QR code 金庸小说体（二）

• 传说
  

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　　在二维码世纪，流传着这样一个传说，long long ago，武林一片混乱，这时魔教二长老创立了一门绝世武功——QR code，随后称霸武林。但同时也遭到武林中人的觊觎和反抗，各大武林正派掌门人一起修炼了一套对付二长老的神功。终于经历了七天七夜昏天地暗的恶战后，联盟取得了胜利，但二长老和各大掌门们却从此失踪，也在没有人知道他们的绝世武学。魔教因此隐匿，从此与武林井水不犯河水，武林风平浪静。直到互联网（没错，玩的就是穿越）的出现……

• 屌丝遇难
  

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　　由于互联网的出现，武林中便又开始传起了关于武功秘籍的各种谣言，一场腥风血雨即将来临。各派各路人马以及魔教因此大打出手。此时各方势力同时盯上了谣言中当日恶战附近的小镇。整个小镇惨遭屠杀，一夜之间变成了废墟（果然谣言害死人）。唯独镇上一屌丝（一块”白布“啦）晕倒掉进溪流冲上了某个神秘的小岛……

• 口诀
  

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　　幸存下来的屌丝在岛上活了下来，几个月后屌丝意外发现了一出秘密洞穴。找到了长老们留下的口诀（放心绝不会有”欲练此功……“）：

　　1 校正图形(Alignment Pattern)
　　用于确立矩阵符号位置的一个固定的参照图形，解码译码软件可以通过它在图象有中等程度损坏的情况下，再同步图像模块的坐标映象。

　　2 字符计数指示符（Character Count Indicator）
　　定义某一模式下的数据串长度的位序列。

　　3 ECI 指示符（ECI designator）
　　6 位数字，用于标识具体的 ECI 任务。

　　4 编码区域（encoding region）
　　在符号中没有被功能图形占用，可以对数据或错误纠正纠错码字进行编码的区域。

　　6 扩展图形（Extension Pattern）
　　模式 1 中，不表示数据的一种功能图形。

　　7 格式信息（Format Information）
　　一种功能图形，它包含符号使用的错误纠正纠错等级以及使用的掩模图形的信息，以便对编码区域的剩余部分进行译码。

　　8 功能图形（function pattern）
　　包含帮助译码的符号定位或者它的特征识别信息的符号附加成分，。符号中用于符号定位与特征识别的特定图形。

　　9 掩模图形参考（Mask Pattern Reference）
　　用于符号中的三位三位掩模图形标识符。

　　10 掩模（masking）
　　在城内编码区域内，用掩模图形对在城内编码区的位图进行 XOR 操作，其目的是使符号中深色与浅色模块数的比例均衡，并且减少影响图像快速处理的图形出现。

　　11 模式（mode）
　　将特定的字符集表示成位串的方法。

　　12 模式指示符（Mode Indicator）
　　4 位标识符，指示随后的数据序列所用的编码模式。

　　13 填充位（Padding Bit）
　　值为 0，不表示数据，用于填充数据位流最后一个码字中终止符后面的空位。

　　14 位置探测图形（Position Detection Pattern）
　　组成寻象图形的三个相同的图形之一。

　　15 剩余位（Remainder Bit）
　　值为 0，不表示数据，当编码区域不能正好被 8 位的码字填满时，用于填充最后一个码字后的空位。

　　16 剩余码字（Remainder Codeword）
　　一种填充码字，当所有的数据码字和错误纠正纠错码字不能正好填满符号的容量时，用于填充一种填充码字所空码字位置，它们紧跟在最后一个错误纠正纠错码字之后。

　　17 段（segment）
　　以同一 ECI 或编码模式编码的数据序列。

　　18 分隔符（Separator）
　　全部由浅色模块组成的功能图形，宽度为一个模块，用于将位置探测图形与符号的其余部分分开。

　　19 终止符（Terminator）
　　用于结束表示数据位流的位图 0000。

　　20 定位图形（Timing Pattern）
　　深色与浅色模块交错的图形，便于决定符号中模块的坐标。

　 21 版本（Version）
　　用于表示符号规格的系列。某一特定版本是根据它在所允许的规格系列中的位置来确定的。QR 码所允许规格系列为 21×21 模块（版本 1）～177×177 模块（版本40）。它也可同时指示符号所应用的纠错等级。

　  22 版本信息（Version Information）
　　在模式 2 符号中，包含符号版本的信息及该数据错误纠正纠错位的功能图形。

　　（再次说明，口诀什么的可都是来自上一篇的给出的链接文档中）

• 招式
  

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　　说到口诀，都是为招式做铺垫。不知道口诀，可不好理解招式 。

　　看看什么地方该干嘛：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　1. 3个黑色和黄色同心的正方块——Position Detection Pattern  位置探测图形(7*7,5*5,3*3)

　　　　　　　　坐标:{(0,0)(7,7)},{((21+(version-1)*4)-7,0),(21+(version-1)*4-1,7)}{(0,(21+(version-1)*4)-7),(7,21+(version-1)*4-1)}

　　　　2. 3个绿色直角——Separator  分隔符(1*8,8*1)

　　　　3. 蓝、白色正方块——Alignment Pattern  校正图形(5*5,3*3,1*1)

　　　　　　　　坐标：{((21+(version-1)*4)-9,(21+(version-1)*4)-9),((21+(version-1)*4)-4,(21+(version-1)*4)-4)}

　　　　4. 2条橙、灰色相间条——Timing Pattren  定位图形

　　　　　　　　作用：便于定位坐标

　　　　5. 品红和红色条——都是Format Information  格式信息（各15位）

　　　　　　　　由于格式信息和版本信息（图中没有，版本7以上有）很重要，因此都存储了两次，也就是品红条和红色条存储的15位是相同数据。

　　　　　　　　品红条上的黑点也属于格式模块，位置(4v+9,8),总是深色。其中v是版本号，4是每个版本增加的模块数。

　　　　　　　　15位中，前五位为数据位，分别为

　　　　　　　　　　第1、2位为纠错等级（L——01，M——00，Q——11，H——10）

　　　　　　　　　　第3~5位为掩模图形参数Mask Pattern Reference(选值下面介绍）

　　　　　　　　后10位为纠错数据（以上15位将是原始数据而不是最终存储数据）

　　　　6. 所有剩下白色区域——存放数据和纠错码字的区域

　　说明：上图只适用于版本2~6（7及以上都有两块存放版本信息的模块）

　　　　　版本1——无版本信息、校正图形　　　版本7~13——3^2-3=6校正图形　　　　版本21~27——5^2-3=22校正图形　

　　　　　版本2~6——与图中一样　　　　　　 版本14~20 ——4^2-3=13校正图形　　版本28~34——6^2-3=33校正图形

　　　　  版本35~41——7^2-3=46校正图形

• 入门内功
  

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　　第一层（步）： 数据分析
　　分析所输入的数据流，确定要进行编码的字符的类型。QR 码支持扩充解释，可以对与缺省的字符集不同的数据进行编码。QR 码包括几种不同的模式，以便高效的地将不同的字符子集转换为符号字符。必要时可以进行模式之间的转换更高效地将数据转换，以便为二进制串。 选择所需的错误检测和纠正等级。如果用户没有指定所采用的符号版本，则选择与数据相适应的最小的版本。

　　第二层：数据编码
　　对于采用的模式按照 定义的规则，将数据字符转换为位流。在当需要进行模式转换时，在新的模式段开始前加入模式指示符进行模式转换。在数据序列后面加入终止符。将产生的位流分为每 8 位一个码字。必要时加入填充字符以填满按照版本要求的数据码字数。

　　第三层：纠错编码
　　按需要将码字序列分块，以便按块生成相应的错误纠正纠错码字，并将其加入到相应的数据码字序列的后面。

　　第四层： 构造最终信息
　　按 第三步的描述，在每一块中置入数据和纠错码字，必要时加剩余位。

　　第五层：在矩阵中布置模块
　　将寻象图形、分隔符、定位图形、校正图形与码字模块一起放入矩阵。

　　第六层：掩模
　　依次将掩模图形用于符号的编码区域。评价结果，并选择其中使深色浅色模块比率最优且使不希望出现的图形最少化的结果。

　　第七步：格式和版本信息
　　生成格式和版本信息（如果用到时），形成符号。

　　结论：前面的每一层都将成为后面操作的基础。

• 内功外传——格式信息和数据编码
  

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　　（上次给的那篇链接文档少了附录，找了很久才找到搭配的附录文档————>这是链接）

…………………………格式信息………………………………………………

　　第1、2位为纠错等级（L——01，M——00，Q——11，H——10）

　　第3~5位为掩模图形参数Mask Pattern Reference

　　　　000——(x+y)%2=0　　011——(x+y)%3=3　　　　　　　　110——((x*y)%2+(x*y)%3)%2=0

　　　　001——x%2=0　　　　 100——((x/2)+(y/3))%2=0　　　　

　　　　010——y%3=0　　　　  101——(x*y)%2+(x*y)%3=0

　　以011为例：

　　　　　　　　

　　当然，从入门内功中可以看到，这三位可不是好确定的，是需要大量运算后对比确定的（看入门内功）。下面介绍后十位的原始数据（最终数据是掩摸后的）计算方法——

　　BCH(15,5)  （声明下面将会用到很多带次方的多项式，为了方便书写，因此“x"后面的数字就是次数）

　　BCH（15,5）码用于纠错。以数据位串为系数的多项式被生成多项式 G(x)（至于G(x)怎么求再说） 除，所得剩余多项式的系数串应追加到数据位串上形(15,5)BCH 码字符串。最后，通过与掩摸图形对位串进行异或（XOR）运算进行掩模，来保证掩模图形和纠错等级的任意组合的格式信息位图不全为 0。

　　附录中例子是这样的——

　　BCH（15,5）码用于纠错。以数据位串为系数的多项式被生成多项式 G（x） =X10+X8+X5+X4+X2+X+1 除，所得剩余多项式的系数串应追加到数据位串上形(15,5)BCH 码字符串。
　　例：纠错等级 M；掩模图形 101
　　二进制字符串： 00101

　　 生成多项式： X2+1

　　将次数升至（15-5）： X12+X10

　　 被 G（X）除后得   = (x10 + x8 + x5 + x4 + x2 + x + 1)x2 + (x7 + x6 + x4 + x3 + x2)
把上面的剩余多项式的系数字符串附加至格式信息数据串。
00101+0011011100      → 001010011011100

　　那么从上面的例子中有这些疑问：

　　　　1. G(x)怎么来的？

　　　　2. 为什么要提升次数？

　　　　3. 怎么除？

　　下面将一一解决这些问题：

　　1. BCH(n,k)中

　　　　G(x)——生成多项式

　　　　C(x)——数据码生成多项式

　　　　R(x)——为C(x)/G(x)余式

　　　　三者关系：

　　　　R(x)={x^(n-k)*C(x)}/G(x)——————这就是为什么提升次数的原因，乘了x^(n-k)，BCH(15,5)中乘x10。

　　2. G(x)的计算

　　　　循环码中定理：G(x)是(n,k)循环码的生成多项式当且仅当G(x)是x^n-1的r=n-k次因式。而BCH码是循环码的子类。

　　　　如：

　　　　　　(x15+1) = (x10+x8+x5+x4+x2+x+1)(x5+x3+x+1)……………………因此BCH(15,5)的G(x)=x10+x8+x5+x4+x2+x+1（101001101011）

　　　　　　(x15+1) = (x4+x+1)(x11+x8+x7+x5+x3+x2+x+1)……………………因此BCH(15,11)的G(x)=x4+x+1　　　　　　　　 （010011）

　　3. 模2多项式除法

　　　　{x^(n-k)*C(x)}/G(x)采用的是模2多项式除法——长除，整式除法

　　　　多项式除以多项式一般用竖式进行演算

　　　　　　（1）把被除式、除式按某个字母作降幂排列，并把所缺的项用零补齐．

　　　　　　（2）用被除式的第一项除以除式第一项，得到商式的第一项．

　　　　　　（3）用商式的第一项去乘除式，把积写在被除式下面（同类项对齐），消去相等项，把不相等的项结合起来．

　　　　　　（4）把减得的差当作新的被除式，再按照上面的方法继续演算，直到余式为零或余式的次数低于除式的次数时为止

 

 

………………………………数据编码……………………………………………………

 

　　　　（以数字模式，模式1、2-L为例）

　　　　1 输入数据：　　　　　　　　15162100138

　　　　2 分为三位一组：　　　　　　151、621、001、38

　　　　3 转换为二进制（10位）：　  151——0010010111

　　　　　　　　　　　　　　　　　621——1001100011

　　　　　　　　　　　　　　　　　001——0000000001

　　　　　　　　　　　　　　　　　38——0100110（最后一组1位用4bit，2位用7bit，3位用10bit)

　　　　4 Character Count Indicator字数计数指示符(10bit): 有11位 编码为 0000001011

　　　　5 模式指示符(4bit)：数字模式的模式指示符为 0001

　　　　6 按模式指示符+字数计数指示符+数据+终止符0000（如果前面四项已经填满容量可缺省1,2,3,4位终止符）

　　　　　　0001 0000001011 0010010111 1001100011 0000000001 0100110 0000

　　　　7 分成8bit一段

　　　　　　0001 0000 001011 00 10010111 10011000 11 000000 0001 0100 110 00000（最后一bit为填充位）

　　　　8 总量34，故需34-7=27填充码字（显然不科学，所以第一步是数据分析呢）

　　　　　　填充码字为 11101100  00010001交替填充

　　　　9 纠错编码

　　　　　　这是最蛋疼的事了，应该是计算量最大的部分了。用Seed-Solomon算法计算。具体可参照纠错码计算然后查表吧。

　　　　…………

　　　　神功已成

• 那你就错了
  

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　　　然而并没有什么卵用，屌丝仍然是屌丝。你都看到了，最困难的就是内功（算法）了。没有内功（算法）技能（二维码图）打出来没伤害（扫不出来），”白布“上就是一堆乱码。

　　　当然剧本不可能就这么完了……

　　　预知后事如何，请自个儿修炼（下回分解？别逗了，好难写了，草人桌子上两罐饮料了……）

附：草人写这博文时的代码（没什么用，除了关键地方没实现，代码也只是为了生成上面的图便于写文）

package zry.QRcode;

import java.awt.Color;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

import javax.imageio.ImageIO;

import spoofQRcode.CreatQRImage2;

public class CreateQRcodeImage {
    private FileOutputStream fos = null;
    private BufferedImage buffImg = null;
    private Graphics2D gs = null;
    private Color m_deepColor = Color.black;
    private Color m_lightColor = Color.white;

    /** 构造函数，创建一块画布（“白布”）
     * @throws IOException */
    public CreateQRcodeImage(int imgSize) throws IOException{
        // TODO Auto-generated constructor stub
        buffImg = new BufferedImage(imgSize, imgSize, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
        gs = buffImg.createGraphics();
        gs.setBackground(Color.WHITE);
        gs.clearRect(0, 0, imgSize, imgSize);
        System.out.println("画布已经被创建");

        //drawMaskPattern(2,m_deepColor,8,"011");
        //drawPatternBoundary(2,Color.black,8);
        //drawSeparator(2,Color.green,8);
        //drawPositionDetectionPattern(2,Color.black,8);
        //drawAlignmentPattern(2,Color.blue,8);
        //drawTimingPattern(2,Color.orange,8);
        //drawFormatInformation1(2,Color.magenta,8);
        //drawFormatInformation2(2,Color.red,8);
        drawPositionDetectionPattern(2,m_deepColor,8);
        drawAlignmentPattern(2,m_deepColor,8);
        drawTimingPattern(2,m_deepColor,8);
        gs.dispose();
        buffImg.flush();
        fos=new FileOutputStream("F:/zzzzzz027.png");
        ImageIO.write(buffImg, "png", fos);
    }

/*
    public void drawPatternBoundary(int version,
            Color patternColor,int patternSize){
        gs.setColor(patternColor);
        for(int i = 0;i < 21+(version-1)*4;i++)
            for(int j = 0;j < 21+(version-1)*4;j++)
                gs.fillRect(i*patternSize,j*patternSize,1,1);
    }
*/
    /**
     * 填充指定区域（x*width,y*height)
     * @param x 起始行坐标
     * @param y 起始纵坐标
     * @param width 行长度（长）
     * @param height 列长度（宽）
     * @param patternColor 填充颜色
     * @param patternSize 每个块单位大小
     */
    public void drawPattern(int x,int y,int width,int height,
            Color patternColor,int patternSize){
        gs.setColor(patternColor);
        for(int i = x;i < width+x;i++)
            for(int j = y;j < height+y;j++)
                gs.fillRect(i*patternSize,j*patternSize,patternSize,patternSize);
    }

    /**
     * 填充分隔符域，用浅色
     * @param version
     * @param patternColor
     * @param patternSize
     */
    public void drawSeparator(int version,
            Color patternColor,int patternSize){
        drawPattern(0,0,8,8,patternColor,patternSize);
        drawPattern((21+(version-1)*4)-8,0,8,8,patternColor,patternSize);
        drawPattern(0,(21+(version-1)*4)-8,8,8,patternColor,patternSize);
    }

    /**
     * 填充位置探测图形
     * @param version 版本
     * @param patternColor 填充颜色
     * @param patternSize 每个块单位大小
     */
    public void drawPositionDetectionPattern(int version,
            Color patternColor,int patternSize){
        /**左上角*/
        drawPattern(0,0,7,7,patternColor,patternSize);
        drawPattern(1,1,5,5,m_lightColor,patternSize);
        drawPattern(2,2,3,3,patternColor,patternSize);
        /**右上角*/
        drawPattern((21+(version-1)*4)-7,0,7,7,patternColor,patternSize);
        drawPattern((21+(version-1)*4)-7+1,1,5,5,m_lightColor,patternSize);
        drawPattern((21+(version-1)*4)-7+2,2,3,3,patternColor,patternSize);
        /**左下角*/
        drawPattern(0,(21+(version-1)*4)-7,7,7,patternColor,patternSize);
        drawPattern(1,(21+(version-1)*4)-7+1,5,5,m_lightColor,patternSize);
        drawPattern(2,(21+(version-1)*4)-7+2,3,3,patternColor,patternSize);
        }

    /**
     * 填充校正图形（校正图形需要版本来确定数量和位置的，这儿只写出了2-6版本，用到的每块单位大小也
     * 要由版本和画布大小计算出，patternSize=imgSize/(21+(version-1)*4）
     * @param version 版本
     * @param patternColor 填充颜色
     * @param patternSize 每个块单位大小
     */
    public void drawAlignmentPattern(int version,
            Color patternColor,int patternSize){
        drawPattern((21+(version-1)*4)-9,(21+(version-1)*4)-9,5,5,patternColor,patternSize);
        drawPattern((21+(version-1)*4)-8,(21+(version-1)*4)-8,3,3,m_lightColor,patternSize);
        drawPattern((21+(version-1)*4)-7,(21+(version-1)*4)-7,1,1,patternColor,patternSize);
    }

    /**
     * 填充定位图形
     * @param version
     * @param patternColor
     * @param patternSize
     */
    public void drawTimingPattern(int version,
            Color patternColor,int patternSize){
        for(int x = 8;x < (21+(version-1)*4)-8; x++){
            if(x%2==0)
                drawPattern(x,6,1,1,patternColor,patternSize);
            else
                drawPattern(x,6,1,1,m_lightColor,patternSize);
        }
        for(int y = 8;y < (21+(version-1)*4)-8; y++){
            if(y%2==0)
                drawPattern(6,y,1,1,patternColor,patternSize);
            else
                drawPattern(6,y,1,1,m_lightColor,patternSize);
        }
    }

    /*************************以上是功能图形************************/

    /**
     * 填充格式信息，为了好看图写
     * @param version
     * @param patternColor
     * @param patternSize
     */
    public void drawFormatInformation1(int version,
            Color patternColor,int patternSize){
        for(int y = 0;y < 21+(version-1)*4;y++){
            if(y!=6&&y<9||y>(21+(version-1)*4-8)){
                drawPattern(8,y,1,1,patternColor,patternSize);
            }
        }
        drawPattern(8,(21+(version-1)*4-8),1,1,m_deepColor,patternSize);
    }

    /**
     * 填充格式信息，为了好看图写
     * @param version
     * @param patternColor
     * @param patternSize
     */
    public void drawFormatInformation2(int version,
            Color patternColor,int patternSize){
        for(int x = 0;x < 21+(version-1)*4;x++){
            if(x!=6&&x<8||x>(21+(version-1)*4-9)){
                drawPattern(x,8,1,1,patternColor,patternSize);
            }
        }
    }

    public void drawMaskPattern(int version,
            Color patternColor,int patternSize,String maskPatternReference){
        if(maskPatternReference == "000"){

        }
        if(maskPatternReference == "001"){

        }
        if(maskPatternReference == "010"){

        }
        if(maskPatternReference == "011"){
            for(int x = 0;x < 21+(version-1)*4;x++)
                for(int y = 0;y < 21+(version-1)*4;y++)
                    if((x+y)%3 == 0){
                        //System.out.print(x);
                        //System.out.println(y);
                        gs.setColor(patternColor);
                        gs.fillRect(x*patternSize,y*patternSize,patternSize,patternSize);
                        //System.out.println("ok");
                    }

        }
        if(maskPatternReference == "100"){

        }
        if(maskPatternReference == "101"){
            for(int x = 0;x < 21+(version-1)*4-1;x++)
                for(int y = 0;y < 21+(version-1)*4-1;y++)
                    if((x*y)%2+(x*y)%3 == 0){
                        //System.out.print(x);
                        //System.out.println(y);
                        gs.setColor(patternColor);
                        gs.fillRect(x*patternSize,y*patternSize,patternSize,patternSize);
                        //System.out.println("ok");
                    }

        }
        if(maskPatternReference == "110"){

        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException{
        int imgSize = 200;
        CreateQRcodeImage obj = new CreateQRcodeImage(imgSize);
    }
}