【正文】 二維碼所代表的意義。矩陣式二維碼是建立在計算機(jī)圖像處理技術(shù)、組合編碼原理等基礎(chǔ)上的一種新型圖形符號自動識讀處理碼制。具有代表性的矩陣式二維碼有 ： Code One、 Maxi Code、QR Code、 Data Matrix 等。 2. 行排式原理 行排式二維碼 (又稱：堆積式二維碼或?qū)优攀蕉S碼 )，其編碼原理是建立在一維碼基礎(chǔ)之上，按需要堆積成二行或多行。它在編碼設(shè)計、校驗原理、識讀方式等方面繼承了一維碼的一些特點，識讀設(shè)備與條碼印刷與一維碼技術(shù)兼容。但由于行數(shù)的增加，需要對行進(jìn)行判定、其譯碼算法與軟件也不完全相同于一維碼。有代表性的行排式二維碼有 CODE4 CODE 16K、 PDF417 等。其中的 CODE49，是 1987 年由 David Allair 博士研制， Intermec 公司推出的第一個二維碼。 （三） 二維碼 種類 二維條碼 /二維碼能夠在橫向和縱向兩個方位同時表達(dá)信息，因此能在很小的面積內(nèi)表達(dá)大量的信息 .就這些碼制的編碼原理而言，通常可分為以下三種類型 ： 1. 線性堆疊式二維碼 是在一維條形碼編碼原理的基礎(chǔ)上，將多個一維碼在縱向堆疊而產(chǎn)生的。典型的碼制如： Code 16K、 Code 4 PDF417 等。 2. 矩陣式二維碼 是在一個矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進(jìn)行編碼。典型的碼制如： Aztec、 Maxi Code、 QR Code、 Data Matrix 等。 3. 郵政碼 通過不同長度的條進(jìn)行編碼，主要用于郵件編碼，如： Post、 BPO 4State。 在許多種類的二維條形碼中，常用的碼制有： Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K 等。 延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文 7 第二章 CDMA 技術(shù) CDMA 簡介 CDMA (Code Division Multiple Access) 又稱碼分多址，是在無線通訊上使 用的技術(shù)， CDMA 允許所有使用者同時使用全部頻帶 ()，且把其他使用者發(fā)出訊號視為雜訊，完全不必考慮到訊號碰撞 (collision) 問題。 CDMA 中所提供語音編碼技術(shù)，通話品質(zhì)比目前 GSM 好，且可把用戶對話時周圍環(huán)境噪音降低，使通話更清晰。就安全性能而言， CDMA 不但有良好的認(rèn)證體制，更因其傳輸特性，用碼來區(qū)分用戶，防止被人盜聽的能力大大增強(qiáng)。 Wideband CDMA(WCDMA)寬帶碼分多址傳輸技術(shù)，為 IMT2021 的重要基礎(chǔ)技術(shù)，將是第三代數(shù)字無線通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)之一。 CDMA 技 術(shù)的出現(xiàn)源自于人類對更高質(zhì)量無線通信的需求，第二次世界大戰(zhàn)期間因戰(zhàn)爭的需要而研究開發(fā)出 CDMA 技術(shù)，其思想初衷是防止敵方對己方通訊的干擾，在戰(zhàn)爭期間廣泛應(yīng)用于軍事抗干擾通信，后來由美國高通公司更新成為商用蜂窩電信技術(shù)。移動通信系統(tǒng)有多種分類方法。例如按信號性質(zhì)分，可分為模擬、數(shù)字；按調(diào)制方式分，可分為調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅；按多址連接方式分，可分為： 頻分多址 (FDMA)、 時分多址 (TDMA)、 碼分多址 (CDMA)。 CDMA 工作 原理 CDMA 系統(tǒng)是基于碼分技術(shù)（擴(kuò)頻技術(shù)）和多址技術(shù)的通信系統(tǒng)，系統(tǒng)為每個用戶分配各自特定地址碼。地址碼之間具有相互準(zhǔn)正交性，從而在時間、空間和頻率上都可以重疊；將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬的偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原有的數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴(kuò)展，接收端進(jìn)行相反的過程，進(jìn)行解擴(kuò) ，增強(qiáng)了抗干擾的能力。 CDMA 系統(tǒng)屬于自干擾系統(tǒng)。 CDMA 系統(tǒng)只接收地址碼一樣的部分，其他部分變成噪音。 CDMA 是擴(kuò)頻通信的一種，它具有擴(kuò)頻通信的以下特點： （ 1）抗干擾能力強(qiáng)。這是擴(kuò)頻通信的基本特點，是所有通信方式無法比擬延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 的。 （ 2）寬帶傳輸，抗衰落能力強(qiáng)。 （ 3）由于采用寬帶傳輸，在信道中傳輸?shù)挠杏眯盘柕墓β时雀蓴_信號的功率低得多，因此信號好像隱蔽在噪聲中；即功率話密度比較低，有利于信號隱蔽。 （ 4）利用擴(kuò)頻碼的相關(guān)性來獲取用戶的信息，抗截獲的能力強(qiáng)。 （ 5）多個用戶同時接收，同時發(fā)送。 延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 第三章 圖像 合并算法 直接序列擴(kuò)頻（ DSSS） 擴(kuò)展頻譜 (Spread Spectrum)技術(shù)是一種常用的無線通訊技術(shù)，簡稱展頻技術(shù)，展頻技術(shù)的無線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品是依據(jù) FCC(Federal Communications Committee，即美國聯(lián)邦通訊委員會 )規(guī)定的 ISM(Industrial Scientific, and Medical 工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué) )，頻率范圍開放在 902M~928MHz 及 ~ 兩個頻段，所以并沒有所謂使用授權(quán)的限制。 展頻技術(shù)主要又分為 跳頻技術(shù) 及直接序列 兩 種方式。 直接序列展頻技術(shù) (Direct Sequence Spread Spectrum； DSSS)是利用 10 個以上的 chips 來代表原來的「 1」或「 0」位，使得原來較高功率、較窄的頻率變成具有較寬頻的低功率頻率。而每個 bit 使用多少個 chips 稱做 Spreading chips，一個較高的 Spreading chips 可以增加抗噪聲干擾，而一個較低 Spreading Ration 可以增加用戶的使用人數(shù)。 基本上，在 DSSS 的 Spreading Ration 是相當(dāng)少的，例如在幾乎所有 域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品所使用的 Spreading Ration皆少于 20。而在 的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，其 Spreading Ration 大約在 100 左右。 直接序列擴(kuò)頻通過利用高速率的擴(kuò)頻序列在發(fā)射端擴(kuò)展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開的擴(kuò)頻信號還原成原來的信號。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)在軍事通信和機(jī)密工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在甚至普及到一些民用的高端產(chǎn)品，例如信號基站、無線電視、蜂窩手機(jī)、監(jiān)控寶護(hù)神、嬰兒監(jiān)視器等，是一種可靠安全的工業(yè)應(yīng)用方案。 01 1 ??? ??mi iiTSmTS 哈達(dá)瑪矩陣 （ hadamard） 哈達(dá)瑪（ Hadamard)矩陣是由 +1 和 1 元素構(gòu)成的正交方陣。 正交方陣， 即行列數(shù)相等的正交矩陣， 它的任意兩行（或兩列）都是正交的，且任意一行（列）的所有元素的平方和等于方陣的階數(shù)。即：設(shè) A 為 n 階由 +1延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 和 1 元素構(gòu)成的方陣，若 AA?=nI（這里 A?為 A 的轉(zhuǎn)置， I 為單位方陣），則稱 A為 n 階 Hadamard 矩陣。 下面列舉的分別是四階和八階的哈達(dá)瑪矩陣。不難發(fā)現(xiàn)，矩陣的各行之間都是正交的，因此為本文擴(kuò)頻時的碼片序列選擇奠定了基礎(chǔ)。 圖像合并過程 圖像的具體 合并步驟如下，為了方便說明，本文中使用 4 個二維碼作為 目標(biāo)圖像。 Step Ⅰ ： 使用 Matlab 軟件，分別讀取四個二值圖像 。 得到的矩陣分別記為A A A A4。 Step Ⅱ ： 把 A1～ A4 矩陣中，數(shù)值等于 255 的位置都改為 數(shù)值 1，從而得到B B B B4 矩陣。 Step Ⅲ ： 對 B1～ B4 矩陣進(jìn)行直接序列擴(kuò)頻，得到擴(kuò)頻矩陣 C C CC4。 在擴(kuò)頻過程中，本文選用四階哈達(dá)瑪矩陣的各行做擴(kuò)頻碼片序列。 圖 二 是步驟一到步驟三的流程圖。圖中第三步驟擴(kuò)頻時 ， 是 假設(shè)碼片序列為（ 1 1 1 1） 的前提 。 Step Ⅳ ： 相加 C1～ C4 矩陣，得到了疊加矩陣 D。 Step Ⅴ ： 此時的 D矩陣數(shù)值的范圍為 [ 4 , 4]。為了可以以圖像的格式保存 D 矩陣，因此需要 引進(jìn) E 矩陣。 如果 原 圖像共有 x 個，就有： xDE ?? 理論上，此種 處理手法，支持的 x 的范圍為 0— 127，即最多支持 127 個二值延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 圖的合并。 通過以上幾個步驟，通過 Matlab 軟件，可以用圖像顯示 E 矩陣，從而得出疊加圖像。 圖像的分離過程完全是合并過程的逆過程，在這里不作詳細(xì)介紹。 2552550255 025500 2551101 0100 1111 1 1 1 11 11 111 1 111 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 1ⅠⅡⅢⅠⅡⅢ 圖二 延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 第四章 代碼 設(shè)計 Matlab 軟件 MATLAB 是 一款 數(shù)學(xué)軟件 ，為 美國 MathWorks 公司出品 ， 是三大數(shù)學(xué)運(yùn)算軟件之一， 用于 數(shù)據(jù) 開發(fā)、 算法 可視化、分析 數(shù)據(jù) 以及數(shù)值計算的高級計算 機(jī) 語言 交互式環(huán)境， 其自身包含多個模塊和工具箱， 其中 包括 MATLAB 和 Simulink兩大 部分。 現(xiàn)如今，在自然科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究、科研探索等活動中，已經(jīng)離不開對計算機(jī)智能運(yùn)算軟件的使用， Matlab 便于學(xué)習(xí)，易于操作，用途廣泛，已經(jīng)越來越多的被科研單位，研究人士所使用 。 M 文件 MATLAB 中有一種文件叫 M 文件 ， 他就是一系列代碼 組成的一個擴(kuò)展名為 .m的文件 。 雖然 M 文件 系 ASCII 型的文本文件，但是和其 它 高級語言一樣，它 是一種 系統(tǒng)化、 程序化的編程語言。 M 文件 包含 函數(shù)文件（ matlab functions） 和 腳本文件（ matlab scripts） 兩部分 。腳本文件是包含多條 MATLAB 命令的文件；函數(shù)文件可以包含輸入變量，并把結(jié)果傳送給輸出變量 。 本文中給出的代碼部分，就是利用到了這兩種文件。 代碼 詳見附表 延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文 13 第五章 測 試 二維碼測試結(jié)果 如下圖三： 還原圖一 還原圖二 還原圖三 還原圖四疊加圖擴(kuò)頻圖一擴(kuò)頻圖四擴(kuò)頻圖三擴(kuò)頻圖二原圖一 原圖二 原圖四原圖三還原圖一 還原圖二 還原圖三 還原圖四疊加圖擴(kuò)頻圖一擴(kuò)頻圖四擴(kuò)頻圖三擴(kuò)頻圖二原圖一 原圖二 原圖四原圖三 圖三 延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 二值圖像測試結(jié)果 如下圖四： 還原圖一 還原圖二 還原圖三 還原圖四疊加圖擴(kuò)頻圖一擴(kuò)頻圖四擴(kuò)頻圖三擴(kuò)頻圖二原圖一 原圖二 原圖四原圖三還原圖一 還原圖二 還原圖三 還原圖四疊加圖擴(kuò)頻圖一擴(kuò)頻圖四擴(kuò)頻圖三擴(kuò)頻圖二原圖一 原圖二 原圖四原圖三 圖四 測試環(huán)境 （一） Matlab 版本 本文中所 介紹 代碼 的 編寫及測試是在 Matlab （ R2021b） 環(huán)境 中進(jìn)行的。 延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文 15 （二）計算機(jī) 環(huán)境 CPU： Inter core i5 – 3450（ GHZ） 內(nèi)存： 4GB 顯卡： GTX 550 TI 延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 結(jié) 論 根據(jù) 測試不難發(fā)現(xiàn)，本文所闡述的方法， 很好地實現(xiàn)了多個二值圖像的 疊加、合并 ，置亂效果較好，還原效果 良好。 （一） 優(yōu)勢 1. 可以很好的將多個圖像合并保存成一個圖像，便于圖像的保存管理 2. 起到一定的隱藏 、 置亂圖像的作用，增強(qiáng)了圖像的安全性 ，保密性。 3. 在二值圖像的處理運(yùn)用，如二維碼的合并、隱藏；數(shù)字安全、版權(quán)方面可以有很好的使用前景。 4. 把圖像處理與信號處理相結(jié)合起來，簡單、快速地做到多圖合一。并且合并方法簡單易懂，便于實際操作，仍還有很大的提升空間。 （二） 不足 1. 當(dāng) 原始 圖像 的 數(shù)量 少時，合并圖像的 抗 攻擊、 噪聲 、剪切的效果較差。 2. 由于沒有加密過程，所以 當(dāng)知道方法后， 容易被破解。 3. 方法還不夠成熟，需要進(jìn)一步的改善 。 延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文 17 謝 詞 首先，我要感謝 延邊 大學(xué)，感謝 經(jīng)濟(jì)管理 學(xué)院，感謝 信息管理與信息系統(tǒng) 系對我四年的培養(yǎng)， 特此 感謝各 位老師 和同學(xué)們 在這四年里對我的 關(guān)心與幫助 ，在此致以我深深的謝意。 本文從選題到最后定稿成文，崔基哲教授一直給予我 指導(dǎo)， 崔基哲 老師那種嚴(yán)謹(jǐn)求實的作風(fēng)，孜孜不倦的開拓精神和敬業(yè)精神令我深受啟迪 ，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師致以深深的謝意。 最后，我 還要向我的父母致敬，向所有關(guān)心支持我的人表示感謝！ 延邊大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 參 考 文 獻(xiàn) [1] 張波、崔基哲、 Jongweon KIM， 基于改進(jìn) BCD 碼及 DCT 變換的圖像置亂算法研究 [J]， 動動畫世界 .教育技術(shù)研究， 2021 年 ， 第 20 期 [2] 崔基哲、張波， Jongweon KIM， 一種圖像置亂算法及在數(shù)字電視中的應(yīng)用研究 [J]，電視技術(shù) ， 2021 年 第 35 卷 [3] 毛偉 ， ICR840 條碼閱讀系統(tǒng)的優(yōu)化與應(yīng)用 [M] ， 天津大學(xué) 2021 年 [4] 周喆 ， 二維條形碼標(biāo)簽印刷業(yè)借勢物聯(lián)網(wǎng) ， 中國印刷， 2021 年第 4 期 [5] 謝希仁，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) [M]，第五版，北京，電子工業(yè)出版社， 2021 年 [6] 劉剛， MATLAB 數(shù)字圖像處理 [M]，北京，機(jī)