【正文】 ()在iOS平臺(tái)，通過(guò)攝像頭獲取圖像以后，可以很方便的通過(guò)iOS的開(kāi)發(fā)框架Cocoa ，一般為JPEG和PNG格式，獲取圖像以后取得RGB值進(jìn)行運(yùn)算，流程圖如下：圖 圖像灰度化流程圖通過(guò)iPhone攝像頭對(duì)準(zhǔn)液晶顯示屏拍攝一張圖片，可以發(fā)現(xiàn)由于液晶屏的關(guān)系，照片很不清晰，有很多干擾紋：圖 原始QR碼照片經(jīng)過(guò)灰度化以后，顏色暗淡了很多，節(jié)省了接近40%的存儲(chǔ)空間，圖片的壓縮比會(huì)更大。：圖 圖像預(yù)處理流程圖 QR碼圖像灰度化iPhone手機(jī)攝像頭采集的是彩色圖像，處理彩色圖像比處理灰度圖像的時(shí)間要長(zhǎng)很多。然后探測(cè)到二維碼在圖像中的位置及其傾斜角度，將其旋轉(zhuǎn)至水平位置，得到水平位置的二維碼的位置坐標(biāo)，以進(jìn)行后續(xù)的判別和解碼工作。所以將符號(hào)中的檢測(cè)部分整體作為一個(gè)待識(shí)別模式，對(duì)其進(jìn)行識(shí)別就是要解決的主要問(wèn)題。QR碼的識(shí)別首先要確定符號(hào)在圖像中的位置，就是圖像中固定部分的識(shí)別 問(wèn)題，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。條碼圖像的預(yù)處理首先要充分考慮到要識(shí)別的條碼圖像的特點(diǎn)，做出相應(yīng)的圖像處理方案，對(duì)于iPhone手機(jī)，還應(yīng)該考慮到圖像處理的速度是否滿足實(shí)際的要求。 本章小結(jié) 本章首先分析了條碼技術(shù)的特點(diǎn)、分類和編碼方法，在此基礎(chǔ)上對(duì)二維條碼技術(shù)的相關(guān)知識(shí)作了概述，主要包括二維條碼的分類、識(shí)讀設(shè)備以及二維條碼的特點(diǎn)，重點(diǎn)研究了本課題要實(shí)現(xiàn)的QR碼的碼圖結(jié)構(gòu)和編碼規(guī)則。對(duì)于這m塊的數(shù)據(jù)碼字和糾錯(cuò)碼字，按照數(shù)據(jù)塊1的碼字1，數(shù)據(jù)塊2的碼字1…數(shù)據(jù)塊ml的碼字n，數(shù)據(jù)塊m的碼字n，糾錯(cuò)塊1的碼字1，糾錯(cuò)塊2的碼字1…糾錯(cuò)塊m1的碼字k，糾錯(cuò)塊m的碼字 k的順序，排列出最終的碼字。余數(shù)的最高次數(shù)為第一個(gè)糾錯(cuò)碼字，最低次項(xiàng)系數(shù)為最后一個(gè)糾錯(cuò)碼字，也是整個(gè)塊的最后一個(gè)碼字。 數(shù)據(jù)碼字為多項(xiàng)式各項(xiàng)的系數(shù)，第一個(gè)數(shù)據(jù)碼字為最高次項(xiàng)的系數(shù)，第一個(gè)糾錯(cuò)碼字前的最后一個(gè)數(shù)據(jù)碼字是最低次項(xiàng)的系數(shù)。任何一個(gè)GF(p)域至少包含一個(gè)本原域元素。設(shè)b為GF(p)的元，則滿足b0=1的m的最小正整數(shù)，稱為b的級(jí)。如果一個(gè)域只包含有限個(gè)元，稱它為有限域或伽羅瓦域。添加在數(shù)據(jù)碼字序列后，使得符號(hào)可以在遇到損壞時(shí)不丟失數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)鏈接模式的編碼方法不在本文的研究范圍之內(nèi)，故不再詳述。最后，必要時(shí)加入填充寧符（11101100和00010001交替）以滿足相應(yīng)版本所要求的數(shù)據(jù)碼字?jǐn)?shù)[12]。按照8位一組將位流分為若干碼字。然后將數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制位流，再在其后添加終止符(0000)。（5） 混合模式編碼 為增加編碼密度或根據(jù)輸入數(shù)據(jù)內(nèi)容的要求，可以從一種模式轉(zhuǎn)換到另一種模式來(lái)表示數(shù)據(jù)。GB2312規(guī)定的字符由兩個(gè)字節(jié)表示，字符值為 GB2312中圖形字符的內(nèi)碼值。將二進(jìn)制數(shù)據(jù)連接起來(lái)，并添加模式指示符(0100)和字符計(jì)數(shù)指示符。例如：以輸入信息“AC42”，版本為1H，編碼流程如下：① ：AC42分別對(duì)應(yīng)：10，12；② 將字符值每?jī)蓚€(gè)分為一組：（10，12） （41，4） （2）；③ 將每組轉(zhuǎn)換位1l位二進(jìn)制數(shù)表示： （10，12）：10*45+12=462（0011 l0011 10）；（41，4）：41*45+4=1849（1l l00111001）；（2）：2 （000010）；④ 構(gòu)成一個(gè)二進(jìn)制序列： 00111001110 11100111001 000010；⑤ 加入模式指示符及字符計(jì)數(shù)指示符，形成最終位流序列：00l0 00000010l 0011 1001110 1l10011 l001000010 0000；⑥ 然后將位流序列轉(zhuǎn)換為碼字序列：00100000 0010100111001110 111001l l 00100001 00000000 11 101100 00010001 11101100。如果所要表示的數(shù)據(jù)字符數(shù)不是2的整數(shù)倍，則將最后一個(gè)字符的字符值編碼為6位二進(jìn)制數(shù)。將數(shù)據(jù)信息分為兩個(gè)信息一組，用11位二進(jìn)制數(shù)表示。添加模式指示符0001及字符計(jì)數(shù)指示符（長(zhǎng)度為l0位）0000001010，故最后形成的位流是0001000000101000011l1011011 100100011000101010000。編碼的數(shù)字每3個(gè)一組，即分為123，456，789，0。將二進(jìn)制數(shù) 據(jù)連接起來(lái)并在前面加上模式指示符（0001）和字符計(jì)數(shù)指示符（即數(shù)據(jù)位數(shù)的二進(jìn)制表示，長(zhǎng)度隨版本改變，）[11]。（1） 數(shù)字模式編碼輸入的數(shù)據(jù)按每3位一組的方式轉(zhuǎn)換成10位二進(jìn)制數(shù)。因各版本規(guī)格不同，其所容納的數(shù)據(jù)量也不同，每個(gè)版本有一個(gè)最大信息量，[10]。其中每個(gè)模式段以模式指示符的最高位開(kāi)始，以數(shù)據(jù)流的最低位結(jié)束，整個(gè)符號(hào)的結(jié)束由4位終止符0000表示，當(dāng)符號(hào)數(shù)據(jù)位流后所余的容量不足4位時(shí)，終止符將被截短。如果沒(méi)有 預(yù)先規(guī)定所采用的符號(hào)版本，則選擇與數(shù)據(jù)相適應(yīng)的最小版本。因此需要對(duì)輸入碼流進(jìn)行分析，選擇合適的編 碼模式。版本信息的最高位模塊編號(hào)為17，最低位模塊編號(hào)為0，[9]。版本信息共18位，前6位為數(shù)據(jù)位，后12位為通過(guò)BCH（18，6）編碼計(jì)算出的糾錯(cuò)碼。（8） 版本信息 版本信息包含QR碼符號(hào)的版本大小，在圖形中出現(xiàn)兩次，提供信息冗余。（6） 編碼區(qū)域 編碼區(qū)域包括表示數(shù)據(jù)碼字、糾錯(cuò)碼字、版本信息和格式信息的 符號(hào)區(qū)域。（5） 校正圖形 校正圖形可以看作是3個(gè)重疊的同心正方形，由55個(gè)的深色模塊，33個(gè)的淺色模塊以及位于中心的一個(gè)深色模塊組成。垂直定位圖形位于符號(hào)左側(cè)的兩個(gè)位置探測(cè)圖形之間，在第6列。（4） 定位圖形水平和垂直定位圖形分別為一個(gè)模塊寬的一行和一列，由深色和淺色模塊交替組成，開(kāi)始和結(jié)尾都是深色模塊。圖 QR碼尋像圖形（3） 分隔符在每個(gè)位置探測(cè)圖形和編碼區(qū)域之間有一個(gè)寬度為1個(gè)模塊的分割符。位置探測(cè)圖形的模塊寬度比為1：1：3：l：l。（2） 尋像圖形尋像圖形包括二個(gè)相同的位置探測(cè)圖形，分別位于符號(hào)的左上角、右上角和左下角。 QR碼符號(hào)特征（1） 符號(hào)版本和規(guī)格QR碼符號(hào)共有40種版本，分別為版本版本2……版本40。（7） 掩模（固有）可以使條碼符號(hào)中深色與淺色模塊的比例接近1：1，使因相鄰模塊的排列而影響高效譯碼的可能性降為最小。（5） 糾錯(cuò)能力：L級(jí)：約可糾錯(cuò)7%的數(shù)據(jù)碼字；M級(jí)：約可糾錯(cuò)15%的數(shù)據(jù)碼字；Q級(jí)：約可糾錯(cuò)25%的數(shù)據(jù)碼字；H級(jí)：約可糾錯(cuò)30%的數(shù)據(jù)碼字；（6） 結(jié)構(gòu)鏈接（可選）允許把數(shù)據(jù)文件最多用16個(gè)QR碼符號(hào)在邏輯上連續(xù)地表示。（3） 符號(hào)規(guī)格：規(guī)格符號(hào)不包括空白區(qū)域，符號(hào)規(guī)格從21x21模塊到177x177模塊 （版本1到版本40，每一版本比前一個(gè)版本每邊增加4個(gè)模塊） 。 Code的ISO標(biāo)準(zhǔn)中給出的結(jié)構(gòu)圖[7]：圖 QR碼結(jié)構(gòu)圖QR基本特性主要有以下五個(gè)方面：（1） 編碼字符集：① 數(shù)字型數(shù)據(jù)（數(shù)字0~9）；② 字母數(shù)字型數(shù)據(jù)（數(shù)字0~9；大寫(xiě)字母A~z；9個(gè)其他字符：space， $，%，*，+，，/，：） ；③ 字節(jié)型數(shù)據(jù)；④ 日本漢字字符；⑤ 中國(guó)漢字字符（GB2312對(duì)應(yīng)的漢字和非漢字字符）。垂直定位圖形位于左側(cè)的兩個(gè)位置探測(cè)圖形之間，符號(hào)的第6列。水平和垂直定位圖形分別為一個(gè)模塊寬的一行和一列，由深色和淺色模塊交替組成，其開(kāi)始和結(jié)尾都是深色模塊。識(shí)別組成尋像圖像的3個(gè)位置探測(cè)圖形，可以明確地確定視場(chǎng)中符號(hào)的位置和方向[6]。位置探測(cè)圖形的模塊寬度比為1：1：3：1：1。編碼區(qū)域包括表示數(shù)據(jù)碼字、糾錯(cuò)碼字、版本信息和格式信息的符號(hào)字符。QR Code條碼符號(hào)共有40種規(guī)格，分別是規(guī)格1至規(guī)格40。 QR碼簡(jiǎn)介QR 碼是由日本Denso公司于1994年9月研制的一種矩陣二維條碼符號(hào)。對(duì)本文的主要工作進(jìn)行總結(jié)，并展望了二維條碼的發(fā)展前景和面對(duì)的新問(wèn)題。最后，對(duì)本系統(tǒng)做了詳細(xì)的測(cè)試，測(cè)試表明本系統(tǒng)能快速準(zhǔn)確的識(shí)別QR碼。實(shí)現(xiàn)了基于iOS平臺(tái)的 QR碼的識(shí)別系統(tǒng)，研究了圖像采集的方法，分析了系統(tǒng)的簽名技術(shù)。研究了QR碼圖像預(yù)處理方法和識(shí)別方法在iOS平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)，以及在iOS平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)和解決方法。第四章是基于iOS平臺(tái)的QR碼識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。第三章主要是QR碼檢測(cè)和識(shí)別算法的研究。本文的分為以下幾個(gè)部分：第一章是對(duì)二維條碼技術(shù)的概述，介紹了二維條碼的起源、發(fā)展和當(dāng)前應(yīng)用現(xiàn)狀，著重分析了目前國(guó)內(nèi)最主流的二維碼類型QR Code，并介紹了本課題的研究背景及成果。 本文的主要研究工作和內(nèi)容安排本課題源于本人在工作單位開(kāi)發(fā)的iOS項(xiàng)目，最終實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容是基于iOS平臺(tái)的大型搜索類應(yīng)用中的圖像識(shí)別模塊，該模塊可以通過(guò)手機(jī)攝像頭識(shí)別QR碼和文字，其中QR碼的識(shí)讀是通過(guò)手機(jī)端代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，文字識(shí)讀是將文字圖片傳送給服務(wù)器進(jìn)行識(shí)別，該模塊在識(shí)別交互以及核心識(shí)別功能上做了很大更改，其用戶體驗(yàn)和識(shí)別成功率在類似的應(yīng)用中均屬于佼佼者，目前已經(jīng)在蘋果的應(yīng)用商店上架，擁有數(shù)百萬(wàn)用戶，具有非常好的反饋。對(duì)目標(biāo)客戶發(fā)送相關(guān)二維碼電子票務(wù)信息，客戶只要調(diào)出電影院發(fā)送給自己的電子回執(zhí)短信，讓二維碼圖形顯示在手機(jī)屏幕的中央，發(fā)出“嘀”的一聲后，機(jī)器就能自動(dòng)把電影票打印出來(lái)，然后驗(yàn)票入場(chǎng)。目前，湖南移動(dòng)已成功開(kāi)發(fā)并推出了“移動(dòng)訂票”，“電子VIP”等比較成熟的條碼憑證業(yè)務(wù)。學(xué)生只要將手機(jī)上用于身份識(shí)別的二維碼掃入讀碼器，便可在旁邊的電腦上查閱自己的圖書(shū)借閱情況。這種 二維碼識(shí)別方式已經(jīng)替代了原先必須檢驗(yàn)學(xué)生證的傳統(tǒng)方式。在二維碼的識(shí)讀應(yīng)用方面，韓國(guó)做得也比較成功，他們?cè)诖髮W(xué)的圖書(shū)館中就 安裝了讀取二維碼信息的讀碼器?，F(xiàn)在，在同本、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣，手機(jī)條碼已經(jīng)隨處可見(jiàn)。比如，在一張CD或者DVD光盤上，通過(guò)手機(jī)識(shí)別二維碼來(lái)了解光盤的內(nèi)容；在旅游景點(diǎn)配合GPS快速定位等。消費(fèi)者可以利用照相手機(jī)內(nèi)建的讀碼軟件，輕輕對(duì)準(zhǔn)平面雜志或是海報(bào)上 的二維碼一拍，就可以將二維碼圖形立即轉(zhuǎn)化為文字，或是連接到相關(guān)網(wǎng)址，更方便地實(shí)現(xiàn)手機(jī)上網(wǎng)或內(nèi)容下載。支付完成后，售票系統(tǒng)會(huì)把電子票以二維碼的形式發(fā)送到購(gòu)票者手機(jī)中， 完成購(gòu)票流程。電子票務(wù)：電子票務(wù)也是二維碼的典型應(yīng)用，該應(yīng)用需要結(jié)合售票單位的網(wǎng) 站、售票信息發(fā)布平臺(tái)共同完成。（1） 手機(jī)二維碼應(yīng)用主要包括以下幾種形式移動(dòng)支付：手機(jī)的支付一般是通過(guò)手機(jī)錢包來(lái)實(shí)現(xiàn)的，手機(jī)錢包可以當(dāng)作現(xiàn) 金、儲(chǔ)蓄卡、保管柜鑰匙、火車票等。 手機(jī)二維碼應(yīng)用模式與現(xiàn)狀手機(jī)二維碼技術(shù)是指以二維碼標(biāo)準(zhǔn)為核心，將手機(jī)作為載體，而展開(kāi)的碼制 編碼、譯碼、識(shí)別、被識(shí)別相結(jié)合的綜合性技術(shù)。（2） 全方位識(shí)讀QR Code具有全方位（360度）識(shí)讀的特點(diǎn)，這是QR Code優(yōu)于層疊式二維條碼如PDF417條碼的另一主要特點(diǎn)，由于PDF417碼是將一維條碼符號(hào)在行排高度上的截短來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，它很難實(shí)現(xiàn)全方位識(shí)讀，其識(shí)讀方位角僅為110 度。用CCD二維條碼識(shí)讀設(shè)備，每秒可識(shí)讀30個(gè)含有100個(gè)字符的QR Code符號(hào)：對(duì)于含有相同數(shù)據(jù)信息的PDF417條碼符號(hào)，每秒僅能識(shí)讀3個(gè)符號(hào)；對(duì)于Data Matrix矩陣碼，每秒僅能識(shí)讀2到3個(gè)符號(hào)。 QR CODE快速響應(yīng)碼QR Code是由日本Dens公司于1994年9月研制的一種矩陣式二維條碼符 號(hào)，它除具有一維條碼及其它二維條碼所具有的信息容量大、可靠性高、可表示漢字及圖像等多種信息、保密防偽性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)外，還具有如下主要特點(diǎn)[4]：圖 QR 碼示意圖（1） 超高速識(shí)讀從QR Code的英文名稱Quick Response Code可以看出，超高速識(shí)讀是QR碼區(qū)別于PDF41Data Matrix等二維碼的主要特性。矩陣碼是建立在計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)、組合編碼原理等基礎(chǔ)上的一種新型圖形符號(hào)自動(dòng)識(shí)讀處理碼制。有代表性的堆積式二維條碼有PDF417，CODE 16K等[2]。它在編碼設(shè)計(jì)、校驗(yàn)原理、識(shí)讀方式等方面繼承了一維條碼的特點(diǎn)，識(shí)讀、設(shè)備與條碼印刷與一維條碼技術(shù)兼容。目前，根據(jù)二維條碼實(shí)現(xiàn)原理、結(jié)構(gòu)形狀的差異，可分為堆積式或?qū)盈B式二維條碼和棋盤式或矩陣式二維條碼兩大類型。同時(shí)還具有對(duì)不同行的信息自動(dòng)識(shí)別功能、及處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等特點(diǎn)。為了緩解服務(wù)器的壓力，需要盡可能精準(zhǔn)的在本地庫(kù)中將條碼識(shí)別出來(lái)，由于識(shí)別設(shè)備采用手機(jī)，故二維碼識(shí)別存在一些困難，一是圖像質(zhì)量問(wèn)題，手機(jī)拍出來(lái)的圖片可能會(huì)對(duì)焦不準(zhǔn)，造成圖像模糊，或者光線較暗，造成圖像噪點(diǎn)很多，或者環(huán)境光線復(fù)雜，造成圖像難以識(shí)別等等。手機(jī)二維碼與手機(jī)菜單、搜索引擎并稱為手機(jī)上網(wǎng)三大入口，可以讓用戶在任何地點(diǎn)、通過(guò)任何媒體、獲取任何內(nèi)容，同時(shí)通過(guò)這種平臺(tái)服務(wù)，為媒體、企業(yè)、品牌創(chuàng)造價(jià)值。此外，條碼識(shí)別應(yīng)用也為平面媒體、增值服務(wù)商和企業(yè)提供了一個(gè)與用戶隨時(shí)隨地溝通的方式。隨著3G的到來(lái)，二維碼可以為在線視頻、網(wǎng)上購(gòu)物、網(wǎng)上支付等提供方便的入口。手機(jī)二維碼具有信息量大，糾錯(cuò)能力強(qiáng)，識(shí)讀速度快，全方位識(shí)讀等特點(diǎn)，可以印刷在報(bào)紙、雜志、廣告、圖書(shū)、包裝以及個(gè)人名片等多種載體上，用戶通過(guò)手機(jī)掃描二維碼或輸入二維碼下面的號(hào)碼即可實(shí)現(xiàn)快速手機(jī)上網(wǎng)，隨時(shí)下載圖文、音樂(lè)、視頻、獲取優(yōu)惠券、參與抽獎(jiǎng)、了解企業(yè)產(chǎn)品信息。其中，利用 手機(jī)拍攝條形碼獲取信息進(jìn)而實(shí)現(xiàn)某種服務(wù)的應(yīng)用模式特別受到青睞。快速響應(yīng)矩陣碼（QR Code）是一種矩陣式二維條碼，具有信息容量大、可靠性高、超高速全方位識(shí)讀、高效漢字表示等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工商、金融、稅務(wù)、物流、海關(guān)等領(lǐng)域[1]。二維條碼正是為了解決這個(gè)問(wèn)題而產(chǎn)生的。然而，一維條碼所包含的信息有限。在眾多自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中，條碼技術(shù)越來(lái)越被人們所認(rèn)識(shí)和接受，已經(jīng)成為當(dāng)今主要的計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)之一。條碼自動(dòng)識(shí)別技術(shù)就是在這樣的環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的。 課題背景 信息技術(shù)的飛速發(fā)展，促進(jìn)了信息開(kāi)發(fā)和信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)的誕生和發(fā)展，計(jì)算機(jī)在性能上日臻完善。最后本程序進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試，證明在各種復(fù)雜環(huán)境下，程序都可以快速而準(zhǔn)確的識(shí)別出QR碼，具有非常良好的性能以及可用性。第二、詳細(xì)介紹了在手機(jī)上進(jìn)行二維條碼圖像處理的步驟和方法，包括灰度化、二值化、圖像裁剪、再次二值化、投