QR码应用研究

摘 要：本文阐述了QR码的定义和编码理论，探讨了二维条码图像的优点；随后研究了QR码的译码过程和防伪技术，最后介绍了QR码在电子票务中的应用过程。

关键词：QR码；QR Code；QR码防伪

中图分类号：TP391.1

条形码已经在人们的日常生活中日渐普及，从普通商品的商品管理开始，现在物流、货运领域也不可或缺，已成为各行业快捷、方便的信息输入手段。但是随着信息化的快速发展，新的需求展现出来，例如我们希望编码能够在更小的空间内，包含更多的信息，在这样的需求下，二维码被开发并普及开来，尤其在制造行业，物流RFID标签，IC卡，票据，手机的网址快捷录入有代表性的应用，并且日益受到人们的青睐。

1 QR码简介

QR码相对于其他条码来说，相同尺寸下存储的信息较多，并且有纠错机制，可以保证信息可靠性、安全性，并且能够实现汉字的表示和图像信息的存储。除此之外，还具有一下的特点：

1.1 QR码保密、防伪性能好。QR码具有多重防伪特性，它可以采用密码防伪、软件加密及利用所包含的信息如指纹、照片等进行防伪，因此具有极强的保密防伪性能。

1.2 QR码具有高速识别读取的特点。利用专业的摄像头二维条码识读设备，每秒可识读50个含有100个字符的QR码符号，远远优于含有相同数据信息的其他一维或二位条形码（例如同样为二维码的PDF417条码每秒仅能识读3个符号）。高速的读取速度尤其能够适应现代化生产生活中对于高密度的数据要求，因此，QR码广泛用于目前高速发展的物流，自动化生产等领域。

1.3 QR码360度高速识读适合使用摄像头读取。QR码360度高速识具有适合使用摄像头读取的特点，这样的特点使QR码比行排式二维条码如PDF417条码更方便，普通条码的译码错误率约为百万分之二左右，而QR码的误码率不超过千万分之一，译码可靠性极高，因此QR码可以实现全方位识读。

1.4 QR码使用成本低。QR码利用现有的点阵、激光、喷墨、热敏/热转印、制卡机等打印技术，即可在纸张、卡片、PVC、甚至金属表面上印出QR码二维码，甚至可以再手机中作为图片随身使用，使用成本非常低。

1.5 QR码有较强的纠错能力。最低级纠错约可纠错7%的数据码字；中级纠错约可纠错15%的数据码字；高级纠错约可纠错30%的数据码字；

因此，QR码在我国具有很好的应用前景。

2 QR码图像的译码步骤

在对QR码图像解码时，是按照QR码编码的顺序逆向进行解码的，如图1。

首先标准QR码图像，对图像模块中的处理的一系列处理，对图像进行二值化，深色模块标识为0，浅色模块标识为1，构成一个二维阵列。第二步用来寻找快速响应矩阵码图像上的三个位置探测图形和定位图形的。第三步识读版本信息（如果应用），确定符号的版本。第四步来读取快速响应矩阵码中各个功能类信息，比如条码的版本，纠错等级和掩模符号等等。第五步实现纠错算法。包括RS纠错和BCH纠错，如果发现错误，则进行纠错。第六步根据模式指示符和字符计数符将数据码字划分成多个部分。第七步按照相应的模式可以读取条码图像中的数据信息。

3 QR码的防伪技术

二维条码技术不是一种严格意义上的防伪技术，编码过程是通过既定的公开方式进行，所以不能实现真正防伪的目的，对于要求较高或有特殊防伪要求的领域，可以尝试将二维条码技术和数字水印技术结合，共同实现证件的真正防伪。若将二维条码作为水印嵌入到载体图像中，可增加水印的鲁棒性，数据的防伪性能。在一定受损范围内，条码较强的纠错能力能使丢失的信息得到最大限度恢复。

QR码有如下三种防伪方式：（1）采用密码算法对条码的原始信息部分进行加密，例如RSA加密算法等。RSA公开密钥密码体制就是使用不同的加密密钥与解密密钥，是一种“由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的”密码体制。RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，也易于理解和操作。我们用条码表示一个网址时，用RSA加密算法将网址加密，然后再用条码表示。在识别条码时，再加以一定的RSA解密算法，就可以恢复所表示的网址。利用密钥进行加密和管理，破解者生成同样信息的条码无法被识读器识读。（2）某些情况下，不采用标准的QR码可以对信息进行加密，修改QR码编码源代码，采用例如置换表、字符循环移位算法等编码，在解码是采用逆向的方式就可以解码。采用这种方式造假者不知道条码编码软件是采用什么方式进行加密，也就无从解密，但是这种方式的缺点是缺少通用性，只能用在一些专用的系统中。（3）多重防伪技术结合使用加强防伪效果。在金融、证券、票据、税务系统使用QR码的话，则需多重防伪技术结合使用加强防伪效果。数字签名技术以电子形式存在于数据信息之中的，或作为其附件的或逻辑上与之有联系的数据，可用于辨别数据签署人的身份，并表明签署人对数据信息中包含的信息的认可。为了防止他人对传输的文件添加或修改数据，可以使用数字签名技术，这样我们可以再保护数据的同时，确定接收人的身份，大大加强了安全性；数字时间戳服务（DTS：digital time-stamp service）就能提供电子文件发表时间的安全保护就，那么可以采用一个权威第三方来提供可信赖的且不可抵赖的时间戳服务，要求参与交易各方不能否认其行为，数字时间戳产生的过程为：用户首先将需要加时间戳的文件用Hash算法运算行程摘要，然后将该摘要发送到DTS。DTS在加入了收到文件摘要的日期和事件信息后再对该文件加密（数字签名），然后送达用户。将数字时间戳和数字签名技术结合起来，可以大大加强QR码的安全性。

4 QR码在电子票务中的应用

QR码具有使用成本便宜，有一定的保密性和防伪性，使用方便等等特性，这些特性特别适用制造行业，物流RFID标签，IC卡，票据，手机的网址快捷录入等各个方面。

电子票务是二维码的一个典型应用，具体流程如图2。

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作者简介：陈尧，男，白族，四川省攀枝花人，助教，硕士，研究方向：嵌入式应用，软件工程。

作者单位：攀枝花学院，四川攀枝花 617000