01二維碼的識(shí)別

由于不同顏色的物體，其反射的可見光的波長(zhǎng)不同，白色物體能反射各種波長(zhǎng)的可見光，黑色物體則能吸收各種波長(zhǎng)的可見光。因此利用二維碼符號(hào)中顏色的光反射差異的技術(shù)特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)二維碼的自動(dòng)識(shí)別。

識(shí)別過程為：光源發(fā)光→照射到二維碼符號(hào)表面→光反射→光電轉(zhuǎn)換器接收并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生模擬電信號(hào)→模擬電信號(hào)經(jīng)過放大、濾波、整形，形成方波信號(hào)→譯碼器譯碼→數(shù)字信號(hào)。

識(shí)別時(shí)一般要求首讀率在85%以上，誤碼率低于0.01% ，拒識(shí)率低于1%。其中，首讀率=(首次讀出二維碼符號(hào)數(shù)量/識(shí)讀二維碼符號(hào)的總數(shù)量 )×100%;誤碼率=(錯(cuò)誤識(shí)別次數(shù)/誤碼識(shí)別總次數(shù))×100%;拒識(shí)率=(不能識(shí)別的二維碼符號(hào)數(shù)量/二維碼符號(hào)的總數(shù)量)×100%。對(duì)于一些重要場(chǎng)合，要求首讀率為100%。

掃碼過程其實(shí)就是不斷對(duì)焦，采集圖像，識(shí)別的過程；采集的幀數(shù)越少，代表掃碼速度越快，可以理解為圖形處理器每秒鐘能夠刷新幾次。

微信團(tuán)隊(duì)分析數(shù)據(jù)顯示，引擎在識(shí)別正常圖片時(shí)的解碼速度，iOS可縮短至5ms， Android也僅僅約12ms。

另外微信掃碼還有預(yù)判算法，它充當(dāng)掃雷尖兵，在進(jìn)行核心識(shí)別處理之前，能早一步對(duì)大量圖像中是否有“碼”進(jìn)行偵查判斷。

整個(gè)掃碼預(yù)判模塊位于核心識(shí)別引擎之前，不再需要對(duì)輸入的視頻中的每一幀圖像進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別，能實(shí)現(xiàn)快速過濾大量無碼圖像，減少后續(xù)不必要的定位和識(shí)別對(duì)掃碼客戶端造成的阻塞，使響應(yīng)更加及時(shí)，增加掃碼過程中的流暢度，這樣，大家使用起來才能在“無感知”的狀態(tài)下體驗(yàn)微信掃碼的快速。

02二維碼的設(shè)計(jì)

好的二維碼設(shè)計(jì)是完美印制二維碼的前提，在設(shè)計(jì)過程中，需要綜合考慮二維碼的特點(diǎn)以及印刷適性。

01尺寸及分辨率設(shè)置

據(jù)說二維碼的最小面積為19mm×19mm（關(guān)于最小尺寸，其受到識(shí)別設(shè)備和印刷設(shè)備的限制），且不能有底紋、雜色，建議分辨率最好設(shè)置為150～300dpi，否則二維碼尺寸過小、過密或者分辨率不足，都可能導(dǎo)致印刷后的二維碼無法被正常掃描。當(dāng)二維碼為異形二維碼時(shí)，相應(yīng)的二維碼尺寸要求是指真正的二維碼大小。

02顏色搭配

顏色搭配對(duì)條的反射率的最大值和印刷對(duì)比度有很大影響。反差最大化原則與滿足標(biāo)準(zhǔn)要求是二維碼設(shè)計(jì)和印制時(shí)要掌握的重要原則。黑條白空是最佳選擇方案。只要保證條和空有足夠的對(duì)比度，也可選用其他顏色搭配，但條不能為黃色、橙色、紅色、深棕色、金色。美化后的二維碼前景色和背景色過于相近也會(huì)導(dǎo)致二維碼無法被正常掃描。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于較難把握的組合，要事先進(jìn)行打樣，經(jīng)檢測(cè)沒有問題后，才可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)。

03二維碼的生成

二維碼包含的信息太長(zhǎng)，會(huì)使生成的二維碼圖案過于復(fù)雜，導(dǎo)致無法被識(shí)別。如果信息比較多，建議使用草料網(wǎng)的活碼功能來生成二維碼。

04留足空白區(qū)尺寸

空白區(qū)起到二維碼識(shí)別設(shè)備做好掃描準(zhǔn)備的作用，必須保證其尺寸足夠。在實(shí)際二維碼掃描識(shí)讀過程中，為避免周圍色彩的干擾，二維碼左右側(cè)空白區(qū)的寬度一般應(yīng)不小于5mm。

03二維碼的印制

現(xiàn)如今二維碼的印刷方法主要采用噴墨印刷，它是一種計(jì)算機(jī)直接印刷技術(shù)，即墨水通過噴嘴噴射，直接在承印物上成像。噴墨印刷的特性決定了其能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)印刷所不具備的可變數(shù)據(jù)處理功能，可以較好地完成二維碼的印制，而相比靜電成像數(shù)字印刷技術(shù)和印刷機(jī)直接成像技術(shù)，噴墨印刷在速度、成本、質(zhì)量的綜合體現(xiàn)上又有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。二維碼如果印制不到位，就有可能出現(xiàn)肉眼看不出破綻，卻不能100%被二維碼識(shí)讀設(shè)備識(shí)別的情況。所以，在此將主要介紹采用噴墨印刷技術(shù)印制二維碼需要注意的事項(xiàng)。

1調(diào)整好紙張含水量

如果紙張含水量調(diào)節(jié)不到位，就有可能出現(xiàn)剛剛噴印好的可變二維碼可以被二維碼識(shí)讀設(shè)備識(shí)別，但放置晾干后，因?yàn)槟臄U(kuò)散和紙張的收縮造成圖文變形，從而影響二維碼識(shí)讀設(shè)備對(duì)其的識(shí)別。因此，一定要控制好紙張含水量。

2注意紙張和噴頭間距離，確保紙張運(yùn)行平穩(wěn)

紙張和噴頭間距離一般為2mm左右，但有時(shí)由于卷筒紙走紙的張力不穩(wěn)定或單張紙走紙平臺(tái)上不能將紙張的平整度控制在合適范圍內(nèi)，易導(dǎo)致紙張與噴頭間距離在噴印過程中出現(xiàn)變化，從而出現(xiàn)二維碼發(fā)虛、斷線或刮擦蹭臟的現(xiàn)象。為避免這種情況，應(yīng)盡量選擇質(zhì)量過關(guān)的紙張，在印刷前對(duì)紙張進(jìn)行平整化處理，去除紙面上的掉粉掉毛，降低紙面的粗糙度，同時(shí)可以在印刷過程中對(duì)紙張進(jìn)行適度拉伸，以進(jìn)一步提高紙面的平整程度。特別當(dāng)紙張經(jīng)過噴嘴處時(shí)，不能發(fā)生抖動(dòng)，并保證與噴嘴的距離恒定，以確保噴印的二維碼不飄浮在紙張表面。

3承印物變化時(shí)要注意調(diào)整參數(shù)

由于二維碼可以印刷在多種承印物上，所以當(dāng)承印物發(fā)生變化時(shí)，就要取樣測(cè)試，分析承印物表面特性，并調(diào)整噴印分辨率、噴頭溫度等技術(shù)參數(shù)，以滿足生產(chǎn)要求。

4保證套印誤差

主要指彩色二維碼。印刷時(shí)必須保證二維碼整齊清晰。通常，我們規(guī)定套印誤差(主色調(diào)與圖片的套印誤差)的最大值應(yīng)小于或等于最窄線條形碼標(biāo)稱寬度的0.4倍。如果套印不準(zhǔn)確，二維碼在掃描時(shí)就很難被識(shí)別出來。而不準(zhǔn)確的二維碼印刷，也會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)效果。一些比較先進(jìn)的設(shè)備，在這方面完全能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，而一些技術(shù)比較落后的設(shè)備，如套印不太穩(wěn)定的，建議將二維碼用單色印刷，這樣就不存在套印問題。

將二維碼轉(zhuǎn)換成印刷用的單色二維碼的具體操作方法為(以將二維碼改成單色黑為例)：用Photoshop將二維碼打開，點(diǎn)擊“圖像”—“模式”，將圖像模式調(diào)整為CMYK顏色(圖2所示);點(diǎn)擊“選擇”—“色彩范圍”，用顏色取樣器工具拾取黑色(圖3所示);新建一個(gè)圖層(圖4所示);在新建層里填充一個(gè)色值為K100的黑色，刪除原圖層，存儲(chǔ)為JPG格式(圖5所示)。這種單黑的二維碼最好只在名片、畫冊(cè)、廣告單頁(yè)等印刷品中使用，以免影響整體產(chǎn)品印刷效果。

5印刷速度不宜過高

如果是采用加裝噴頭或噴碼系統(tǒng)的輪轉(zhuǎn)機(jī)印刷二維碼，為了保證二維碼的印制精度和提高后序檢測(cè)裝置對(duì)其檢測(cè)的精度，應(yīng)將輪轉(zhuǎn)機(jī)的印刷速度控制為40～80米/分，否則易造成產(chǎn)品的廢品率上升。噴頭分辨率應(yīng)調(diào)整至600dpi×300dpi，并最好選用一次性噴嘴或新噴嘴。

6控制好墨量大小

墨層厚度最好<0.1mm，否則會(huì)因條與空在不同掃描平面上而影響二維碼的正常識(shí)讀。為保證墨層厚度足夠薄，應(yīng)選擇均勻性和擴(kuò)散性好的墨水，并注意墨水與承印物的匹配。另外，因?yàn)槟牧鲃?dòng)性等性能與環(huán)境溫度息息相關(guān)，所以墨量大小需要根據(jù)環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)整。需要注意的是，經(jīng)紅外線干燥后，二維碼的干燥度要達(dá)到90%以上，并保證烘干后的二維碼不出現(xiàn)“尾巴”。

7防止內(nèi)容丟失

印刷時(shí)遺漏內(nèi)容，會(huì)造成掃描困難。在印刷中，由于紙張等原因，容易導(dǎo)致印刷圖案缺損。對(duì)于二維碼這種稍顯“零碎”的圖案，在印刷時(shí)要細(xì)心檢查，避免出現(xiàn)這種情況。

8其他注意事項(xiàng)

在批量印制二維碼時(shí)，最好先用二維碼識(shí)讀設(shè)備掃一掃，經(jīng)過測(cè)試以后再進(jìn)行批量生產(chǎn)。印刷完成后，要盡量平整存放，避免印刷品產(chǎn)生扭曲，正常情況下二維碼的閱讀距離在0.1m~0.5m左右，像高速公路遠(yuǎn)距離掃碼、停車自助繳費(fèi)終端等距離一般在0.5m~1.2m左右。深圳遠(yuǎn)景達(dá)（RAKINDA）特別推出了LV4500系列中遠(yuǎn)距離二維碼識(shí)別模塊，可以實(shí)現(xiàn)最遠(yuǎn)1.5m精確識(shí)讀。

04錯(cuò)誤校正

損壞，但仍然解碼的二維碼

QR二維碼使用里德-所羅門碼（RS）算法來做糾錯(cuò)。 分有幾級(jí)，糾錯(cuò)級(jí)別越高，整體需要攜帶的信息越多：L級(jí)可糾正約7%錯(cuò)誤、M級(jí)別可糾正約15%錯(cuò)誤、Q級(jí)別可糾正約25%錯(cuò)誤、H級(jí)別可糾正約30%錯(cuò)誤。

RS碼原理比較復(fù)雜，整體基于“任意k個(gè)確定點(diǎn)可表示一個(gè)階數(shù)至少為k-1的多項(xiàng)式”，實(shí)際上發(fā)送超過k個(gè)點(diǎn)，就算中間有一些錯(cuò)誤，也能通過數(shù)學(xué)原理反推出最初的多項(xiàng)式，從而獲得信息。 并不是所有位置都可以缺損，像最明顯的那三個(gè)角上的方框，直接影響初始定位。

在二維碼規(guī)格和糾錯(cuò)等級(jí)確定的狀況下，其實(shí)它所能包容的碼字總數(shù)和糾錯(cuò)碼字?jǐn)?shù)也就確定了，比方：版本10，糾錯(cuò)等級(jí)時(shí)H時(shí)，總共能包容346個(gè)碼字，其中224-個(gè)糾錯(cuò)碼字。就是說二維碼區(qū)域中大約1/3的碼字時(shí)冗余的。關(guān)于這224個(gè)糾錯(cuò)碼字，它可以糾正112個(gè)替代錯(cuò)誤（如彩色顛倒）或許224個(gè)據(jù)讀錯(cuò)誤（無法讀到或許無法譯碼-），這樣糾錯(cuò)容量為：112/346=32.4%

正式因?yàn)槎S碼的糾錯(cuò)能力，QR碼可以有多樣化的表現(xiàn)形式，既不影響掃碼效果，還可以增加趣味性和個(gè)性，特別是具備藝術(shù)化表現(xiàn)形式的QR碼，更加便于人們接受。