图片识别,二维码的生成细节和原理

2019-11-02 09:52 来源:未知

Atitit java 二维码识别 图片识别

二维码又称Q奥迪Q3 Code,Q揽胜全称Quick Response,是贰个最近几年来移动设备上超流行的后生可畏种编码格局,它比守旧的Bar Code条形码能存更加的多的音讯,也能代表越来越多的数据类型:例如:字符,数字,韩文,中文等等。这二日学习了风姿浪漫晃二维码图片生成的相干细节,感到这厮正是四个密码算法,在这里写豆蔻梢头那篇小说,揭发一下。供好学的人齐声学习之。

 

有关QCRUISER Code Specification,可参谋这几个PDF:

1.1. 解码1
1.2. 先是,大家先说一下二维码后生可畏共有叁18个尺码。官方叫版本Version。1
1.3. 二维码的样例:2
1.4. 定位图案2
1.5. 数据编码3
1.6. 破绽百出订正容积L水平7%的字码可被改过M水平15%的字码可被改过Q水平33.33%的字码可被纠正H水平五分之一的字码可被改良3
1.7. QOdyssey是怎么对数据码加上纠错码的?3
1.8. 画二维码图4
1.9. 精简的编码进程:数据解析:确定编码的字符类型,按相应的字符集转变到符号字符; 接纳纠错等第,7
1.10. qr长度体量7

基础知识

首先,我们先说一下二维码大器晚成共有四十多少个尺码。官方叫版本Version。Version 1是21 x 21的矩阵,Version 2是 25 x 25的矩阵,Version 3是29的尺寸,每扩大四个version,就能够追加4的尺码,公式是:(V-1)*4 + 21(V是版本号) 最高Version 40,(40-1)*4+21 = 177,所以最高是177 x 177 的长方形。

上边大家看看二个二维码的样例:

图片 1

1.1.解码
编码lib:Qrcode_swetake.jar   (官方网站介绍--             
解码lib:qrcode.jar                 (官方网址介绍--

固定图案
  • Position Detection Pattern是定点图案,用于标识二维码的矩形大小。那四个固定图案有白边叫Separators for Postion Detection Patterns。之所以八个并非七个野趣正是四个就能够标志三个矩形了。
  • Timing Patterns也是用于固定的。原因是二维码有40种尺寸,尺寸过大了后必要有根规范线,不然扫描的时候大概会扫歪了。
  • Alignment Patterns 唯有Version 2以上(满含Version2)的二维码须求那几个东东,相仿是为了永久用的。

1.2.首先,我们先说一下二维码后生可畏共有叁十四个尺码。官方叫版本Version。
Version 1是21 x 21的矩阵,Version 2是 25 x 25的矩阵,Version 3是29的尺码,每增添二个version,就能增多4的尺码,公式是:(V-1)*4 + 21(V是版本号) 最高Version 40,(40-1)*4+21 = 177,所以最高是177 x 177 的正方形。

成效性数据
  • Format Information 存在于具备的尺寸中,用于贮存一些格式化数据的。
  • Version Information 在 >= Version 7以上,须求预先留下两块3 x 6的区域寄放一些版本消息。

    /**
     * @param args the command line arguments
     */ 
    public static void main(String[] args) { 
        QRCodeDecoderHandler handler = new QRCodeDecoderHandler(); 
        String imgPath = "c:\3bf33a87e950352a5936aa0a5543fbf2b2118b59.jpg"; 
        String decoderContent = handler.decoderQRCode(imgPath,"gbk"); 
        System.out.println("解析结果如下:"); 
        System.out.println(decoderContent); 
        System.out.println("========decoder success  !!!"); 
    } 
1.3. 二维码的样例:

数据码和纠错码
  • 除此之外上述的那个地点,剩下的地点贮存 Data Code 数据码 和 Error Correction Code 纠错码。

 
1.4.固定图案
Position Detection Pattern是定位图案,用于标志二维码的矩形大小。那多个稳固图案有白边叫Separators for Postion Detection Patterns。之所以多少个并不是多少个意思正是八个就能够标记多个矩形了。
Timing Patterns也是用以固定的。原因是二维码有40种尺寸,尺寸过大了后须要有根标准线,不然扫描的时候可能会扫歪了。
阿里gnment 帕特terns 只有Version 2以上(包蕴Version2)的二维码必要那几个东东,相通是为了稳住用的。

数据编码

我们先来说说数据编码。QEscort码帮助如下的编码:

Numeric mode数字编码,从0到9。要是需求编码的数字的个数不是3的倍数,那么,最后剩余的1或2位数会被转成4或7bits,则别的的每3位数字会被编成 10,12,14bits,编成多少长度还要看二维码的尺码(下边有三个表Table 3表明了那点)

Alphanumeric mode字符编码。包蕴0-9,大写的A到Z(未有小写),以致符号$ % * + – . / : 包蕴空格。那一个字符会映射成一个字符索引表。如下所示:(在那之中的SP是空格,Char是字符,Value是其索引值) 编码的长河是把字符两三分组,然后转成下表的45进制,然后转成11bits的二进制,借使最后有一个落单的,这就转成6bits的二进制。而编码方式和字符的个数要求基于差别的Version尺寸编成9, 11或拾三个二进制(如下表中Table 3)

图片 2

Byte mode, 字节编码,能够是0-255的ISO-8859-1字符。有个别二维码的扫描器能够自动物检疫查实验是不是是UTF-8的编码。

Kanji mode这是德文编码,也是双字节编码。雷同,也得以用来汉语编码。波兰语和汉字的编码会减去二个值。如:在0X8140 to 0X9FFC中的字符会减去8140,在0XE040到0XEBBF中的字符要减去0XC140,然后把结果前七个16进制位拿出去乘以0XC0,然后再增多后多少个16进制位,最终转成13bit的编码。如下图示例:

图片 3

Extended Channel Interpretation (ECI) mode重大用以特殊的字符集。并非负有的扫描器都扶持这种编码。

Structured Append mode用于混合编码,也正是说,那一个二维码中蕴藏了三种编码格式。

FNC1 mode这种编码方式主倘诺给一些破例的工业或行业用的。比如GS1条形码之类的。

轻便起见,前面二种不会在本文 中切磋。

上边两张表中,

  • Table 2 是各种编码格式的“编号”,那一个东西要写在Format Information中。注:普通话是1101
  • Table 3 表示了,分裂版本(尺寸)的二维码,对于,数字,字符,字节和Kanji情势下,对于单个编码的2进制的位数。(在二维码的标准表达书中,有五花八门标编码标准表,前面还只怕会涉及)

图片 4

上面大家看多少个示范,

成效性数据
Format Information 存在于具有的尺寸中,用于寄放一些格式化数据的。
Version Information 在 >= Version 7以上,必要预先流出两块3 x 6的区域寄放一些版本新闻。
数据码和纠错码
除了上述的那贰个地方,剩下的地点贮存 Data Code 数据码 和 Error Correction Code 纠错码。
1.5.数据编码
我们先来讲说数据编码。QPAJERO码援助如下的编码:数字,字符,byte

示范生龙活虎:数字编码

在Version 1的尺寸下,纠错等级为H的状态下,编码: 01234567

  1. 把上述数字分成三组: 012 345 67

  2. 把他们转成二进制: 012 转成 0000001100; 345 转成 0101011001; 67 转成 1000011。

  3. 把那四个二进制串起来: 0000001100 0101011001 1000011

  4. 把数字的个数转成二进制 (version 1-H是10 bits ):8个数字的二进制是 0000001000

  5. 把数字编码的标记0001和第4步的编码加到前边: 0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011

1.6.错误改过体积L水平7%的字码可被修改M水平15%的字码可被修正Q水平百分之三十的字码可被改正H水平五分一的字码可被改正

演示二:字符编码

在Version 1的尺码下,纠错等第为H的气象下,编码: AC-42

  1. 从字符索引表中找到 AC-42 那多个字条的索引 (10,12,41,4,2)

  2. 两八分组: (10,12) (41,4) (2)

3.把每豆蔻年华组转成11bits的二进制:

(10,12) 10*45+12 等于 462 转成 00111001110
(41,4) 41*45+4 等于 1849 转成 11100111001
(2) 等于 2 转成 000010

  1. 把那几个二进制连接起来:00111001110 11100111001 000010

  2. 把字符的个数转成二进制 (Version 1-H为9 bits ):5个字符,5转成 000000101

  3. 在头上加上编码标志 0010 和第5步的个数编码: 0010 000000101 00111001110 11100111001 000010

1.7.QHighlander是怎么对数据码加上纠错码的?
先是,我们须要对数据码进行分组,也正是分成差异的Block,然后对意气风发风度翩翩Block实行纠错编码,对于如何分组,大家得以查阅QR Code Spec的第33页到44页的Table-13到Table-22的定义表。注意最终两列:

得了符和补齐符

即使大家有个HELLO WO摩尔根Plus 4LD的字符串要编码,根据上边的示例二,大家得以获取上边包车型地铁编码,

编码 字符数 HELLO WORLD的编码
0010 000001011 01100001011 01111000110 10001011100 10110111000 10011010100 001101

我们还要加上得了符:

编码 字符数 HELLO WORLD的编码 结束
0010 000001011 01100001011 01111000110 10001011100 10110111000 10011010100 001101 0000

1.8.画二维码图
Position Detection Pattern
首先,先把Position Detection图案画在四个角上。

按8bits重排

倘诺具有的编码加起来不是8个翻番大家还要在后边加上丰富的0,比方上面风流洒脱共有柒20个bits,所以,大家还要加上2个0,然后按8个bits分好组:

00100000 01011011 00001011 01111000 11010001 01110010 11011100 01001101 01000011 01000000

1.8.1.1.1.Alignment Pattern
接下来,再把Alignment图案画上

补齐码(Padding Bytes)

最终,借使只要还还未高达我们最大的bits数的界定,大家还要加一些补齐码(Padding Bytes),Padding Bytes就是再度下边的两个bytes:11101100 00010001 (那八个二进制转成十进制是236和17,笔者也不晓得为什么,只略知豆蔻梢头二Spec上是那般写的)关于每二个Version的每后生可畏种纠错级其他最大Bits约束,能够参考QR Code Spec的第28页到32页的Table-7一表。

如若我们供给编码的是Version 1的Q纠错级,那么,其最大需求104个bits,而大家地方独有八十个bits,所以,还必要补二十多个bits,也正是内需3个Padding Bytes,大家就增加多个,于是获得上面包车型地铁编码:

00100000 01011011 00001011 01111000 11010001 01110010 11011100 01001101 01000011 0100000011101100 00010001 11101100

地点的编码就是数据码了,叫Data Codewords,每二个8bits叫七个codeword,大家还要对那几个数据码加上纠错音讯。

关于Ali
1.8.1.1.2.Timing Pattern
接下去是Timing Pattern的线(那么些毫无多说了)

纠错码

地点大家说起了部分纠错品级,Error Correction Code Level,二维码中有二种等第的纠错,那就是干吗二维码有欠缺还是可以扫出来,也便是为啥有人在二维码的中坚地点参与Logo。

谬误修正体量

L水平

7%的字码可被校订

M水平

15%的字码可被修改

Q水平

六成的字码可被改进

H水平

百分之二十的字码可被校正

那么,QCRUISER是怎么对数据码加上纠错码的?首先,大家必要对数据码实行分组,也正是分成差异的Block,然后对黄金年代后生可畏Block举办纠错编码,对于如何分组,大家能够查阅QR Code Spec的第33页到44页的Table-13到Table-22的定义表。注意最终两列:

  • Number of Error Code Correction Blocks:供给分多少个块。
  • Error Correction Code Per Blocks:每五个块中的code个数,所谓的code的个数,也正是有稍许个8bits的字节。

图片 5

举个例证:上述的Version 5 + Q纠错级:须求4个Blocks(2个Blocks为后生可畏组,共两组),头生龙活虎组的五个Blocks中各十五个bits数据

  • 各 9个bits的纠错码(注:表中的codewords正是三个8bits的byte)(再注:最后后生可畏例中的(c, k, r )的公式为:c = k + 2 * r,因为后脚注脚释了:纠错码的容积小于纠错码的二分之一)

下图给一个5-Q的示范(因为二进制写起来会让表格太大,所以,小编都用了十进制,大家得以看看每一块的纠错码有18个codewords,也正是21个8bits的二进制数)

数据

对各种块的纠错码

1

1

67 85 70 134 87 38 85 194 119 50 6 18 6 103 38

213 199 11 45 115 247 241 223 229 248 154 117 154 111 86 161 111 39

2

246 246 66 7 118 134 242 7 38 86 22 198 199 146 6

87 204 96 60 202 182 124 157 200 134 27 129 209 17 163 163 120 133

2

1

182 230 247 119 50 7 118 134 87 38 82 6 134 151 50 7

148 116 177 212 76 133 75 242 238 76 195 230 189 10 108 240 192 141

2

70 247 118 86 194 6 151 50 16 236 17 236 17 236 17 236

235 159 5 173 24 147 59 33 106 40 255 172 82 2 131 32 178 236

注:二维码的纠错码首纵然透过Reed-Solomon error correction(Reade-Solomon纠错算法)来促成的。对于那几个算法,对于本身来讲是一定的纷繁,里面有不菲的数学计算,比如:多项式除法,把1-255的数映射成2的n次方(0<=n<=255)的伽罗瓦域Galois Field之类的神相同的事物,以致根据这几个基础的纠错数学公式,因为我的数目基础差,对于本身来讲太过复杂,所以本人有的时候半会儿还会有一点没搞通晓,还在求学中,所以,作者在此边就不开展说这几个东西了。还请大家见谅了。(当然,要是有心上人很清楚,也繁请教教小编)

1.8.1.1.3.Format Information
再接下去是Formation Information,下图中的绿蓝部分。

最后编码

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