，二维码技术也相当成熟。在英国、美国及世界上
许多其他国家，二维码技术被广泛使用在军事、公安、外交等一些
地方对不同类型证件的扫描识别等。
我国对图像融合技术大约在20世纪90年代初开始，与国际先进水
平比较而言，我国的维码技术目前稍有欠缺，在安全与应用的地方等
方面是有一定差距的。最初是由中国物品编码中心对几种常用的二维
码进行翻译和跟踪研究，随着现在信息化自动化技术的快速发展，二
维码技术日益被关注，其相关技术也会日趋成熟，国家质量监督局也
制定了相关二维码国家标准，这将推动信息化社会的进步。
2 二维码图像识别技术2.1 图像灰度化
一般的彩色二维码图片颜色模式使用的是RGB模式，只有变量1才能正确的反应图像特点信息内容，其中RGB模式只是在光学角
浅谈二维码感知识别技术
龙源期刊网
浅谈二维码感知识别技术
作者：李博阳
来源：《科学与财富》2016年第17期
摘 要：二维码在生活中的应用越来越多，商家、软件、个人对于二维码的熟悉度越来越高，二维码在存储信息上极具优势，并且传播方式简单。本文主要讨论了二维码的图像预处理技术，并对二维码在实际的感知识别应用进行了简析。
关键词：二维码；感知识别；图像预处理
随着计算机技术的发展，互联网应用的频率增加，二维码也应运而生。二维码的核心技术就是二维码图像预处理技术，可以实现对于信息的识别，保证存储信息的有效传播。在整个社会中，现在随处可以见到二维码的踪迹，二维码不仅仅可以生成个人名片，也是商家进行商品销售以及知名度传播的有力武器。
1 二维码识别技术中的图像预处理技术
1.1 二维码技术概述
二维码技术作为一门新兴的技术，作为一个迅速发展的技术，在九十年代其概念就已经出现于世界，并且随着科技的进步，在不断发展前进，目前二维码技术已经被应用于许许多多的行业，几乎所有软件都对二维码技术有所偏爱，很多软件都包含二维码生成和扫描功能，是应用软件的人更加容易传播自己信息，为别人所知。现在的二维码技术主要是应用在电子凭证上，随着计算机的进步，节省了信息传播时间，达到了信息实时追踪的目的，并且其运行速度也在不断加快。
1.2 二维码的图像预处理技术
二维码技术作为对于图像进行处理的技术，对于像素的要求是识别的基本要求，二维码图像的预处理技术是二维码识别成功的基础，图像预处理工作不仅仅是要对图像进行认知识别，更是要对图像的增强、削弱等进行处理，还要保证图像的解压和压缩并不造成失真。
1.2.1 二维码灰度图像的二值化处理
二维码灰度图像的二值化处理就是讲彩色图片转化为灰度图片的过程，灰度值仅包含0-250个灰度值，在二维码灰度转换的数值处理中，将彩色图片的坐标数据一一对应规则进行转换工作，实现二维码的二值化处理工作。
二维码识别算法原理
二维码识别算法原理
二维码识别算法原理主要是基于图像处理和模式识别的方法，以下是其基本步骤：
1. 图像预处理：首先对二维码图像进行预处理，包括图像的灰度化、二值化等操作，以提高后续处理的效果。
2. 边缘检测：利用边缘检测算法（例如Sobel、Canny等）来检测二维码图像中的边缘，找出二维码的外围轮廓。
3. 轮廓提取：根据边缘检测得到的轮廓，使用轮廓提取算法（例如连通区域分析）提取出二维码的轮廓。
4. 定位标记点识别：在提取的轮廓中，通过特定的算法找出定位标记点，用于确定二维码的位置和方向。
5. 格网检测：根据定位标记点的位置和方向，利用透视变换等方法将二维码图像转换为标准的格网形式。
6. 特征提取：在格网中，提取出每个格子（模块）的特征，包括颜色、亮度等信息。
7. 二维码解码：根据特定的二维码解码算法，对提取到的特征进行解码，得到包含在二维码中的数据信息。
8. 纠错处理：根据二维码中的纠错码，在解码后进行纠错处理，以提高二维码的识别和恢复能力。
通过以上步骤，能够实现对二维码图像的识别和解码，从而获取其中的数据信息。
二维码识别
1 二维码的识别
一、目的与要求
本课题主要研究二维条码的识别程序及译码方法，使用C语言来开发二维码的识别程序。
查找并阅读相关资料，了解基本的内容,利用需求分析文档，对整个系统有个初步的架构。搜寻实验用的文件文档集和研究过程中用到的各种工具软件。根据已有的资料并借助面向对象的程序设计思想对系统各模块进行分析、建模、设计。使用C语言来开发二维码识别程序。
二、设计的内容
本文主要来完成二维码识别和译码程序，运用图像校正、二值化、边缘检测等各种图像处理方法实现条码的预处理，并进行二维码码的解码，结合图像处理技术，完成了基于图像处理的二维码快速识别的解码系统。
三、总体方案设计
本设计的主要任务是在研究二维条码的码制标准的基础上实现对二维码的告诉采集与识别，详细分析二维码的基本特点、符号结构;在条码图像识别方面，研究了对采集的条码图像进行预处理的方法，即:对图像进行整形。运用图像校正、二值化、去噪、边缘检测、Hough变换、图像旋转等多种图像处理方法实现条码图像的预处理、条码定位、条码分割和数据提取。对预处理后的条码图像进行译码。
四、各个功能模块的主要实现程序
（一） 二维码的识别流程
首先，对采集的彩色图像进行灰度化，以提高后继的运行速度。
其次，去除噪声。采用十字形中值滤波去除噪音对二码图像的干扰主要是盐粒噪声。
再次，利用灰度直方图工具，使用迭代法选取适当的阈值，对二维码进行二值化处理，灰度化 去噪 二值化 寻找探测图形
确定旋转角度 定位 旋转 获得数据
2 使其变为白底黑色条码。
最后，确定二维码的位置探测图形，对条码进行定位，旋转至水平后，获得条码数据，以便下一步进行解码。
（二）图像的灰度化
灰度化的常用方法有两种：
1.Gray(i,j) = 0.299 * R(i,j) + 0.587 * G(i,j) + 0.114 * B(i,j)
2.Gray(i,j) = [30 * R(i,j) + 59 * G(i,j) + 11 * B(i,j)]/100
二维码解析
一、二维码解析
1. 定位图形：首先寻找探测图形，就是二维码上的三个方块。这三个方块的作用就是不管在哪个方向扫描图形，都可以扫到，不信可以将手机翻转测试一下。在通过二维码上的定位图形和分隔符确定二维码信息的图像。定位图形确定二维码符号中模块的坐标，二维码中的模块都是固定的，包括校正图形，版本信息，数据和纠错码。分隔符呢，就是将探测图形与二维码信息图像分开。
2. 灰度化二维码信息像素：手机拍到的图像都是彩色的，所以拍摄到二维码也不列外，它也是彩色的，只不过除了黑白，其他颜色非常浅而已。灰度化是指通过颜色的深浅来识别二维码，就是说颜色深的按深灰处理，浅色的按浅灰处理，去掉其他颜色。
3. 去掉二维码信息像素的噪点：相机的传感器在把光线作为接收信号和输出过程产生的粗糙像素，这些粗糙的像素是照片中不应该出现的干扰因素。噪点就是指这些粗糙的像素。
4. 二值化二维码信息像素：二值化是说将图像上像素灰度值设置为0或者255，也就是变成只有黑白两种颜色。第一步已经灰度化变成只有深灰和浅灰两种颜色，现在二值化是将深灰变成黑色，浅灰变成白色。为什么变成黑白色呢。因为二维码图像其实是由二进制的0或者1组成，0代表白色，1代表黑色。二维码在二值化时会将二维码图像变成只有黑白色的条码，然后根据解析公式什么的(因为像素是0-255之间，要全部转变成0或者255，估计得经过一些计算，然后0就是0,255变为1)转化成二进制信息。
5. 二维码译码和纠错：将得到的二进制信息进行译码和纠错。得到的二进制信息是版本格式信息、数据和纠错码经过一定的编码方式生成的，所以译码是对版本格式信息，数据和纠错码进行解码和对比。纠错是和译码同时进行的，将数据进行纠错。
6. 得到数据。