淺談快速響應矩陣碼的印制質量

云南省標準化研究院 鄭 磊 范欣杰 胡 冰

快速響應矩陣碼，簡稱QR 碼，是目前最為常見的二維碼，如產品包裝、雜志刊物、印刷品、票據、證照以及文件上面都會印有QR 碼，用于數據信息讀取或URL 鏈接。QR 碼符號印制質量的好壞會對信息讀取的成功與否以及讀取效率產生顯著的影響，因此QR碼符號印制質量日益受到人們重視和關注。

對QR 碼符號印制質量的評價比較復雜，通常使用符號等級對符號進行質量判定。符號等級只保留一位小數，以4.0 到0.0 表示由高到低的質量等級。影響符號等級值的參數如下：

參考譯碼

參考譯碼（Decode）是衡量使用QR 碼碼制規(guī)范所規(guī)定參考譯碼算法是否能夠成功識讀QR 碼符號的參數。如果使用參考譯碼算法能夠對符號圖形成功譯碼，則參考譯碼等級。

符號反差

符號反差（SC）是衡量符號中深淺兩種反射狀態(tài)的差異是否足夠明顯的參數。符號反差要足夠大，才能有效分辨出符號圖形中的深模塊和淺模塊。符號反差是符號參考灰度圖像中最高反射率Rmax與最低反射率Rmin之差，即SC＝Rmax－Rmin，見表1。

表1

調制比

調制比（MOD）是反映深色模塊或淺色模塊的反射率一致性的參數。如果調制比不足，會增加錯誤辨別深色或淺色模塊的可能性。符號中每一個模塊的調制比，其中R是模塊的反射率，GT是整體閾值，SC 是符號反差，見表2。對于每個碼字，選擇碼字中所有模塊調制比的最低的等級作為碼字調制比的等級。符號調制比的等級由符號中各碼字調制比和符號的糾錯能力綜合而成。

表2

模校調制比

模校調制比（RM）是衡量每一個模塊在和整體閾值比較后能被正確判斷為深色模塊或淺色模塊的可辨識度的參數。模校調制比低說明模塊深淺性質判斷的出錯率高。對于經過譯碼后設定為淺色的模塊，當R≥GT 時，模塊的模校調制比，否則模塊的模校調制比為0；對于經過譯碼后設定為深色的模塊，當R＜GT 時，模塊的模校調制比；其中R是模塊的反射率，GT 是整體閾值，SC 是符號反差。對于每個碼字，選擇碼字中所有模塊的模校調制比最低的等級值作為碼字的模校調制比的等級。符號的模校調制比的等級由符號中各碼字的模校調制比和符號的糾錯能力綜合而成。

固有圖形污損

QR 碼的固有圖形包括尋像圖形（位置探測圖形）、定位圖形、校正圖形以及空白區(qū)。固有圖形污損（FPD）是由于固有圖形的一個或多個模塊由深到淺或由淺到深的反轉造成。這種污損會對確定符號的位置以及決定模塊的基準位置造成損害，因此，固有圖形的污損是衡量固有圖形的污損情況是否嚴重，是影響參考譯碼算法在視場中探測和識讀符號能力的參數。固有圖形污損的評價要對尋像圖形、定位圖形、校正圖形以及空白區(qū)的污損情況分別進行評價，以其中最差的值用于分級。QR 碼的固有圖形包括空白區(qū)，如果QR碼符號的空白區(qū)不夠，容易造成固有圖形污損的等級值降低。

軸向不一致性

軸向不一致性（AN）衡量符號軸向尺寸不均勻程度，衡量了一個軸與另一個軸之間采樣點間隔的差異量。QR 碼參考譯碼算法會生成一個數據模塊取樣點網格，先對相鄰數據模塊之間的水平和垂直間距分別進行計算，再獲得整個符號每個軸向上的平均間距XAVG和YAVG，軸向不一致性，其中XAVG是取樣點X軸向的平均間距；YAVG是取樣點Y軸向的平均間距，見表3。

表3

網格不一致性

網格不一致性（GN）是衡量網格交叉位置偏離于其理想位置的最大矢量偏差的參數。使用QR 碼參考譯碼算法可以得出網格交叉位置，將這些位置和同等尺寸理想符號的理論位置進行比較，取所有實際交叉位置和理想交叉位置偏離最大的值用于分級，見表4。

表4

未使用的糾錯

未使用的糾錯（UEC）是衡量為糾正符號錯誤所消耗的糾錯容量的參數。其中e 是拒讀錯誤的數目，t是替代錯誤的數目，Ecap是符號的糾錯容量。所以當QR 碼符號出現(xiàn)污損、磨損、撕裂、部分缺失等諸多情況，為恢復數據信息,用于糾正錯誤所消耗的糾錯容量就越多，未使用的糾錯容量就越少，等級值就降低。對于含有多個糾錯模塊的符號，各個模塊的未使用的糾錯分別計算，并取最低值用于分級，見表5。

表5

其他附加的分級參數

碼制規(guī)范或應用標準中規(guī)定的其他參與符號分級的其他附加參數，比如X 尺寸要求、符號版本要求、格式信息要求等等。

對QR 碼符號的每次掃描檢測的等級是該次掃描檢測得到的上述所有參數的等級的最低值。QR 碼符號的符號等級是最終獲得的單個參數等級的最低值。特別應該注意的是，如果譯碼的數據不正確，無論其他參數等級是什么值，符號等級應為0.0。符號等級值的范圍是0.0～4.0，值越大代表QR 碼符號印制質量越高。符號等級的表示形式為：等級∕孔徑∕測量光波長∕角度，當入射光角度為45°時，角度可以省略。比如“3.0∕05∕670∕30”表示符號等級為 3.0，測量光孔徑為0.125mm（孔徑標號05），測量光波長為670nm，檢測光入射角為30°?！?.0∕10∕660”表示符號等級為4.0，測量光孔徑為0.250mm（孔徑標號10），測量光波長為660nm，檢測光入射角為45°。

另外，印刷增量作為一個不分級的質量參數，也是評價QR 符號印制質量的重要參考，常被用于印刷生產過程的質量控制。印刷增量用來衡量構成符號的圖形，相對于標稱尺寸增大或減小的程度。印刷增量嚴重時會妨礙識讀。印刷增量標志著圖形的深色與淺色模塊邊界擴張的程度。QR 碼的符號印刷增量分別從X 和Y 兩個軸向進行評價，即水平增量和垂直增量。QR碼譯碼算法選取相互獨立的兩個定位圖形，從每一定位圖形相鄰的位置探測圖形的外層方塊的內邊，沿定位圖形到與另一位置探測圖形相鄰接的分隔符的外邊，計算所遇到的淺色點陣數（NL）與深色點陣數（ND），計算印刷增量。