QR二维码编解码原理.ppt
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1、二维码基础二维码基础-QR(Quick Response)码2I.QR码的编码码的编码II.QR码的解码码的解码 纲 要要3数据信息及数据信息的数据信息及数据信息的纠错码包含版本信息,只有版本包含版本信息,只有版本740的符号有版本信息,的符号有版本信息,其余版本全其余版本全为0每个QR码符号由名义上的正方形模块构成,组成一个正方形阵列,它由编码区域和包括寻象图形、分隔符、定位图形和校正图形在内的功能图形组成。功能图形不能用于数据编码。符号的四周由空白区包围。下图为QR码版本7符号的结构图。迅速地迅速地识别可能的可能的QR码符号,明确地确定符号,明确地确定视场中符号的位置和方向中符号的位置和方
2、向作用是确定符号的密度和作用是确定符号的密度和版本,提供决定模版本,提供决定模块坐坐标的基准位置。的基准位置。补正正QR码的歪斜。的歪斜。包含符号所使用的包含符号所使用的纠错等等级和掩模和掩模图形信息。形信息。编码编码:QR码符号的符号的结构构41.数据分析2.数据编码3.纠错编码4.构造最终信息5.在矩阵中布置模块 6.掩模7.格式和版本信息确定要确定要进行行编码的字符的字符类型,型,选择所需的版本信息和所需的版本信息和纠错等等级。采用既定采用既定规则,数据字符,数据字符转换为位流,加必要符号,后将位流位流,加必要符号,后将位流转换为码字。字。生成生成纠错码字加到数据字加到数据码字后。字后。
3、按按规则将每一将每一块中置入数据和中置入数据和纠错码字,必要字,必要时加剩余位。加剩余位。将将寻像像图形、分隔符、形、分隔符、矫正正图形与形与码字,按字,按规则排列,放入二排列,放入二维码矩矩阵。用八种掩模用八种掩模图形依次形依次对符号的符号的编码区域的位区域的位图进行掩模行掩模处理,理,评价所得到价所得到的的8种种结果,果,选择最最优的一种。的一种。生成版本信息(如果需要)和格式信息,构成符号。生成版本信息(如果需要)和格式信息,构成符号。编码编码:QR码的的编码流程流程51.数据分析数据分析:确定要确定要进行行编码的字符的字符类型,型,选择所需的版本信息和所需的版本信息和纠错等等级编码例:
4、例:对数字数字0123456789012345(16个数字字符)个数字字符)进行行编码,生成,生成QR码。1.扩充解释(ECI)模式,数字模式,字母数字模式,8位字节模式,中国汉字模式,日本汉字模式,混合模式,结构链接模式,FNCI模式2.62.数据数据编码:采用既定采用既定规则,数据字符,数据字符转换为位流,加必要符号,后将位流位流,加必要符号,后将位流转换为码字字编码例:例:对数字数字0123456789012345(16个数字字符)个数字字符)进行行编码,生成,生成QR码。1)1)分为分为3 3位一组:位一组:012 345 678 901 234 52)2)将每组转换为二进制:将每组转
5、换为二进制:0120000001100 3450101011001 6781010100110 9011110000101 2340011101010 501013)3)将二进制数连接为一个序列:将二进制数连接为一个序列:0000001100 0101011001 1010100110 1110000101 0011101010 01014)4)将字符计数指示符转换为二进制(查表知版本将字符计数指示符转换为二进制(查表知版本1-H1-H为为10 10位):位):字符数为:1600000100005)5)加入模式指示符加入模式指示符00010001(查表)以及字符计数指示符的二进制数据:(查表)
6、以及字符计数指示符的二进制数据:0001 0000010000 0000001100 0101011001 1010100110 1110000101 0011101010 01016 6)数字模式中位流的长度计算公式:)数字模式中位流的长度计算公式:B=4+C+10(D DIV 3)+R=4+10+50+4=6872.数据数据编码:采用既定采用既定规则,数据字符,数据字符转换为位流,加必要符号,后将位流位流,加必要符号,后将位流转换为码字字编码例:例:对数字数字0123456789012345(16个数字字符)个数字字符)进行行编码,生成,生成QR码。7)添加)添加终止符:止符:查表可知版本
7、1-H的数据位数应为72,故需添加终止符序列0000,此时数据位流为72位,满足版本要求。8)填充位和填充)填充位和填充码字:字:本例中,数据位流长度为72位,满足数据容量要求,无需添加填充位和填充码字。9)位流到)位流到码字的字的转换:所得的数据位流将被分为一个个码字,所有的码字长度都是8位。综上,所得到的数据上,所得到的数据码字序列字序列为:00010000 01000000 00001100 01010110 01101010 01101110 00010100 11101010 01010000(共9个码字)83.纠错编码:生成生成纠错码字加到数据字加到数据码字后字后编码例:例:对数字
8、数字0123456789012345(16个数字字符)个数字字符)进行行编码,生成,生成QR码。编码码字矩阵编码码字矩阵校验矩阵校验矩阵编码码字多项式:编码码字多项式:前前9位为数据码字位为数据码字后后17位为纠错码字位为纠错码字93.纠错编码:生成生成纠错码字加到数据字加到数据码字后字后编码例:例:对数字数字0123456789012345(16个数字字符)个数字字符)进行行编码,生成,生成QR码。定定义:在任何:在任何q阶伽伽罗华域域GF(q)中都能找到一个)中都能找到一个,能用它的,能用它的幂次表示次表示q-1个非零元个非零元素。素。QR码的的纠错码生成是通生成是通过GF(28)来来进行
9、的,行的,GF(28)中的元素中的元素组成一个循成一个循环群:群:(1,1,254),其中其中255=0=1,则称称是是GF(28)的本原域元素。的本原域元素。0 254 可用可用0000 0001 1111 1111 来表示来表示同同时,为P(X)=0的根。其中,的根。其中,P(X)是以)是以GF(28)上上8次首一既次首一既约多多项式,以式,以P(X)为模的多模的多项式剩余式剩余类环构成构成28阶伽伽罗华域。域。本例中,本原多本例中,本原多项式式为P(X)=X8+X4+X3+X2+1。用用i模模P()可以得到域元素和二)可以得到域元素和二进制比特串的制比特串的对照表(如照表(如图)。)。1
10、03.纠错编码:生成生成纠错码字加到数据字加到数据码字后字后编码例:例:对数字数字0123456789012345(16个数字字符)个数字字符)进行行编码,生成,生成QR码。113.纠错编码:生成生成纠错码字加到数据字加到数据码字后字后编码例:例:对数字数字0123456789012345(16个数字字符)个数字字符)进行行编码,生成,生成QR码。(c,k,r):c=码字字总数数k=数据数据码字数字数r=纠错容量容量 纠错容量小于容量小于纠错码字数的字数的一半,以减少一半,以减少错误译码的可能的可能性性生成多生成多项式:式:g(x)=(x-0)(x-1)(x-n-1)=(x-0)(x-1)(x
11、16)其中其中n为生成多生成多项式的次数,式的次数,也就是也就是纠错码字数。本例中,字数。本例中,纠错码字数字数为17,生成多,生成多项式式如如图所示。所示。12(i=0,1,2,,16)3.纠错编码:生成生成纠错码字加到数据字加到数据码字后字后编码例:例:对数字数字0123456789012345(16个数字字符)个数字字符)进行行编码,生成,生成QR码。数据数据码字的多字的多项式形式式形式为:d(x)=d0+d1x+d2x2+d8x8(有9个数据码字)生成多生成多项式式为:g(x)=编码后的表达式后的表达式为:纠错码字多项式其中,其中,纠错码字是数据字是数据码字被字被纠错码多多项式式g(
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- QR 二维码 解码 原理
