【導(dǎo)讀】為Android的開(kāi)源智能手機(jī)操作系統(tǒng)，受到廣大手機(jī)生產(chǎn)商的重視。維碼技術(shù)而言，我國(guó)對(duì)二維碼這一技術(shù)的需求與日俱增。品生產(chǎn)、流通及消費(fèi)的全過(guò)程監(jiān)控。及應(yīng)用的研究，無(wú)論是在理論上還是在實(shí)踐中都具有十分重要的意義。本文是基于Android環(huán)境下完成二維碼生成和識(shí)別功能。開(kāi)發(fā)環(huán)境、組成與架構(gòu)以及AndroidSDK和Eclipse開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行了介紹；

　　

【正文】 行針對(duì)編碼 我國(guó)于 2020 年發(fā)布了 QR 碼的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，隨著 QR 碼在各領(lǐng)域的推廣和智能手機(jī)的快速發(fā)展，如何在智能手機(jī)中較好地識(shí)別 QR 碼是一項(xiàng)值得研究的課題，本章 將主要討論在 Android 平臺(tái)下 產(chǎn)生以及 識(shí)別 QR 碼。 物 理電氣信息學(xué)院 本科畢業(yè)論文 23 QR Code 的標(biāo)準(zhǔn) 在 上 節(jié)中介紹了 QR Code 的結(jié)構(gòu)與特性 ，它是一種矩陣型二維碼 的 符號(hào)，具有存儲(chǔ)信息容量大、可靠性高、超高速全方位識(shí)讀的特點(diǎn)，可表示漢字、圖像等多種類型信息，并由于其用特定的數(shù)據(jù)壓縮模式表示中國(guó)漢字和 日本漢字，在亞洲地區(qū)如中國(guó)、日本、韓國(guó)，應(yīng)用得最為廣泛。 為了使 QR Code 的應(yīng)用在中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，中國(guó)物品編碼中心制定了快速響應(yīng)矩陣碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 18284－ 2020， neq ISO/IEC 18004： 2020。該標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)ISO/IEC18004 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了取舍和補(bǔ)充完善。如 ： 用中國(guó)漢字?jǐn)?shù)據(jù)表示模式代替了ISO/IEC18004 中日 文 表示模式的內(nèi)容。 QR Code 的編碼及譯碼過(guò)程 （ 1）編碼過(guò)程 QR Code 的 編碼 流程圖如圖 42 所示： 開(kāi) 始輸 入 數(shù) 據(jù)分 析生 成 訓(xùn) 練碼 字?jǐn)?shù) 據(jù) 排 列加 入 功 能模 塊加 入 數(shù) 據(jù)模 塊加 入 掩 模按 0 , 1 矩 陣 生 成黑 白 方 塊 條 碼結(jié) 束加 入 格 式版 本 信 息數(shù) 據(jù) 流編 碼 圖 42 QR Code 的編碼流程圖 ① 得到用戶輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 分析輸入的 數(shù)據(jù)流，確定要進(jìn)行編碼的字符類型， 確定用戶選擇的糾錯(cuò)等級(jí)（如果沒(méi)有則選擇默認(rèn)等級(jí)），根據(jù)糾錯(cuò)等級(jí)和數(shù)據(jù)容量，選擇與數(shù)據(jù)相適應(yīng)的最小編碼版本。 ② 數(shù)據(jù)編碼按照所選擇模式的編碼標(biāo)準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為位流。 在數(shù)據(jù)位流前加上模式指示符，在數(shù)據(jù)位流之后加上終止符，將產(chǎn)生的位流物 理電氣信息學(xué)院 本科畢業(yè)論文 24 分為每 8 位一個(gè)碼字，必要時(shí)加入填充字符以填滿按照版本所要求的數(shù)據(jù)字?jǐn)?shù)。 ③ 糾錯(cuò)編碼 按標(biāo)準(zhǔn)要求將碼字序列分塊，以便生成相應(yīng)的糾錯(cuò)碼字。分段后的數(shù)據(jù) 通過(guò)RS 糾錯(cuò)電路，生成相應(yīng)的糾錯(cuò)碼字，并加入到相應(yīng)的數(shù)據(jù)碼字序列的后面。 ④ 構(gòu)造最終信息 按標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)排列方式構(gòu)建最終排列信息，必要時(shí)加入剩余位。 ⑤ 在矩陣中 標(biāo)識(shí) 功能模塊 不 同的版本因要嵌入不同數(shù)量的校正圖形，因此對(duì)應(yīng)不同的矩陣排列。 矩陣中要加入功能圖形，首先要 標(biāo)識(shí) 功能圖形的位置，并在對(duì)應(yīng)位置加入功能圖形中的 探測(cè) 圖形、分隔符、定位圖形 和 校正圖形。 ⑥ 在矩陣中布置數(shù)據(jù)模塊 按照 排列標(biāo)準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)碼字模塊放入矩陣中的對(duì)應(yīng)位置。 ⑦ 加入掩模 用 8 種掩模圖形依次對(duì)符號(hào)的編碼區(qū)域的位圖進(jìn)行掩模處理，評(píng)價(jià)所得到的8 種結(jié)果 ，選擇最優(yōu)的一種。 ⑧ 加入格式和版本信息 生成版本信息（版本 7 以上）和格式信息，構(gòu)成符號(hào)， 加入矩陣對(duì)應(yīng)位置。 ⑨ 生成條碼圖形 根據(jù)上面步驟得到的 0 矩陣，生成對(duì)應(yīng)的黑白方塊條碼圖形。 （ 2）譯碼過(guò)程 QR Code 譯碼系統(tǒng)的文件讀入有兩種方式，一種是直接從圖像文件（ .bmp）讀入，找到條碼圖像，進(jìn)行譯碼；另一種是從 QR Code 的數(shù)據(jù)文件（ .qr）讀入條碼信息，進(jìn)行譯碼。 本次設(shè)計(jì)采用的是第一種，所以 這里介紹讀入 圖像 文件，進(jìn)行譯碼。將圖像文件讀入，由于采集到的條碼圖像通常存在畸變、污染等， 因此在定位條碼 前需要進(jìn)行圖像的處理，包括圖像畸變校正、噪聲去除、二值化和圖像旋轉(zhuǎn)等操作 [2931]。 QR Code 圖像識(shí)別過(guò)程具體流程如圖 43 所示： 圖 像 校 正 二 值 化 去 噪找 三 個(gè) 探測(cè) 圖 形根 據(jù) 探 測(cè) 圖 形 的 中心 確 定 旋 轉(zhuǎn) 角 度數(shù) 據(jù) 矩 陣根 據(jù) 矯 正 圖 形 和 定 位圖 形 建 立 取 樣 網(wǎng) 絡(luò)圖 像 旋 轉(zhuǎn) 物 理電氣信息學(xué)院 本科畢業(yè)論文 25 圖 43 QR Code 條碼圖像識(shí)別 流程圖 解碼的步驟和編碼 正好相反， 步驟為： ① 提取格式信息，版本信息 ； ② 去掩模 ； ③ 抽取數(shù)據(jù)信息和糾錯(cuò)信息 ； ④ RS 糾錯(cuò) ； ⑥ 對(duì)糾錯(cuò)后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解碼 。 有了糾錯(cuò)，圖像的部分污染也能正確解出碼來(lái)，大大提高了 QR Code 碼的可識(shí)讀性。 基于 Android 系統(tǒng)的 QR碼生成 首先打開(kāi) Eclipse IDE 后，輸入有關(guān) QR Code 生成 的 Java 程序（主要程序見(jiàn)附錄 1）。 QR Code 二維碼為 ISO/IEC 18004 所規(guī)范，在網(wǎng)絡(luò)上有許多開(kāi)放的 Library來(lái)進(jìn)行編碼范例，因此，在運(yùn)行程序之前，先到 下載 for Java 版本使用的庫(kù)函數(shù)，并將文件名稱更名為 。此次設(shè)計(jì)有三個(gè)重點(diǎn)： ①引用產(chǎn)生的 QR Code 二維碼的 函數(shù)庫(kù)。 ②將 User 輸入的字符串，利用 函數(shù)庫(kù)轉(zhuǎn)成產(chǎn)生圖片文件的二維數(shù)組，作為產(chǎn)生二維碼的依據(jù)。 ③在 SurfaceView 上繪制二維碼圖片。 此程序中自定義函數(shù) AndroidQREncode（）有兩個(gè)參數(shù)，分別位于編碼的字符串以及要指定的 QR CodeVersion（可接受 0~40）。程序默認(rèn)的 QR CodeVersion為 4，能接受 62 個(gè)字符，所以，若需要接受更多字符編碼，則需要修改 QR CodeVersion 的數(shù)值。 創(chuàng)建 對(duì)象 testQrcode 后，將 Error Correction 設(shè)置為M（可接受 L， M， O， Q 等值），以及調(diào)用 （）將其編碼為二維 boolean 數(shù)組，自定義函數(shù) draw QR Code（）則接受來(lái)自編碼后的 boolean二維數(shù)組，將其在 SurfaceView 上繪制出 QR Code 二維碼。 準(zhǔn)備好應(yīng)用程序之后，啟動(dòng) AVD，運(yùn)行程序后，運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)圖 44（ a）。 單擊“產(chǎn)生 QRCode 條形碼”的按鈕，則生成網(wǎng)址為“ ： //”的 QR Code 二維碼，如圖 44（ b）所示。 物 理電氣信息學(xué)院 本科畢業(yè)論文 26 （ a） （ b） 圖 44 運(yùn)行結(jié)果 上一個(gè)例子，生成的是一個(gè)網(wǎng)址的 二維碼，下面我們 通過(guò) java 變成生成任意功能的二維碼 ,用戶 可以選擇所要生成的二維碼信息進(jìn)行填寫(xiě)如圖 (a)，如點(diǎn)擊名片，輸入姓名 、 職業(yè) 、 固定電話 、 移動(dòng)電話，然后單擊生成 QR 碼，就會(huì)出現(xiàn)如（ b）的畫(huà)面，之后點(diǎn)擊產(chǎn)生 QR 條形碼就會(huì)出現(xiàn)我們想要的二維碼，如圖（ c）所示。 （程序見(jiàn)附表 1） (a) (b) (c) 圖 45生成的二維碼 物 理電氣信息學(xué)院 本科畢業(yè)論文 27 第 四 章 二維碼識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 二維碼的識(shí)別主要是通過(guò)對(duì)攝像頭的調(diào)用，啟用多線程，對(duì)攝像頭進(jìn)行快速的回調(diào)應(yīng)用，當(dāng)一次回調(diào)的圖像沒(méi)有識(shí)別出來(lái)就進(jìn)行下一次的回調(diào)，直到識(shí)別出二維碼為止 。同時(shí)由于對(duì)與二維碼的大小不同，顯示的模糊度不同等等原因，會(huì)使攝 像頭不能很好的采集圖像，在這里要使攝像頭能夠進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦，從而使識(shí)別更快的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)識(shí)別完成以后就對(duì)用戶進(jìn)行提 醒，對(duì)手機(jī)進(jìn)行震動(dòng)和播放聲音，播放完成，顯示識(shí)別出來(lái)的結(jié)果。 本文使用 ZXing 實(shí)現(xiàn)條碼 /二維碼識(shí)別 。 ZXing 是個(gè)很經(jīng)典的條碼 /二維碼識(shí)別的開(kāi)源類庫(kù)， long long ago，就有開(kāi)發(fā)者在 J2ME 上使用 ZXing 了，不過(guò)要支持 JSR234 規(guī)范 (自動(dòng)對(duì)焦 )的手機(jī)才能發(fā)揮其威力，而目前已經(jīng)有不少Android 手機(jī)具備自動(dòng)對(duì)焦的功能。 開(kāi)源利器 zxing . ZXing 是一個(gè)開(kāi)源 Java 類庫(kù)用于解析多種格式的條形碼和二維碼 . 官網(wǎng)： 截止目前為止最新版本為 ， 提供以下編碼格式的支持： UPCA and UPCE EAN8 and EAN13 Code 39 Code 93 Code 128 QR Code ITF Codabar RSS14 (all variants) Data Matrix PDF 417 (39。alpha39。 quality) Aztec (39。alpha39。 quality) 同時(shí)官網(wǎng)提供了 Android、 cpp、 C、 iPhone、 j2me、 j2se、 jruby、 objc、 rim、 symbian 等多種應(yīng)用的類庫(kù)，具體詳情可以參考下載的源碼包中。 物 理電氣信息學(xué)院 本科畢業(yè)論文 28 基于 zxing的二維碼識(shí)別 將完整的 zxing 程序包導(dǎo)入 Eclipse 軟件 ,并模擬仿真 ,結(jié)果如圖所示：（如圖 51） (a) zxing 模擬器 (b)解析成功頁(yè)面 圖 51 zxing 解析二維碼 隨后將具有 Android 系統(tǒng)的手機(jī)與電腦相連，并點(diǎn)擊下載程序，安裝此系統(tǒng)，于是手機(jī)便可調(diào)用此程序調(diào)用攝像頭掃描識(shí)別二維碼。 本文代碼運(yùn)行的結(jié)果如下，使用 91 手機(jī)助手截圖 ,得到所識(shí)別的二維碼 ： （如圖 52 所示） 圖 52 二維碼識(shí)別 物 理電氣信息學(xué)院 本科畢業(yè)論文 29 源碼系統(tǒng)分析 本文使用了 的 core，即把 /的 src；另外還要使用到 /。 PS： /，本文程序相當(dāng)于BarcodeScanner 的精簡(jiǎn)版，只保留最基本的識(shí)別功能。 地址 ： 源碼目錄結(jié)果如下圖， 下面還有很多源文件，截圖尚未列出 本文例子必須要開(kāi)攝像頭和自動(dòng)對(duì)焦的權(quán)限，不然啟動(dòng)時(shí)會(huì)報(bào)異常，所用的權(quán)限如下： [xhtml] view plaincopyprint? 1. usespermission android:name=/usespermission 2. usespermission android:name=/usespermission 3. usesfeature android:name= / 4. usesfeature android:name= / 源碼如下， 必須要用到 FrameLayout 才能重疊控件實(shí)現(xiàn) “范圍框 ”的效果： xhtml] view plaincopyprint? 1. ?xml version= encoding=utf8? 2. FrameLayout android:id=@+id/FrameLayout01 3. android:layout_width=fil