iOS,QRCord(矩阵二维码)

1.二维码及其原理介绍

2.二维码生成

3.二维码解析

二维码及其原理介绍

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（如右图）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。

下面一个案例带你了解二维码的编码过程，以对数据01234567编码为例

1）分组：012 345 67

2）转成二进制：012→0000001100      345→0101011001     67 →1000011

3）转成序列：0000001100 0101011001 1000011

4）字符数 转成二进制：8→0000001000

5）加入模式指示符（上图数字）0001：0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011

对于字母、中文、日文等只是分组的方式、模式等内容有所区别，基本方法是一致的。二维码虽然比起一维条码具有更强大的信息记载能力，但也是有容量限制，通过下面这个表格了解二维码的容量到底有多大。

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。

这里使用苹果的API，导入

#import <CoreImage/CoreImage.h>

二维码生成

/**
 生成二维码图片

 @param text 文本
 @param size 图片宽度
 @return 二维码图片
 */
-(UIImage *)getQRcodeImgByString:(NSString *)text withSize:(CGFloat)size{
    //创建滤镜--苹果没有将这个字符封装成常量
    CIFilter *filter=[CIFilter filterWithName:@"CIQRCodeGenerator"];
    //还原路径默认属性
    [filter setDefaults];
    //设置需要生成二维码的数据到滤镜中，OC中要求设置的是一个二进制数据
    NSData *data=[text dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    [filter setValue:data forKey:@"InputMessage"];
    //从滤镜中取出生成好的二维码,这里生成的二维码不够清晰，需要再处理
    CIImage *ciImage=[filter outputImage];
    return  [self createNonInterpolatedUIImageFormCIImage:ciImage withSize:size];
}

/**
 根据CIImage生成指定大小的UIImage(相比清晰一些)

 @param imgae CIImage
 @param size 图片宽度
 @return UIImage
 */
-(UIImage *)createNonInterpolatedUIImageFormCIImage:(CIImage *)imgae withSize:(CGFloat)size{
    CGRect extent=CGRectIntegral(imgae.extent);
    CGFloat scale=MIN(size/CGRectGetWidth(extent), size/CGRectGetHeight(extent));
    
    //创建bitmap
    size_t width=CGRectGetWidth(extent)*scale;
    size_t height=CGRectGetHeight(extent)*scale;
    CGColorSpaceRef cs=CGColorSpaceCreateDeviceGray();
    CGContextRef bitmapRef=CGBitmapContextCreate(nil, width, height, 8, 0, cs, (CGBitmapInfo)kCGImageAlphaNone);
    CIContext *context=[CIContext contextWithOptions:nil];
    CGImageRef bitmapImage=[context createCGImage:imgae fromRect:extent];
    CGContextSetInterpolationQuality(bitmapRef, kCGInterpolationNone);
    CGContextScaleCTM(bitmapRef, scale, scale);
    //绘制图片
    CGContextDrawImage(bitmapRef, extent, bitmapImage);
    
    //保存bitmap到图片
    CGImageRef scaledImage=CGBitmapContextCreateImage(bitmapRef);
    CGContextRelease(bitmapRef);
    CGImageRelease(bitmapImage);
    //将图片颜色进行处理后返回
    return [self imageBlackToTransparent:[UIImage imageWithCGImage:scaledImage]];
    
}

void ProviderReleaseData (void *info, const void *data, size_t size)
{
    free((void*)data);
}
//图片颜色变换处理
- (UIImage*) imageBlackToTransparent:(UIImage*) image
{
    // 分配内存
    const int imageWidth = image.size.width;
    const int imageHeight = image.size.height;
    
    size_t      bytesPerRow = imageWidth * 4;
    
    uint32_t* rgbImageBuf = (uint32_t*)malloc(bytesPerRow * imageHeight);
    
    // 创建context
    CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
    CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(rgbImageBuf, imageWidth, imageHeight, 8, bytesPerRow, colorSpace,
                                                 kCGBitmapByteOrder32Little | kCGImageAlphaNoneSkipLast);
    CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, imageWidth, imageHeight), image.CGImage);
    
    // 遍历像素
    int pixelNum = imageWidth * imageHeight;
    uint32_t* pCurPtr = rgbImageBuf;
    for (int i = 0; i < pixelNum; i++, pCurPtr++)
    {
                if ((*pCurPtr & 0xFFFFFF00) == 0xffffff00)    // 将白色变成透明
//        if ((*pCurPtr & 0x65815A00) == 0x65815a00)    // 将背景变成透明
        {
            uint8_t* ptr = (uint8_t*)pCurPtr;
            ptr[0] = 0;
        }else{//其他颜色修改
            // 改成下面RGB值的代码，会将图片转成想要的颜色
            uint8_t* ptr = (uint8_t*)pCurPtr;
            //rgb 值0~255
            ptr[3] = 226;//red
            ptr[2] = 89;//green
            ptr[1] = 72;//blue
        }
    }
    
    // 将内存转成image
    CGDataProviderRef dataProvider = CGDataProviderCreateWithData(NULL, rgbImageBuf, bytesPerRow * imageHeight, ProviderReleaseData);
    CGImageRef imageRef = CGImageCreate(imageWidth, imageHeight, 8, 32, bytesPerRow, colorSpace,
                                        kCGImageAlphaLast | kCGBitmapByteOrder32Little, dataProvider,
                                        NULL, true, kCGRenderingIntentDefault);
    CGDataProviderRelease(dataProvider);
    
    UIImage* resultUIImage = [UIImage imageWithCGImage:imageRef];
    
    // 释放
    CGImageRelease(imageRef);
    CGContextRelease(context);
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    
    return resultUIImage;
}

二维码解析

/**
 使用iOS系统自带的视频二维码图片接口，在iOS8以上可以使用

 @param qrCodeImage 二维码图片
 @return 识别出来的图片信息
 */
-(NSString *)decodeQRCodeWithImage:(UIImage *)qrCodeImage{
    CIContext *context=[CIContext contextWithOptions:nil];
    //此api有些问题，在一些机型上detector为nil
    CIDetector *detector=[CIDetector detectorOfType:CIDetectorTypeQRCode context:context options:@{CIDetectorAccuracy:CIDetectorAccuracyHigh}];
    CIImage *image=[CIImage imageWithCGImage:qrCodeImage.CGImage];
    NSArray *features=[detector featuresInImage:image];
    CIQRCodeFeature *feature=[features firstObject];
    return feature.messageString;
}