摘 要

一维条码在现阶段的日常生产生活中已经得到了广泛的应用，随着其技术的发展和应用环境的演变，一维码本身的缺陷也日益突显——信息量小、依赖后台数据库（需联网使用）等，使得一维条码在一些特殊的作业环境中难以施展拳脚。而二维码则克服了这一缺陷，其本身具有信息量大（较一维码而言）、自我纠错能力较强、自带数据（不需联网）等特点，使其在自动化生产生活领域中发挥着日益重要的作用。

最常见也是最广泛应用的条码——矩阵二维码是建立在计算机图像处理技术、组合编解码技术基础上的一类（图形符号的）自动化识读处理码制。由于二维码的信息排布密度较高，相对而言其编码和识别技术比一维码更复杂，尤其是矩阵式的QR码，由此二维码的编码和快速识别也是目前重要的研究项目。

Python是一种灵活机动性很强的，面向对象的解释性电脑编程语言。人们也将其称为粘合语言，因为其具有强大而丰富的库，从而可以将其他语言（比如C /C）编写模拟的各种模块轻而易举地连接在一起。

本文工作如下：

1.使用二维码的生成理论（其编码过程以及RS码纠错基本原理）和Python语言设计可以生成二维码的GUI界面并实现根据名片界面填写的内容生成对应二维码的相关功能。

2.研究QR码的解码系统过程。其解码过程大致分两步：第一步先对采集（拍摄）来的QR码图像进行“预处理”过程，对图像进行校正，为之后对其的正确识别做基础。第二步即是对“预处理”完成后的图像开始传统的译码算法并完成解码和信息的还原。利用其解码原理对生成的二维码进行验证。

关键字：快速矩阵响应码、QR码的编码、解码

Abstract

One dimensional bar code has been widely used in daily production and daily life.With the development of the technology and the evolution of the application environment,The defect of one dimensional code itself is becoming more and more prominent----less infomation,Rely on the background database (to be networked use), etc,making one dimensional bar code difficult to function in some special operation environment.But the two-dimensional code(QR code) to overcome this defect.Itself has a large amount of information (compared with one dimensional code),correcting ability,with data itself (do not need Networking) and other features,to make it play an increasingly important role in the field of automated production and life.

As a kind of two-dimensional code,the two-dimensional matrix code is in the computer image processing technology and combined coding technology is the fundamental basis of a graphical symbols for automatic recognition and reading processing code system.Due to high density of two-dimensional code information,encoding and decoding techniques are more complex than one dimensional code,especially the matrix type QR code.So the coding and fast identification of two-dimensional codes is also an important research project.

Python is a flexible,object oriented interpretive computer programming language.People also call it the language of bonding.Because it has a strong and rich library,so that other languages (such as C /C) can be written to simulate a variety of modules easily connected together.

This paper briefly introduces the classification and characteristics of two-dimensional codes and the mechanism of its generation (encoding) and decoding.Using Python language design can generate two-dimensional code GUI interface and realize the contents generated according to the business card interface to generate the corresponding function of the two-dimensional code.

The decoding system of QR code can be divided into two parts:The first step of the acquisition (shooting) to the QR code image preprocessing process, the image correction, for the basis of its correct recognition.The second step is to "pre process" after the completion of the image to start the traditional decoding algorithm and complete the decoding and information reduction.

Keywords: fast matrix response code, QR code encoding, decoding

目 录

绪 论 1

第一章 二维码的基础 2

1.1 二维码的分类 2

1）普通二维码 2

2）带文字的二维码 2

3）带图形的二维码 2

4）彩色二维码 2

1.2 二维码的运用原理 2

1）堆叠排列式二维码 2

2）矩阵式二维条码 3

1.3 二维码的三个编码规则 3

1.4 二维码特点 4

1)高性能高密度的资料编码方式 4

2)小巧的输出形式 4

3)能够编码汉字和假名 4

4)对污染和破坏有一定的抵抗能力 4

5)可以360度以任意角度识别 5

6)结构附加特点 5

1.5符号规格 5

1.6 QR码与其它自动识别技术比较 5

1.7本课题设计的背景及其研究意义 6

1.8二维码研究及国内外发展的现状 7

第二章 二维码结构： 7

1.位置探测图形（Position Detection Pattern） 8

2.定位图形（Timing Patterns） 8

3.校正图形（Alignment Patterns） 8

4.格式信息（Format Information） 8

5.版本信息（Version Information） 8

第三章 编码过程 9

3.1编码流程图 9

1)数据分析和模式选择 9

2)数据编码 10

3）纠错编码 12

4）构造信息的最终码字序列 12

5）布置模块 12

6）掩模 13

7）版本和格式信息 14

第四章 纠错码原理 14

4.1线性分组码概述 14

4.2线性分组码的监督阵 15

4.3循环码 16

4.4 BCH码 17

4.4.1本原BCH码 17

4.5 RS码 18

4.5.1 RS纠错码算法及原理 18

程序模拟 20

注意 24

第五章 图像预处理过程 25

图像预处理流程图 25

5.1图像灰度化 26

5.2图像的中值滤波 26

5.3图像的二值化 27

5.4图像的边缘提取 28

5.5图像的Hough变换 28

Hough变换原理 28

第六章 解码过程 29

6.1确定位置探测图形 29

6.2确定版本 31

6.3建立取样网格 31

6.4读取数据并解码 33

总结与展望 34

致 谢 35

参考文献： 35

绪 论

条码技术是20世纪中期开始发展并广泛应用的一项高新技术，是对数据进行自动采集输入计算机的一个重要方法。它解决了计算机应用过程中对数据采集的“难题”，能实现信息的快速、准确捕获与传输。条码技术灵活地将各行各业的信息系统连接起来，为产业链中的实体物流和信息流的同步提供了技术手法，是各行各业管理现代化等的必要前提条件。

二维码又称快速矩阵响应码（Quick Response code简称QR码），起源于日本，原本是Wave公司为了追踪汽车零部件而设计的一种条码。它主要是利用某种给定的几何图形模块所拼接形成一个整体图像从而存储信息，其通常采用的黑白相间的方模块构成整体图巧妙地运用了计算机二进制数据存储中“0”“1”的概念。使用若干对应二进制的几何图形表示二值信息进而通过译码达到存储数据信息的目的，最终可通过图像处理系统或光电扫描设备自动识读并予以处理。

二维码新技术在二十世纪八十年代开始被逐渐重视，其拥有的资料存储量大、资讯能够随着产品走、支持传真影印、附带纠错能力高等特性下，这项技术于20世纪90年代开始被逐渐使用。