二维码的矩阵式原理

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二维码的矩阵式原理

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来源：《齐鲁周刊》2013年第36期

二维码起源于日本，原本是Denso Wave公司为了追踪汽车零部件而设计的一种条码。一个用计算机软件编码技术形成的平面几何图形，在几何图形中可以通过编码技术来存储数字、汉字或图片，它是一个不含电子芯片的存储器，而且这个图形可以通过打印、印刷、屏显等形式出现，其成本远低于电子存储器。

二维码在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理，它能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，因此能在很小的面积内表达大量信息。

短阵式二维码（又称棋盘式二维码），是在一个矩形空间里通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码，手机正常扫描后会跳出高可靠性的信息。在矩阵元素位置上，出现方点、圆点或其他形状点表示二进制“1”，不出现点表示二进制的“0”，点的排列组合确定了矩阵式二维码所代表的意义。矩阵式二维码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维码有：Code One、Maxi Code、QR Code、Data Matrix等。

在一个矩阵中，黑白的区域在QR码规范中被指定为固定位置，称之为寻像图形（finder pattern）和定位图形（timingpattern）。寻像图形和定位图形用来帮助解码程序确定图形中具体符号的坐标。黄色的区域用来保存被编码的数据内容以及纠错信息码。蓝色的区域，用来标识纠错的级别（也就是Level L到Level H）和所谓的“Mask pattern”，这个区域被称之为“格式化信息”（format information）。

二维码的种类很多，不同的机构开发出的二维条码具有不同的结构以及编写、读取方法。常见的二维码还有堆叠式/行排式。堆叠式/行排式二维码又称堆积式二维码或层排式二维码，其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维条码的一些特点，识读设备与条码印刷与一维条码技术兼容。但由于行数的增加，需要对行进行判定，其译码算法与软件也不完全相同于一维条码。有代表性的行排式二维条码有：Code 16K、Code 49、PDF417等。

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