二维码的原理是什么?

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我们先了解什么是二维码。不知道从什么时候开始，我们的生活突然之间就充满了二维码。看网页要二维码，加好友要二维码，现在就连楼下卖水果的大爷付款也要扫二维码。
那么大家有没有想过，这个长得奇怪的东西，到底是怎么来的呢？二维码到底是什么原理？今天我就用我专业性的知识给大家科普一下。
我们在介绍二维码原理之前，给大家说下条形码，也就是超市收银员结账的时候扫的那个东西。电脑在水平方向上识别粗细不均的黑白条，就能找出藏在里面的商品编号信息，比如价格，商品名称。相比于条形码只在一个纬度上工作的原理，二维码在水平和垂直两个纬度上都携带了信息，也就是做成了这个方块状的东西。条形码和二维码这对好基友，说白了其实就是给数字和母还有符号这类的信息换了一身衣服，把他们打扮成了能给电脑识别的黑白条和方块。

那么最关键的问题来了，这种方块是怎么变成能被电脑识别的图案的呢？这就要提到一个人类具有划时代的发明了，那就是二进制。我们平时使用的数字和字母还有汉字等各种字符，虽然画风完全不同，但是机智的人类发明了一种方法，使他们都能被统一转变为0和1组成的二进制数字序列，这个转化的过程叫做编码。

二维条码是指在一维条码的基础上扩展出另一维具有可读性的条码，使用黑白矩形图案表示二进制数据，被设备扫描后可获取其中所包含的信息。一维条码的宽度记载着数据，而其长度没有记载数据。二维条码的长度、宽度均记载着数据。二维条码有一维条码没有的“定位点”和“容错机制”。容错机制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。二维条码的种类很多，不同的机构开发出的二维条码具有不同的结构以及编写、读取方法。堆叠式/行排式二维条码，如，Code 16K、Code 49、PDF417等。
矩阵式二维码，最流行莫过于QR CODE，二维码的名称是相对与一维码来说的，比如以前的条形码就是一个“一维码”。它的优点有：二维码存储的数据量更大；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。
二维码编码过程
1、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。
2、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。3、纠错编码：按需要将上面的码字序列分块，并根据纠错等级和分块的码字，产生纠错码字，并把纠错码字加入到数据码字序列后面，成为一个新的序列。在二维码规格和纠错等级确定的情况下，其实它所能容纳的码字总数和纠错码字数也就确定了，比如：版本10，纠错等级时H时，总共能容纳346个码字，其中224个纠错码字。就是说二维码区域中大约1/3的码字时冗余的。对于这224个纠错码字，它能够纠正112个替代错误（如黑白颠倒）或者224个据读错误（无法读到或者无法译码），这样纠错容量为：112/346=32.4%
4、构造最终数据信息：在规格确定的条件下，将上面产生的序列按次序放如分块中按规定把数据分块，然后对每一块进行计算，得出相应的纠错码字区块，把纠错码字区块 按顺序构成一个序列，添加到原先的数据码字序列后面。如：D1, D12, D23, D35, D2, D13, D24, D36, … D11, D22, D33, D45, D34, D46, E1, E23,E45, E67, E2, E24, E46, E68，…
5 、构造矩阵：在构造矩阵之前，我们先来了解一个普通二维码的基本结构。



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）。
了解了二维码的基本结构后，将探测图形、分隔符、定位图形、校正图形和码字模块放入矩阵中，并把上面的完整序列填充到相应规格的二维码矩阵的区域中。
6、掩膜：将掩摸图形用于符号的编码区域，使得二维码图形中的深色和浅色（黑色和白色）区域能够比率最优的分布。
7、格式和版本信息：生成格式和版本信息放入相应区域内。版本7-40都包含了版本信息，没有版本信息的全为0。二维码上两个位置包含了版本信息，它们是冗余的。版本信息共18位，6X3的矩阵，其中6位时数据为，如版本号8，数据位的信息时 001000，后面的12位是纠错位。

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进来普及知识，谢谢楼主的分析~

ahamard

二维码里面可以携带病毒或者钓鱼网址，没事别乱扫

bil8

高级啊，学习了