二维码的原理以及怎么生成二维码

一、什么是二维码：

二维码（2-dimensional bar code），是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）
分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。

二、常用的码制

Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K等。

三、为什么叫二维码

二维码的名称是相对与一维码来说的：

比如以前的条形码，只有横向的竖条状信息，所以也叫“一维码”。

二维码呢，则是横向纵向都有信息，所有叫“二维码”。

二维码优点有：

存储的数据量更大；可以包含数字、字符，及中文文本等混合内容；有一定的容错性（在部分损坏以后可以正常读取）；空间利用率高等。

二维码中，最流行莫过于QR CODE。

四、二维码为什么是黑白相间的？

因为黑色表示二进制的“1”，白色表示二进制的“0”。

我们之所以对二维码进行扫描能读出那么多信息，就是因为这些信息被编入了二维码之中。

制作二维码输入的信息可以分成三类：

文本信息，比如名片信息；

字符信息，比如网址、电话号码；

图片信息，甚至还可以包括简短的视频。

数据信息是怎么被编入的呢？

信息输入后，首先要选择一种信息编码的码制。现在常见的二维码都是以QR码作为编码的码制。QR码是矩阵式二维码，它是在一个矩形空间内，通过黑、白像素在矩阵中的不同分布，来进行编码的。我们知道电脑使用二进制（0和1）数来贮存和处理数据，而在二维码中，用黑白矩形表示二进制数据我们肉眼能看到的黑色表示的是二进制“1”，白色表示二进制的“0”，黑白的排列组合确定了矩阵式二维条码的内容，以便于计算机对二维码符号进行编码和分析。

五、QR CODE 介绍

QR(Quick-Response) code是被广泛使用的一种二维码，解码速度快。它可以存储多用类型

如上图时一个qrcode的基本结构，其中：
位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形：用于对二维码的定位，对每个QR码来说，位置都是固定存在的，只是大小规格会有所差异；
校正图形：规格确定，校正图形的数量和位置也就确定了；
格式信息：表示改二维码的纠错级别，分为L、M、Q、H；
版本信息：即二维码的规格，QR码符号共有40种规格的矩阵（一般为黑白色），从21×21（版本1），到177×177（版本40），每一版本符号比前一版本每边增加4个模块。
数据和纠错码字：实际保存的二维码信息，和纠错码字（用于修正二维码损坏带来的错误）。
简要的编码过程：

数据分析：确定编码的字符类型，按相应的字符集转换成符号字符；选择纠错等级，在规格一定的条件下，纠错等级越高其真实数据的容量越小。
数据编码：将数据字符转换为位流，每8位一个码字，整体构成一个数据的码字序列。其实知道这个数据码字序列就知道了二维码的数据内容。

QR码可以从任意方向读取：

QR码从360°任一方向均可快速读取。其奥秘就在于QR码中的3处定位图案，可以帮助QR码不受背景样式的影响，实现快速稳定的读取。

提示：

QR码是日本产的二维码，因此非常适合处理日文字母和汉字。QR码字集规格定义是按照日本标准“JIS第一级和第二级的汉字”制定的，因此在日语处理方面，每一个全角字母和汉字都用13比特的数据处理，效率较高，与其他二维码相比，可以多存储20%以上的信息。

六、QR码纠错功能

QR码具有“纠错功能”。即使编码变脏或破损，也可自动恢复数据。这一“纠错能力”具备4个级别，用户可根据使用环境选择相应的级别。调高级别，纠错能力也相应提高，但由于数据量会随之增加(对应二维码里包含的错误校验信息增加)，编码尺寸也也会变大，图形也会变密。
用户应综合考虑使用环境、编码尺寸等因素后选择相应的级别。在工厂等容易沾染赃物的环境下，可以选择级别Q或H，在不那么脏的环境下，且数据量较多的时候，也可以选择级别L。一般情况下用户大多选择级别M(15%)。

那是怎么修正错误呢？

比如我要存一百个数字，那可以额外加一个这一百个数字的和，如果有一个数字缺失，那根据这个和求出，这个就是百分之一的可被修正。如果想两个缺失能被复原就需要再加一些参数。所以信息量就增加了，对应图形就越来越密了。

七、QR码的信息量和版本

QR码设有1到40的不同版本，每个版本都具备固有的码元结构(码元数)。
码元是指构成QR码的方形黑白点。
码元结构是指二维码中的码元数。从版本1(21码元×21码元)开始，在纵向和横向各自以4码元为单位递增，一直到版本40(177码元×177码元)。

QR码的各个版本结合数据量、字符类型和纠错级别，均设有相对应的最多输入字符数。也就是说，如果增加数据量，则需要使用更多的码元来组成QR码，QR码就会变得更大，更密。

八、具体实现

PHP QR Code文档地址
PHP QR Code下载地址

// 通过引用PHP QR Code类库，最简单的调用方式
// 必须开启支持GD2扩展库支持
include "qrlib.php";
$PNG_WEB_DIR = 'temp/';
// 设置二维码图片缓存路径
$PNG_TEMP_DIR = dirname(__FILE__) . DIRECTORY_SEPARATOR . 'temp' . DIRECTORY_SEPARATOR;
// 如果二维码图片缓存路径不存在，则需要重新创建
if (!file_exists($PNG_TEMP_DIR)) {mkdir($PNG_TEMP_DIR, 0777);
}
$filename = $PNG_TEMP_DIR . 'test.png';
// 设置二维码图片纠错级别
$errorCorrectionLevel = 'L';
if (isset($_REQUEST['level']) && in_array($_REQUEST['level'], array('L', 'M', 'Q', 'H'))) {$errorCorrectionLevel = $_REQUEST['level'];
}
$filename = $PNG_TEMP_DIR . 'test' . md5($_REQUEST['data'] . '|' . $errorCorrectionLevel . '|' . $matrixPointSize) . '.png';QRcode::png($_REQUEST['data'], $filename, $errorCorrectionLevel, $matrixPointSize, 10);
echo '<img src="' . $PNG_WEB_DIR . basename($filename) . '" /><hr/>';
// 设置二维码图片大小
$matrixPointSize = 4;
if (isset($_REQUEST['size'])) {$matrixPointSize = min(max((int) $_REQUEST['size'], 1), 10); // 做一个限制大小，最小为1，最大为10
}// 基准测试；生成耗时等
QRtools::timeBenchmark();// 参数$text表示生成二位的的信息文本；
// 参数$outfile表示是否输出二维码图片文件，默认否；
// 参数$level表示容错率；分别是L（QR_ECLEVEL_L，7%），M（QR_ECLEVEL_M，15%），Q（QR_ECLEVEL_Q，25%），H（QR_ECLEVEL_H，30%）；
// 参数$size表示生成图片大小，默认是3；
// 参数$margin表示二维码周围边框空白区域间距值；
// 参数$saveandprint表示是否保存二维码并显示
QRcode::png($text, $outfile = false, $level = QR_ECLEVEL_L, $size = 3, $margin = 4, $saveandprint=false)；

QR Code 其它示例

参考文章1
参考文章2