二维码原理（拟重申二维码专利）

据日媒报道，绝大部分中国人都在使用的“支付宝”将在2018年全面登陆日本。但随后即有声音指出，二维码功能是日本人发明的，日方拟重申二维码的专利收益权，欲向中国人每人收取1分钱。在巨大的市场使用量基础上，这将意味着不可估量的专利使用费。但其实这或许只是日方的一厢情愿。早在2011年，凌空网创始人徐蔚就已经申请“二维码扫一扫”专利，并先后拿下了中国、美国、日本和欧盟等区域的二维码扫码技术专利权。也就是说，中国人在商品二维码业务上不存在任何侵权行为。（环球网）

“一个科普”的普妹只想说，不管任何发明只要能方便人类，就应该拿出来与全世界共享！小日本真的...！

好了，不说它了。我们来全面了解下二维码吧！

二维码的名称是相对与一维码来说的，以前的条形码就是一个“一维码”，二维码又称QR Code，QR全称Quick Response，是移动设备上超流行的一种编码方式，它比传统的Bar Code条形码能存更多信息，也能表示更多的数据类型。

在许多种类的二维条码中，常用的码制有：Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K等。

它的优点有：二维码存储的数据量更大；可以包含数字、字符，及中文文本等混合内容；有一定的容错性（在部分损坏以后可以正常读取）；空间利用率高等。

二维码原理介绍

QR(Quick-Response) code是被广泛使用的一种二维码，解码速度快。可以存储多用类型。

上图为QR Code的基本结构，其中：

位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形：用于对二维码的定位，对每个QR码来说，位置都是固定存在的，只是大小规格会有所差异；

校正图形：规格确定，校正图形的数量和位置也就确定了；

格式信息：表示改二维码的纠错级别，分为L、M、Q、H；

版本信息：即二维码的规格，QR码符号共有40种规格的矩阵（一般为黑白色），从21x21（版本1），到177x177（版本40），每一版本符号比前一版本每边增加4个模块。

数据和纠错码字：实际保存的二维码信息，和纠错码字（用于修正二维码损坏带来的错误）。

简要的编码过程：

1. 数据分析：

确定编码的字符类型，按相应的字符集转换成符号字符； 选择纠错等级，在规格一定的条件下，纠错等级越高其真实数据的容量越小。

2. 数据编码：

将数据字符转换为位流，每8位一个码字，整体构成一个数据的码字序列。其实知道这个数据码字序列就知道了二维码的数据内容。

数据可以按照一种模式进行编码，以便进行更高效的解码，例如：对数据：01234567编码（版本1-H），

1）分组：012 345 67

2）转成二进制：

012→0000001100

345→0101011001

67 →1000011

3）转成序列：0000001100 0101011001 1000011

4）字符数 转成二进制：8→0000001000

5）加入模式指示符（上图数字）0001：0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011

对于字母、中文、日文等只是分组的方式、模式等内容有所区别。基本方法是一致的

3. 纠错编码：

按需要将上面的码字序列分块，并根据纠错等级和分块的码字，产生纠错码字，并把纠错码字加入到数据码字序列后面，成为一个新的序列。

在二维码规格和纠错等级确定的情况下，其实它所能容纳的码字总数和纠错码字数也就确定了，比如：版本10，纠错等级时H时，总共能容纳346个码字，其中224个纠错码字。

就是说二维码区域中大约1/3的码字时冗余的。对于这224个纠错码字，它能够纠正112个替代错误（如黑白颠倒）或者224个据读错误（无法读到或者无法译码），

这样纠错容量为：112/346=32.4%

4. 构造最终数据信息：

在规格确定的条件下，将上面产生的序列按次序放如分块中

按规定把数据分块，然后对每一块进行计算，得出相应的纠错码字区块，把纠错码字区块 按顺序构成一个序列，添加到原先的数据码字序列后面。

如：D1, D12, D23, D35, D2, D13, D24, D36, ... D11, D22, D33, D45, D34, D46, E1, E23,E45, E67, E2, E24, E46, E68，...

5.构造矩阵：

将探测图形、分隔符、定位图形、校正图形和码字模块放入矩阵中。

把上面的完整序列填充到相应规格的二维码矩阵的区域中

6. 掩摸：

将掩摸图形用于符号的编码区域，使得二维码图形中的深色和浅色（黑色和白色）区域能够比率最优的分布。

7. 格式和版本信息：

生成格式和版本信息放入相应区域内。

版本7-40都包含了版本信息，没有版本信息的全为0。二维码上两个位置包含了版本信息，它们是冗余的。

版本信息共18位，6X3的矩阵，其中6位时数据为，如版本号8，数据位的信息是 001000，后面的12位是纠错位。

实现二维码编码与解码过程：（调用三方包zxing 其中的解码与编码的API）

好了，介绍这么多，是不是看起来很复杂，就像“一个科普”之前说的，不管任何发明只要能方便人类，就应该拿出来与全世界共享！现在我们使用二维码确实带来了很多方便，只要用的顺心，用的舒心，管他哪的呢？你们说是不是这个理！欢迎留言评论，并关注 一个科普 。