QR二维码编、解码原理

基于二维代码-包含QR(快速响应)代码、QR代码的编码QR代码解码、方案、数据信息和数据信息的错误更正代码、版本信息，只有版本7到40的符号具有版本信息，所有其他版本都为0功能图形不能用于数据编码。符号周围是空白空间。下图是QR代码版本7符号的原理图。快速识别可能的QR代码符号，明确符号在视野内的位置和方向，作用确定符号的密度和版本，并提供确定模块坐标的基准位置。修正QR码歪斜。包含符号中使用的错误修正层级和遮罩图形资讯。编码，编码：QR代码符号的结构，1。数据分析，2。数据编码，3。错误修正编码，4。配置最终信息，5。将模块放置在矩阵中，6。遮罩，7。选择格式和版本信息、确定要编码的字符类型、所需的版本信息和错误更正级别。使用已建立的规则将数据字符转换为位流，添加必要的符号，然后将位流转换为代码词。将纠错代码单词添加到数据代码单词后生成。将数据和错误更正代码单词放在每个片段中，并根据需要添加其馀位。查找图形、分隔符、修正图形和代码单词，按规则排列，然后放在二维代码矩阵中。用八个遮罩图形依次遮罩符号的编码区域的位图，评估八个结果，选择最佳方法之一。版本信息(如果需要)和格式信息来组织符号。编码，编码：QR代码的编码过程，1。数据分析：确定要编码的字符类型、所需的版本信息和错误更正级别选择、编码，例如，对数字0123456789012345(16个数字字符)进行编码以生成QR代码。1 .扩展描述(ECI)模式、数字模式、字母数字模式、8位字节模式、中文汉字模式、日本汉字模式、混合模式、结构链接模式、FNCI模式、2。数据编码：采用规定的规则，将数据字符转换为位流，添加必要的符号，将位流转换为代码词，对编码，例如数字0123456789012345(16个数字字符)进行编码，生成QR代码。分为三个组：0123456789012352)将每个组转换为二进制数：01200000001100345010110016781010100101101110001012340001234000000001000000000001010101001101010100100101010101010101010010010010010010101016)数字模式下位流的长度计算公式：b=4c110 (ddiv3) r=4 10 50 4=68数据编码：使用已建立的规则将数据字符转换为位流，添加所需符号，将位流转换为代码词，编码，例如，编码数字0123456789012345(16个数字字符)以生成QR代码。7)添加终结器：由于查找表要求版本1-H的数据位数为72，因此添加终结器序列0000。此时，数据位流是满足版本要求的72位。8)填充位和填充代码单词：在本示例中，数据流长度为72位，无需添加填充位和填充代码单词即可满足数据容量要求。(9)位流向代码字符的转换：生成的数据位流分为一个代码字符，所有代码长度为8位。总之，结果数据代码字序列为：000000001000000001000101011001100110011001100100100010110101010101010100101010010000(共9个代码字)，3 .生成纠错代码：将纠错代码单词添加到数据代码单词后，对其进行编码，例如数字0123456789012345(16个数字字符)进行编码，从而生成QR代码。编码代码矩阵，验证矩阵，编码代码字符多项式：前9位是数据代码单词后的17位是错误更正代码单词，3 .生成错误更正代码：将错误更正代码单词添加到数据代码单词后，对其进行编码，例如数字0123456789012345(16个数字字符)进行编码，从而生成QR代码。定义：可以在q阶伽罗华GF(q)中找到alpha，并且可以用相应的幂表示非q-1 0的元素。QR代码的纠错代码生成通过GF(28)完成，GF(28)的元素构成循环组。(1，1，254)。其中255=0=1时，是GF(28)的原始域元素。alpha 0254可以使用00000011111111同时表示alpha为P(X)=0的根。其中P(X)是基于GF(28)的第一个现有多项式，基于P(X)的多项式的其馀类环构成了28阶伽罗化域。在此范例中，原始多项式为P(X)=X8 X4 X3 X2 1。使用alpha()，可以获得域元素和二进制位字符串的比较表(图)。3。错误修正编码：错误修正代码单词添加到数据代码单词后进行编码。示例：对数字0123456789012345(16个数字字符)进行编码以生成QR代码。3 .纠错编码：纠错代码单词添加到数据代码单词后进行编码。示例：对数字0123456789012345(16个数字字符)进行编码以生成QR代码。(c，k，r):c=代码字总数k=数据代码字数r=纠错容量纠错容量小于错误纠正代码字数的一半，从而减少了错误解码的可能性并生成多项式。g (x)=(x- 0) (x- 1).(x- 0) (x- 1).(x- 16)，其中n是生成多项式的次数，即纠错代码单词的数目。在此示例中，纠错代码字数为17，并生成多项式，如图所示。(I=0，1，2，16)，3。生成错误更正代码代码代码：将错误更正代码单词添加到数据代码单词后，对其进行编码，例如，对数字0123456789012345(16个数字字符)进行编码，从而生成QR代码。数据代码单词的多项式形式为d (x)=d0 d1x D2 x2.d 8x8(有9个数据代码单词)生成多项式如下：g(x)=，编码的表达式为：纠错代码单词多项式。其中，纠错代码单词是由纠错代码多项式g(x)删除的数据代码字符的馀数。在纠错代码多项式出现后，根据比较表将系数i转换为位流，并将其添加到数据位流之后，就可以找到编码的整个数据位流。C(X)，C(i)=0，=g(x)q(x)，(数据代码字符多项式)，(错误更正代码字符多项式)，4 .配置最终信息：根据规则对每个片段进行数据和错误更正代码单词、剩馀位(如果需要)、编码、例如数字0123456789012345(16个数字字符)编码，从而生成QR代码。按照以下步骤构建最终代码字符序列(在数据代码单词中添加错误更正代码单词，必要时添加其馀代码单词):1)根据版本和错误更正级别，将数据代码字序列分为n个块。2)为每块计算该块的纠错代码单词。3)将每个数据和纠错代码单词依次装配到最终序列(块1中的代码单词1)中。块2代码单词1；块3的代码单词1；估计为块n-1的最后一个代码词。块n的最后一个代码单词；之后，纠错块1中的代码单词1、纠错块2中的代码单词1、会导致错误修正区块n-1的最后一个程式码字；错误修正块n的最后一个代码单词。查找表指示在此示例中，1-H版本的数据代码字符序列是1块，无需分隔，因此无需构造最终信息。5 .将模块放置在矩阵中：查找图像、分隔符、校正图形和代码单词，按规则排序，二维代码矩阵，编码，例如数字0123456789012345(16数字字符)编码，生成QR代码。图形表示：0000000，排序规则，9个数据代码单词，17个错误更正代码单词，共26个代码单词，即26个代码块。按规则将代码单词、查找图像图形、分隔符、修正图形放入二维代码中即可，6。遮罩：依次遮罩符号编码区域的位图，评估结果以选择最佳种类。编码，例如，编码数字0123456789012345(16个数字字符)以生成QR代码。为了QR代码阅读的可靠性，最好均匀放置深色和浅色模块。地理信息检测图形的位图1011101应尽量不出现在符号的其他区域。要满足上述条件，必须按照以下步骤进行掩码。1)掩码不用于功能图形。2)对编码区域(称为多个矩阵图形)中的模块图形(格式信息和版本信息除外)连续执行XOR操作。XOR操作将模块图形依次放置在每个遮罩图形上，并反转对应于遮罩图形的深色模块的模块(浅色变暗，反之亦然)。3)对每个结果图中不需要的部分进行评分，以评估相应的结果。4)选择分数最低的图表。版本1符号的所有遮罩图形，使用遮罩图形参照000-111的遮罩结果。7 .格式和版本信息：通过对版本信息(如果需要)和格式信息、合成符号、编码、例如数字0123456789012345(16个数字字符)进行编码来生成QR代码。格式信息是具有5个数据位的15位，这是通过BCH(15，5)编码计算的纠错位。其中，数据位的1，2位是符号的纠错级别，第3-5位是掩码图形引用。格式信息掩码是对101010000010010和XOR有利或进行运算。在此范例中，错误修正层次为h，查询表格知道，二进位指示符号为10。遮罩图形引用由上页结果确定。版本信息是以BCH(18，6)编码计算的错误更正位的6位数据位和12位的18位。只有版本7到版本40的符号包含版本信息，没有版本信息的结果全部为0。解码，1。计算伴随多项式的值。寻找错误位置多项式。寻找错误位置多项式的根。4.查找错误的值，并更正代码单词。图像处理方法，解码：QR代码的解码过程，解码，编码表达式为：=c25x25 c24x24.c 1x1c0=q (x) g (x)，c (x)，例如，对于版本1-M，GF(28)中有26个代码单词，10个错误更正代码单词可以更正4个代码单词。1 .伴随多项式的值，=ea1 a1 ea2 a2 ea3 a4，=ea1ea2ea3 ea4，=ea1(7)a1 ea2(7)a2 ea3(7)a3 ea 4(7)如果Si0(i=0，1，2，3，4，5，6，7)，收到无效代码字符，则必须确定无效代码词的位置，计算无效值，然后更正错误以获得正确的代码词。解码、例如，以版本1-M为例，GF(28)包含26个代码单词。其中10个错误更正代码单词可以更正4个代码单词。顺序，ai是前缀码词的位置(ai=0-25)。找到错误代码位置alpha ai后，可以计算错误代码单词EAI。因此，首先要找到1、2、3、4。获得多项式sigma(z)。将-ai依次导入(z)，使(z)=0。2 .找到错误代码位置。相对于的值，而不是绝对值。4个错误和5个错误的值不同。解码、例如，在版本1-M中，GF(28)中有26个代码单词，其中10个错误更正代码单词可以更正4个代码单词。类似于：2。查找、解码错误代码位置，例如，对于版本1-M，GF(28)可以更正26个代码单词、10个错误代码单词和4个代码单词。2 .寻找错误代码位置，并根据自下而上式检查错误位置矩阵是否如下所示：alpha-ai依次导入为(z)，请求(z)=0的条目(如果导入了错误的-ai，则结果为0)。alpha ai是错误代码位置，使用错误代码位置查找错误值以更正错误。(注意：如果alpha ai的数量大于4，则无法执行错误更正。)，解这个矩阵，得到1、2、3、4。(z)可以获得：解码、例如，对于版本1-M，GF(28)包含26个代码单词。其中，纠错代码单词10可以纠正4个代码单词。3 .查找错误值。alph