QRCode二维码生成方案及其在带LOGO型二维码中的应用(1)
提要:很多公司为商业宣传之需,常将企业LOGO加入二维码中,但如果LOGO遮挡区域足够地大,二维码就变得无法识别。那么,有没有一种办法将上述区域预先“抠空”出来(以便专门放置LOGO),而其他区域则专门来放置二维码的有效数据呢?——这就是本文想探讨的问题。
本文重点探讨的是二维码的高级应用及改进,其主要的思路是通过掩码等手段,提前对二维码生成进行改进。
由于二维码通常是黑白方块型的,人眼无法直接识别,但为了商业和宣传的需要,很多公司都乐意将自己的LOGO标识加入到二维码中,以更方便直接识别。
为了便于理解,先比较以下两图:
图1 未加LOGO的彩色二维码 图2 加LOGO后的彩色二维码
但一旦LOGO加入到二维码中特别是LOGO足够显眼而遮挡住二维码本身而影响其本身的可识别性时,问题随之产生。下图就标识出了上面所加LOGO所遮盖的二维码区域。
图3 LOGO所遮盖的二维码区域示意
我们可以想像,如果LOGO遮挡区域足够地大,二维码就变得无法识别。那么,有没有一种办法将上述区域预先“抠空”出来(以便专门放置LOGO),而其他区域则专门来放置二维码的有效数据呢?——这就是本文想探讨的问题。
众所周知,为了增加QR码阅读的可靠性,最好均衡地安排深色与浅色模块。应尽可能避免类似“位置探测图形”的位图1011101出现在符号的其他区域。
为了满足上述条件,应按以下步骤进行掩模:
1)掩模不用于功能图形;
2)用多个矩阵图形连续地对已知的编码区域的模块图形(格式信息和版本信息除外)进行XOR操作。XOR操作将模块图形依次放在每个掩模图形上,并将对应于掩模图形的深色模块的模块取反(浅色变成深色,或相反);
3)对每个结果图形的不合要求的部分记分,以评估这些结果;
4)选择得分最低的图形。
下表给出了掩模图形的参考(放置于格式信息中的二进制参考)和掩模图形生成的条件。掩模图形是通过将编码区域(不包括为格式信息和版本信息保留的部分)内那些条件为真的模块定义为深色而产生的。所示的条件中,i代表模块的行位置,j代表模块的列位置,(i,j)=(0,0)代表符号中左上角的位置。
图4 掩模图形参考及条件
图5 QRCode的八种掩模方案
图6 掩模结果(版本1符号的所有的掩模图形,用掩模图形参考000到111的掩模结果)。
下图为掩模过程:
图7 符号的掩模过程
这些掩模方案的特征是黑点与白点呈形状的均匀地几何分布。将它们与原有图案进行异或操作后,掩模后的图像会对原有图像有明显的改进,有利于更好地识别。
罚点记分:
在依次用每一个掩模图形进行掩模操作之后,要通过对每一次如下情况的出现进行罚点记分,以便对每一个结果进行评估,分数越高,其结果越不可用。在下表中,N1到N4为对不好的特征所罚分数的权重(N1=3,N2=3,N3=40,N4=10),i为紧邻的颜色相同模块数大于5的次数,k为符号深色模块所占比率离50%的差距,步长为5%。虽然掩模操作仅对编码区域进行,不包括格式信息,但评价是对整个符号进行的。
最终,应选择掩模结果中罚分最低的掩模图形用于符号掩模。
图8 罚点记分表
从上表可以看出,该罚点记分方法有一定的人为性,特别是N1到N4为对不好的特征所罚分数的权重(N1=3,N2=3,N3=40,N4=10)。有人利用统计学中的方差来解决此类通用问题,其方法是:对每小块的黑点与白点数进行统计,若与期望的平均分布的值相差越大,则其越不可用。其采样的样本越多,采样窗口越小,所获得的数据就越精确。根据上述八种掩模方案的均方差,对计算结果进行比较,最终选取最优掩模。
类似这样:
double CompareVariance(bool[][] matrix)
{
int S=0;
for(int i = 0; i < matrix.Length; i++)
for(int j = 0; j < matrix[0].Length; i++)
if(!(matrix[i][j]^matrix[i][j+1])) S++;
for(int j = 0; j < matrix[0].Length; i++)
for(int i = 0; i < matrix.Length; i++)
if(!(matrix[i][j]^matrix[i][j+1])) S++;
double s = S/(2n(n-1));
return s;
}
为了实现本文所述的上述目标,我们在掩码实施前对二维码的生成方案进行改进,提前根据需要预留特定位置给LOGO标识。
鉴于篇幅太长,请看后续:
QRCode二维码生成方案及其在带LOGO型二维码中的应用(2) http://blog.csdn.net/johnsuna/article/details/8525743
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