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二維碼(2-dimensional bar code)是指在一維條碼的基礎上擴展出另一維具有可讀性的條碼,使用黑白矩形圖案表示二進位數據,被設備掃描后可獲取其中所包含的信息。一維條碼的寬度記載著數據,而其長度沒有記載數據。二維條碼的長度、寬度均記載著數據。二維條碼有一維條碼沒有的「定位點」和「容錯機制」。容錯機制在即使沒有辨識到全部的條碼、或是說條碼有污損時,也可以正確地還原條碼上的資訊。

1 二維碼 -簡介

二維碼二維碼示例
二維碼是一個用計算機軟體編碼技術形成的平面幾何圖形,在幾何圖形中可以通過編碼技術來存儲數字、漢字或圖片,它是一個不含電子晶元的存儲器,而且這個圖形可以通過列印、印刷、屏顯等形式出現,其成本遠遠低於電子存儲器。

在代碼編製上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的「0」、「1」比特流的概念,使用若干個與二進位相對應的幾何形體來表示文字數值信息,通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理,二維條碼/二維碼能夠在橫向和縱向兩個方位同時表達信息,因此能在很小的面積內表達大量信息。





2 二維碼 -原理


二維碼的原理可以從矩陣式二維碼的原理和行列式二維碼的原理來講述

矩陣式原理
二維碼

短陣式二維碼(又稱棋盤式二維碼)是在一個矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分佈進行編碼。右圖是國內常用的矩陣式二維碼實例,手機正常掃描後會跳出高可靠性的信息:

在矩陣元素位置上,出現方點、圓點或其他形狀點表示二進位「1」,不出現點表示二進位的「0」,點的排列組合確定了矩陣式二維碼所代表的意義。矩陣式二維碼是建立在計算機圖像處理技術、組合編碼原理等基礎上的一種新型圖形符號自動識讀處理碼制。具有代表性的矩陣式二維碼有:Code One、Maxi Code、QR Code、 Data Matrix等。

圖21*21的矩陣中,黑白的區域在QR碼規範中被指定為固定的位置,稱為尋像圖形(finder pattern)和定點陣圖形(timingpattern)。尋像圖形和定點陣圖形用來幫助解碼程序確定圖形中具體符號的坐標。黃色的區域用來保存被編碼的數據內容以及糾錯信息碼。藍色的區域,用來標識糾錯的級別(也就是Level L到Level H)和所謂的"Mask pattern",這個區域被稱為「格式化信息」(format information)。

二維碼矩陣式二維碼原理


行排式原理 行排式二維碼(又稱:堆積式二維碼或層排式二維碼),其編碼原理是建立在一維碼基礎之上,按需要堆積成二行或多行。它在編碼設計、校驗原理、識讀方式等方面繼承了一維碼的一些特點,識讀設備與條碼印刷與一維碼技術兼容。但由於行數的增加,需要對行進行判定、其解碼演算法與軟體也不完全相同於一維碼。有代表性的行排式二維碼有CODE49、CODE 16K、PDF417等。其中的CODE49,是1987年由 David Allair 博士研製,Intermec 公司推出的第一個二維碼。

3 二維碼 -二維碼的來源

二維碼的起源是日本,原本是Denso Wave公司為了追蹤汽車零部件而設計的一種條碼。它是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面(二維方向上)分佈的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的,在代碼編製上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的「0」、「1」比特流的概念,使用若干個與二進位相對應的幾何形體來表示文字數值信息,通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理。

4 二維碼 -分類

二維條碼的種類很多,不同的機構開發出的二維條碼具有不同的結構以及編寫、讀取方法。常見的二維條碼有:

堆疊式/行排式二維條碼

二維碼二維條碼的幾個樣式圖
堆疊式/行排式二維條碼又稱堆積式二維條碼或層排式二維條碼,其編碼原理是建立在一維條碼基礎之上,按需要堆積成二行或多行。它在編碼設計、校驗原理、識讀方式等方面繼承了一維條碼的一些特點,識讀設備與條碼印刷與一維條碼技術兼容。但由於行數的增加,需要對行進行判定,其解碼演算法與軟體也不完全相同於一維條碼。有代表性的行排式二維條碼有:Code 16K、Code 49、PDF417等。

矩陣式二維碼

短陣式二維條碼(又稱棋盤式二維條碼)它是在一個矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分佈進行編碼。在矩陣相應元素位置上,用點(方點、圓點或其他形狀)的出現表示二進位「1」,點的不出現表示二進位的「0」,點的排列組合確定了矩陣式二維條碼所代表的意義。矩陣式二維條碼是建立在計算機圖像處理技術、組合編碼原理等基礎上的一種新型圖形符號自動識讀處理碼制。具有代表性的矩陣式二維條碼有:Code One、Maxi Code、QR Code、 Data Matrix等。

在幾十種二維條碼中,常用的碼制有:PDF417二維條碼,Datamatrix二維條碼,Maxicode二維條碼,QR Code,Code 49,Code 16K,Code one等,除了這些常見的二維條碼之外,還有Vericode條碼、CP條碼、Codablock F條碼、田字碼、 Ultracode條碼,Aztec條碼。

5 二維碼 -定位點

二維條碼通常有三個定位點,這三個定位點提供讀碼機辨識。因為有這些定位點,所以二維條碼不管是從何種方向讀取都可以被辨識。

6 二維碼 -特點

信息量大

可容納多達1850個大寫字母或2710個數字或1108個位元組,或500多個漢字,比普通條碼信息容量約高几十倍。

編碼範圍廣

該條碼可以把圖片、聲音、文字、簽字、指紋等可以數字化的信息進行編碼,用條碼錶示出來;可以表示多種語言文字;可表示圖像數據。

容錯能力強

具有糾錯功能,這使得二維條碼因穿孔、污損等引起局部損壞時,照樣可以正確得到識讀,損毀面積達50%仍可恢複信息。

解碼可靠性高

它比普通條碼解碼錯誤率百萬分之二要低得多,誤碼率不超過千萬分之一。

可引入加密措施

保密性、防偽性好。

成本低

成本低,易製作,持久耐用。

尺寸可變

條碼符號形狀、尺寸大小比例可變。

易識別

二維條碼可以使用激光或CCD閱讀器識讀。

7 二維碼 -應用

二維條碼跟以往的一維條碼一樣,在商業活動中應用廣泛,特別是在高科技行業、儲存運輸業、批發零售業等需要對物品進行廉價快捷的標示信息的行業用途廣泛。在日本等一些國家地區,像QR碼一樣容易生成及讀取的條形碼已經成為生活中快捷便利的信息交流方式。在一些國家,已經採用PDF417碼作為身份識別的標籤,並直接印製在身份識別的證件上,以便快速讀取。

表單應用

公文表單、商業表單、進出口報單、艙單等資料之傳送交換,減少人工重覆輸入表單資料,避免人為錯誤,降低人力成本。

保密應用

商業情報、經濟情報、政治情報、軍事情報、私人情報等機密資料之加密及傳遞。

追蹤應用

公文自動追蹤、生產線零件自動追蹤、客戶服務自動追蹤、郵購運送自動追蹤、維修記錄自動追蹤、危險物品自動追蹤、後勤補給自動追蹤、醫療體檢自動追蹤、生態研究(動物、鳥類...)自動追蹤等。

證照應用

護照、身份證、挂號證、駕照、會員證、識別證、連鎖店會員證等證照之資料登記及自動輸入。

盤點應用

物流中心、倉儲中心、聯勤中心之貨品及固定資產之自動盤點,發揮立即盤點、立即決策的效果。

備援應用

文件表單的資料若不願或不能以磁碟、光碟等電子媒體儲存備援時,可利用二維條碼來儲存備援,攜帶方便,不怕摺疊,保存時間長,又可影印傳真,做更多備份。

手機二維碼應用

手機二維碼不但可以印刷在報紙、雜誌、廣告、圖書、包裝以及個人名片上,用戶還可以通過手機掃描二維碼,或輸入二維碼下面的號碼即可實現快速手機上網功能,並隨時隨地下載圖文、了解企業產品信息等。

火車票應用

台灣高鐵、中國大陸的火車票票面上也均印有防偽二維條碼。但是,隨手丟棄的車票很容易泄露個人信息,手機使用網路上下載的二維碼掃描器就可以輕易的讀出火車票上的二維碼信息,鐵路部門建議撕毀二維碼部分。

8 二維碼 -安全性問題

二維碼人行道二維碼

二維碼應用的普及,致使如手機病毒、惡意程序、釣魚網站等通過二維碼傳播的潛在風險也在加大。

用戶掃碼後點擊網址鏈接、下載App等都可能中毒。一些網站可能有流氓插件,App可能是吸費木馬病毒偽裝。此種情況與手機登錄惡意網站、下載病毒應用程序一樣,是PC互聯網和移動互聯網上的變種,只不過通過二維碼這一載體表現出來。

二維碼中通常含有文本或網址,如果解碼后得到的是一條網址鏈接或運行程序,用戶出於好奇,又進一步點開操作,就可能中毒。

中國電子商會二維碼專項工作組在2012年底,將上線一個規範化的平台,出台各領域的編碼與應用標準,提供更安全更規範的編碼、掃碼軟體,其主要目的是規範市場,促使二維碼熱潮形成更穩定的商業模式。

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