基于Android的二维码的生成与识别系统的设计与实现

晋 中 学 院 本科毕业论文（设计） 题 目 基于安卓的二维码扫描识别系统设计 院 系 信息技术与工程学院计算机系 专 业 计算机科学与技术 姓 名 张政 学 号 1111112235 学习年限 2011 年 9 月至 2015 年 6 月 指导教师 李俊丽 申请学位 学士学位 2015年 5 月 1 日 基于 of R 计：毕业设计 (论文 ) 28 页 表 格： 2 个 图 片： 24 个 毕业设计 (论文 )网 : (论文 ) 基于 二维码的生成与识别系统的设计与实现 of R 院 (系 )： X 专 业： X 学 生 姓 名： X 学 号： X 指导教师 (职称 )： X 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 业设计 (论文 )网 : 摘 要 随着二维码的广泛应用和 能手机的进一步普及 ，在 本文中介绍了一个通过 台下的摄像和绘图功能，利用二维码的编码和解码原理，通过机对二维码的数据进行解析和编码，实现对二维码识别和生成的系统。 关键词 台；二维码；二维码生成；二维码识别 毕业设计 (论文 )网 : , to 业设计 (论文 )网 : (论文 )网 : (论文 )网 : ，主要结合二维码的背景与自己所选该课题，对课题的意义进行阐述和分析。 课题的背景 维码的诞生 一维条码自出现以来，得到了人们的普遍的关 注，发展速度十分迅速。它的使用，极大的提高了数据采集和信息处理的速度，提高了工作效率，并为管理的科学化和现在化做出了巨大的贡献。 由于受信息容量的限制，一维条码仅仅是对“物品”的标识，而不是对“物品”的描述，故一堆条码的实用，不得不依赖数据库的存在。在没有数据库和不联网的地方，一维条码的使用受到了较大的限制，有时甚至变的毫无意义。另外，要用一维条码表示汉字的场合，显得十分的不方便，且效率低下。现代高新技术的发展，迫切要求用条码在有限的几何空间内表示更多的信息，从而满足千变万化的信息表示需要。二维码正是为了解 一维条码无法解决的问题而产生。因而它具有高密度、高可靠性等特点，所以可以用它表示数据文件（包括汉字文件）、图像等。二维码是大容量、高可靠性信息实现存储、携带并自动适读的最理想的方法。 维码在国外的发展 手机二维码的业务类型主要有两种：一是识读，就是借助应用软件直接读出码上信息，它可以衍生出上网浏览、电子购物等多种应用；二是被读，就是由商家向手机用户发送二维码信息，通过设备识读，可作身份识别、电子凭证等之用。 根据网上资料显示二维码在日本和韩国的商用分别始于 2002 年和 2003 年。短短几年的发展，截至 2006 年，日本使用手机二维码的用户已有 6000 万，二维码广告、二维码名片、二维码票券就像短信那样常见；韩国市面上约有 1500 万部手机支持韩国第一大手机二维码提供商 条码业务，超市里售卖的蔬菜上也贴有二维码，消费者拍摄解码后，就可以获知产品的产地等信息。由于使用二维码，给商家带来的收入非常可观，资料显示， 2005 年，日本的手机识别二维码应用已获得近千万美元的收入 15。 维码在国内的发展 相关资料显示，手机二维码在国内的应用也开始崭露头角：用二维码为 “超女 ”投票、易初莲花超市印有二维码的购物袋、 卓越网的二维码手机移动书店 网舟咨询预测，今年手机二维码用户量将超过 1000 万，市场普及率将达到 2%，到 2008 年用户数将近5000 万，普及率达到 9%，到 2009 年，用户量将达到 ，普及率达到 28%，到 2010年，用户量将突破 2 亿，增长率稳定在 200%左右，市场普及率达到 53%。网舟咨询对毕业设计 (论文 )网 : ，今年的收入规模可达 2 亿元，到 2008 年，元， 2009 年将进入高速增长期， 2010 年收入规模预计超过 16 亿元 15。 课题的目的和意义 二维码的使用已经是很普及的事情 了，中国移动的广告里面有一个场景，就是买苹果的场景，一个人买苹果，拿出自己的手机，对苹果上面的二维码进行扫描，便能够知道苹果的产地和摘取过程等信息。 国内二维码的应用主要出现在电子凭证、防伪溯源、平面杂志以及数字出版等领域，技术服务方面可由易拍酷二维码服务平台提供。应用案例非常广泛，各大会议活动中不断出现二维码签到，杭州，成都、北京公交站牌上的二维码指引市民方便出行；二维码火车票、飞机票等均属于二维码电子凭证类别。 对于二维码应用，我们不仅仅应该只是处于在广告中实现的地步，本系统结合了二维码的广泛应用和 能手机的普及，实现了 机对二维码的解析和生成，可以使那买苹果的场面不仅仅是在广告中看到。毕业设计 (论文 )网 : ，使用到了 统的关键技术有 主要组件，以下内容将进行 台以及相应的关键技术进行介绍。 统架构 由于该课题主要是基于 台，所以在此就简单的介绍下 台的主要架构。如 图 2 1 就是 司提出 的一个架构图 。 图 2 1 台架构图 14 发环境 本 系统 主要 分为 两个大的模块：二维码的生成和二维码的识别。 二维码的 生成主要就是基于 的开发工具 发， 用 言来实现，而同时又开发一个在 台下的二维码生成。 而 二维码的 识别主要就是基于 台来开发，主要就是运用 同开发，但是环境需要搭建。 件 件： 发工具（ 一个为 ，旨在为您提供一个强大的，集成的环境中构建 用程序的插件。 扩展 功能，让您快速建立新的 目，创建一个应用程序的用户界面，添加基于 包，使用 具调试你的应用程序，甚至出口签署（或符号） 论文 )网 : 。引导项目设置与提供，以及工具的集成，自定义的 试输出窗格， 为您提供了令人难以置信的提高，在开发 用程序 。 维码的识别与生成开发环境 二维码的生成主要设计的是在电脑上运行的桌面程序。通过在电脑上开发一个 其开发环境主要如下表： 表 21 台上开发使用的环境 需求名称 平台及工具 开发工具 化工具 发语言 行环境 P+试环境 P+维码的识别和生成是在 台上 的开发 的 ， 并使用 具进行开发的 。 装 件搭建了很好的 发平台，方便与编程。至于识别的功能要用到摄像头，虚拟机上面是没有摄像头的，这就需要有真机进行二维码的识别测试。 台开发环境如下表： 表 22 台开发使用的环境 需求名称 平台及工具 开发工具 试机 优化工具 发语言 行环境 台 测试环境 台 键技术 大部件 1、活动（ 一个活动表示一个可视化的用户界面，关注一个用户从事的事件。例如，一个活动可能表示一 个用户可选择的菜单项列表，或者可能显示照片连同它的标题。一个文本短信应用程序可能有一个活动，显示联系人的名单发送信息；第二个活动，写信息给选定的联系人；其他活动，重新查看旧信息或更改设置。虽然他们一起工作形成一个整体的用户界面，但是每个活动是独立于其他活动的。每一个都是作为 类的一个子类的实现。 2、服务（ 毕业设计 (论文 )网 : ，而是在后台无期限地运行。例如一个服务可能是播放背景音乐而用户做其他一些事情，或者它可能从网络获取数据，或计算一些东西并提供结果给需要的活 动（ 每个服务都继承自 类。 3、广播接收者（ 一个广播接收者是这样一个组件，它不做什么事，仅是接受广播公告并作出相应的反应。许多广播源自于系统代码，例如公告时区的改变、电池电量低、已采取图片、用户改变了语言偏好。应用程序也可以发起广播，例如为了他其他程序知道某些数据已经下载到设备且他们可以使用这些数据。 4、内容提供者（ 内容提供者（ 一个应用程序的指定数据集 提供给其他应用程序。这些数据可以存储在文件系统中、在一个 据库、或以任何其他合理的方式。内容提供者继承自 类并实现了一个标准的方法集，使得其他应用程序可以检索和存储数据。然而，应用程序并不直接调用这些方法。相反，替代的是它们使用一个 象并调用它的方法。 与任何内容提供者通信，它与提供者合作来管理参与进来的进程间的通信。 5、连接组件的纽带（ 以上 4 种基本组件中，除了 通过 活外，其他 3 种组件 是由 一个组件的请求意图传给另一个组件。因此， 对不同的组件， 包含的消息内容有所不同，且不同组件的激活方式也不同， 且不同类型组件有传递 不同方式。 一种运行时绑定（ 制，它能够在 程序运行的过程中连接两个不同的组件。通过 的程序可以向 到某种请求或者意愿， 根据意愿的内容选择适当的组件来处理请求。 统 的实现的 关键技术 1、摄像头操作，识别功能主要应用技术就是对摄像头的调用，能够使用摄像头来自动对焦，使用多线程来对摄像头捕获到的图像进行提交是关键的技术。 2、多线程的调用，使用多线程来对摄像头捕获到的图像进行提交给二维码解析器，是使识别时间降低的主要机制，运用多线程的提交，能够在更快的时间内识别用户需要识别的二维码。 3、 绘画的调用，在二维 码的生成功能里面使用到了 绘图功能，是用相应的功能包将要转换的字符串转换成二维码字符串，对输出的二维数组进行解析，按照排码规范使用 绘图功能，将二维码绘画出来 。 毕业设计 (论文 )网 : 、界面问题 对于手机上的应用，布局的合理与开发的人性化使得软件的欢迎度有很大的区别，一个漂亮的布局会吸引多数用户，前提是功能的实现，在功能相同的情况下当然是界面好看的会受到大家的欢迎。 2、摄像头调用问题 软件的识别要进行摄像头的调用 ，要对摄像头部分进行相应的了解，另外应对与用户的需求来说，时间观念要充实，应该启用多线程来进行识别的摄像头的调用，摄像头自动对焦问题，还有识别后预览的图像传递的问题。 3、数据量大小问题 二维码的容量是有限的，如果书写的内容过多的话，就会产生生成错误的二维码的错误流，对于二维码方面的生成容量问题应该好好的解决。同时 台的资源是有限的，解析时需要将摄像头扫描到的大量图像数据向后台进行传输，这会消耗很多资源。 4、生成和识别中的若干问题 二维码的生成是将字符串转换成图像，这个过程要通过二维码的编码 原理来进行转换，其中的转换可能会存在未知问题。识别的时候使用解析后台进行图像的解析，数据量会比较大，解析过程的时间复杂度比较大，可能会出现不可预知到问题。 本章中提到关键技术是 核心技术，我会在编码和实现之前对以上提出的关键技术进行学习了解，工欲善其事必先利其器，先将自己充实起来。通过对 加了我对上节提出来可能遇到的问题解决的信心，我相信在后面的编码和实现中，我会通过很好的利用网络资源和自己学习的积累对克服存在的问题的。 毕业设计 (论文 )网 : ，在本章中将对二 维码的生成和识别的需求分析进行阐述。主要包括系统需求概述、系统需求分析、系统的可行性分析。 统需求描述 现在二维码是越来越流行，当然人们对二维码也越来越感兴趣。出于对二维码的好奇，很多人都开始研究二维码。人们不断的提问，二维码到底是怎么生成和识别的呢？我想很多的人都不知其中的原理。而在本论文中主要介绍的就是二维码的生成和识别。对于二维码的生成与识别提出如下需求： 1、二维码的生成要能够生成包含一定信息的二维码，生成后的二维码能够被二维码的识别软件很好的识别出来。同时二维码的生成能够支持多种功能信息的生成。 2、二维码的识别要能够很好的识别出来一些二维码的中多包含的信息，在识别的过程中能够对各种二维码进行识别，也包括条形码。 统需求分析 系统总体需求如下图所示： S y s t e 1系统总体需求图 毕业设计 (论文 )网 : ，设计开发一款识别与生成二维码的软件（能兼容的识别条形码），很重要的一点就是本系统是基于 机上面的摄像头来对二维码的识别的，所以要使用二维码的识别功能便需要 机或者是平板，带有摄 像头。 系统总体功能业务可以描述为 以 下几点 ： 1、一个友好的欢迎界面 2、功能的选择（识别功能，生成功能） 3、能对二维码（包括条形码）识别解析 4、能够生成用户所需的二维码 统需求说明 根据系统的主要需求进行分析，总结功能需求做如下说明： 1、实现对二维码的生成功能。主要就是能够正确的生成客户需要的二维码，就是说能够正确无误的将用户的输入信息转换成二维码。经过分析，要实现最常用的功能，即名片的生成、短信的生成、文本的生成、电子邮件的生成、网络书签的生成。 2、实现对二维码的是识别功能。主要就是系统要能够 识别二维码（包括条形码），并能够对二维码（包括条形码）进行正确的解析。然后把所解析出来的信息以文字的信息输出来。 3、生成和识别的过程中，速度要快。不能是用户等待很久才生成和识别出来，这样一方面说明该系统是失败的，另一方面会对浪费用户的时间，造成不可估量的后果。 统的可行性分析 以前我们进入超市买东西，都知道商品上面是有条形码的，我们也知道，条形码的识别机器是像红外线的东西，我们在信息的时代下，手机的发展越来越广阔，我们中国人平均一个人就有一个半手机，随着智能手机的流行，手机更是发展红火，特别是列的智能手机发展更为广阔，随着 机的流行到现在， 机已经很普遍了，据调查显示 机的市场占有率达到 60%以上，二维码的流行的到来，是人们特别的感兴趣，那么结合 机和二维码的流行，应该有一个方便与二者之间的软件来使之得到双赢，手机上面有摄像头，是不是能够通过摄像头来进行二维码的识别呢？答案是肯定的，所以，基于 统的二维码的识别与生成软件系统是可行的，并且是很有市场需求的。 经过上述需求的分析和现在手机上的一些二维码扫描的出现，本论文中提 到的各项系统功能的实现是可行的，在后续章节中将于一一介绍。毕业设计 (论文 )网 : ，本章将进行系统的设计。系统设计主要从提供的整体到各个功能部分的设计入手，本节中将分为：系统框架设计 、二维码生成设计、二维码识别生成。 统框架设计 本系统框架结构主要分成生成和识别两大部分，针对二维码的生成部分，我感觉不仅仅要局限于 机，也可以编写一个可以在电脑上生成二维码的软件，这样大家使用起来会更加的方便，至于识别方面，在电脑上也完全可以实现，可以调用系统的摄像头进行识别。而本课题主要是基 于 台，所以在 台上二维码的识别主要就是调用 摄像头模块，对摄像头进行对焦，回传图像信息，对图像信息进行识别等。生成模块主要是应用了 绘图功能，将二维码进行绘制。 其中识别的判断是系统自动完成的，而生成的判断是根据用户的选择会进行相应的显示和生成功能。 系统功能结构如下图所示 : 二维码识别与生成 识别功能 识别条形码 名 片 网络书签 电子邮件 文 本 生成功能 识 别 二 维 码 短 信 图 41 系统功能模块图 该系统的识别 模块方面主要是通过 持设备上的摄像头进行图像采集，经过系统的分析识别，来进行二维码（包括条形码）的辨别功能。生成方面的内容相对多，包括名片的生成，短信的生成，文本的生成，电子邮件的生成，网络书签的生成。 生成功能主要就是对二维码的生成。而生成这个功能可以在电脑上运行生成，也可以在手机上运行生成。二维码的生成主要支持名片、短信、文本、电子邮件及网络书签的生成。当用户选择好多要生成的对象时，就会把用户输入的信息送到后台，通过调用解析包，来生成还有相应信息的二维码。 毕业设计 (论文 )网 : 。主要就是通过手机的摄像头对二维码或者是条形码进行扫描，然后把把扫描到的二维码或者是条形码送到后台进行解析，如果解析成功后，就不再进行扫描。如果解析不成功，就会在进行扫描采集图像，在传到后台解析，直到能够识别图像为止。 维码生成 二维码的生成，支持多种形式内容的二维码生成。所以用户要先进行选择要生成的类型，当选择类型以后，系统将转入到多选该类型的生成界面给用户，用户将相应的信息填写完成，点击生成二维码，会跳转到生成界面，显示生成的二维码。二维码生成详细流程设计如下图所示： 选择生成功能 选择生成类型 填写内容 是否填写完成 确认信息 确认生成 Y Y N N 开始 结束 图 42 二维码生成功能流程图 维码的识别 二维码生成主要是通过对摄像头的调用，启用多线程，对摄像头进行快速的回调应用，当一次回调的图像没有识别出来就进行下一次的回调，直到识别出二维码为止。同时由于对与二维码的大小不同，显示的模糊度不同等等原因，会使摄像头不能很好的采毕业设计 (论文 )网 : ，在这里要使摄像头能够进行自动对焦，从而使识别更快的实现。当识别完成以后就对用户进行提醒，对手机进行震动和播放声音，播放完 成，显示识别出来的结果。二维码生成部分的功能流程图详细如下图所示： 选择识别功能 进入识别功能开始识别 是否识别完成 Y N 开始 结束 图 43 二维码识别功能流程图 到此系统的基本设计已经完成，下一步将进行系统的代码的书写。 毕业设计 (论文 )网 : 。然后就是功能的选择界面，包括生成和识别两个功能，选择识别功能系统便会进入识别状态，将手机摄像头对准要识别的二维码或者是条形码，手机便开始识别，当识别结束，手 机会发出声音和震动提示。生成方面，选择相应的生成选项填充内容，点击生成按钮，系统便能生成相应的二维码，当输入字符过长超过二维码的容量时会显示一个超出容量的图片。系统流程设计如下 ： 欢迎界面 功能选择 识别功能 生成功能 识别判断 生成判断 开始 结束 图 51 系统总体流程图 根据上一章中的设计，本章中将进行系统的编码和实现，主要分为三大部分，识别功能的实现、生成功能的实现、系统总体的实现，下面将对其逐一进行介绍。 别模块的实现 二维码的 识别功能主要体现在后台的处理，调用摄像头，打开摄像头进行扫描。将摄像头扫描的数据传给后台，然后后台对扫描来的图像进行处理，进行识别。识别成功就将识别出来的内容显示出来，识别不成功就继续识别。 维码识别的功能实现 系统在手机上实现图像的采集是重要的一步，在 台上，是使用 来完成摄像头的调用和图像采集 使用 ) 获得实例，然后使用 设置获得图像的大小，最后通过实 现毕业设计 (论文 )网 : 接口 来获得摄像头的图像数据 为能够较快地获得清晰的图像，提高识别速度，文中使用了自动对焦技术。另外还应该对对焦进行定时操作，这就需要设置一个定时器对自动对焦进行定时调用。 后台对摄像头传过来的图像数据 行解码处理，如果能够解析出来，则上面的对焦调用，摄像头回传图像数据调用等将暂停。如果解析不成功，则继续轮回调用。节约解析的时间。 主要实现代码如下： ，开始另一个。这是最接近 / 连续自动对焦。它似乎打猎了一点，但我不知道还能做什么。 = ; ; ; ; = ( e) ; ，所以当一个解码失败，开始另一个 . , ; ( ; ; ( ; 毕业设计 (论文 )网 : 。二维码的识