第一章 绪论
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1.2.2 二维码国内应用研究情况
我国对二维条码技术的研究开始于1993年。中国物品编码中心对几种常用的二维条码PDF417，QR Code，Data Matrix，Maxi Code，Code 49，Code 16K，Code One的技术规范进行了翻译和跟踪研究。随着我国市场经济的不断完善和信息技术的迅速发展，国内在原国家质量技术监督局和国家有关部门的大力支持下对二维条码这一新技术的需求与日俱增，中国物品编码中心对二维要码技术的研究要不断深入。我国在吸收了解国外相关技术资料的基础上，制定了两个二维条码的国家标准：GB/T 17172-1997《四一七条码》 、GB/T 18284-2000《快速响应矩阵码》。为使二维条码技术能够在我国的证照管理领域得到应用，在国外应用软件平台的基础上，我国物品编码中心开发了人像照片和指纹数据压缩软件。目前，二维条码技术已在我国的汽车行业自动化生产线、涉外专利案件收费、医疗急救服务卡、珠宝玉石饰品管理、铁路售票系统及银行汇票上得到了应用；1999年3月在北京举行的全国人大第九届三次全体会议和全国政协第九届三次会议期间，在随行人员证件、记者证、旁听证上成功地应用了二维条码技术，引起了与会代表和新闻界的极大关注；更值得一提的是我国香港特别行政区已将二维条码应用在特别行政区的护照上。可见二维条码随着我国信息化产业的发展应用越来越广泛。
QR码最初是为了在汽车制造厂的零件库中便于追踪和记录汽车零部件而设计，当今QR码已广泛使用在各行各业的存货管理。用户通过使用智能手机或者扫描终端便可以轻松的对二维码进行扫描识别，生活中已经得到了广泛的应用，如应用在食品物流、隐形眼镜、服装等商品标签领域。
在我国已有把二维条码用于人员管理和物品管理的实例。例如上海汽车销售中心已经在车辆信息的跟踪管理上使用二维条码，中国银行北京分公司开始将二维码应用于汇票上。公安部门尝试将二维条码应用于身份证和流动人口管理上，进出境管理部门在探讨将二维条码应用在护照上，海关也预想将其用在报关单上，如果这些想法都得以实施，那么我国在人员、物流管理上又有了新的提升。
同时，QR码被越来越广泛地应用于电子票务领域，电影票、电子优惠券、电子会员卡等给人们的日常生活带来无数便利。在国外电子机票登机已经普及了，我国也在推广电子机票。2009年12月，广州机场已经开始使用电子机票了，无需登机牌，一条二维码短信就可以轻松登机。铁道部于2009年12月10日开始改
4 二维码的研究与应用
版铁路车票， 新版车票采用QR码作为防伪措施，取代以前的一维条码。电子票务一般是通过短信方式发送一张包含相关信息的二维码图片到用户手机，使用时用户只需在指定地点的二维码识别终端上照一下，相关信息被读取出来，十分方便。目前使用比较广泛的电子票务二维码识别终端是上海夏浪科技的SL-QC15S，春秋航空、海南航空也已将此设备运用于其系统中。
与此同时，中国移动也推出了QR码的离线业务，此举使QR码从企业级的应用走向平民的生活，可以预见在不久的将来，QR码将会越来越贴近普通人的生活。
1.2.3 QR码的简介
QR码[6]最早是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵二维码符号，它具有一维条码所具有的识别功能以及其它二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象等各种文字信息、保密防伪性强等优点。
QR码中的“QR”指的是Quick Response 的缩写，即快速响应。顾名思义，这
种二维码能够快速被读取。与之前的条形码相比，QR 码还能存储更丰富的信息，包括对文字、URL 地址和其他类型的数据加密。在2000年6月，QR码对应的ISO国际标准ISO/IEC18004获得批。根据Denso Wave公司的网站资料，QR码是属于开放式的标准，QR码的规格公开，而由Denso Wave公司持有的专利权益，则不会被执行。除了标准的QR码之外，还存在一种被称为“微型QR码”的条形码，是QR码标准下的缩小版本，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，最高可储存35个字元。 1.2.4 QR码的图形特征
由于QR码不再使用线性扫描的方式工作，而是使用CMOS摄像头或者CCD扫描仪进行二维码图像的采集工作。由于二维码具有很高的纠错能力，所以二维码图像采集设备甚至能直接对液晶屏幕上显示的QR码进行扫描、识别，但是位于屏幕上的条码上方时容易因采集设备的红外光源在屏幕上的反光而影响识别，所以在识别过程中的图像预处理的鲁棒性决定了QR码识别率的高低。
QR 码呈正方形，只存在黑色和白色两种模块。在正方形的4个角存在3个，印有较小的类似“回”字的的图案，分别位于左上、右上、和左下角，如图1.1所
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示。这 3个图像的主要功能是为了帮助解码软件快速的定位QR码的图像区域，使得图像采集器不需要精确的对准QR码，无论以任何角度扫描，QR码仍可正确被读取识别。
图1.1 二维码的组成部分
QR码比其他二维码相比，具有识读速度快、数据密度大、占用空间小的优势。QR码的三个角上有三个寻象图形，使用CCD识读设备来探测码的位置、大小、倾斜角度、并加以解码，实现360度高速识读。
图1.2 QR码和一维码的比较
每秒可以识读30个含有100个字符QR码。QR码容量密度大，可以放入1817个汉字、7089个数字、4200个英文字母。QR码用数据压缩式表示汉字，仅用13bit即可表示一个汉字，比其他二维条码表示汉字的效率提高了20%。QR具有4个等级的纠错功能，即使破损或破损也能够正确识读。QR码抗弯曲的性能强，通过QR码中的每隔一定的间隔配置有校正图形，从码的外形来求得推测校正图形中心点与实际校正图形中心点的误差来修正各个模快的中心距离，即使将QR码贴在弯曲的物品上也能够快速识读。QR码可以分割成16个QR码，可以一次性识读数个分割码，适应于印刷面积有限及细长空间印刷的需要。此外微型QR码可以在1厘米的空间内放入35个数字或9个汉字或21个英文字母，适合对小型电路板对ID号码进行采集的需要。
6 二维码的研究与应用
从应用平台来分，二维QR码的生成与识别技术可以分为基于PC平台和移动
平台。基于PC平台的生成与识别技术可以在Windows、Linux、Mac OS操作系统下的程序。PC平台上的生成与识别算法除了有良好的识别率，还有速度快、实时性高等优点。然而基于PC平台的识别技术因为不能随时移动而无法满足实际的应用。基于移动平台的二维QR码的生成与识别技术就很好的解决了这个问题。常见的移动平台有苹果公司的iOS平台、Google公司的Android手机平台以及微软的Windows Phone平台。。在二维码生成与识别的技术上，目前已经有不少鲁棒性高，稳定的第三方工具库，如ZXing库[7]是一个开源Java类库，用于解析多种格式的一维和二维条形码，并提供了多种平台下的客户端包括：J2ME、iOS和Android，以及ZBar库等。
1.3 本文的研究意义和内容
由于QR Code二维条码的专有高效的汉字编码模式非常适合我国应用，如果能够研究出属于我国自己的更为高效的QR码编译码算法，并将其实现，使之实用化，将是条码技术在我国应用的创新，也将推进二维条码在我国的普及过程。
本文在充分了解条码技术的发展现状及趋势的基础上，认真研究QR Code二维条码国家标准GB／T 18284．2000，详细介绍了二维QR码的结构和编解码规则，分析了QR码的编码流程，并结合QR码的编解码技术，纠错编码理论，在Android平台上用实现了QR码的编解码。在QR码的译码过程中需要对摄像头采集的图像进行预处理，特别是针对畸形的二维码需要进行校正，因此本文在二维码识别上重点研究了基于仿射变换快速识别QR码的方法，并分析比较了实验结果。本论文的具体章节内容安排如下：
全文内容安排如下：
第一章是绪论，首先阐述了二维码的国内外技术的研究和发展情况。然后简
单的介绍了QR码的特性。
第二章是QR码的结构以及编码、解码的介绍。本章首先介绍了QR码的图
像特征和结构，然后简单叙述了QR码的编解码理论，以及图像的预处理方法。
第三章是基于仿射变换快速识别QR码的方法。本章首先介绍了QR码的检
测原理以及常用方法。然后重点研究仿射变换的方法以及基于QR码特征的仿射
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变换方法。
第四章是二维QR码识别系统在Android手机平台上的应用。本章首先介绍了
Android操作系统的结构和特点以及其环境的搭建。然后设计了QR码的生成与识别流程需求进行分析，并对QR码识别系统在Android平台下进行了完整的实现。
第五章是总结和展望，对文本所做的工作和不足进行总结，对QR码的发展
前景作出预测并且提出可能面对的新问题。