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二维码技术论文

二维码技术论文

二维码技术论文范文第1篇

关键词:QR码;模拟退火算法;链码;水印

1 二维码水印加密背景及目前加密解密现状

1.1 QR二维码的应用背景

随着中国3G技术的普及,以及手机本身性能的提高,二维码作为一种全新的信息存储、传递和识别技术迅速地融入到了社会生活当中,其保密和安全问题也越来越有研究价值,2012年铁道部出现了用户隐私资料信息被二维码泄密的问题,病毒也开始通过二维码传播。目前国内针对二维码数字加密的技术的论述并不多,在当前期刊网上有关二维码讨论的258篇论文也主要集中于二维码自身的编码解码规则,只有16篇是讨论二维码数字手段加密的。其中加密采取的主要手段是通过复杂昂贵的隐形印刷技术。而讨论数字加密的只是对一般图像都通用的结合水印加密,未能很好的结合QR二维码自身的编码规则,所能负载的加密信息量也极少[3]。

1.2 国内外二维码加密研究现状

目前,国内外关于二维码信息隐藏技术的文献不是很多,研究对象主要是四一七条码(Portable Data File417,PDF417码)和QR码。在国内,针对PDF417码的研究较多且以空域水印为主,在国外,以研究QR码居多,以频域水印为主。牛夏牧[7]等利用变形技术对PDF417码中的各组成单元宽度加以适量的变动,采用误差累积的方式实现隐藏信息的嵌入和提取。陈峥等[3]针对PDF417码,提出了基于边界移位的隐藏信息嵌入算法。赵博等[4]提出一种基于结构微调法的水印算法,对PDF417码的组成条空进行适量的微调,将信息隐藏进二维码中。晁玉海等[5]提出一种对隐藏信息进行扩频和映射处理,根据PDF417码自身结构特点,通过微调条码中的条和空将信息隐藏的方法。Ming Sun等[6]提出两种基于离散小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)变换的QR码数字水印,分别可以嵌入随机序列和图片。Jau-Ji Shen等[7]针对PDF417码提出一种称作关联水印的盲水印算法,该算法可以提高水印的嵌入容量并可将PDF417码用于数据认证。

⑴二维码图和传统防伪制作技术(主要是印刷)相结合,避免码图被直接影印、拍照,比如采用隐形印刷等等;

⑵掌握二维码编码技术,对二维码码图本身做特殊处理(如加密、复合、变形等),这种方法的目的有二,一是可以让别人的识读软件无法识别码图,二是可以在这些码图中编入特别信息,以作防伪校验之用。

简而言之,一个采用特殊印刷技术,一个采用特殊编码,从而提高技术门槛也就提高了造假的成本与难度。本文研究算法基于第二种方式,对二维码码图进行特殊处理,达到嵌入 信息进行防伪校验目的。

2 适用于QR的数字水印算法

2.1 水印的嵌入算法

2.1.1 水印嵌入位置及表示方案

链码和QR二维码水印信息的位置选择和像素值改变方案,根据链码、改进的LSB算法和二维码的基本理论,本文结合处如下表示方案。QR码图像是由N*N个深色或者浅色的模块图形组成,实验中是黑色和白色模块。考虑水印需要的隐蔽性,我们选取黑色的正方形作为水印嵌入单元。假设QR码的一个模块图形的大小为M*M,其中M为模块的长度(高度),单位是像素。条码矩阵的大小为N*N。每个正方形基元占用的像素点为M/N。

如图2.1所示:跟四链码的结合方式为将正方形基元平分成四等份,每一块的大小为M/2N,选择其中的一块,按统一水印规则改变整个选中块的像素值,嵌入水印信息,按照链码方向的规则给四个方向的小矩阵编码为0,1,2,3,四幅图中的红色区域分别对应着0,1,2,3。这样每个黑色QR码的正方形基元便可以承载一位四进制的数。当图像格式为RGB三色图时,结合第一章所介绍的改进的LSB编码规则,每一块像素值按规则改变后又可表示为00,01,10,11的四进制,跟位置的编码规则相结合,每个正方形模块就可以表示一位十六进制的数,也就是4bit的信息。

2.1.2 水.印嵌入流程

如图2.2 水印算法的整体嵌入步骤:

第一步:根据基本信息编码出未加密的二维码举证,自左向右,自上而下,统计N*N黑色和白色模块的QR二维码可用来嵌入水印的黑色模块的个数,记为C,并记录下各个可用的黑色模块在二维码的二维矩阵中的位置。

第二步:依据伪指纹特征随机密钥生成技术,随机生成三个指纹特征数据记为T1、T2、T3,并将T1、T2、T3转码成和水印嵌入方式所采用的编码进制(八进制、十六进制等)相同的编码进制,统计出T1,T2,T3所需要的占用编码位数记为n1,n2,n3。

第三步:如果n1+n2+n3>c,则说明水印嵌入位置不足以嵌入所有的指纹特征数据,当嵌入位置不足时采用基于模拟退火算法竞争机制,解决各个特征信息之间采样数竞争问题,模拟退火的优势能保证了嵌入位置的随机性,和各个特征信息的均衡性。

第四步:依照模拟退火算法竞争机制产生的二维指纹矩阵加密位置对应表,对QR二维码图形进行加密。

2.2 水印的提取算法

如图2.3:首先,从加密的二维码图片中解码出二维码的基本信息。

将加密后的二维码图片记为map1和未水印加密的二维图片记为map2,导入解码程序中。

第二步:将相应的两幅图像做减法代数运算,提取图像中目标区域,给定阈值大小为水印差值的一半,将低于阈值的像素点看作相同像素点,差值取绝对值选取为了实现精确定位,因为两幅图像编码格式一致,除了不通目标区域以外,其他区域完全相同,包括图像大小等。

第三部:使用数学形态学方法,实现断线的连接,主要目的是保持目标区域边缘连续,为孤立点的去除做准备。第三步:使用改进中值滤波去除图像中孤立异常点,如果除了目标区域以外,其他区域完全相同,那么基本不需要去处异常点,在做加入噪声干扰实验时去除边缘毛边是一个需要除了的问题。

第四步:采用曲线全向跟踪技术,寻找目标区域的边缘轮廓,探查到所有目标区域边缘。

第五步:将图像按照二维码自身的编码规则分成N*N块,根据上图中提取去的各个嵌入水印的矩形区域的位置,并将区域大小经过阈值判断,去掉干扰点,定位出各个区域对应得编码值,返回二维矩阵各个嵌入水印值位置对应得值。和加密时候保存的加密二维矩阵值进行对比,进行水印验证。

3 实验

含有水印的QR码的识别和提取实验

算法稳定性实验,流程如下:

(1)产生一段随机长度和随机内容的文本T1。

(2)将文本T1编码为QR码图形Q1。

(3)计算Q1的水印容量大小。

(4)通过通过随机指纹发生器和模拟退火竞争机制产生水印信息W。

(5)向Q1中嵌入水印信息W得到含有水印的QR码图形Q2。

(6)识读Q2得到T2,并与原始编码内容T1对比,记录对比结果。

(7)从含有水印的QR码图形Q2中提取水印信息WR。

(8)比较W和WR,记录对比结果。

(9)重复1000次步骤(1)~(8)的试验,并计算QR码的识别正确率和水印嵌入和提取的正确率。

随机文本T包含英文字母、数字和常用标点符号。重复试验的次数为100次,最后记录实验结果并计算正确率。实验最终得到的数据是QR码的识别正确率为97%,嵌入和提取水印的正确率为95%。该实验表明,水印算法非常稳定,嵌入的水印不会影响到QR码的正确识别,并且水印信息的嵌入和提取不受水印内容和QR码载体图像的影响。

4 结论

提出了一种适用于QR码的鲁棒性和嵌入信息量都适中的水印算法,该算法用链码的方向编码和改进的LSB算法嵌入水印信息,保证水印信息不会改变QR码的图形结构,并确保嵌入的水印信息不会影响到QR码的正确识别。与现有的利用误差特性进行信息隐藏的算法相比,该算法极大程度增强了数字水印的隐蔽性,提高了水印信息的嵌入量。同时算法不会受到QR码的容量限制,并且适合电子保存和打印等多种形式,具有提取水印速度快,抗干扰能力强等优势。并且提出了由多种生物特征提取出的信息组成水印信息的方式,将二维码与用户绑定,实现了人码一体的认证功能。

[参考文献]

[l]何叶.基于二维条码的数字水印技术研究.长沙理工大学硕士学位论文.(2009).

[2]赵博.二维条码研究.西安电子科技大学硕士学位论文.(2007).

[3]纪兴中.基于二维条码技术的数字水印系统研究.浙江工业大学硕士学位论文.(2007).

[4]陈哲,张永林.数字水印技术在二维条码证件防伪中的应用.计算机工程与科学.28(4).42-44.(2006).

[5].二维条码技术应用及标准化状况介绍.中国标准化.5.26-42.(2006).

二维码技术论文范文第2篇

关键词:二维码;关键技术;二维码应用;移动地铁购票应用;加密解密技术

中图分类号:TP399 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)33-0187-03

Abstract: Two-dimensional code has many characteristics , such as a large storage capacity, high security, strong anti loss, low cost, low production requirements. With the continuous development and improvement of two-dimensional code technology , it is playing an important role in our life, and two-dimensional code has been widely used in many fields. But the two-dimensional code technology is rarely used in the subway, there is no real subway class app to provide services to passengers. This article summarizes the advantages and disadvantages of various types of two-dimensional code and mainly studies the key technology of the two-dimensional code,encryption and decryption technology and combines with the current mainstream technology to design a mobile Metro ticketing application.

Key words: two-dimensional code;key technology; two-dimensional code application; mobile metro ticketing applications;encryption and decryption technology

1 引言

21世o以来一维码占据全国主要市场。条码在我们的日常生活中随处可见,如在快递、超市零售、部门管理、医疗卫生以及制造等行业中,一维条码仍处于主导地位,其中在大众消费领域最广泛,占了条码市场的80%左右。由于其具有价格优势,发展时间较长等特点逐渐形成了一定规模和标准。

然而,随着条码技术飞速发展,人们日常生活的需求不断增加,二维码逐渐替代一维码终将是一个大趋势。二维码具有存储量大,抗损性强,成本低,不依赖于数据库和计算机网络,保密防伪性能强等优点,使数据采集和信息处理的速度加快,极大地提高了工作效率。随着硬件技术的发展,也将推动二维码市场的升温。如今,二维码已经渗透到各行各业,它的发展呈现一片繁荣景象。

本文对二维码的关键技术进行了研究分析,并基于研究的技术设计构建了一套移动地铁系统的实例。

2 二维码概念及特点

2.1 二维码技术概念

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,用于记录数据符号信息等。在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念,使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示相关信息,通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读从而实现信息自动处理。它具有条码技术的一些共性:每种码制有其特定的字符集;每个字符占有一定的宽度;处理图形旋转变化点;有一定的校验功能,对不同行的信息自动识别功能等。

2.2 特点

1)二维码信息承载量更大

一维码的信息部分只能是数字或字母,空间利用率较低,数据容量较小一般只可容纳30个字符左右。二维码信息承载量大,最大数据含量可达1850个字符,不仅能显示数字、字母,还可以显示的信息内容可包含,字母,数字,汉字,字符等更详细的内容。

2)纠错能力强

一维码有一点损坏则无法正常识别,而二维码则很好解决了这个问题,二维码把部分数据进行重复冗余编码,简单说就是一个数据在码上不同的地方同时存储,这样当其中一个存储数据的区域被遮挡或损坏时,只要与其存储数据相同的区域没有被遮挡或损坏,就可以正常识读。在最高纠错级别下,损坏30%的情况,仍可以识读,纠错能力与一维码相比大大增强。

3)速度更快

二维码由于自身存储信息量较少,所以不需要调用电脑的数据库资源进行配合,识别速度由自身因素决定,识别速度大大提高。

4)安全性高

与一维条码相比,二维码的保密性更好。通过在二维码生成中,利用加密算法进行加密,保护了二维码内容不被他人获得。

3 二维码关键技术

3.1 QR Code码制

(1)QR Code码简介

二维码中常用的码制有:Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K等,目前最为流行的为QR Code码,这种二维码能够快速读取,与之前的条形码相比,QR 码能存储更丰富的信息,包括对文字、URL 地址和其他类型的数据加密,因此本文主要讨论QR Code码制的关键技术。

(2)QR Code编码技术流程

1)首先进行数据分析,用以确定编码的字符类型,按相应的字符集转换成符号字符,再选择纠错等级,规格一定的条件下,纠错等级越低表示真实数据的容量越大。

2)其次对数据进行编码,以8位一个码字的方式将数据字符转换为位流,整体构成一个数据的码字序列。

3)纠错编码。按需要将上面的序列分块,根据纠错等级和分好块的码字,产生纠错码字序列,再加入到数据码字序列后面,生成一个新的序列。

4)构造最终数据信息。在确定完规格后,将上面产生的序列按次序放入分块中。

5)构造矩阵。将探测图形、定位图形、校正图形、分隔符和码字模块放入矩阵中。

6)掩摸。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)区域能够按最优比率分布,提高阅读的可靠性。

7)最后将生成格式和版本信息放入相应区域内。

3.2移动地铁应用中车票加密技术

在移动地铁应用中,车票的安全性问题是人们较为关注的,本文讨论一种对二维码的加密技术,以保障车票的安全性。

(1)混合加密算法

用算法对明文文件进行加密,同时用RSA加密算法对DES密钥进行加密,混合算法进一步保证了二维码的安全性。

首先,生成DES加密密钥,为了提高数据的安全性,每一个密钥K只能使用一次。

其次,生成用于加密明文的密钥,利用RSA加密算法的公开加密密钥对DES的密钥K进行加密,形成DES加密的密Ck,并保存。

最后,利用生成的密钥Ck对明文P进行DES加密,生成密文。

(2)基于DES与RSA的混合加密算法的解密算法

用DES算法对密文解密,同时用RSA算法对DES密钥进行解密。

首先,生成用于DES解密的密钥K。

其次,利用RSA的解密密钥对DES的密钥Ck进行解密,形成DES解密的密钥K。

最后,利用生成的密钥K对密文C进行DES解密,生成明文文件。

4 二维码应用实现

4.1二维码车票生成

在乘客明确乘车路线后,对于没有城市交通卡的乘客,可以选择手机购票功能。手机购票页面提供武汉地铁线路图,点击站点,即可设置起点终点或查看站点信息,也可手动输入始终点。设置完成后,会出现票价的详细信息(包括路程和地铁班次时间),乘客选择购票并完成在线支付后,系统会自动生成一个临时二维码并保存在“我的二维码”中。乘客出入站可直接扫二维码,在出站后,服务器端会抹掉该条记录,而乘客手机里的临时二维码也会随之消失。该功能解决了乘客排队购票的不便,并为乘客提供在线查看站点出口详情的方便,而地铁公司也可省去制作临时地铁票的成本。

4.2个人二维码

对于持有城市一卡通的乘客,应用提供交通卡绑定,余额查询,充值,挂失等功能,用户可以通过手机号注册账号,登录后即可使用以上四个功能,在完成交通卡绑定后,系统会生成一个个人专属的二维码,并保存在“我的二维码”中。此版块为交通卡持有人群也提供了极大的便利,可以在忘带交通卡时,通过手机应用里的个人二维码在闸机上直接扫码进出站,出站时如果卡上余额不足,及时弹出补差价的提醒,在线支付补完差价后,乘客才可出站。个人二维码区别于临时二维码的是,不会在使用一次后消失,除非乘客解除绑定。

之所以把我的二维码单独列出来作为一个功能版块,一是由于生成的二维码分为两种,二是为了方便乘客快速进出站。如何用户购买了临时票,临时二维码则会覆盖个人二维码,理论上应当优先使用临时票。

4.3 二维码读取技术

1) 线性CCD和线性图像式阅读器

可阅读一维条码和线性堆叠式二维码(如PDF417),在阅读二维码时需要沿条码的垂直方向扫过整个条码,我们称为“扫动式阅读”。这类产品比较便宜。

2)带光栅的激光阅读器

可阅读一维条码和线性堆叠式二维码。阅读二维码时将光线对准条码,由光栅元件完成垂直扫描,不需要手工扫动。

3)图像式阅读器

采用面阵CCD摄像方式将条码图像摄取后进行分析和解码,可阅读一维条码和所有类型的二维条码。

5 结束语

随着互联网的飞速发展,人们对二维码的需求不断的上升,二维码也在我们的日常生活中扮演重要角色。基于二维码的移动地铁应用会推动经济社会的发展,我们需要把握有利和不利因素,二维码在地铁中的应用还未成型,这有利于我们抓住机遇。当然,我们的作品尚且存在诸多的不足,也需要不断地完善,下一步我们将在识别二维码的地铁闸机上进行研究,努力提高识别二维码的速度与稳定性,使我们的系统得到更好的应用。我们相信,我们构想的服务模式会得到乘客们的认可。

参考文献:

[1] 杨军, 刘艳, 杜彦蕊. 关于二维码的研究和应用[J]. 应用科技, 2002, 29(11):11-13.

[2] 黄吉兰. 二维条码QR Code编码原理及实现[J]. 电脑知识与技术:学术交流, 2013(12):2904-2908.

[3] 肖建国. 二维码在计量工作中的应用[J]. 山东工业技术, 2015(7):275-275.

[4] 杨丽娟, 孙红艳, 李瑛. RSA算法在QR码防伪技术中的应用[J]. 北华航天工业学院学报, 2014, 24(2):24-27.

[5] 殷国富, 贾有函. 产品自动识别的二维条码技术[J]. 条码与信息系统, 1994(1):17-20.

[6] 方媛, 傅华明, FangYuan,等. 二维条码加密算法的研究[J].电子技术, 2009, 46(1).

二维码技术论文范文第3篇

【关键词】手机 二维码 安全

随着智能移动设备的普及以及无线网络的成熟,移动互联网正以不可阻挡的姿态快速发展。而作为移动互联网的主要客户端,手机自然成了各大商家争夺的焦点。为了更有效地利用手机这个巨大的市场,一系列的技术开始普及推广,其中,二维码便是其中典型的代表。手机二维码作为二维码技术与移动终端手机的结合,借助手机使用的便利性以充分发挥二维码的便利性,使得手机二维码越来越受到人们的青睐。

1 手机二维码

二维码是编码机制巧妙利用构成计算机逻辑0、1比特流的概念,在平面分布黑白相间的图形记录数据符号的信息,形成与二进制对应的几何形状,再通过手机等设备扫描实现信息的展现。二维码中的信息可以是文本、网站链接、文件、图片、甚至视频、软件安装包等。它不仅信息容量大,纠错能力强,而且识读速度快,不需要记忆,易于操作。

2 手机二维码主要的应用模式

手机二维码主要的应用模式有:二维码订单、二维码下载、二维码交友、二维码防伪。

2.1 二维码订单

通过使用手机扫描二维码下单是现在流行的一种消费形式,由于现在的房租上涨,餐饮业经营成本上升,许多餐馆经营不善,纷纷关门。与此同时,有人开始将餐馆搬回到自己家里,在家中做餐饮,通过微信外卖。卖家将烧好的菜的图片制作成宣传广告活页,并印上订餐的二维码,然后到社区、医院、商务办公区发送。客户在这些广告活页上选喜爱的菜,用手机扫描订餐二维码即可下单,商家通过手机及时接单,按照订单要求做出饭菜,并快速送到客户手中,这样免去了外出用餐奔波和选地点的辛苦,一方面节约了客户的宝贵时间,另一方面又降低了商家的经营成本,这种消费方式受到越来越多人的青睐。

2.2 二维码下载

扫描二维码下载也是二维码的典型应用。许多游戏开发商家通过在各种媒体上印制游戏的二维码,使用手机扫描二维码即可下载该游戏。许多手机游戏发烧友非常乐意接受这种游戏下载方式,例如,一款名叫酷跑的手机游戏曾经在手机游戏发烧友中火爆,一时间,无论是在车站、旅行的车上、还是在他们休息时,都玩的不亦乐乎。这种游戏推广模式,受到越来越多的游戏商家的追捧。

2.3 二维码交友

通过扫描二维码交友逐渐成为现代生活方式中人们之间通信聊天的一种时尚,典型的应用是腾讯推出的微信聊天工具。微信因其既带有语音聊天,又带有视频通信的功能,一经推出,立即在手机用户之间火爆。微信自带有二维码功能,用户只需当面扫描对方的微信二维码即可添加为好友,省去了通过账号查找添加好友的繁琐步骤,方便了用户之间的联系。用户使用微信也可以制作自己的二维码,然后将自己的二维码出去,二维码逐渐成为用户的个人明信片。此外,二维码还被绑定在用户的博客、微博、论坛和推特等用户个人网络通信媒介。

2.4 二维码防伪

二维条码具有多重防伪特性,可以采用密码防伪、软件加密及利用指纹、照片等进行防伪,因此具有极强的保密防伪性能。在电子商务以势不可挡的潮流影响下,网购已成为一种新的消费方式,淘宝、天猫、京东成为人们网购的几大著名网站。厂家为了向保证自己产品的质量,在产品上贴上产品的二维条码防伪,用户使用手机扫描商品的二维码登陆厂家的官方网站对商品进行验证。二维码防伪已逐渐成为厂家和商家取信消费者从而提高信誉度的方式。

3 手机二维码应用存在的问题

与条形码相比,尽管二维码具有数据容量大、纠错能力强等诸多优势,但是据统计二维码只占据5%的市场,二维码迟迟未能普及的原因有下面几方面。

3.1 技术标准不统一

目前全球的二维码有20多种,各种二维码技术标准不一致。二维码技术源自国外,各种二维码技术并没有针对汉子进行特别的设计。核心技术都掌握在国外厂商的手里,加上二维码技术专利费和生产二维码的设备昂贵大大增加了生产二维码的成本,并且也存在一定的安全隐患,这限制了手机二维码的推广普及。

3.2 手机二维码病毒问题

随着二维码的应用与推广,二维码已经成为病毒传播的新通道,手机木马、手机病毒等通过二维码进行传播的潜在风险日益严重。用手机扫描二维码进行上网、下载都有可能成为病毒攻击的目标。手机解码链接上网的网站可能带有流氓插件,病毒或恶意程序也能伪装成二维码的形式使用户手机扫描难以被识别。

3.3 昂贵的支持终端问题

虽然我国手机用户数量在全球排第一,手机在用户中的普及率居于世界前茅,单二维码的普及率远不及欧美日韩。二维码的应用最终要靠支持终端来实现,而支持二维码扫描和带有二维码解码软件的智能手机价格昂贵,手机二维码业务如要普及,一个平民化的支持终端是问题的关键。

4 手机二维码业务发展策略

(1)设计二维码技术标准,研发新的二维码生产设备,降低二维码生成成本。

(2)手机厂商提高智能手机生产技术,降低智能手机价格,降低使用手机二维码的业务费用。

(3)加强手机二维码安全监测力度,为用户使用手机二维码提供安全保障,让人切实体会到“码”上生活的乐趣、便利与实惠。

5 结束语

手机二维码作为一种新型的手机业务,给产品广告推广和用户电子业务带来了极大的便利。随着电子商务业务的推广,手机二维码的安全问题也越来越受到人们的重视,因此,价格低廉而又有安全保障是手机二维码的未来趋势。

参考文献

[1]许统.手机二维码在国内的发展及应用 [J].电脑与信息技术,2011(06).

[2]王波.手机二维码技术及业务发展[J]. 通信世界,2007(30).

[3]屈雪莲.手机二维码开启全新增值业务空间[J].通信管理与技术,2010(02).

[4]张君枫.二维码的安全问题研究[J].安全技术学术探讨,2013(09).

[5]周晓伟.二维条码识别技术研究[D].上海:上海交通大学,2007.

作者简介

张国防(1975-),男,河南省滑县人。硕士学位。现为海南软件职业技术学院讲师。研究方向为信息安全。

二维码技术论文范文第4篇

[关键词]二维码;数据传输;

中图分类号:TN919.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)24-0104-01

1.引言

1.1 二维码技术简介

国外对二维码技术的研究始于20世纪80年代末,在二维码符号表示技术研究方面已研制出多种码制,常见的有PDF417、QR Code、Code 49、Code 16K、Code One等。这些二维码的信息密度都比传统的一维码有了较大提高,如PDF417的信息密度是一维码CodeC39的20多倍。在二维码设备开发研制、生产方面,美国、日本等国的设备制造商生产的识读设备、符号生成设备,已广泛应用于各类二维码应用系统。二维码作为一种全新的信息存储、传递和识别技术,自诞生之日起就得到了世界上许多国家的关注。

1.2 xml技术简介

Xml是一种可扩展标记语言,Xml是Internet环境中跨平台的,依赖于内容的技术,是当前处理结构化文档信息的有力工具。其具有较好的通用性,是一种目前已被公认的数据交换的格式文档。

1.3 项目背景

在我们的实际工作中,存在OA网和工作网,OA网用于办公公文流程流转,工作网用于处理实际工作事项,根据保密要求,两网之间实现物理隔绝。但是两网间有不少数据是需要从OA网传到工作网的,长久以来都是利用人工录入的方法,讲OA网中的信息录入到工作网上,不仅效率低,而且由于是人工录入,还容易出现出错的现象。

1.4 论文架构简介

论文的后续部分组织如下:第2节第一部分给出需要用到的数据的xml格式定义,第二部分给出xml文档的,第三部分则完成开发环境的搭建;第3节第一部分对系统进行了架构设计,第二部分对系统进行模块划分,第三部分对系统进行了详细设计,第四部分通过实验验证系统;第4节对本了相关总结。

2. 应用系统的概要分析

2.1 xml格式的定义

Xml文档要被支持认读到数据库中,首先就要定义一种数据交换标准,这就好像是一种“暗语”。例如,我们要将需要传输的数据放在xml文档中,它在xml文档中就需要按照我们既定的标准,这就是xml格式的定义,包括xml文档中的元素、节点、属性等。只有经过了定义,并按照这种定义,两网之间的数据才符合规范地传输。

2.2 数据组合的定义

两网之间由于没有物理相连,所以我们不能直接进行xml文档的生成和传输,传输还是要通过二维码的方式进行。所以xml文档的生成应该是在工作网接收到来自OA网的数据,并解析之后才生成xml文档,而这些接收的数据,就是二维码。OA网应该有一个数据提取和整合的功能,将我们需要的数据提取出来,并按照一种约定的格式进行组合。例如,我们可以规定“@@”为开始符,规定“@#”为结束符,“//”为数据分隔符。这样,所有在“@@”和“@#”之间的字符串就是我们的数据,再以“//”将数据字段从字符串中提取出来就得到我们的数据了。

2.3 应用环境的搭建

所需设备包括:OA网PC机一台;工作网PC机一台;二维码扫描枪一个;

其中二维码扫描枪通过usb线连接到工作网PC机,扫描枪口对准OA网PC机的二维码出图区,用于接收OA网生成的二维码图片并将数据通过usb传输到工作网PC机的程序焦点。

3. 应用系统的详细设计与实现

由于该系统只是在一个OA网做数据提取,数据组合,二维码编码,在工作网做二维码解码,xml生成,数据导入工作,所以其流程是很显然的,基本上是基于应用,所以我们也无需对软件作分层。

3.1 数据提取和组合

我们可以通过程序的接口或者访问数据库的方式对数据进行访问提取,并且按照既定的数据组合定义进行数据组合,得到字符串。

3.2 AES加密

由于不少二维码编码库文件都对于全角字符的认读存在遗漏,所以我们在此利用AES加密对提取组合的数据字符串进行加密,得到全英文组合的字符串,这样可以解决部分不再编码库中的数据的编码,并同时提高的数据的安全性,这一功能可在将来扩展到其他网络中去。

3.3 数据分段编码

为了避免字符串长度过大,生成的二维码图片信息量过大超越扫描枪的认读范围,我们有必要对数据信息进行分段编码。这样,我们就可以解决这个因信息量过大而无法认读的问题。

数据分段编码需要注意的问题是,分段的数据隶属于哪个原数据,在分段后排在第几段,工作网接收程序在接收到所有原数据的数据后才进行整合、解密,以确保数据的完整性和正确性。

数据编码是很简单的事情,我们只要利用编码库提供的借口就可以实现编码了。

3.4 分段数据的接收

分段数据编码后,在OA端显示器显示出来,扫描枪扫描后将分段信息传到接收程序的接收焦点,接收程序将数据缓存起来,在该组信息所有数据都扫描接收之后,将缓存的分段信息按编好的序号重新整合,并通过AES解密,还原出原来的数据组合。

3.5 组合数据的还原和xml生成

在得到还原之后的组合数据后,我们要讲数据提取出来,这个我们根据之前的数据组合定义split逆向得到。在得到这些数据后,根据xml格式定义,利用开发工具引用xml,生成满足我们需要的xml文档即可。

3.6 xml文档的导入

Xml文档的数据导入,这是最后一步工作,可以在xml文档生成的同时由程序自动导入,也可以通过其他方式进行导入,例如利用其它导入工具手工导入。只要我们生成的xml文档满足我们之前定义的xml规范就可以了。

4.结论

通过我们的努力,我们利用二维码技术和xml技术实现了物理隔绝的两个网络之间的数据传输,解决了实际工作中遇到的困难,大幅度地提高效率。

参考文献

[1] 鹿钦鹤;任涛;AES算法的研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2007年01期.

二维码技术论文范文第5篇

与此同时,随着全球移动产业的迅猛发展,移动学习(Mobile learning)已成为教育领域的一个热点。我国移动学习虽然起步稍晚,但也呈现蓬勃发展的态势。国内第一个移动教育实验室――北京大学现代教育中心教育实验室,于2002年起承担了教育部高教司试点项目;此后,南京大学、清华大学和北京师范大学等高校都启动了“移动教育”项目[1]。2010年后,香港、上海、南京等地区也陆续开展了移动学习的实验项目,如今,越来越多的学校和地区加入到移动学习的研究和实践中。

顺应移动通讯技术与移动学习方式发展的趋势,将二维码与移动学习有机结合,既是时展的必然,是移动学习向社会化推广的有效途径,又为二者各自的发展提供了更广阔的空间,更为千千万万的学习者提供了更多更好的学习机会。

一 二维码的自身特点是它与移动学习相结合的先天优势

(一)二维码的概念

二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面上(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的;在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”“1”比特流的概念,使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息,通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理:二维码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息,因此能在很小的面积内表达大量的信息[2]。

(二)二维码的特点及优势

1 高密度编码,信息容量大。可容纳多达1850个大写字母或2710个数字或1108个字节,或500多个汉字,比普通条码信息容量大几十倍。

2 编码范围广。该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码,用条码表示出来;可以表示多种语言文字;可表示图像数据。

3 容错能力强,具有纠错功能。这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时,照样可以正确得到识读,损毁面积达50%仍可恢复信息。

4 译码可靠性高。它比普通条码译码错误率(百万分之二)要低得多,误码率一般不超过千万分之一。

5 可引入加密措施。保密性、防伪性好。

6 成本低,易制作,持久耐用。

7 条码符号形状、尺寸大小比例可变。[3]

二维码这些特点也正是它的优势所在,为它和移动学习的结合奠定了良好的基础。

二 移动学习的特点及相关理论是它与二维码结合的理论基础

(一)移动学习的概念

在移动学习这样一个与时代和科技密切相关的领域,由于涉及的要素和角度较多,国内外专家各抒己见,至今对移动学习并没有一个统一而权威的定义。例如:

Dye 等人对M-Learning 作了一个较具体的定义:移动学习是一种在移动计算设备帮助下的能够在任何时间任何地点发生的学习,移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效地呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流[4]。

我国北京大学现代教育技术中心移动教育实验室给移动教育作出如下定义:移动教育是指依托目前比较成熟的无线移动网络、国际互联网以及多媒体技术, 学生和教师通过使用移动设备(如手机等)来更为方便灵活地实现交互式教学活动[5]。

笔者认为,没有必要纠结于定义的统一性,因为移动学习本身就是一个与时俱进的产物,具有鲜明的时代特征,其内涵也会随着研究的深入和时代的变迁而不断发展,很难做到真正全面性地概括。

(二)移动学习的特点及理论基础

从上面的概念讨论中,我们已经可以看出移动学习的一些特点,如学习便捷性、时空灵活性、移动交互性、情境相关性等。这些特点与非正式学习、境脉学习、活动学习、情境学习、经验学习等学习理论有着密切的关系[6]。

1 非正式学习

非正式学习是课堂外的一种学习,不依赖于教师的课堂教学,是一种根据个人兴趣和人际交流获得知识的方式。

2 境脉学习

境脉学习理论强调学习者内部世界对于学习的重要性,重视对学习者现有知识结构、学习动机、学习兴趣的分析。

3 活动学习

活动学习是指在实践活动中的学习,即以问题为中心组成学习团队,在外部专家与团队成员之间的相互帮助下,通过主动学习、不断质疑、分享经验,使问题得到解决。

4 情境学习

情境认知与学习理论将学习者隐喻为“认知学徒”,重视隐性知识的学习,强调通过“活动感知”为学生建构学习模式、搭建抛锚式学习的支架、发展学生的自信心。

一方面,这些新型的学习理论为移动学习提供了理论基础,并指导移动学习的实践;另一方面,二维码为移动学习理论在实践中的应用提供了新的技术手段与方法,但与二维码结合后的移动学习也必须符合移动学习本身的特点及规律。

三 智能手机的快速发展为二维码及移动学习提供了前所未有的机遇

(一)手机二维码的应用

二维码本身并不是专门为手机设计,但手机与二维码的结合,大大拓展了二维码的应用价值。手机二维码是将智能手机作为二维码的识读设备和载体,通过二维码实现信息导航与信息承载,包含主读和被读两类应用。主读类应用是把带有摄像头的手机当做扫描器对二维条码进行扫描,通过用户手机里安装的解码软件来获取二维条码中存储的信息,用此进行上网,自动文字输入,资料交换等应用;被读类应用通常是终端用户在完成各种在线或非在线交易后,二维码作为电子凭证通过移动网络传输,以短信或彩信的形式存储在用户手机上,之后再运用专用设备进行识读确认,以此来验证交易的真实性[7]。

(二)智能手机市场的壮大及在大学生中的普及

全球著名的美国市场研究公司IDC预测,2015全球智能手机出货量将比2014年增加11.9%,达15亿部[8]。根据eMarketer对全球手机使用最新预测,中国是世界上智能手机用户最多的国家。中国智能手机用户量将超过5亿,10个智能手机用户中有近三个是中国人[9]。根据中国互联网络信息中心(CNNIC)2014年7月 《第 34 次中国互联网络发展状况统计报告》,截至2014年6月,中国手机网民规模达5.27亿,网民中使用手机上网的人群占比提升至83.4%,手机无疑是我国网民的第一大上网终端[10]。

智能手机及手机上网在大学生中的普及更是有目共睹。笔者进行了一个统计,在笔者执教的4个班级178名大学生中,智能手机的拥有者达164人,占92.1%,其中使用手机上网的有161人,占学生总人数的90.4%。尽管存在一些学校和地区差异,智能手机及手机上网在大多数高校的普及率应该不会低于80%。

智能手机和手机上网的迅速发展对于二维码及移动学习是难得的机遇,让其真正走进我们日常生活提供了最便利的条件。

四 基于手机二维码的大学生移动学习的特点及功能

(一)基于手机二维码的大学生移动学习的特点

基于手机二维码的移动学了具备一般移动学习的共性(如便携性、移动性、灵活性等)外,还具有自己的特性。

1 即时高效性

研究表明,在进行移动学习时,困扰学习者的一个较大的现实问题是进行冗长的网址输入和用手机扫码工具对二维码进行识别,并通过无线网络能够方便快捷的自动连结与该二维码对应的教学资源,取代了冗长web网址或大量信息的输入,无需记忆或搜寻,识别时间短,内容响应快,纠错能力强,大大提高了学习效率。

2 直接针对性

一般的移动教育学习者通常需要先链接一个WAP页面,然后再在站内搜索相关内容,而二维码能够编码图片、声音、文字等多种信息,因此可以通过扫描二维码,直接获取对应信息,无需“大海捞针”,也无需繁琐地导航,大大省略输入时间和搜寻时间,提高了针对性。教师也可按教学计划或教学进度以二维码方式相应信息,从而实现教学信息的快速精确推送。

3 自主个性化

一般的移动学习虽然也可以自己掌握学习时间,学习地点,学习进度,但对内容的筛选却比较费时费事。而二维码可以将知识点 “小块化、零碎化”,许多独立的学习信息单独存取,例如一张图片,一个音频,一段视频等,学习内容更加细化,学习者可以有选择地进行筛选,掠过不需要的信息,而对自己需要的信息进行收藏管理,目的更加明确,个性化程度更高。

4 协作交互性

通过二维码,学习者在自己纵向深度学习的同时,还可与其他同学及教师进行有针对性的横向交流。如:学习者可就感兴趣的问题对教师提问或探讨,学习者之间也可相互分享二维码,互通有无,共享学习资源。教师的教学任务可通过二维码传达,学习者的完成情况及信息反馈也能通过智能手机实时上传到网页。通过二维码还可设计安排教学环节,引导学习者进行任务性学习和协作性学习。

5 数据追踪的简便性

一般的移动学习通常是以页面浏览量、资源下载量或用户点评这些的方式来统计学习数据,而基于手机二维码的移动学习,除了上述方式,还可以通过对学生二维码扫码情况的统计分析让教师了解学生的学习进度、学习内容、直接知道学生的兴趣点所在,或者任务型学习的大致完成量。此外,学生也可以通过扫码记录轻松了解自己的学习轨迹及学习内容。

6 生动趣味性

形象地说,二维码是连接平面媒体和数字多媒体的桥梁。每个二维码图形包含唯一的独立的信息,学习者直接用手机解码学习内容,使教材突破平面文字的限制。在此过程中,学生既能体会到解密的喜悦,更能产生对多媒体素材的良好体验,增加学习的兴趣,促进探究性学习方式,主动解决学习上的疑难。

这些特点是手机二维码赋予移动学习的新活力,是移动学习与时俱进的表现。

(二)基于手机二维码的大学生移动学习方式的参与者及职能

1 大学生

大学生通过智能手机上的扫码工具,扫描二维码,完成注册及系统登陆后,可将接收的二维码转化为对应文本、网址、图片或音频、视频等实际可识别信息,并针对该信息进行相应的操作,如浏览、反馈、收藏、下载、分享等。还可通过学习系统中的个人中心管理个人信息、个人收藏、个人学习轨迹等。

2 大学教师

以教师身份登陆后,可实现教师自己个人信息和学生信息的双重管理,教师可根据安排,课程内容,生成二维码,还可对课程内容及二维码进行修改、删除等动作。通过互动学习系统,教师可进行在线答疑、课程讨论等互动教学。

3 系统管理员

系统管理员的权限最高,负责整个学习系统的正常运转及管理。主要有系统登录、信息管理、数据库管理、系统设置、课程管理等模块,为教师和学生各项功能的开展提供技术支持和保障。

基于手机二维码的移动学习方式是将手机二维码及移动学习的优势相互叠加,并在一定程度上弥补了传统学习的一些不足。从技术上讲并不难,成本也比较低,推广性却很强。这看似简单的一步,却可以让广大的大学生受益,在享受现代科技和通讯带给我们便利的同时提高自主学习效率。但如何完善和设计好各个模块却值得技术人员和教育工作者仔细推敲。相信随着实践的深入和时代的发展,会有更多创新的点子和改进的方面,让科技更好地为学习服务。

参考文献

[1]傅健,杨雪. 国内移动学习理论研究与实践十年瞰览[J].中国电化教育,2009(7):36-41.

[2]徐辉.QR code二维条码编解码系统的应用研究[D]. 南京: 南京邮电大学, 2011.

[3]刘劲松,方加元. 手机零距离 手机知识读本[M]. 北京:机械工业出版社, 2011:119-122.

[4]Aleksander Dye et al: Mobile Education-A Glance at The Future[EB/OL]. http:///forskning/

mobile_education.

[5]崔光佐等.移动教育――现代教育技术的一个新方向[A].全国高等学校教育技术协作委员会.现代教育技术研究与应用――e-Learning 的理论与实践[C].重庆:西南师范大学出版社,2001.

[6]叶成林,徐福荫. 移动学习及其理论基础[J]. 开放教育研究,2004(3):23-26.

[7]汪琪.浅议二维码技术在高校信息化建设中的应用[J]. 湖北经济学院学报:人文社会科学版,2012(9):173-174.

[8]http:///getdoc.jsp?containerId=254912.

[9]eMarketer:Worldwide Smartphone Usage to Grow 25% in 2014――Nine countries to surpass 50% smartphone penetration this year[DB/OL], http:///Article/Worldwide-Smartphone-Usage-Grow-