摘要：二維碼是目前應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，是用特定的幾何圖形按一定的規(guī)律在平面上以黑白相間的圖形來記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息。它包括編碼技術(shù)、符號(hào)技術(shù)、識(shí)別技術(shù)，是信息數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別、輸入的主要方法。在眾多自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中，條碼技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，己經(jīng)成為當(dāng)今主要的計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)之一。它存儲(chǔ)量大、空間占用小、性價(jià)比高、數(shù)據(jù)采集和識(shí)讀方便，采用二維碼技術(shù)應(yīng)用于校園一卡通可以大大增加傳統(tǒng)校園一卡通的功能，并能極大地實(shí)現(xiàn)校園數(shù)據(jù)共享，方便管理者對(duì)數(shù)據(jù)的查詢以及管理，并實(shí)現(xiàn)多樣化的功能與服務(wù)。

關(guān)鍵詞：二維碼；幾何圖形；自動(dòng)識(shí)別

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）05-1078-03

1 二維碼的分類

二維碼（2-dimensional bar code），最早起源與日本，是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的。在許多種類的二維條碼中，常用的碼制有：Data Matrix，Maxi Code，Aztec，QR Code，Vericode，PDF417，Ultracode，Code 49，Code 16K等。二維碼在大方向上可以分為堆疊式/行列式二維碼和矩陣式二維碼。

1.1 堆疊式/行列式二維條碼

其編碼原理是建立在一維碼基礎(chǔ)之上，按需要堆積成二行或多行。它在編碼設(shè)計(jì)、校驗(yàn)原理、識(shí)讀方式等方面繼承了一維碼的一些特點(diǎn)，識(shí)讀設(shè)備與條碼印刷與一維碼技術(shù)兼容。但由于行數(shù)的增加，需要對(duì)行進(jìn)行判定、其譯碼算法與軟件也不完全相同于一維碼。有代表性的行排式二維碼有CodeE49、Code16K、PDF417等。其中的Code49，是1987年由 David Allair 博士研制，Intermec公司推出的第一個(gè)二維碼。

圖1

1.2 矩陣式二維條碼（又稱棋盤式二維條碼）

它是在一個(gè)矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進(jìn)行編碼。在矩陣相應(yīng)元素位置上，用點(diǎn)（方點(diǎn)、圓點(diǎn)或其他形狀）的出現(xiàn)表示二進(jìn)制“1”，點(diǎn)的不出現(xiàn)表示二進(jìn)制的“0”，點(diǎn)的排列組合確定了矩陣式二維條碼所代表的意義。矩陣式二維條碼是建立在計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、組合編碼原理等基礎(chǔ)上的一種新型圖形符號(hào)自動(dòng)識(shí)讀處理碼制。具有代表性的矩陣式二維條碼有：Code One、MaxiCode、QR Code、 Data Matrix、Han Xin Code、Grid Matrix 等。

圖2

1.3 郵政碼

通過不同長(zhǎng)度的條進(jìn)行編碼，主要用于郵件編碼，如：Postnet、BPO 4-State等。

2 二維碼的特點(diǎn)

2.1 信息容量大

高密度是二維碼的一大特點(diǎn)，信息容量是一維碼的幾十到幾百倍。以QR碼為例，最低的版本為1糾錯(cuò)級(jí)別為H的QR碼能容納72bit的混合數(shù)據(jù)量，而最高的版本40糾錯(cuò)級(jí)別為L(zhǎng)的QR碼能容納23648bit的混合數(shù)據(jù)量。

表1

[版本＼&碼元數(shù)＼&糾錯(cuò)級(jí)別＼&數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)量＼&數(shù)字＼&英文字母與數(shù)字＼&二進(jìn)制＼&漢字＼&1＼&21x21＼&L

M

Q

H＼&152

128

104

72＼&41

34

27

17＼&25

20

16

10＼&17

14

11

7＼&10

8

7

4＼&40＼&177x177＼&L

M

Q

H＼&23，648

18，672

13，328

10，208＼&7，089

5，596

3，993

3，057＼&4，296

3，391

2，420

1，852＼&2，953

2，331

1，663

1，273＼&1，817

1，435

1，024

784＼&]

2.2編碼范圍廣

一維條碼能表示的字符數(shù)不多，因此要用一維條碼表示其他語(yǔ)言（如漢字、韓文等）是不可能的，但是大多數(shù)二維碼都具有字節(jié)模式，即能表示字節(jié)流，所以對(duì)于二維碼來說，能表示很多種語(yǔ)言文字。同時(shí)，圖像也多以字節(jié)形式存儲(chǔ)，因此，二維碼還可表示圖片、聲音、文字、簽字、指紋等可以數(shù)字化的信息，可編碼范圍都比一維碼要大得多。

2.3 具有糾錯(cuò)功能

二維碼的糾錯(cuò)功能強(qiáng)大，即使表面有污損或者殘缺都能正確識(shí)讀，最高的糾錯(cuò)級(jí)別能達(dá)到50%。

圖3

2.4 譯碼可靠性高

二維碼的誤碼率不超過千萬(wàn)分之一，出錯(cuò)的概率已經(jīng)相當(dāng)?shù)汀Ｒ訯R為例，QR碼可以從360°任一方向快速讀取數(shù)據(jù)。其奧秘就在于QR碼中的3處定位圖案，可以幫助QR碼不受背景樣式的影響，實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定正確的識(shí)讀數(shù)據(jù)。

2.5 具有加密防偽功能

加密機(jī)制是二維碼的又一特點(diǎn)。通過二維碼的加密機(jī)制我們可以防止復(fù)制和篡改數(shù)據(jù)，達(dá)到了防偽的目的。比如我們可以通過對(duì)二維碼的外部加密和內(nèi)核加密來防止別人隨意讀取和篡改信息，提高可靠性。

2.6成本低

相較于以往的磁卡或者RFID技術(shù)，二維碼不僅成本低易制作，用戶體驗(yàn)和互動(dòng)性也具有更好的應(yīng)用前景。

表2

[比較點(diǎn)＼&二維碼＼&磁卡＼&IC卡＼&光卡＼&抗磁力＼&強(qiáng)＼&弱＼&中等＼&強(qiáng)＼&抗靜電＼&強(qiáng)＼&中等＼&中等＼&強(qiáng)＼&

抗損性＼&強(qiáng)

可折疊

可穿孔

可切割＼&弱

不可折疊

不可穿孔

不可切割＼&弱

不可折疊

不可穿孔

不可切割＼&弱

不可折疊

不可穿孔

不可切割＼&影印性＼&可＼&不可＼&不可＼&不可＼&傳真性＼&可＼&不可＼&不可＼&不可＼&容量＼&1100Byte＼&76 Byte＼&3KByte＼&2MByte＼&成本＼&1元＼&10元＼&300元＼&500元＼&]

2.7 使用方便

二維碼易制作，可復(fù)印，可調(diào)節(jié)形狀大小比例而不影響條碼本身攜帶的信息量。

3 二維碼在國(guó)際國(guó)內(nèi)的應(yīng)用

國(guó)外的二維條碼技術(shù)已經(jīng)處于高度使用階段，也研制出了很多性能較好的二維碼識(shí)別系統(tǒng)。在應(yīng)用方面，很多國(guó)家不僅將二維碼用來管理證件，而且還將二維碼應(yīng)用與海關(guān)、運(yùn)輸以及郵政等部門，用戶來管理報(bào)表、商品的運(yùn)輸和包裹等。比如英國(guó)、法國(guó)、加拿大、菲律賓、埃及、匈牙利、西班牙等許多國(guó)家，已經(jīng)在身份證或駕駛證上采用二維條碼。而二維碼技術(shù)在我國(guó)還處于研究和初步使用階段，與國(guó)外的水平還是有著很大的差距。在我國(guó)二維碼應(yīng)用例子有火車票、報(bào)紙行業(yè)、銀行金融匯票、上海大眾桑塔納汽車銷售系統(tǒng)、2000 年春“兩會(huì)”（全國(guó)人大和政協(xié)）代表證、上海市 2001年春夏季高招考生成績(jī)通知單、農(nóng)村新醫(yī)?？ǖ?。而且目前我國(guó)已經(jīng)研發(fā)出了多款二維碼識(shí)讀器，進(jìn)一步降低了用戶成本，也擴(kuò)展了二維碼的使用范圍。

4 在學(xué)校校園一卡通中采用二維碼的特點(diǎn)及

校園一卡通是目前廣泛應(yīng)用于高校校園里集飯卡、圖書卡、上機(jī)卡、校園病歷卡等校園卡片于一身的校園卡，通過共同身份認(rèn)證機(jī)制，達(dá)到校園數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與分享的目的，同時(shí)避免了“卡多為患”的局面。

然而我們也有注意到，在很多校園內(nèi)，校園一卡通并未真正實(shí)現(xiàn)“一卡在手，走遍校園”的目的，特別是在身份認(rèn)證的時(shí)候，還是要借助于學(xué)生證、身份證的證明。例如學(xué)生在開學(xué)報(bào)到的時(shí)候，我們還是要出示學(xué)生證身份證等有效證件來注冊(cè)，然后再手工搜索學(xué)籍信息，更改注冊(cè)信息，這樣既浪費(fèi)時(shí)間又容易出錯(cuò)，更不符合當(dāng)今對(duì)校園數(shù)字化、信息化的建設(shè)。因此，改善現(xiàn)有的校園一卡通，增加二維碼識(shí)別技術(shù)，是提高管理效率的有效途徑。在校園一卡通上采用二維碼技術(shù)，可以將學(xué)生照片信息、學(xué)籍信息、指紋信息、醫(yī)療信息、借閱信息、校園服務(wù)登記信息等統(tǒng)統(tǒng)寫入二維碼內(nèi)，供學(xué)籍注冊(cè)和校園各平臺(tái)查詢使用。

在校園一卡通上使用二維碼技術(shù)的特點(diǎn)有：

1）降低成本

前面已經(jīng)提到過二維碼的制作成本是很低廉的，另一方面，采用二維碼技術(shù)也在一定程度上節(jié)約了人力資源成本以及時(shí)間成本?，F(xiàn)在大部分學(xué)生手里都有很多卡，比如銀行卡、會(huì)員卡、打折卡等等，都放一起很容易失磁，而采用二維碼就不用擔(dān)心這個(gè)問題，而且采用二維碼簡(jiǎn)單方便，如若遺失，可登錄系統(tǒng)，待驗(yàn)證身份之后可自行下載打印，而不像磁卡遺失那么麻煩，成本費(fèi)也貴。

2）提高防偽能力

二維碼具有很好的防偽能力，我們可以對(duì)信息采取加密之后再存入二維碼中，也可以直接采用二維碼防偽技術(shù)來防止偽造信息，比如組合編碼防偽方法、覆隱二維條碼防偽技術(shù)以及二維條碼防偽印刷方法等都可以直接采用。另一方面，我們也可以利用二維碼識(shí)讀器進(jìn)行識(shí)別，核對(duì)持證人的照片指紋等所有可以數(shù)字化的信息，再比對(duì)掃描出來的信息，即可判定人、證的合法性與唯一性。

3）節(jié)約管理經(jīng)費(fèi)

使用二維碼技術(shù)需要使用統(tǒng)一的后臺(tái)服務(wù)以及數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣更方便管理者查詢信息，管理數(shù)據(jù)。

除了平常學(xué)生會(huì)使用的一卡通服務(wù)外，利用二維碼技術(shù)，我們還可以增加一些應(yīng)用：

1）學(xué)籍信息錄入

當(dāng)前很多高校還是通過手工錄入學(xué)生學(xué)籍信息，這是一種低效率高成本的方式，而且又很容易出錯(cuò)，經(jīng)常還要下發(fā)給學(xué)生核對(duì)信息，而通過二維碼技術(shù)，我們可以對(duì)二維碼進(jìn)行加密算法和防偽印刷方法，以達(dá)到身份辨認(rèn)唯一。在每學(xué)期開學(xué)注冊(cè)時(shí)候，工作人員只需要掃碼確認(rèn)身份信息進(jìn)入系統(tǒng)登記即可，不用再讓學(xué)生跑多個(gè)地方，蓋多個(gè)章了。

2） 考勤信息

現(xiàn)在高校老師給學(xué)校考勤記錄都是在每堂課手工錄入考勤，而使用二維碼技術(shù)之后我們可以在每個(gè)教室配備一個(gè)二維碼識(shí)讀器，學(xué)生上課之前自己掃描，期末系統(tǒng)自動(dòng)給出每個(gè)學(xué)生的考勤分?jǐn)?shù)，這樣既節(jié)省了課堂時(shí)間，也不會(huì)有考勤“作假”。

3） 畢業(yè)推薦表

由中國(guó)高等教育學(xué)生信息網(wǎng)研發(fā)的“學(xué)信二維碼”已經(jīng)亮相，招聘單位只需要用智能手機(jī)一掃即可知道該學(xué)生的學(xué)籍信息，做到及時(shí)驗(yàn)證。受此啟發(fā)，學(xué)校也可以做一個(gè)類似的學(xué)籍驗(yàn)證系統(tǒng)，在學(xué)校發(fā)給每個(gè)人的的畢業(yè)推薦表或者求職簡(jiǎn)歷上印好個(gè)人的學(xué)籍信息，招聘單位來學(xué)校招聘的時(shí)候可以通過學(xué)校提供的二維碼識(shí)讀設(shè)備立即驗(yàn)證該學(xué)生的學(xué)籍信息、獲獎(jiǎng)信息、成績(jī)信息、參加社團(tuán)信息、考勤信息以及身體健康信息等招聘單位想知道的一切數(shù)據(jù)，做到真正的誠(chéng)信保障。

5 對(duì)策建議

考慮到二維條碼有各自的特點(diǎn)，而且校內(nèi)用戶與系統(tǒng)之間需要達(dá)到資源共享和溝通便利，在制作校園二維碼的時(shí)候，就應(yīng)該考慮統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)闀r(shí)下二維碼廠商眾多，各自有各自的碼制標(biāo)準(zhǔn)，這些廠商當(dāng)然也就生產(chǎn)了自己碼制的識(shí)讀設(shè)備，并且它們之間基本互不兼容。所以我們應(yīng)當(dāng)在經(jīng)過討論以及專家驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)一的碼制標(biāo)準(zhǔn)以及相匹配的識(shí)讀設(shè)備，最大限度的實(shí)現(xiàn)資源共享。例如高密度的二維條碼，就必須選擇高分辨率的識(shí)讀設(shè)備，做到準(zhǔn)確識(shí)度信息。除此之外，還應(yīng)當(dāng)建立專門的網(wǎng)站和服務(wù)系統(tǒng)，并加強(qiáng)終端建設(shè)，做到覆蓋校園任何一個(gè)用戶需要的角落，真正實(shí)現(xiàn)“一卡在手，走遍校園”。

6 結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用離不開自動(dòng)識(shí)別，而二維碼相對(duì)于其他自動(dòng)識(shí)別技術(shù)有明顯的優(yōu)勢(shì)，它信息容量大、編碼范圍廣、成本低、可靠

（下轉(zhuǎn)第1085頁(yè)）

（上接第1080頁(yè)）

性高、保密性好，能夠更好地與智能終端相結(jié)合，校園一卡通采用二維碼技術(shù)之后，能達(dá)到更好地資源共享和用戶體驗(yàn)，總之，作者認(rèn)為以二維碼技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)能為校園數(shù)字化和信息化建設(shè)做出不可小覷的作用。

參考文獻(xiàn)：

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