條碼生成與調制技術綜述探討

周從謙

摘 要：在手持式電子設備之間進行無線數據傳輸時，使用HC2D條形碼的概念具有重要意義。在典型的設置中，通過LCD上的圖像串聯方式，可以將手機上的任何文件通過第二手機的攝像頭傳輸到第二手機，然后對其進行捕獲和解碼。在本研究中，在HC2D條形碼中引入了一種新的數據調制方法，并且對于其他標準條形碼調制方法，其性能進行了比較評估。在這種新方法中，在相鄰模糊的LCD的相鄰像素內和光泄漏中，使用正交頻分復用（OFDM）調制以及差分相移鍵控（DPSK）。

關鍵詞：HC2D條碼;數據傳輸;差分相移鍵控;正交頻分復用（OFDM）調制

一、緒論

在促進眾多識別過程中，條形碼自1952年發明以來就發揮了重要作用[1]。事實上，對于存儲在產品包裝或紙張上的機器可讀數字數據，條形碼是一種具有成本效益的且簡單的方法。在原始條形碼設計中出現了更快的數據傳輸來滿足迫切的需求，并且已經出現了許多具有高可靠性的改進。對于這些具有成本效益的代碼及其應用，在存儲聯系信息（如傳輸更復雜的數據，URL等）的情況下，通過HC2D條形碼的發明開辟了新的前沿，QR碼越來越受歡迎[2]。在二維條碼的比較中可以發現相機手機應用的性能[3]。在矩陣條形碼開發中，已經在一張紙張上投入了大量的精力來顯示條形碼，通常使用這種方式。可以考慮使用平板電腦和智慧型手機及電子書閱讀器的LCD顯示屏來取代紙張二維條形碼。使用LCD顯示器代替紙張可以考慮選用平板電腦，而用電子書閱讀器代替紙質書籍以更廣泛地使用2D條形碼，則有可能為數據傳輸開辟另一個有希望的領域。此外，對于最終的數據傳輸流，LCD可以向接收電子設備顯示不同于靜態紙的時變條形碼。

通過一系列HC2D條形碼，研究了在兩個手機之間傳輸數據，用于實現比特率低于10kbps的現有技術的移動設備。對于發送和接收，比特率超過14Mbps后，使用數碼相機和計算機監視器。在對接的發射器和接收器條件下實現了長達4米的距離。但是，當距離增加到14米時，此速率降至略高于2Mbps。使用更有效的編碼和調制方案，實現了后續實現的優越性能，用于減輕像素和圖像模糊以及像素漏光。為了調制LCD像素，使用諸如OFDM的數據的逆傅里葉變換（IFT）。QR解碼器的性能通過圖像光減少并且大大模糊了泄漏。此外，對于解碼數據的已知部分，限制了它們的性能降級。基于如[4]中關于自適應誤差校正的非均勻誤差概率的數據區域可以用于編碼該先驗知識。在設計以及基于LCD-Camera的通信系統的實現中，如[5]-[7]所示，人們越來越感興趣。對于這種類型的創新通信介質，在確定最佳解調和調制方案時，這將需要進一步的研究。

二、文獻綜述

（一）任意獲取圖像中的QR碼檢測

通過在Internet資源和物理對象之間創建鏈接，可以通過快速響應（QuickResponse QR）碼的應用程序實現豐富的上下文交互。盡管人們和視覺上受損的機器人被廣泛使用，但是這種條形碼應用并不常見，因為在圖像獲取期間，假設符號適當地由現有的解碼器構成。為了執行QR碼符號的精確檢測，本工作提出的基于兩階段組件的方法是在任意獲取的圖像中。

在框架的幫助下，檢測到Viola-Jones提出的物體，以檢測符號的部分被訓練，第一階段的級聯分類器。在第二階段中，為了評估檢測到的圖案，如果它們以幾何上一致的方式與QR碼符號的分量在空間上排列，則進行聚合。對兩個階段參數變化進行了廣泛的研究，并在計算效率，召回率和精確度方面對結果進行了分析。精確度為76.8%，所提出的QR碼檢測器的平均召回率為91.7%，而22fps則能夠處理640×480像素的視頻流。對于實時應用程序實現，這些結果支持移動硬件中的視覺障礙人員和機器人，通過多種媒體中的QR碼獲取可用的大量信息，從而允許他們訪問。

（二）在拍照手機上讀取1D條形碼

在本文中，使用VGA照相手機上的條形碼讀取算法，我們提出了研究工作。從劣質圖像中提取條形碼字符，應用基于知識的條形碼分割和基于小波的條形碼區域定位方案。對于識別引擎，輸入所有作為分段條形碼的字符，并且條形碼字符串作為具有最小總距離的最終識別結果，基于識別距離輸出條形碼。為了優化類參考矢量和特征提取矩陣以便訓練有效的識別引擎，設計了修改的廣義學習矢量量化（GLVQ）方法。通過照相從超過1000個條形碼圖像中捕獲，584個樣本分段參與了培訓過程。通過同一部手機對292條碼拍攝的圖像進行測試，整個條形碼設置的正確識別率達到85.62%。

（三）二維條碼的檢測和解碼算法

可以將2D條形碼主要分為兩種類型，即矩陣2D條形碼堆疊2D條形碼。本文簡要討論了二維條碼類型的結構。檢測二維條碼的流程圖提出了本文，二維條碼也進行了解碼。

（四）基于動態模板的線性條形碼掃描系統匹配模糊圖像

在空間域中，所提出的系統完全起作用，并且從嚴重的OOF模糊包含低分辨率圖像能夠讀取線性條形碼。在變形二進制波形分類分析的角度，本文處理線性條碼掃描。在用于表征模糊條形碼的波形與其對應符號的值之間的關系的任何特定模糊等級下，設計有向圖形模型。為了實現實時解碼，檢索最優狀態序列，在有限處理能力的移動設備上設計了基于動態編程的推理算法。

（五）用于移動電話的二維條形碼

對于高數據密度條形碼，移動電話有幾種潛在的應用，可以很容易地解碼和拍照，但目前還沒有這種符號系統。因此，為了利用相機電話頻道的低通特性，設計了新的條形碼，并且提供了移動電話作為促進無線光通信的手段。通過在離散余弦變換域中完成編碼，建立了通道模型，并且隨后的模擬結果導致了彩色條形碼的設計。

通過注水過程提高性能，而對于旋轉和尺寸不變性，噪聲整形算法，一種新的快速采集方法允許。根據具有變化率的空間頻率，使用外部的AccumulateRepeat-Accumulate代碼，通過隨后的內部Reed Muller代碼。

對于領先的照相手機所造成的各種障礙已經證明并且符號系統的穩健性，最終條形碼數據密度是其3.5倍。

（六）QR初始：條形碼條形碼攻擊

在本文中，當特別制作的條形碼基于故意引起的模糊性時，我們會對多種標準提出新的攻擊。解碼器鎖定的標準由實現細節決定。這樣，對于不同的電話或應用程序，兩個用戶掃描相同的條形碼，這將接收不同的內容。對于與安全相關的多個問題，這可能會打開方式。用于執行網絡釣魚攻擊以及目標攻擊如何將一個條形碼符號嵌入到另一個中進行描述此外，對于這些條形碼條形碼攻擊智能手機是易受歡迎的二維條形碼閱讀器應用程序進行估。針對此類攻擊，我們將進一步討論緩解技術。

三、結論

為了將數據流調制成可視的HC2D條形碼，本文將差分相移鍵控與正交頻分復用相結合。在減輕照相機LCD移動方面，存在嚴重的缺點，即示出了QPSK-OFDM調制，其中連續改變每個元件相位。另一方面，從OFDM之前的理想相位開始，由于接收信號的逐個變化，在接收信號中添加了差分相位調制器，并且由于很小的偏差而導致相鄰信號的相位差（DPSK-OFDM）調制數據流導致運動效果逐漸減弱。

參考文獻：

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