浅析二维码技术与移动互联下的新应用

  移动通信网络的发展以及移动通信网络与传统互联网的融合接入,使得移动互联网成为了未来互联网技术的一大热门研究与应用领域。同时,随着移动终端设备的推陈出新,使得终端用户对移动应用的体验要求越来越高。二维码作为一种能够传播大量信息的载体,在营销推广、新闻传媒以及身份验证等领域得到了广泛的应用。二维码的方便快捷与移动互联网的方便快捷,二者的结合使得二维码与移动互联网都得到了更快的发展。

  1.二维码历史与研究现状

  二维码是在传统一维码的基础上添加一个方向并按照规定的码制进行编码形成的一种条形码。由于一维码只能在一个方向表达信息,造成其所能承载的信息量太少;并且需要通过条码扫描仪扫描进行读取;另外一维码对条码所附载的介质也有较高要求。所以在今天信息爆炸的年代,一维码所传达的信息量已经远远不能满足人类的需求。1991 年美国Symbol 公司推出PDF417 条码,即“便携式数据文件”.二维码第一次出现在人类的视野中,二维码以矩阵形式来表达,可以在纵横两个方向存储信息,可存储的信息量是一维码的几十倍,并能整合图像、声音、文字等多媒体信息,可靠性高、保密防伪性强,而且易于制作、成本低。

  目前国际领域内研究与应用较为广泛的二维码编码技术分为两个方向,一个是在一维码基础上按需要堆积成二行或多行进行扩展的分排式二维码(2D Stacked Bar Code)编码技术, 有代表性的行排式二维条码有PDF417、CODE49、CODE 16K 等;另一个是在矩阵相应元素位置上用“点”表示二进制“1”, 用“空”表示二进制“0”,由“点”和“空”的排列组成的矩阵式二维码(2D Matrix Bar Code),具有代表性的矩阵式二维条码有:QR Code、Data Matrix、Maxi Code、Code src="http://www.netofthings.cn/upload/2014-05/14051913525391.jpg" alt="" width="386" height="382" />

  图1.1 国内外主要二维码标准

  2.二维码关键技术

  2.1 二维码编码技术

  二维码通过某种特定的几何图形按照一定规律在二维平面上进行排列形成的。这样就解决了一维码容量住和编码加密机制过于简单的问题。二维码在编码机制上利用了计算机内部逻辑的“0”和“1”比特流与若干几何图形相对应形成了承载着信息的几何图形。使用图像输入设备或光电扫描设备对二维码进行采集与识别即可获得包含在二维码中的信息。

  按照Shannon信息熵的理论,信息量是描述信源不确定性的一种度量方式,用H(X)表示信源的信息量,如下式2.1所示:

  图2.1 H(X)表示信源的信息量

  所以信源所包含的信息量大小与概率空间中元素个数以及概率密度有关,由于二维码在元素个数(n) 和概率密度(p)方面对于信息量均比一维码有所提高,所以二维码所能存储的信息量大大超过一维码。

  2.2 二维码的读取识别技术

  二维码的读取识别系统需要高效准确的读取识别出二维码中所包含的数据信息。传统的读取识别技术是通过扫描仪与计算机相连,用户使用扫描仪对二维码进行扫描并输入计算机,通过计算机上的解码译码系统进行解码并将二维码中所包含的信息呈现给用户。

  移动互联网终端的读取识别技术是通过手机、平板电脑等移动设备通过摄像系统将二维码图像采集到移动互联网终端中,并通过终端中安装的解码译码系统识别二维码中所包含的信息并呈现给移动互联网终端用户。两种方式虽然采集方式不同,但是解码译码方式是相同的,二维码的读取识别系统原理如下图2.2所示:

  图2.2 二维码读取识别检测系统原理

  图像传感器将扫描仪或者摄像系统所采集的二维码图像信息在初步处理之后进入图像处理芯片,对二维码图像进行灰度化、降噪、边缘检测、轮廓提取、矫正畸变等操作。同时对二维码图像中的各个码进行切割,对切割后的码进行识别以及纠错(如果存在错误)等解码操作。解码操作之后就进行译码得到二维码中的信息。识别完成之后通过接口电路向计算机发出中断申请,进入中断服务程序。最终将二维码中存放的信息显示到终端提供给用户。