二维码的研究与应用论文排版修订版.docx
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二维码的研究与应用论文排版修订版
班级030913
学号03091288
本科毕业设计论文
题目二维码的研究与应用
学院计算机学院
专业计算机科学与技术
学生姓名杨修凡
导师姓名刘博
毕业设计（论文）诚信声明书
本人声明：
本人所提交的毕业论文《二维码的研究与应用》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明；有关教师、同学和其他人员对本文的写作、修订提出过并为我在论文中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。
本论文和资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
论文作者：
（签字）时间：
年月日
指导教师已阅：
（签字）时间：
年月日
西安电子科技大学
毕业设计（论文）任务书
学生姓名杨修凡学号03091288指导教师刘博职称讲师
学院计算机学院专业计算机科学与技术
题目名称二维码的研究与应用
任务与要求：
条形码分为一维条码和二维条码。
二维条码信息存储量大、易识别、抗干扰。
本次毕设的任务是研究二维码的编解码理论，开发一款基于Android平台的二维码编解码软件。
该毕设的任务：
1.了解二维码的发展状况。
2.深入研究二维码编解码算法。
3.熟悉Android平台下软件开发技术及ZXing工具库。
4.实现编解码软件。
开始日期2013年1月25日完成日期2013年6月3日
院长（签字）2013年1月25日
注：
本任务书一式两份，一份交学院，一份学生自己保存。
西安电子科技大学
毕业设计（论文）工作计划
学生姓名杨修凡学号03091288
指导教师刘博职称讲师
学院计算机学院专业计算机科学与技术
题目名称二维码的研究与应用
一、毕业设计（论文）进度
起止时间工作内容
2013.1.25至2013.2.28查阅资料文献，充分理解毕业设计任务要求
2013.3.01至2013.4.20研究相关原理和机制
熟练编程语言和编程环境
2013.4.21至2013.5.10软件实现和测试
各模块功能完善
2013.5.11至2013.6.3整理资料、撰写论文、准备答辩
二、主要参考书目（资料）
[1]刘瑞祯，于仕琪，OpenCV教程—基础篇，背景航空航天大学出版社，2007
[2]RobertLanlere，OpenCV2ComputerVisionApplicationProgrammingCookbook
[3]DavildMillanEscriva，MasteringOpenCVWithPracticalComputerVisionProjects
[4]黄忠主，面向监视视频的运动轨迹提取方法研究，硕士论文，2011
[5]A.Rav-Acha,Y.Pritch,andS.Peleg,MakingaLongVideoShort:
DynamicVideoSynopsis,[J].Proc.IEEEConf.ComputerVisionandPatternRecognition,June2006.435-441.
[6]StephenPrata，C++PrimerPlus，2012
三、主要仪器设备及材料
硬件：
计算机一台。
软件：
Windows,Eclipse,AndroidSDK,ZXinglib
四、教师的指导安排情况（场地安排、指导方式等）
每周师生在南校区见面一次，汇报工作进展，确定下一步工作目标。
其它时间通过电子邮件和电话保持联系，随时解决疑难问题。
指导内容主要包括：
理论基础、重点难点问题，论文撰写。
五、对计划的说明
毕设开始后，按此计划执行，若遇特殊情况，可适当调整。
注：
本计划一式两份，一份交学院，一份学生自己保存（计划书双面打印）
西安电子科技大学毕业设计（论文）中期检查表
学院
计算机学院
专业
计算机科学与技术
学生姓名
杨修凡
学号
03091288
班级
030913
导师姓名
刘博
职称
讲师
单位
计算机学院
题目名称
二维码的研究与应用
检查内容
检查结果
题目是否更换及更换原因
否
学生出勤情况
该生能与老师保持联系。
进度评价
（完成总工作量的百分比）
已完成总工作量的70%
质量评价、进度描述
完成了部分模块的软件实现。
总体评价
（按优、良、中、及格、不及格五挡评价）
良
存在的问题与建议
继续完善软件
学院审核（盖章）
注：
此表由指导教师填写，5月15日前交学院办公室，中期检查成绩将作为毕业设计总成绩的一部分；此表装订入毕业设计（论文）中。
西安电子科技大学
毕业设计（论文）成绩登记表
编号：
学院
计算机学院
专业
计算机科学与技术
姓名
杨修凡
学号
03091288
成绩
题目名称
二维码的研究与应用
指导教师
刘博
职称
讲师
指导教师评语及对成绩的评定意见
论文在研究QR码编解码ZXing库的基础上实现了一个基于Android平台上的二维码生成与识别系统。
该同学对毕业设计任务有较好的理解，学习态度端正，能够按照设计要求开展各项研究和设计工作。
该同学能快速学习并使用软件开发环境，有综合运用理论知识和基本技能的能力。
软件实现了预期的功能，完成了毕业设计任务书所要求的内容。
该同学毕业论文组织结构合理、文字通顺、逻辑清晰。
建议成绩：
良。
签名年月日
评阅人评语及成绩评定意见
签名年月日
答辩小组意见
签名年月日
学院答辩委员会意见
答辩委员
会主任签名（学院盖章）年月日
注：
学院、专业名均写全称；成绩登记表双面打印。
摘要
随着计算机科学与技术的发展，自动识别技术得到了广泛的应用。
在众多自动识别技术中，条形码技术已经成为当今备受关注的计算机自动识别技术之一。
条码技术中存在两个非常热点的研究话题，即识别技术和编码理论。
条形码分为一维条码和二维条码。
由于一维条码受到容量的限制，仅能标识商品，而不能描述商品。
二维条码弥补了一维条码面临的容量限制问题，具有可靠性高、信息量大、保密防伪等优点，而且可以用来表示多种文字、图像信息。
同时，与其他自动识别技术如射频技术、磁卡技术、光学字符识别技术相比，二维条码也具有识别能力强、速度快，抗干扰，成本低等优势。
随着我国信息技术的迅速发展和市场经济的不断完善，国内对二维条码这一新技术的需求与日俱增。
本文的研究内容是二维条码QR码的研究与应用。
首先简要介绍了国内外QR二维码的研究情况，然后详细阐述了其编码和解码过程的原理和方法。
其次，针对失真、倾斜的QR码图像，本文提出了一种基于仿射变换快速识别QR码的图形处理方法。
最后介绍了二维QR码生成与识别技术在Android智能手机平台上的实现，包括Android开发平台及开发环境的介绍，Android平台上二维QR码生成与识别的实现。
关键字：
二维码生成与识别图像预处理仿射变换Android平台
ABSTRACT
Withthedevelopmentofcomputerscienceandtechnology,Automaticidentificationtechnologyhasbeenwidelyused.Amongmanyautomaticidentificationtechnology,barcodetechnologyhasbecomeoneofcomputerautomaticidentificationtechnologytodayconcern.therearetwoveryhotresearchtopicinBarcodetechnology,namelyrecognitiontechnologyandcodingtheory.Thebarcodeisdividedintoone-dimensionalbarcodeandtwo-dimensionalbarcode.One-dimensionalbarcodesislimitedbythecapacityonlyidentifiestheproductyouarelookingfor,andcannotdescribethegoods.Thetwo-dimensionalbarcodetomakeupfortheone-dimensionalbarcodefacingcapacityconstraints,Withhighreliability,largeamountofinformation,confidentiality,securityandotheradvantages,butalsocanbeusedtorepresentavarietyoftext,images,dataandotherinformation.Atthesametime,comparedwithotherautomaticidentificationtechnologiessuchasradiofrequencytechnology,magneticcardtechnology,opticalcharacterrecognitiontechnology,thetwo-dimensionalbarcoderecognitionability,speed,anti-interferenceandlowcost.WiththerapiddevelopmentofChina'sinformationtechnologyandthemarketeconomycontinuestoimprove,Thecontentofthisstudyistheresearchandapplicationoftwo-dimensionalbarcodeQRcode.ThispaperbrieflydescribestheQRcodeatdomesticandabroadfirstly,Thenelaboratestheprincipleandmethodofencodinganddecodingprocess.Secondly,forthedistortion,tiltofQRcodeimage,thispaperputforwardamethodtoquicklyidentifyQRcodebasedonaffinetransformation.Finally,Thedocumentconcludestherealizationoftwo-dimensionalQRcoderecognitiontechnologyontheAndroidsystem,theintroductionofAndroiddevelopmentplatformanddevelopmentenvironment.AndimplementationoftheAndroidplatformtwo-dimensionalQRcodegenerationandrecognition.
Keywords:
QR-dimensionalcodeBasedaffinetransformationquicklyidentifyQRcodemethodAndroidplatform
第一章绪论
1.1条码简介
条形码技术[]是当今最热门的一种自动化识别技术和信息化处理技术。
条形码是基于计算机技术与信息技术基础而发展起来的一门结合了识别、编码、数据采集和处理、印刷于一体的新技术。
条码技术的使用大大提高了信息自动输入的速度，并且使得计算机在处理信息时能提供准确及时的信息来支持不同的管理系统，。
目前条形码技术被广泛应用到各个领域，如交通运输业、商业贸易、生产制造业、医疗卫生、仓储业等。
条形码目前主要分为一维条形码和二维条形码。
通常所说的条形码指的是一维条码[]，它是由一组排列规则的条、空以及对应的字符组成的标记，这些条和空组成的数据包含了一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成计算机兼容的二进制和十进制信息。
一维条形码自出现以来一直备受人们的广泛关注，但是由于受到信息容量的限制，一维条形码通常只是对物品的标识，却不包含对物品的任何描述。
而且一维条形码使用时需要连接数据库，只有通过访问后台的数据库，提取出相应的信息才能识读物品标识的具体含义。
一维条形码已经表现出了它的局限性，它已经无法满足实际应用系统的需求。
首先，一维条码对信息的具体描述依赖于预先建立的后台数据库或网络，必须通过连接访问后台数据库的方式提取到对应的信息才能识读条码所表达的事物的信息含义，因此在没有数据库和不便联网的地方它的使用受到了极大的限制，有时甚至变得毫无意义；其次，一维条码只能表达字母和数字，而不能表达文字和图像或者多媒体，因此在有文字的场合使用显得十分不方便且效率很低；另外，在某些场合下，大信息容量的一维条码通常受到标签尺寸的限制，给产品的包装和印刷带来了不便。
现代高新技术的发展，迫切要求条码能在有限的几何空间内表示更多的信息，从而满足千变万化的信息的需要，于是二维条码技术应运而生[]。
1.2二维码技术发展
二维码[]的发展最早起源于日本，，它是采用一种特定的几何图形按照一定的规律通过二维方向的平面分布的黑白相间图形来记录数据符号信息的，在代码编制方面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，使用多个与二进制相对应的黑白几何形体来表示文字数据信息，通过光电扫描设备或者图象输入设备来自动识读以实现信息自动处理。
二维条形码具有条形码技术的一些共性：
每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。
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。
二维码是一把万能锁，它适用于所有的信息数据。
在信息发达的现代商业市场中，可实现的应用十分广泛，如：
广告推送、产品防伪/溯源、网站链接、数据下载、商品交易、定位、导航、铁路订票系统、车辆管理等等。
在种类繁多的二维条码中，常见的二维条形码有：
DataMatrix,,QRCode,PDF417,等。
1.2.1二维码国外应用研究情况
国外对二维条码技术的研究开始于20世纪80年代末。
在二维条码符号表示技术研究方面，已经研制出多种码制，常见的有PDF417，QRCode，Code49，Code16K，CodeOne等。
这些二维条码的信息密度都比传统的一维条码有了较大的提高，如PDF417的信息密度是一维条码Code39的20多倍。
在二维条码标准化研究方面，国际自动识别制造商协会（AIM）、美国标准化协会（ANSI）已完成了PDF417，QRCode，Code49，Code16K，CodeOne等码制的符号标准。
新成立的国际标准化组织——国际电工委员会第1联合委员会的第31分委员会，即条码自动识别技术委员会（ISO/IEC/JTC1/SC31），已制定了QR Code的国际标准《自动识别与数据采集技术——条码符号技术规范——QR码，起草了PDF417，Code 16K，Data Matrix，Maxi Code等二维条码的ISO/IEC标准草案。
二维条码作为一种全新的信息传递、存储和识别技术，自诞生以来就得到了世界上许多国家的关注。
在二维条码设备开发研制、生产应用方面，美国、日本等国的设备制造商生产的图像识读设备、符号生成设备，已广泛应用于各类二维条码应用系统[]。
美国、德国、日本、墨西哥、埃及、哥伦比亚、巴西、新加坡、菲律宾、南非、加拿大等国，不仅已将二维条码技术应用于公安、外交、军事等部门对各类证件的管理，而且也将二维条码应用于海关、税务等部门对各类报表和票据的管理，商业、交通运输等部门对商品及货物运输的管理，邮政部门对邮政包裹的管理，工业生产领域对工业生产线的自动化管理。
1.2.2二维码国内应用研究情况
我国对二维条码技术的研究开始于1993年。
中国物品编码中心对几种常用的二维条码PDF417，QRCode，DataMatrix，MaxiCode，Code49，Code16K，CodeOne的技术规范进行了翻译和跟踪研究。
随着我国市场经济的不断完善和信息技术的迅速发展，国内在原国家质量技术监督局和国家有关部门的大力支持下对二维条码这一新技术的需求与日俱增，中国物品编码中心对二维要码技术的研究要不断深入。
我国在吸收了解国外相关技术资料的基础上，制定了两个二维条码的国家标准：
GB/T 17172-1997《四一七条码》、GB/T 18284-2000《快速响应矩阵码》。
为使二维条码技术能够在我国的证照管理领域得到应用，在国外应用软件平台的基础上，我国物品编码中心开发了人像照片和指纹数据压缩软件。
目前，二维条码技术已在我国的汽车行业自动化生产线、涉外专利案件收费、医疗急救服务卡、珠宝玉石饰品管理、铁路售票系统及银行汇票上得到了应用；1999年3月在北京举行的全国人大第九届三次全体会议和全国政协第九届三次会议期间，在随行人员证件、记者证、旁听证上成功地应用了二维条码技术，引起了与会代表和新闻界的极大关注；更值得一提的是我国香港特别行政区已将二维条码应用在特别行政区的护照上。
可见二维条码随着我国信息化产业的发展应用越来越广泛。
QR码最初是为了在汽车制造厂的零件库中便于追踪和记录汽车零部件而设计，当今QR码已广泛使用在各行各业的存货管理。
用户通过使用智能手机或者扫描终端便可以轻松的对二维码进行扫描识别，生活中已经得到了广泛的应用，如应用在食品物流、隐形眼镜、服装等商品标签领域。
在我国已有把二维条码用于人员管理和物品管理的实例。
例如上海汽车销售中心已经在车辆信息的跟踪管理上使用二维条码，中国银行北京分公司开始将二维码应用于汇票上。
公安部门尝试将二维条码应用于身份证和流动人口管理上，进出境管理部门在探讨将二维条码应用在护照上，海关也预想将其用在报关单上，如果这些想法都得以实施，那么我国在人员、物流管理上又有了新的提升。
同时，QR码被越来越广泛地应用于电子票务领域，电影票、电子优惠券、电子会员卡等给人们的日常生活带来无数便利。
在国外电子机票登机已经普及了，我国也在推广电子机票。
2009年12月，广州机场已经开始使用电子机票了，无需登机牌，一条二维码短信就可以轻松登机。
铁道部于2009年12月10日开始改版铁路车票，新版车票采用QR码作为防伪措施，取代以前的一维条码。
电子票务一般是通过短信方式发送一张包含相关信息的二维码图片到用户手机，使用时用户只需在指定地点的二维码识别终端上照一下，相关信息被读取出来，十分方便。
目前使用比较广泛的电子票务二维码识别终端是上海夏浪科技的SL-QC15S，春秋航空、海南航空也已将此设备运用于其系统中。
与此同时，中国移动也推出了QR码的离线业务，此举使QR码从企业级的应用走向平民的生活，可以预见在不久的将来，QR码将会越来越贴近普通人的生活。
1.2.3QR码的简介
QR码[]最早是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵二维码符号，它具有一维条码所具有的识别功能以及其它二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象等各种文字信息、保密防伪性强等优点。
QR码中的“QR”指的是QuickResponse的缩写，即快速响应。
顾名思义，这种二维码能够快速被读取。
与之前的条形码相比，QR码还能存储更丰富的信息，包括对文字、URL地址和其他类型的数据加密。
在2000年6月，QR码对应的ISO国际标准ISO/IEC18004获得批。
根据DensoWave公司的网站资料，QR码是属于开放式的标准，QR码的规格公开，而由DensoWave公司持有的专利权益，则不会被执行。
除了标准的QR码之外，还存在一种被称为“微型QR码”的条形码，是QR码标准下的缩小版本，主要是为了无法处理较大型扫描的应用而设计。
微型QR码同样有多种标准，最高可储存35个字元。
1.2.4QR码的图形特征
由于QR码不再使用线性扫描的方式工作，而是使用CMOS摄像头或者CCD扫描仪进行二维码图像的采集工作。
由于二维码具有很高的纠错能力，所以二维码图像采集设备甚至能直接对液晶屏幕上显示的QR码进行扫描、识别，但是位于屏幕上的条码上方时容易因采集设备的红外光源在屏幕上的反光而影响识别，所以在识别过程中的图像预处理的鲁棒性决定了QR码识别率的高低。
QR码呈正方形，只存在黑色和白色两种模块。
在正方形的4个角存在3个，印有较小的类似“回”字的的图案，分别位于左上、右上、和左下角，如图1.1所示。
这3个图像的主要功能是为了帮助解码软件快速的定位QR码的图像区域，使得图像采集器不需要精确的对准QR码，无论以任何角度扫描，QR码仍可正确被读取识别。
图1.1二维码的组成部分
QR码比其他二维码相比，具有识读速度快、数据密度大、占用空间小的优势。
QR码的三个角上有三个寻象图形，使用CCD识读设备来探测码的位置、大小、倾斜角度、并加以解码，实现360度高速识读。
图1.2QR码和一维码的比较
每秒可以识读30个含有100个字符QR码。
QR码容量密度大，可以放入1817个汉字、7089个数字、4200个英文字母。
QR码用数据压缩式表示汉字，仅用13bit即可表示一个汉字，比其他二维条码表示汉字的效率提高了20%。
QR具有4个等级的纠错功能，即使破损或破损也能够正确识读。
QR码抗弯曲的性能强，通过QR码中的每隔一定的间隔配置有校正图形，从码的外形来求得推测校正图形中心点与实际校正图形中心点的误差来修正各个模快的中心距离，即使将QR码贴在弯曲的物品上也能够快速识读。
QR码可以分割成16个QR码，可以一次性识读数个分割码，适应于印刷面积有限及细长空间印刷的需要。
此外微型QR码可以在1厘米的空间内放入35个数字或9个汉字或21个英文字母，适合对小型电路板对ID号码进行采集的需要。
从应用平台来分，二维QR码的生成与识别技术可以分为基于PC平台和移动平台。
基于PC平台的生成与识别技术可以在Windows、Linux、MacOS操作系统下的程序。
PC平台上的生成与识别算法除了有良好的识别率，还有速度快、实时性高等优点。
然而基于PC平台的识别技术因为不能随时移动而无法满足实际的应用。
基于移动平台的二维QR码的生成与识别技术就很好的解决了这个问题。
常见的移动平台有苹果公司的iOS平台、Google公司的Android手机平台
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