QR-код

QR-код для URL-адреса главной страницы английской Wikipedia Mobile.

QR -код ( код быстрого ответа ) — это тип двумерного матричного штрих-кода , изобретенный в 1994 году японской компанией Denso Wave для маркировки автомобильных деталей. Он представляет собой черные квадраты на белом фоне с реперными маркерами, которые читаются устройствами обработки изображений, такими как камеры, и обрабатываются с использованием коррекции ошибок Рида-Соломона до тех пор, пока изображение не будет правильно интерпретировано. Затем необходимые данные извлекаются из шаблонов, которые присутствуют как в горизонтальном, так и в вертикальном компонентах QR-изображения.

В то время как штрих-код представляет собой машиночитаемое оптическое изображение, содержащее информацию, специфичную для маркированного предмета, QR-код содержит данные для локатора, идентификатора и веб-отслеживания. Для эффективного хранения данных QR-коды используют четыре стандартизированных режима кодирования: (i) числовой, (ii) буквенно-цифровой, (iii) байтовый или двоичный и (iv) кандзи . По сравнению со стандартными штрих-кодами UPC , система маркировки QR нашла применение за пределами автомобильной промышленности из-за более быстрого считывания оптического изображения и большей емкости хранения данных в таких приложениях, как отслеживание продуктов, идентификация товаров, учет рабочего времени, управление документами и общий маркетинг.

История

Система QR-кодов была изобретена в 1994 году в Denso Wave в Японии. автомобильной компании Первоначальный дизайн чередующихся клеток, представленный командой исследователей во главе с Масахиро Хара , находился под влиянием черных и белых фишек, сыгранных на доске Го ; Схема обнаружения положения была найдена и определена путем применения наименее используемого соотношения (1:1:3:1:1) в черно-белых областях печатного материала, которые не могут быть ошибочно идентифицированы оптическим сканером. Функциональная цель системы QR-кодов заключалась в облегчении отслеживания типов и количества автомобильных запчастей путем замены индивидуально сканированных этикеток со штрих-кодом на каждой коробке с автозапчастями одной этикеткой, содержащей данные каждой этикетки. Четырехугольная конфигурация системы QR-кодов объединила данные различных этикеток со штрих-кодами с кандзи, кана и буквенно-цифровыми кодами, которые были напечатаны на одной этикетке.

Принятие

QR-коды можно отображать на зданиях, например, на этом красящемся в Кейптауне .

По состоянию на 2024 год QR-коды используются в гораздо более широком контексте, включая как коммерческие приложения для отслеживания, так и приложения, ориентированные на удобство, предназначенные для пользователей мобильных телефонов (так называемые мобильные теги). QR-коды могут использоваться для отображения текста пользователю, для открытия веб-страницы на устройстве пользователя, для добавления контакта vCard на устройство пользователя, для открытия универсального идентификатора ресурса (URI), для подключения к беспроводной сети или для написать электронное письмо или текстовое сообщение. Существует множество генераторов QR-кодов, доступных в виде программного обеспечения или онлайн-инструментов, которые либо бесплатны, либо требуют платной подписки. QR-код стал одним из наиболее часто используемых типов двумерного кода.

В июне 2011 года 14 миллионов американских мобильных пользователей отсканировали QR-код или штрих-код. Около 58% этих пользователей сканировали QR-код или штрих-код из дома, а 39% сканировали из розничных магазинов; 53% из 14 миллионов пользователей — мужчины в возрасте от 18 до 34 лет.

В 2022 году 89 миллионов человек в США отсканировали QR-код с помощью своих мобильных устройств, что на 26 процентов больше, чем в 2020 году. Большинство пользователей QR-кодов использовали их для совершения платежей или для доступа к информации о продуктах и ​​меню .

В сентябре 2020 года опрос показал, что 18,8 процента потребителей в США и Великобритании полностью согласились с тем, что они заметили рост использования QR-кодов с тех пор, как за несколько месяцев до этого начались действующие на тот момент ограничения, связанные с COVID-19.

Стандарты

Структура QR-кода (версия 7) с выделением функциональных элементов

Существует несколько стандартов, охватывающих кодирование данных в виде QR-кодов:

• Октябрь 1997 г. - Международная ассоциация автоматической идентификации и мобильности AIM (Ассоциация автоматической идентификации и мобильности).
• Январь 1999 г. - JIS X 0510.
• Июнь 2000 г. - ISO / IEC 18004: 2000 Информационные технологии. Методы автоматической идентификации и сбора данных. Символика штрих-кода. QR-код (сейчас отозван).
  Определяет символы моделей QR-кода 1 и 2.
• 1 сентября 2006 г. - ISO / IEC 18004: 2006 Информационные технологии. Методы автоматической идентификации и сбора данных. Спецификация символики штрих-кода QR Code 2005 (сейчас отозвана).
  Определяет символы QR-кода 2005, расширение модели QR-кода 2. Не указывается, как читать символы QR-кода модели 1, и не требуется это для обеспечения соответствия.
• 1 февраля 2015 г. – Информация ISO/IEC 18004:2015. Методы автоматической идентификации и сбора данных. Спецификация символики штрих-кода QR-кода.
  Символ QR Code 2005 переименовывается в QR Code и добавляется пояснение к некоторым процедурам и незначительные исправления.
• Май 2022 г. – ISO/IEC 23941:2022 Информационные технологии. Методы автоматической идентификации и сбора данных. Спецификация символики штрих-кода прямоугольного микро-QR-кода (rMQR).
  Определяет требования к Micro QR-коду.

На прикладном уровне между большинством реализаций существуют некоторые различия. Японская компания NTT DoCoMo установила де-факто стандарты кодирования URL-адресов, контактной информации и некоторых других типов данных. с открытым исходным кодом Проект ZXing поддерживает список типов данных QR-кода.

Использует

QR-код, используемый на большом рекламном щите в Японии, ведущий на сайт sagasou.mobi.

QR-коды стали обычным явлением в потребительской рекламе. Обычно смартфон используется в качестве сканера QR-кода, отображающего код и преобразующего его в некоторую полезную форму (например, стандартный URL-адрес веб-сайта, тем самым устраняя необходимость ввода пользователем его в веб-браузер ).

QR-код стал центром рекламной стратегии, поскольку он обеспечивает более быстрый доступ к веб-сайту бренда, чем ввод URL-адреса вручную. Помимо простого удобства для потребителя, важность этой возможности заключается в том, что она увеличивает коэффициент конверсии : вероятность того, что контакт с рекламой превратится в продажу. Он без особых усилий и задержек уговаривает заинтересованных потенциальных клиентов продвинуться дальше по воронке конверсии , немедленно перенаправляя зрителя на веб-сайт рекламодателя, тогда как более длительная и целенаправленная рекламная кампания может потерять интерес зрителя.

Хотя изначально QR-коды использовались для отслеживания деталей в производстве автомобилей, они используются в гораздо более широком спектре приложений. К ним относятся коммерческое отслеживание, контроль складских запасов, продажа билетов на развлечения и транспорт, маркетинг продуктов и лояльности, а также маркировка продуктов в магазинах. Примеры маркетинга включают в себя случаи, когда скидка и процентная скидка компании могут быть зафиксированы с помощью декодера QR-кода, который представляет собой мобильное приложение, или хранения информации о компании, такой как адрес и связанная с ней информация, вместе с ее буквенно-цифровыми текстовыми данными, которые можно увидеть в телефонном справочнике. желтые страницы .

Их также можно использовать для хранения личной информации для использования организациями. Примером этого является Национальное бюро расследований Филиппин (NBI), где разрешения NBI теперь сопровождаются QR-кодом. Многие из этих приложений ориентированы на пользователей мобильных телефонов (с помощью мобильных тегов ). Пользователи могут получать текстовые сообщения, добавлять контакт vCard на свое устройство, открывать URL-адрес или писать электронное письмо или текстовое сообщение после сканирования QR-кодов. Они могут создавать и распечатывать свои собственные QR-коды, чтобы другие могли их сканировать и использовать, посетив один из нескольких платных или бесплатных сайтов или приложений, генерирующих QR-коды. У Google был API для генерации QR-кодов. устаревший а приложения для сканирования QR-кодов можно найти практически на всех смартфонах.

QR-коды используются и печатаются на железнодорожных билетах в Китае с 2010 года.

QR-коды, хранящие адреса и URL-адреса, могут появляться в журналах, на вывесках, на автобусах, на визитных карточках или практически на любом объекте, о котором пользователям может понадобиться информация. Пользователи телефона с камерой, оснащенного соответствующим приложением для чтения, могут сканировать изображение QR-кода для отображения текста, контактной информации, подключения к беспроводной сети или открытия веб-страницы в браузере телефона. Этот акт связывания с объектами физического мира называется жестким связыванием или гиперссылкой объектов . QR-коды также могут быть связаны с местом, где можно отслеживать, где был отсканирован код. Либо приложение, которое сканирует QR-код, получает географическую информацию с помощью GPS и триангуляции вышки сотовой связи (aGPS), либо URL-адрес, закодированный в самом QR-коде, связан с местоположением. В 2008 году японский каменщик объявил о планах гравировать QR-коды на надгробиях, что позволит посетителям просматривать информацию об умерших, а членам семьи — отслеживать посещения. Психолог Ричард Уайзман был одним из первых авторов, включивших QR-коды в книгу « Паранормальность: почему мы видим то, чего нет» (2011). Microsoft Office и LibreOffice имеют функцию вставки QR-кода в документы.

QR-коды были включены в валюту. В июне 2011 года Королевский монетный двор Нидерландов ( Koninklijke Nederlandse Munt ) выпустил первую в мире официальную монету с QR-кодом в честь столетия своего нынешнего здания и помещений. Монету можно отсканировать с помощью смартфона и создать ссылку на специальный веб-сайт с содержанием об историческом событии и дизайне монеты. В 2014 году Центральный банк Нигерии выпустил банкноту номиналом 100 найр в ознаменование своего столетия, став первой банкнотой, в дизайне которой использовался QR-код. При сканировании с помощью мобильного устройства, подключенного к Интернету, код попадает на веб-сайт, рассказывающий историю столетия Нигерии.

В 2015 году Центральный банк Российской Федерации выпустил банкноту номиналом 100 рублей в честь аннексии Крыма Российской Федерацией . В ее дизайне содержится QR-код, и при сканировании с помощью мобильного устройства с доступом в Интернет код попадает на веб-сайт, на котором подробно описана историческая и техническая подоплека памятной банкноты. В 2017 году Банк Ганы выпустил банкноту номиналом 5 седи в ознаменование 60-летия центрального банка Ганы, в ее дизайне содержится QR-код, который при сканировании с помощью мобильного устройства с доступом в Интернет этот код поступает в официальный банк. веб-сайта Ганы.

Функционал кредитной карты находится в стадии разработки. В сентябре 2016 года Резервный банк Индии (RBI) запустил одноименный QR-код Bharat, общий QR-код, совместно разработанный всеми четырьмя основными платежными компаниями – Национальной платежной корпорацией Индии, которая использует карты RuPay наряду с MasterCard, Visa и American. Выражать. Он также будет иметь возможность принимать платежи на платформе единого платежного интерфейса (UPI) .

Дополненная реальность

QR-коды используются в некоторых системах дополненной реальности для определения положения объектов в трехмерном пространстве.

Мобильные операционные системы

QR-коды можно использовать в различных операционных системах мобильных устройств. Устройства Android и iOS могут сканировать QR-коды без загрузки внешнего приложения. Приложение камеры может сканировать и отображать QR-код вместе со ссылкой. Эти устройства поддерживают перенаправление URL-адресов , что позволяет QR-кодам отправлять метаданные в существующие приложения на устройстве. Доступно множество бесплатных приложений с возможностью сканирования кодов и жесткой ссылки на внешний URL-адрес.

Виртуальные магазины

QR-коды использовались для создания «виртуальных магазинов», где покупателю предоставляется галерея информации о продуктах и ​​QR-коды, например, на стене вокзала. Покупатели сканируют QR-коды, и товары доставляются домой. Это использование началось в Южной Корее, и Аргентина, но в настоящее время расширяется по всему миру. Walmart, Procter & Gamble и Woolworths уже приняли концепцию виртуального магазина.

Оплата по QR-коду

Основная статья: Оплата по QR-коду

QR-коды можно использовать для хранения информации о банковском счете или информации о кредитной карте, или они могут быть специально разработаны для работы с конкретными приложениями платежных систем. По всему миру существует несколько пробных применений платежей по QR-коду. В развивающихся странах, включая Китай, Индия и Бангладеш оплата по QR-коду — очень популярный и удобный способ совершения платежей. Поскольку в 2011 году компания Alipay разработала способ оплаты с помощью QR-кода, мобильные платежи были быстро приняты в Китае. По состоянию на 2018 год около 83% всех платежей было совершено с помощью мобильных платежей.

В ноябре 2012 года платежи по QR-коду получили более широкое распространение в Чешской Республике, когда открытый формат обмена платежной информацией – короткий дескриптор платежа – был представлен и одобрен Чешской банковской ассоциацией в качестве официального местного решения для QR-платежей. В 2013 году Европейский платежный совет предоставил рекомендации по использованию QR-кода EPC, позволяющего инициировать SCT в еврозоне .

В 2017 году Сингапур создал рабочую группу, в которую вошли такие правительственные учреждения, как Валютное управление Сингапура и Управление по развитию инфокоммуникационных средств массовой информации, чтобы возглавить систему электронных платежей с использованием стандартизированных спецификаций QR-кода. Эти конкретные размеры предназначены специально для Сингапура.

Система электронных платежей Singapore Quick Response Code (SGQR) по сути объединяет различные QR-коды в одну метку, которую могут использовать обе стороны платежной системы. Это позволяет различным банковским приложениям облегчать платежи между несколькими клиентами и продавцом, отображающим один QR-код. Схема SGQR находится в совместной собственности MAS и IMDA. Одна этикетка SDQR содержит электронные платежи и объединяет несколько вариантов оплаты. Люди, совершающие покупки, могут сканировать код и видеть, какие варианты оплаты принимает продавец.

Вход на сайт

QR-коды можно использовать для входа на веб-сайты: QR-код отображается на странице входа на экране компьютера , и когда зарегистрированный пользователь сканирует его с помощью проверенного смартфона, он автоматически авторизуется. Аутентификация осуществляется смартфоном, который связывается с сервером. Google разработал это в 2012 году.

Мобильный билет

Существует система, с помощью которой QR-код можно отобразить на таком устройстве, как смартфон, и использовать в качестве входного билета . Его использование обычно используется для билетов J1 League и Nippon Professional Baseball в Японии. В некоторых случаях права могут передаваться через Интернет. В Латвии QR-коды можно сканировать в Риги общественном транспорте Rīgas Satiksme . для подтверждения электронных билетов

Вывеска с QR-кодом, которая ведет на меню напитков.

Заказ ресторана

Рестораны могут разместить QR-код возле входной двери или за столом, что позволит гостям просмотреть онлайн-меню, или даже перенаправить их на веб-сайт или приложение для онлайн-заказа, что позволит им заказывать и/или, возможно, оплачивать еду без необходимости использования кассир или официант. QR-коды также могут ссылаться на ежедневные или еженедельные специальные предложения, которые не указаны в стандартизированных меню. и дать возможность заведению обновлять все меню без необходимости распечатывать копии. В ресторанах с обслуживанием столиков QR-коды позволяют гостям заказывать и оплачивать еду без участия официанта: QR-код содержит номер стола, поэтому официанты знают, куда принести еду. Это приложение стало особенно популярным после того, как необходимость социального дистанцирования во время пандемии COVID-19 2020 года привела к сокращению контактов между обслуживающим персоналом и клиентами.

Подключение к сети Wi‑Fi

QR-код для автоматического подключения к сети Wi‑Fi.

Указав SSID, тип шифрования, пароль/парольную фразу, а также скрыт ли SSID или нет, пользователи мобильных устройств могут быстро сканировать сети и подключаться к ним без необходимости вручную вводить данные. Формат , подобный MeCard , поддерживается Android и iOS 11+.

• Общий формат: WIFI:S:<SSID>;T:<WEP|WPA|nopass>;P:<PASSWORD>;H:<true|false|blank>;;
• Образец: WIFI:S:MySSID;T:WPA;P:MyPassW0rd;;

Погребальное использование

Плитка с QR-кодом рядом с могилой командира звена Адриана Уорбертона на военном кладбище Дюрнбах в Гмунд-ам-Тегернзее , Германия. Код ссылается на его запись в Википедии.

QR-код может ссылаться на некролог и размещаться на надгробии . В 2008 году в Исинокэ в префектуре Яманаси, Япония, начали продавать надгробия с QR-кодами, созданными IT DeSign, где код ведет к виртуальной могиле умершего. Другие компании, такие как Interactive Headstones из Висконсина, также начали внедрять QR-коды в надгробия. В 2014 году на еврейском кладбище Ла-Пас в Уругвае начали использовать QR-коды для надгробий.

Электронная аутентификация

QR-коды можно использовать для создания одноразовых паролей на основе времени для электронной аутентификации .

Программы лояльности

QR-коды используются различными торговыми точками, имеющими программы лояльности . Иногда доступ к этим программам осуществляется с помощью приложения , которое загружается на телефон и включает процесс, запускаемый сканированием QR-кода. QR-коды программ лояльности обычно напечатаны на чеке за покупку или на самих продуктах. Пользователи этих схем набирают премиальные баллы, сканируя код.

Обнаружение подделок

Серийные QR-коды используются брендами. и правительства позволить потребителям, розничным продавцам и дистрибьюторам проверять подлинность продукции и помогать в обнаружении контрафактной продукции в рамках программы защиты бренда . Однако уровень безопасности обычного QR-кода ограничен, поскольку QR-коды, напечатанные на оригинальной продукции, легко воспроизводятся на поддельной продукции, хотя анализ данных, полученных в результате сканирования QR-кода, может быть использован для выявления подделок и незаконной деятельности. Более высокий уровень безопасности может быть достигнут путем внедрения цифрового водяного знака или шаблона обнаружения копирования в изображение QR-кода. Это делает QR-код более защищенным от попыток подделки; продукты, на которых отображается поддельный код, хотя и действительный как QR-код, можно обнаружить путем сканирования защищенного QR-кода с помощью соответствующего приложения.

Соглашение, регулирующее апостили (документы, имеющие печать подлинности), было обновлено, чтобы позволить странам выдавать цифровые апостили; цифровой апостиль — это PDF-документ с криптографической подписью, содержащий QR-код для канонического URL-адреса исходного документа, позволяющий пользователям проверять апостиль на печатной версии документа.

Отслеживание продукта

Дополнительная информация: Обеспечение прослеживаемости.

Были проведены различные исследования для оценки эффективности QR-кодов как средства передачи информации на маркировке и их использования в системе отслеживания пищевых продуктов. В ходе полевого эксперимента выяснилось, что при предоставлении бесплатного доступа к смартфону с приложением для сканирования QR-кода 52,6% участников использовали бы его для доступа к информации на маркировке. Исследование, проведенное в Южной Корее, показало, что потребители ценят QR-коды, используемые в системе отслеживания продуктов питания, поскольку они предоставляют подробную информацию о продуктах питания, а также информацию, которая помогает им принять решение о покупке. Если QR-коды сериализованы, потребители могут получить доступ к веб-странице, показывающей цепочку поставок каждого ингредиента, а также информацию, относящуюся к каждой соответствующей партии, включая мясопереработчиков и производителей, что помогает решить их проблемы по поводу происхождения их продуктов питания.

Пандемия COVID-19

Два QR-кода, которые ссылаются на регистрацию в немецком приложении для отслеживания контактов во время пандемии COVID-19.

После того, как пандемия COVID-19 начала распространяться, QR-коды стали использоваться в качестве «бесконтактной» системы для отображения информации, меню или предоставления обновленной информации для потребителей, особенно в индустрии гостеприимства. Рестораны заменили бумажные или ламинированные пластиковые меню на наклейки с QR-кодами на столах, что открывало онлайн-версию меню. Это избавило от необходимости выбрасывать одноразовые бумажные меню или устанавливать процедуры очистки и дезинфекции постоянных меню после каждого использования. Местные телевизионные станции также начали использовать коды в местных выпусках новостей, чтобы обеспечить зрителям более быстрый доступ к сюжетам или информации, касающейся пандемии, включая веб-сайты, посвященные тестированию и планированию иммунизации, или к ссылкам внутри сюжетов, упомянутых в выпусках новостей в целом.

В Австралии посетители должны были сканировать QR-коды в магазинах, клубах, супермаркетах и ​​других предприятиях сферы услуг и розничной торговли при входе, чтобы облегчить отслеживание контактов . Сингапур, Тайвань , Великобритания и Новая Зеландия использовали аналогичные системы.

QR-коды также присутствуют в сертификатах о вакцинации против COVID-19 в таких странах, как Канада и ЕС ( цифровой сертификат ЕС о COVID ), где их можно сканировать для проверки информации в сертификате.

Дизайн

В отличие от более старых одномерных штрих-кодов, которые были разработаны для механического сканирования узким лучом света, QR-код обнаруживается двухмерным датчиком цифрового изображения , а затем подвергается цифровому анализу с помощью запрограммированного процессора. Процессор находит три отличительных квадрата по углам изображения QR-кода, используя меньший квадрат (или несколько квадратов) рядом с четвертым углом, чтобы нормализовать изображение по размеру, ориентации и углу обзора. Маленькие точки по всему QR-коду затем преобразуются в двоичные числа и проверяются с помощью алгоритма исправления ошибок.

Информационная емкость

Объем данных, который может быть представлен символом QR-кода, зависит от типа данных ( режим или набор входных символов), версии (1, ..., 40, что указывает на габаритные размеры символа, т.е. 4 × номер версии). + 17 точек с каждой стороны) и коррекции ошибок уровень . Максимальная емкость хранилища соответствует версии 40 и уровню исправления ошибок L (низкий), обозначенному 40-L:

Максимальная емкость для хранения персонажей (40 л)
Символ относится к отдельным значениям режима ввода (типа данных).

Режим ввода	Макс. персонажи	Биты/символ.	Возможные символы, кодировка по умолчанию
Только числовые значения	7,089	3 1 ⁄ 3	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
Буквенно-цифровой	4,296	5 1 ⁄ 2	0–9, A–Z (только заглавные буквы), пробел, $, %, *, +, -, ., /, :
Двоичный /байтовый	2,953	8	ИСО/МЭК 8859-1
Кандзи / кана	1,817	13	Смена JIS X 0208

Вот несколько примеров QR-кодов:

• 
  Версия 1 (21х21). Содержание: "Версия 1"
• 
  Версия 2 (25×25). Содержание: «Версия 2».
• 
  Версия 3 (29×29). Содержимое: «QR-код версии 3».
• 
  Версия 4 (33×33). Содержание: «QR-код версии 4, до 50 символов».
• 
  Версия 10 (57х57). Содержание: «QR-КОД ВЕРСИИ 10, ДО 174 СИМВОЛОВ НА УРОВНЕ H, С МОДУЛЯМИ 57X57 И МНОЖЕСТВОМ ИСПРАВЛЕНИЙ ОШИБОК. ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ, ЧТО ЕСТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОКНА ДЛЯ ОТСЛЕЖИВАНИЯ» (фактически закодировано заглавными буквами). (Поля отслеживания чаще называют шаблонами выравнивания .)
• 
  Версия 25 (117×117). Содержание: 1269 символов текста ASCII, описывающего QR-коды.
• 
  Версия 40 (177×177). Содержание: «QR-код версии 40 может содержать до 1852 символов…» (за которым следуют четыре абзаца текста ASCII, описывающего QR-коды). Текст относится к QR-коду с коррекцией ошибок «Уровень H». Другие уровни обеспечивают более высокую пропускную способность.

Исправление ошибок

Поврежденный, но все еще расшифровываемый QR-код, ссылка на http://en.m.wikipedia.org.

Пример QR-кода с художественным оформлением, который по-прежнему будет сканироваться правильно благодаря исправлению ошибок.

QR-коды используют коррекцию ошибок Рида – Соломона в конечном поле. $\mathbb {F} _{256}$ или ГФ(2 ⁸ ) , элементы которого кодируются байтами по 8 бит ; байт $b_{7}b_{6}b_{5}b_{4}b_{3}b_{2}b_{1}b_{0}$ со стандартным числовым значением $\textstyle \sum _{i=0}^{7}b_{i}2^{i}$ кодирует элемент поля $\textstyle \sum _{i=0}^{7}b_{i}\alpha ^{i}$ где $\alpha \in \mathbb {F} _{256}$ считается примитивным элементом, удовлетворяющим $\alpha ^{8}+\alpha ^{4}+\alpha ^{3}+\alpha ^{2}+1=0$. Примитивный многочлен $x^{8}+x^{4}+x^{3}+x^{2}+1$, соответствующий полиному номеру 285, с начальным корнем = 0.

Код Рида-Соломона использует один из 37 различных полиномов. $\mathbb {F} _{256}$, со степенью от 7 до 68, в зависимости от того, сколько байтов исправления ошибок добавляет код. ) следует Из используемой формы Рида-Соломона ( систематический взгляд BCH , что все эти полиномы имеют форму ${\textstyle \prod _{i=0}^{n-1}(x-\alpha ^{i})}$, однако правила выбора степени $n$ специфичны для стандарта QR.

Например, полином генератора, используемый для QR-кода версии 1 (21×21), когда используются 7 байтов исправления ошибок, равен:

$g(x)=x^{7}+\alpha ^{87}x^{6}+\alpha ^{229}x^{5}+\alpha ^{146}x^{4}+\alpha ^{149}x^{3}+\alpha ^{238}x^{2}+\alpha ^{102}x+\alpha ^{21}$.

Высшая сила $x$ в многочлене (степень $n$, полинома) определяет количество байтов коррекции ошибок. В данном случае степень равна 7.

При обсуждении фазы кода Рида-Соломона существует некоторый риск путаницы, поскольку в стандарте QR ISO/IEC используется термин «кодовое слово» для элементов $\mathbb {F} _{256}$, которые по отношению к коду Рида-Соломона являются символами , тогда как он использует термин блок для того, что по отношению к коду Рида-Соломона является кодовыми словами. Количество данных и байтов исправления ошибок в каждом блоке зависит от (i) версии (длины стороны) QR-символа и (ii) уровня исправления ошибок, которых существует четыре. Чем выше уровень исправления ошибок, тем меньше емкость хранилища. В следующей таблице перечислены приблизительные возможности исправления ошибок на каждом из четырех уровней:

Уровень L (низкий)	7% байтов данных можно восстановить.
Уровень М (средний)	15% байтов данных можно восстановить.
Уровень Q (квартиль)	25% байтов данных можно восстановить.
Уровень H (Высокий)	30% байтов данных можно восстановить.

В более крупных QR-символах сообщение разбивается на несколько блоков кода Рида-Соломона. Размер блока выбирается таким образом, чтобы не предпринималось попыток исправить более 15 ошибок на блок; это ограничивает сложность алгоритма декодирования. Затем блоки кода чередуются вместе, что снижает вероятность того, что локализованное повреждение QR-символа превысит емкость любого отдельного блока.

Например, символ QR версии 1 с коррекцией ошибок уровня L состоит из одного блока коррекции ошибок, состоящего в общей сложности из 26 байтов кода (состоящих из 19 байтов сообщения и семи байтов коррекции ошибок). Он может исправить до 2 -байтовых ошибок. Следовательно, этот код известен как код исправления ошибок (26,19,2) над GF(2 ⁸ ) .

Благодаря исправлению ошибок можно создавать художественные QR-коды с украшениями, чтобы сделать их более читабельными или привлекательными для человеческого глаза, а также включать в блок QR-кода цвета, логотипы и другие элементы; украшения рассматриваются как ошибки, но коды все равно сканируются корректно.

Также возможно создавать художественные QR-коды, не уменьшая возможности исправления ошибок, манипулируя лежащими в их основе математическими конструкциями. Алгоритмы обработки изображений также используются для уменьшения ошибок в QR-коде.

Кодировка

Информация о формате записывает две вещи: уровень исправления ошибок и шаблон маски, используемый для символа. Маскирование используется для разделения шаблонов в области данных, которые могут сбить с толку сканер, например, большие пустые области или вводящие в заблуждение элементы, похожие на метки локатора. Шаблоны масок определяются в сетке, которая повторяется по мере необходимости для покрытия всего символа. Инвертируются модули, соответствующие темным областям маски. Информация 5-битного формата защищена от ошибок кодом BCH , а в каждый QR-символ включены две полные копии. (15,5) код BCH с тройным исправлением ошибок над GF(2 ⁴ ) используется с генераторным полиномом $g(x)=x^{10}+x^{8}+x^{5}+x^{4}+x^{2}+x+1$. Он может исправить не более 3 битовых ошибок из 5 бит данных. Всего в этом коде BCH 15 бит (10 бит добавляются для исправления ошибок). Этот 15-битный код сам по себе подвергается операции X-OR с фиксированным 15-битным шаблоном маски ( 101010000010010 ), чтобы предотвратить появление строки, состоящей из всех нулей.

Набор данных сообщения располагается справа налево зигзагом, как показано ниже. В более крупных символах это осложняется наличием шаблонов выравнивания и использованием нескольких чередующихся блоков исправления ошибок.

• 
  Значение информации о формате. На приведенном выше рисунке информация о формате защищена кодом BCH (15,5), который может исправлять до 3-битных ошибок. Общая длина кода составляет 15 бит, из которых 5 — биты данных (2 уровня EC + 3 шаблона маски) и 10 — дополнительные биты для исправления ошибок. Шаблон маски формата для этих 15 бит: [ 101010000010010 ]. Обратите внимание, что здесь мы сопоставляем замаскированные значения непосредственно с их значением, в отличие от изображения 4 «Уровни и маски», где номера шаблонов маски являются результатом помещения битов маски с 3-го по 5-й, [ 101 ], поверх формата с 3-го по 5-й. информационный бит QR-кода.
• 
  Размещение сообщения внутри QR-символа версии 1 (21×21). Сообщение кодируется с использованием кода Рида-Соломона (255,248) (сокращенного до (26,19) с помощью «заполнения»), который может исправить до 2 байтовых ошибок. Всего 26 кодовых слов состоят из 7 байтов исправления ошибок и 17 байтов данных, в дополнение к «Len» (8-битное поле), «Enc» (4-битное поле) и «End» (4-битное поле). ). Символ способен исправлять ошибки уровня L.
• 
  Более крупный символ (версия 3, 29×29), иллюстрирующий чередующиеся блоки. Сообщение имеет 26 байт данных и закодировано с использованием двух кодовых блоков Рида-Соломона. Каждый блок представляет собой (255,233) код Рида-Соломона (сокращенный до (35,13)), который может исправить до 11 байтовых ошибок за один пакет, содержащий 13 байтов данных и 22 байта «четности», добавленных к байтам данных. . Два 35-байтовых блока кода Рида-Соломона чередуются, поэтому он может исправить до 22 байтовых ошибок за один пакет (в результате чего получается в общей сложности 70 байт кода). Символ достигает уровня коррекции ошибок H.

Общая структура QR-кодирования представляет собой последовательность 4-битных индикаторов, длина полезной нагрузки которых зависит от режима индикатора (например, длина полезной нагрузки байтового кодирования зависит от первого байта).

Индикатор режима	Описание	Типичная структура '[тип: размеры в битах]'
1 = 0b0001	Числовой	[0001: 4] [Индикатор количества символов: переменная] [Поток битов данных: 3 1 ⁄ 3 × количество символов]
2 = 0b0010	Буквенно-цифровой	[0010: 4] [Индикатор количества символов: переменная] [Поток битов данных: 5 1 ⁄ 2 × количество символов]
4 = 0b0100	Байтовое кодирование	[0100: 4] [Индикатор количества символов: переменная] [Поток битов данных: 8 × количество символов]
8 = 0b1000	Кодировка кандзи	[1000: 4] [Индикатор количества символов: переменная] [Поток битов данных: 13 × количество символов]
3 = 0b0011	Структурированное добавление	[0011: 4] [Позиция символа: 4] [Всего символов: 4] [Четность: 8]
7 = 0b0111	ЭКИ	[0111: 4] [Номер назначения ECI: переменная]
5 = 0b0101	FNC1 на первой позиции	[0101: 4] [Числовая/буквенно-цифровая/байтовая/кандзи полезная нагрузка: переменная]
9 = 0b1001	FNC1 на второй позиции	[1001: 4] [Индикатор приложения: 8] [Числовая/буквенно-цифровая/байтовая/кандзи полезная нагрузка: переменная]
0 = 0b0000	Конец сообщения	[0000 : 4]

Примечание:

• Индикатор количества символов зависит от количества модулей в QR-коде (версия символа).
• Номер назначения ECI Размер:
  • 8 × 1 бит, если битовый поток назначения ECI начинается с «0».
  • 8 × 2 бита, если битовый поток назначения ECI начинается с «10».
  • 8 × 3 бита, если битовый поток назначения ECI начинается с «110».

Четырехбитные индикаторы используются для выбора режима кодирования и передачи другой информации.

Режимы кодирования

Индикатор	Значение
0001	Числовое кодирование (10 бит на 3 цифры)
0010	Буквенно-цифровая кодировка (11 бит на 2 символа)
0100	Байтовое кодирование (8 бит на символ)
1000	Кодировка кандзи (13 бит на символ)
0011	Структурированное добавление (используется для разделения сообщения на несколько QR-символов)
0111	Расширенная интерпретация канала (выберите альтернативный набор символов или кодировку)
0101	FNC1 в первой позиции ( см. в коде 128 дополнительную информацию )
1001	FNC1 на второй позиции
0000	Конец сообщения (Терминатор)

Режимы кодирования можно при необходимости смешивать внутри QR-символа. (например, URL-адрес с длинной строкой буквенно-цифровых символов)

[ Mode Indicator][ Mode bitstream ] --> [ Mode Indicator][ Mode bitstream ] --> etc... --> [ 0000 End of message (Terminator) ]

После каждого индикатора, выбирающего режим кодирования, находится поле длины, показывающее, сколько символов закодировано в этом режиме. Количество бит в поле длины зависит от кодировки и версии символа.

Количество бит в поле длины (индикатор количества символов)

Кодирование	Верс. 1–9.	10–26	27–40
Числовой	10	12	14
Буквенно-цифровой	9	11	13
Байт	8	16	16
Кандзи	8	10	12

В буквенно-цифровом режиме кодирования сообщение хранится более компактно, чем в байтовом режиме, но он не может хранить буквы нижнего регистра и имеет лишь ограниченный набор знаков препинания, которых достаточно для элементарных веб-адресов . По этой формуле два символа кодируются в 11-битном значении:

В = 45 × С ₁ + С ₂

За исключением того, что последний символ буквенно-цифровой строки нечетной длины вместо этого читается как 6-битное значение.

Буквенно-цифровые коды символов

Код	Характер	Код	Характер	Код	Характер	Код	Характер	Код	Характер
00	0	09	9	18	я	27	Р	36	Космос
01	1	10	А	19	Дж	28	С	37	$
02	2	11	Б	20	К	29	Т	38	%
03	3	12	С	21	л	30	В	39	*
04	4	13	Д	22	М	31	V	40	+
05	5	14	И	23	Н	32	В	41	-
06	6	15	Ф	24	ТО	33	Х	42	.
07	7	16	Г	25	П	34	И	43	/
08	8	17	ЧАС	26	вопрос	35	С	44	:

Пример расшифровки

Следующие изображения предоставляют дополнительную информацию о QR-коде.

• 
  1 – Введение
• 
  2 – Структура
• 
  3 – Макет и кодирование
• 
  4 – Уровни и маски
• 
  5 – Протоколы

Варианты

Модель 1

QR-код модели 1 — это более старая версия спецификации. Визуально он похож на широко распространенные коды модели 2, но не имеет шаблонов выравнивания. Отличия находятся в правом нижнем углу, а в середине нижнего и правого края расположены дополнительные функциональные области.

• 
  Пример QR-кода модели 1
• 
  Функциональные области QR-кода модели 1

Микро-QR-код

Micro QR-код — это уменьшенная версия стандарта QR-кода для приложений, где размер символа ограничен. Существует четыре разных версии (размера) Micro QR-кодов: самый маленький — 11 × 11 модулей; самый большой может содержать 35 цифровых символов, или 21 буквенно-цифровой символ ASCII , или 15 байт (128 бит).

• 
  Пример микро-QR-кода
• 
  Функциональные области микро-QR-кода

Прямоугольный микро-QR-код

Основная статья: Прямоугольный микро-QR-код

Прямоугольный микро-QR-код (также известный как код rMQR) — это двумерный (2D) матричный штрих-код, изобретенный и стандартизированный в 2022 году компанией Denso Wave как ISO/IEC 23941. Код rMQR представляет собой прямоугольный вариант QR-кода и имеет те же параметры. и приложения в виде оригинального QR-кода. Но код rMQR больше подходит для прямоугольных областей и имеет разницу между шириной и высотой до 19 в версии R7x139.

• 
  Пример прямоугольного микро-QR-кода (rMQR-кода)

iQR-код

iQR-код — это альтернатива существующим квадратным QR-кодам, разработанным Denso Wave. iQR-коды могут быть созданы в квадратной или прямоугольной форме; это предназначено для ситуаций, когда более длинная и узкая прямоугольная форма больше подходит, например, для цилиндрических объектов. iQR-коды могут разместить тот же объем информации, занимая на 30 % меньше места. Существует 61 версия квадратных кодов iQR и 15 версий прямоугольных кодов. Для квадратов минимальный размер — 9×9 модулей; прямоугольники имеют минимум 19 × 5 модулей. Коды iQR добавляют уровень исправления ошибок S, который позволяет исправлять ошибки на 50%. По состоянию на 2015 год коды iQR не имели спецификации ISO/IEC, и только запатентованные продукты Denso Wave могли создавать или считывать коды iQR.

• 
  пример iQR-кода

Безопасный QR-код

Код Secure Quick Response (SQR) — это QR-код, который содержит сегмент «личных данных» после терминатора вместо указанных байтов-заполнителей «ec 11». Этот сегмент частных данных необходимо расшифровать с помощью ключа шифрования. Это можно использовать для хранения частной информации и управления внутренней информацией компании.

Рамка QR

Образец QR-кода Frame, в котором закодировано текстовое сообщение «Это образец для Фонда Викимедиа».

Это показывает, как FrameQR может объединить код и изображение вместе, и что рамка не обязательно должна быть квадратной, но может быть и круговой.

Frame QR — это QR-код с «областью холста», которую можно гибко использовать. В центре этого кода находится область холста, где можно гибко размещать графику, буквы и многое другое, что позволяет размещать код без потери дизайна иллюстраций, фотографий и т. д.

HCC2D

Образцы цветного двумерного кода высокой емкости (HCC2D): (a) 4-цветный код HCC2D и (b) 8-цветный код HCC2D.

Исследователи предложили новый цветной двумерный код большой емкости (HCC2D), который основан на основе QR-кода для сохранения устойчивости QR к искажениям и использует цвета для увеличения плотности данных (по состоянию на 2014 год он все еще находится на стадии прототипирования). Спецификация кода HCC2D подробно описана в Querini et al. (2014), в то время как методы цветовой классификации ячеек кода HCC2D подробно описаны в Querini и Italiano (2014), это расширенная версия Querini и Italiano (2013).

Введение цветов в QR-коды требует решения дополнительных проблем. В частности, при считывании QR-кода учитывается только информация о яркости, а кодам HCC2D приходится справляться с хроматическими искажениями на этапе декодирования. Чтобы обеспечить адаптацию к хроматическим искажениям, возникающим в каждом сканируемом коде, в кодах HCC2D используется дополнительное поле: образец цветовой палитры. Это связано с тем, что цветные ячейки образца цветовой палитры должны быть искажены так же, как цветные ячейки области кодирования. Реплицированные цветовые палитры используются для обучения классификаторов машинного обучения.

AQR

Доступный QR-код — это тип QR-кода, который сочетает в себе стандартный QR-код с точечно-тире, расположенным в одном углу кода и предоставляющим информацию о продукте для слепых и слабовидящих людей. Коды обозначают категории продуктов и подробные сведения о них, такие как инструкции, ингредиенты, предупреждения о безопасности и информацию о переработке. Данные структурированы для нужд слепых или слабовидящих пользователей и обеспечивают более крупный текстовый или аудиовыход. Он может считывать QR-коды на расстоянии метра, активируя специальные возможности смартфона, такие как VoiceOver, для объявления подробной информации о продукте.

Лицензия

Использование технологии QR-кода лицензируется свободно, при условии, что пользователи соблюдают стандарты для QR-кодов, документированные в соответствии с JIS или ISO / IEC . Нестандартизированные коды могут потребовать специального лицензирования.

Denso Wave владеет рядом патентов на технологию QR-кодов, но решила использовать их ограниченно. Чтобы способствовать широкому использованию технологии, Denso Wave решила отказаться от своих прав на ключевой патент, которым она владеет, только для стандартизированных кодов. В США выданный патент на QR-код США 5726435   и в Японии. JP 2938338   , срок действия обоих истек. Европейское патентное ведомство выдало патент EP 0672994   на имя Denso Wave, который затем был подтвержден патентами Франции, Великобритании и Германии, срок действия которых истек в марте 2015 года.

Сам текстовый QR-код является зарегистрированным товарным знаком и словесным знаком Denso Wave Incorporated. В Великобритании товарный знак зарегистрирован как E921775, термин QR Code , с датой подачи заявки 3 сентября 1998 года. Британская версия товарного знака основана на товарном знаке Kabushiki Kaisha Denso (DENSO CORPORATION), зарегистрированном как товарный знак 000921775, термин QR Code , 3 сентября 1998 г. и зарегистрированном 16 декабря 1999 г. в OHIM Европейского Союза (Управление по гармонизации в внутренний рынок). Товарным знаком США для термина QR-код является товарный знак 2435991, который был зарегистрирован 29 сентября 1998 г. с измененной датой регистрации 13 марта 2001 г. и передан Denso Corporation. В Южной Корее заявка на товарный знак, поданная 18 ноября 2011 г., была отклонена 20 марта 2012 г., поскольку Корейское ведомство интеллектуальной собственности сочло, что эта фраза была обобщена среди южнокорейцев для обозначения матричных штрих-кодов в целом.

Риски

Единственный контекст, в котором обычные QR-коды могут содержать исполняемые данные, — это тип данных URL. На этих URL-адресах может размещаться код JavaScript , который можно использовать для использования уязвимостей в приложениях хост-системы, таких как программа чтения, веб-браузер или программа просмотра изображений, поскольку программа чтения обычно отправляет данные в приложение, связанное с типом данных. используется QR-код.

В случае отсутствия программных эксплойтов вредоносные QR-коды в сочетании с разрешительным считывателем все равно могут подвергнуть риску содержимое компьютера и конфиденциальность пользователя. Эта практика известна как «нападение», что является разновидностью «нападения на метку». Их легко создать и прикрепить к законным QR-кодам. На смартфоне разрешения читателя могут разрешать использование камеры, полный доступ к Интернету, чтение/запись контактных данных, GPS , чтение истории браузера, чтение/запись локального хранилища и глобальные системные изменения.

Риски включают в себя ссылки на опасные веб-сайты с помощью эксплойтов браузера, включение микрофона/камеры/GPS и последующую потоковую передачу этих каналов на удаленный сервер, анализ конфиденциальных данных (пароли, файлы, контакты, транзакции), и отправка электронных/ SMS /IM-сообщений или пакетов для DDoS- атак в рамках ботнета , нарушение настроек конфиденциальности, кража личных данных, и даже сами содержат вредоносную логику, например JavaScript. или вирус. Эти действия могут происходить в фоновом режиме, когда пользователь только видит, как читатель открывает, казалось бы, безобидную веб-страницу. В России из-за вредоносного QR-кода сканировавшие его телефоны отправляли премиум-тексты по цене 6 долларов за каждое. QR-коды также были связаны с мошенничеством, когда наклейки размещались на парковочных счетчиках , выдавая себя за способы быстрой оплаты, как это наблюдается в Остине , Сан-Антонио и Бостоне , а также в других городах США и Австралии.

См. также

• Ацтекский кодекс
• Матрица данных
• Цветной штрих-код большой емкости
• JAB-код
• PDF417
• QRпедия
• SnapTag
• SPARQКод
• Тачатаг

Библиография

• БС ИСО/МЭК 18004:2006. Информационные технологии. Методы автоматической идентификации и сбора данных. Символика штрих-кода. QR-код . Женева : ИСО / МЭК . 2000. с. 114. OCLC   60816353 .
• БС ИСО/МЭК 18004:2006. Информационные технологии. Методы автоматической идентификации и сбора данных. Спецификация символики штрих-кода QR Code 2005 . Лондон: BSI . 2007. с. 126. ИСБН  978-0-580-67368-9 . Проверено 4 мая 2023 г.

Внешние ссылки

• Коды Рида-Соломона для программистов — подробное руководство по Викиверситету, охватывающее как структуру QR-кода, так и коды Рида-Соломона, используемые для кодирования данных.