学年论文二维码原理及应用分析.docx

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学年论文二维码原理及应用分析

论文题目：

二维码技术原理与应用

学生姓名　　　　指导教师

分院　　　专业名称

班　　级　　学　　号

2013年5月1日

二维码技术原理与应用

摘要：

二维码作为当前的一项高普及度的热门技术，它是用特定的几何图形按一定规律在平面上分布的黑白相间的图形，是所有信息数据的一把钥匙。

在现代商业活动中，可实现的应用十分广泛，如：

产品防伪/溯源、广告推送、网站链接、数据下载、商品交易、定位/导航、电子凭证、车辆管理等等。

本论文将围绕二维码的概念、原理、应用以及发展四个方面进行较为全面的分析与论述。

使读者对二维码其发展和概念、技术特性、在现代的应用领域、潜在的应用隐患以及未来的发展方向有深一层次的认识与了解。

关键词：

二维码;二维码应用;矩阵

Thetechnicalprincipleandapplicationof

2-dimensionalbarcode

Abstract:

Thewidelypopulartechnologyof2-dimensionalbarcodefornow，whichiconslookslikearectangleorganizedregularlybysortofindependentparts,isakeyfullofinformations.Inthemoderncommercialactivities,theapplicationiswidelyused,suchas:

productsecurity/traceability,advertisingpush,Weblinks,datadownload,commoditytrading,positioning/navigation,electroniccertificate,vehiclemanagementetc..Thispaperwillfocusontheconcept,2-dimensionalcodeprinciple,applicationanddevelopmentoffouraspectswereanalyzedanddiscussedcomprehensively.Sothatreadersofthetwo-dimensionalcodedevelopmentandconcept,technicalcharacteristics,applicationintheapplicationfield,thepotentialdangerofmodernandthefuturedirectionofdevelopmentknowdeeper.

Key　words:

2-dimensionalcodeprinciple;application;rectangle

1前言

21世纪，随着信息革命推动各行的发展，移动互联产业的进步显得尤为突出。

在4.2亿手机网民规模下移动终端的应用软件可谓草长莺飞，同时也使众多的应用技术得到大范围的普及，赚饱用户的眼球。

其中不得不提的当属二维码技术的应用。

二维码对于我们毫不陌生，不仅已在微博、微信、淘宝等这样众多一线应用中广泛使用，大街小巷也随处可见，甚至在电线杆上成为新一代的牛皮鲜。

本文将围绕二维码的概念原理以及现在以及将来的应用发展方向进行讨论，使之有深一层次的了解。

2二维码概念及原理

2.1什么是二维码

二维码（2-dimensionalbarcode），又称二维条码，最早起源于日本，它是用特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）上分布的黑白相间的图形，是所有信息数据的一把钥匙。

在现代商业活动中，可实现的应用十分广泛，如：

产品防伪/溯源、广告推送、网站链接、数据下载、商品交易、定位/导航、电子凭证、车辆管理等等。

从“年龄”来看，二维码算不上年轻。

1970年，美国公司IterfaceMechanisms就开发出了这项技术，并在制造业中投入使用。

亚洲国家则让它在日常生活中大放异彩，海报、票证、名片……这种黑白相间的小东西无处不在。

事实上，二维码的码制颇多，目前我们能看到的二维码大多是QR码，它缘起于1994年，原本是DensoWave公司为追踪汽车零件而设计，后来逐渐流行开来。

它用黑白矩阵图案表示二进制数据，与一维条形码相比，它具有信息容量大（可容纳1850个大写字母或2710个数字或1108个字节或500多个汉字）、编码范围广（图像、声音、文字、指纹等都可以进行编码）、容错纠错能力强（毁损面积达50%仍可恢复信息）、保密防伪性好、制作成本低等优点。

2.2二维码原理

2.2.1基本原理

二维条码/二维码（英文名：

QRCode，因等级限制，无法更改名片）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；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，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。

二维码是一种比一维码更高级的条码格式。

一维码只能在一个方向（一般是水平方向）上表达信息，而二维码在水平和垂直方向都可以存储信息。

一维码只能由数字和字母组成，而二维码能存储汉字、数字和图片等信息，因此二维码的应用领域要广得多。

二维条码/二维码可以分为行排式二维条码和矩阵式二维条码。

行排式二维条码形态上是由多行短截的一维条码堆叠而成；矩阵式二维条码以矩阵的形式组成，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”，“点”和“空”的排列组成代码。

下面将做进一步展开。

2.2.2矩阵式原理

矩阵式二维码（又称棋盘式二维码）是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。

右图是国内常用的矩阵式二维码实例，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：

CodeOne、MaxiCode、QRCode、DataMatrix等。

2.2.3行排式原理

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码的一些特点，识读设备与条码印刷与一维码技术兼容。

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码。

有代表性的行排式二维码有CODE49、CODE16K、PDF417等。

其中的CODE49，是1987年由DavidAllair博士研制，Intermec公司推出的第一个二维码。

2.3二维码特性

⑴高密度编码，信息容量大：

可容纳多达1850个大写字母或2710个数字或1108个字节，或500多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍。

⑵编码范围广：

该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来；可以表示多种语言文字；可表示图像数据。

⑶容错能力强，具有纠错功能：

这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以正确得到识读，损毁面积达50%仍可恢复信息。

译码可靠性高：

它比普通条码译码错误率百万分之二要低得多，误码率不超过千万分之一。

可引入加密措施：

保密性、防伪性好。

成本低，易制作，持久耐用。

条码符号形状、尺寸大小比例可变。

二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读。

3二维码应用

3.1应用概述

二维码应用根据业务形态不同可分为被读类和主读类两大类。

⑴被读类业务：

平台将二维码通过彩信发到用户手机上，用户持手机到现场，通过二维码机具扫描手机进行内容识别。

应用方将业务信息加密、编制成二维码图像后，通过短信或彩信的方式将二维码发送至用户的移动终端上，用户使用时通过设在服务网点的专用识读设备对移动终端上的二维码图像进行识读认证，作为交易或身份识别的凭证来支撑各种应用。

⑵主读类业务：

用户在手机上安装二维码客户端，使用手机拍摄并识别媒体、报纸等上面印刷的二维码图片，获取二维码所存储内容并触发相关应用。

用户利用手机拍摄包含特定信息的二维码图像，通过手机客户端软件进行解码后触发手机上网、名片识读、拨打电话等多种关联操作，以此为用户提供各类信息服务。

3.2运营层应用分析

跳出二维码具体应用场景，从公司运营层面来看，目前中国二维码运营模式可分为4类。

⑴社交类，以微博和微信做为代表。

目前新浪微博二维码主要支持3项功能：

打开个人资料页快捷互粉、打开指定网页，以及直接打开已输入特定内容的微博发布框。

虽然新浪宣称，二维码推出，开启了它向本地生活服务领域的渗透，但依目前的产品形态来看，它主要还是依托自己庞大的用户群，将二维码作为辅助功能以增加产品活力。

⑵二维码提供服务类，比如二维码营销、为客户提供从票证检验到物品信息二维码化的一整套运营解决方案皆属此类。

这种模式的盈利能力不容小觑，以上海翼码为例，它并非提供整套运营方案，其业务主要集中于电子凭证体系，即将二维码发送至用户手机，用户凭此再到商家处进行消费。

⑶二维码购物类。

在灵动快拍的规划中，依托于二维码的移动电子商务平台将成为公司未来的核心业务，灵动快拍为商家商品制作、营销二维码，用户扫描它之后登陆其移动电子商务平台实现购买。

纯工具类。

扫码工具在二维码业务链条中不可缺少，却也是最具替代性的产品，在工具层面就止步不前的公司几乎毫无竞争优势。

3.3用户层面和设备分析

二维码可以印刷在报纸、杂志、广告、图书、包装以及个人名片等多种载体上，用户通过手机摄像头扫描二维码或输入二维码下面的号码、关键字即可实现快速手机上网，快速便捷地浏览网页、下载图文、音乐、视频、获取优惠券、参与抽奖、了解企业产品信息，而省去了在手机上输入URL的繁琐过程，实现一键上网。

同时，还可以方便地用手机识别和存储名片、自动输入短信，获取公共服务（如天气预报），实现电子地图查询定位、手机阅读等多种功能。

随着3G的到来，二维码可以为网络浏览、下载、在线视频、网上购物、网上支付等提供方便的入口。

二维识别应用为用户使用手机上网提供了极大便利，省去了输入URL的麻烦，可一次按键即快速进入自己想看的网页，大大提高了上网的便利性。

此外，条码识别应用也为平面媒体、增值服务商和企业提供了一个与用户随时随地沟通的方式。

截至2012年6月底，我国手机网民规模达到4.02亿[1]，较2011年底增加了约3270万人，网民中用手机接入互联网的用户占比由上年底的69.3%[1]提升至72.2%[1]。

二维码应用基础条件已经非常成熟，并且各类移动应用纷纷加入了二维码扫描和识别的功能。

越来越多二维码应用推广，用户只要使用智能手机扫描二维码图片，即可实现订票、购物、比价、阅读等多种需求。

据了解，国内二维码推广已经渗透到了食品溯源、电子购物、电子票务、商品防伪等应用领域。

随着智能终端的普及应用，以及国家相关政策的支持，将会有更多的应用场景、更广阔的引用范围、更新颖的引用手法进入这个领域，二维码必将成为未来生活中必不可少的一项技术。

3.4热点应用分析

⑴手机电子菜单：

为商家建立一个手机电子菜单，餐饮店可以很轻松的将餐饮文化、菜品介绍等信息按照相关的指引录入。

用户通过扫码获得该手机网站的跳转链接获取商家相关信息。

二维条码具有储存量大、保密性高、追踪性高、抗损性强、备援性大、成本便宜等特性，这些特性特别适用于表单、安全保密、追踪、证照、存货盘点、资料备援等方面。

⑵票务销售应用

传统票务系统升级为电子票务系统的商家和代理商，为合作者提供了从网络电商平台搭建、软硬件集成开发、开放接口、维护等全系统的方案，建立的电商平台直接接入各种网银平台，用户在线支付完成后，凭得到的电子凭证或票据即可到此电商平台的对应实体商家消费，无需排队、无需等待、无需繁琐验证，让用户立即获得一系列完美的消费体验。

⑶表单应用

公文表单、商业表单、进出口报单、舱单等资料之传送交换，减少人工重覆输入表单资料，避免人为错误，降低人力成本

保密应用

商业情报、经济情报、政治情报、军事情报、私人情报等机密资料之加密及传递。

追踪应用

公文自动追踪、生产线零件自动追踪、客户服务自动追踪、邮购运送自动追踪、维修记录自动追踪、危险物品自动追踪、后勤补给自动追踪、医疗体检自动追踪、生态研究（动物、鸟类...）自动追踪等。

证照应用

护照、身份证、挂号证、驾照、会员证、识别证、连锁店会员证等证照之资料登记及自动输入，发挥「随到随读」、「立即取用」的资讯管理效果。

盘点应用

物流中心、仓储中心、联勤中心之货品及固定资产之自动盘点，发挥「立即盘点、立即决策」的效果。

备援应用

文件表单的资料若不愿或不能以磁碟、光碟等电子媒体储存备援时，可利用二维条码来储存备援，携带方便，不怕折叠，保存时间长，又可影印传真，做更多备份。

4优势与潜在隐患

4.1二维码优势

⑴二维码包含更多的信息量。

二维码采用了高密度编码，小小的图形中可以容纳1850个大写字母或2710个数字或1108个字节，或500多个汉字，是普通条码信息容量的几十倍。

如此大的信息量能够让我们把更多种样式的内容转换成二维码，通过扫描，传播更大信息量。

⑵编码范围广。

二维码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来；可以表示多种语言文字；可表示图像数据。

⑶二维码译码准确。

我们知道二维码只是一个图形，想要获取图形中的内容就需要对图形进行译码。

二维码的译码误码率为千万分之一，而普通条形码的译码误码率的百分之二要低很多。

能够引入加密措施。

和条形码相比，二维码的保密性更好。

通过在二维码中引入加密措施，更好的保护译码内容不被他人获得。

成本低，易制作。

二维码有用非常多的内容，但其成本并不高，并且能够长久使用。

4.2短处和安全隐患

据《2012年上半年全球手机安全报告》显示，2012年上半年查杀到手机恶意软件17676款[2]，而其中二维码技术成为手机病毒、钓鱼网站传播的新渠道。

“理论上讲，二维码本身不会携带病毒，但很多病毒软件可以利用二维码下载。

然而，很多手机目前都使用开放式的手机平台，如果下载了这样的病毒软件，就会‘霸占’手机的短信发送接口，在用户不知道的情况下发送短信造成损失。

⑴二维码具有信息量大的特点，但这是一把双刃剑，我们通过二维码能够获得更多信息的同时，也有可能因为这个小小的二维码将自己的个人信息泄露。

现在火车票上都已经有了可以储存个人信息的二维码，而在不久前，就发生过因为车票随意丢弃，被不法分子利用，从而获取乘客信息进行非法活动的新闻。

二维码具有良好的加密性，所以对于有个人信息或者重要信息的二维码我们需要更加完善的加密措施，以保证二维码内信息的安全。

⑵识别二维码的设备还不够丰富。

二维码内存储了大量信息，想要获取这些内容，我们必须使用相关的解码设备。

目前的解码设备包括手持式和固定式的扫描枪，和我们手中带有摄像头的手机。

4二维码前景及发展方向

4.1应用前景

尽管二维码应用渐趋广泛，但与日韩等国相比，我国的二维码发展还远远不够。

制约因素除了运营商的支持度外，还有技术、终端适配、盈利模式等方面。

炒得很火热的是二维码与O2O（OnlineToOffline）模式的结合，即利用二维码的读取将线上的用户引流给线下的商家。

腾讯很看好这个模式，马化腾称"二维码是线上线下的一个关键入口"。

尽管有些人不看好二维码的应用，但无可否认，只要培养了足够多的用户群，再结合良好的商业模式，二维码将成为桥接现实与虚拟最得力的工具之一。

4.2发展方向

智能手机和平板电脑的普及应用催生了之前并不被看好的二维码应用，大家竞相投入大量资源进行技术研发。

马化腾说：

二维码是移动互联网入口。

二维码的应用，似乎一夜之间渗透到我们生活的方方面面，地铁广告、报纸、火车票、飞机票、快餐店、电影院、团购网站以及各类商品外包装上。

作为物联网浪潮产业中的一个环节，二维码的应用从未这么受到关注，有专家甚至预测，将在两三年内形成上千亿的市场空间。

物联网的应用离不开自动识别，条码、二维码以及RFID被人们应用的更普遍一些，二维码相对一位码，具有数据存储量大，保密性好等特点，能够更好地与智能手机等移动终端相结合，形成了更好地互动性和用户体验。

而与RFID相比较，二维码不仅成本优势凸显，他的用户体验和互动性也具有更好地应用前景。

在移动互联业务模式下，人们的经营活动范围更加宽泛，也因此更需要适时的进行信息的交互和分享。

随着3G/4G移动网络环境下智能手机和平板电脑的普及，二维码应用不再受到时空和硬件设备的局限。

产品基本属性、图片、声音、文字、指纹等可以数字化的信息进行编码捆绑，适用于产品质量安全追溯、物流仓储、产品促销以及商务会议、身份、物料单据识别等等。

可以通过移动网络，实现物料流通的适时跟踪和追溯;帮助进行设备远程维修和保养;产品打假防窜及终端消费者激励;企业供应链流程再造等，以进一步提高客户响应度，将产品和服务延伸到终端客户。

厂家也能够适时掌握市场动态，开发出更实用的产品以满足客户的需求，并最终实现按单生产，将大幅度降低生产成本和运营成本。

随着国内物联网产业的蓬勃发展，相信更多的二维码技术应用解决方案被开发出来，应用到各行各业的日常经营生活中来，届时，二维码成为移动互联网入口真正成为现实。

5结束语

总的来说，二维码的出现给我们的生活带来了新的改变。

借助二维码的优点和特性，可以广泛实用在票证、优惠券上。

通过扫码我们可以直接访问网址，进行相关内容查看和相关内容下载。

此外，除了纸质上可以印刷二维码外，我们还可以把他放在手机或电脑的屏幕上，只要通过扫码设备就可以完成对二维码内容的译码。

站在现在移动终端革命的背景下，二维码无疑将展现更多的潜在开发价值以及更广泛的应用空间。

参考文献

[1]CNNIC：

《第31次中国互联网络发展状况统计报告》.2012.12.

[2]网秦：

《2012年上半年全球手机安全报告》.2012.7.

浙江财经学院东方学院本科学年论文

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