python学习——二维码生成和识别

二维码知识

在介绍二维码原理之前，先说下条形码。条形码我们都见过，就是超市收银员结账的时候扫的那个东西。它是一种“一维码”，竖直方向，条码是均匀的，信息只能在水平方向上存储，并且只能由数字和字母组成。而二维码（现在常见的是QR Code,QR全称Quick Response）是一种比条形码更高级的条码格式，二维码在水平和垂直方向都能存储信息，并且二维码能存储汉字、数字和图片等信息，因此二维码的应用领域要广得多。

但是二维码是怎么生成的呢，我们知道，计算机只能识别0和1这两个数，所以要存储在二维码的信息，计算机会将这些字符都同一转变为0和1组成的二进制数字序列，这个转化的过程叫做编码。字符在变成只有0和1组成的数字序列后，在进行一系列优化算法后，就得到了最终的二进制编码。在最后这串编码中，一个0对应的就是一个白色小方块，一个1对应的就是一个黑色的小方块。我们把这些小方块按照8个一组，填进大方块里，这就是一个完整的，可以被手机相机识别的二维码图案了。

相比较于条形码，二维条码有一维条码没有的“定位点”和“容错机制”。不知大家有没有发现，所有的二维码都有三个小方块在边上。其实这三个方块是用来定位的，但为什么是三个呢，简单说就是三点确定一个面。如果只有一个点，经过这个点有无数个方框，两个点，有两个方框，因此就设了三个方块。所以不管你正着扫、倾斜扫、旋转180度扫，都能识别出来。”容错机制“就是在即使没有辨识到全部的条码、或是说条码有污损时，也可以正确地还原条码上的信息。

了解了二维码的知识，下面就用python实现二维码的生成和识别

二维码的生成
首先要先安装pillow,qrcode库，在dos窗口输入：

pip install pillow
pip install qrcode

代码如下：


import qrcode as qrcode #导入qrcode包# 二维码内容
data = "hello world"
# 生成二维码
img = qrcode.make(data=data)
# 直接显示二维码
img.show()
# 保存二维码为文件
img.save("hello.jpg")

运行后会出现一个二维码，并在文件的同目录下产生文件
下面代码设置二维码大小、颜色等参数来显示二维码

import qrcode as qrcode
qr = qrcode.QRCode(version=1, #二维码的格子矩阵大小error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_Q,box_size=10,border=4,
)
qr.add_data("Hello World")#向二维码添加数据
qr.make(fit=True)
img = qr.make_image(fill_color="green", back_color="white")#更改QR的背景和绘画颜色
img.show()# 显示二维码

运行结果：
二维码一共有 40 个尺寸。官方叫版本 Version。Version 1 是 21 x 21 的矩阵，Version 2 是 25 x 25 的矩阵，Version 3 是 29 的尺寸，每增加一个 version，就会增加 4 的尺寸，公式是：(V-1)*4 + 21（V是版本号）最高 Version 40，(40-1)*4+21 = 177，所以最高是 177 x 177 的正方形。

具体的·一些参数详解可以看官方网址：
https://github.com/lincolnloop/python-qrcode#advanced-usage

二维码的识别
下面程序是预先给图片的识别

import cv2 as cv
from pyzbar import pyzbar as pyzbarimagepath = r"./timg.jpg" #图片路径
image = cv.imread(imagepath)
img = cv.cvtColor(image,cv.COLOR_BGR2GRAY)#转为灰度图片
barcodes = pyzbar.decode(img) #在图像中对二维码解码
for barcode in barcodes:barcodeData = barcode.data.decode("UTF8")barcodeType = barcode.type# 打印二维码数据和二维码类型print( barcodeData)print(barcodeType)

下面程序打开电脑摄像头检测二维码并读取二维码内容

import cv2 as cv
from pyzbar import pyzbar as pyzbardef decodeDisplay(image):barcodes = pyzbar.decode(image)for barcode in barcodes:# 提取二维码的边界框的位置# 画出图像中条形码的边界框(x, y, w, h) = barcode.rectcv.rectangle(image, (x, y), (x + w, y + h), (0, 0, 255), 2)# 提取二维码数据为字节对象，所以如果我们想在输出图像上# 画出来，就需要先将它转换成字符串barcodeData = barcode.data.decode("UTF8")barcodeType = barcode.type# 绘出图像上条形码的数据和条形码类型text = "{} ({})".format(barcodeData, barcodeType)cv.putText(image, text, (x, y - 10), cv.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,.5, (0, 0, 125), 2)# 向终端打印条形码数据和条形码类型print("[INFO] Found {} barcode: {}".format(barcodeType, barcodeData))return imagedef detect():camera = cv.VideoCapture(0)while True:# 读取当前帧ret, frame = camera.read()# 转为灰度图像gray = cv.cvtColor(frame, cv.COLOR_BGR2GRAY)im = decodeDisplay(gray)c=cv.waitKey(5)#等待5毫秒cv.imshow("camera", im)if(c==27):#按下esc键关闭摄像头窗口camera.release()cv.destroyAllWindows()breakif __name__ == '__main__':detect()