01大家熟悉的二維碼

1.1 什么是二維碼

二維碼，起源于汽車制造業(yè)，是一種方形的矩陣型條形碼。它以黑白像素點(diǎn)的不同排列方式來存儲(chǔ)信息。與傳統(tǒng)的一維條碼相比，二維碼可以存儲(chǔ)更多的信息，并且占用的空間更小。

由于其高效、經(jīng)濟(jì)和易于掃描的特點(diǎn)，二維碼被廣泛用于各種領(lǐng)域，從產(chǎn)品標(biāo)簽到廣告，再到電子票務(wù)和移動(dòng)支付，其應(yīng)用的范圍日益擴(kuò)大。目前已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

02傳統(tǒng)二維碼應(yīng)用中遇到的挑戰(zhàn)

2.1 譯碼難度大

盡管二維碼技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但在某些情況下，如內(nèi)容過多、圖像質(zhì)量低下、損壞或因過度曝光、不理想的掃描角度、遮擋物等外部因素影響，都可能使譯碼過程遇到困難，導(dǎo)致內(nèi)容不能正常分發(fā)。

2.2 美觀與譯碼成功率的矛盾

傳統(tǒng)二維碼沒有預(yù)留品牌與美觀等設(shè)計(jì)，以QRCode為例，對(duì)其的美化方式通常有，在二維碼的中心添加Logo，對(duì)內(nèi)容點(diǎn)進(jìn)行圓化，或者將二維碼耦合在圖像中。這種方式往往是以犧牲了二維碼自身的糾錯(cuò)冗余為代價(jià)的。使得譯碼難度變得更加大。

2.3 具有安全隱患

另一個(gè)問題是安全隱患。因?yàn)閭鹘y(tǒng)二維碼的生成邏輯是開放的，惡意行為者開始利用其將病毒、惡意代碼或跟蹤器植入 用戶的設(shè)備中?；蛘咄ㄟ^二維碼來傳播謠言、敏感信息，此外偽造或篡改的二維碼也可能對(duì)用戶產(chǎn)生誤導(dǎo)、導(dǎo)致信息泄露等等。

03專屬二維碼

3.1 為什么需要專屬二維碼

譯碼是將二維碼用于信息分發(fā)、活動(dòng)倒流中十分重要的環(huán)節(jié)，譯碼的成功與否，直接影響了活動(dòng)本身的分發(fā)結(jié)果。首先需要理解其背后的設(shè)計(jì)邏輯和原則。正如前文所言，傳統(tǒng)的QR碼已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，但隨著技術(shù)和業(yè)務(wù)的發(fā)展，在各方面都提出了新的要求和挑戰(zhàn)，美觀性、安全行、高效性均有新的要求。百度專屬二維碼正是為了解決這些新需求而設(shè)計(jì)的。

3.2 專屬二維碼的設(shè)計(jì)訴求

1、美觀性：百度專屬碼的設(shè)計(jì)上留置Logo空間，更加容易的結(jié)合代表企業(yè)品牌形象的設(shè)計(jì)語言，擴(kuò)大品牌影響力，圓形的設(shè)計(jì)更具美感；

2、抗損壞：百度專屬碼的關(guān)鍵數(shù)據(jù)區(qū)域與有效信息區(qū)域均具備糾錯(cuò)能力，且部分關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行多次冗余設(shè)計(jì)；

3、安全性：獨(dú)有的專屬碼生成和解析協(xié)議，有效控制專有碼生成渠道，防止通過二維碼來傳播黃反暴恐等信息；

4、容量可調(diào)整：百度專屬碼設(shè)計(jì)具備動(dòng)態(tài)擴(kuò)容機(jī)制，以適應(yīng)不同信息容量需要。

04百度專屬二維碼譯碼實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化

譯碼流程主要可以細(xì)分為以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟：首先進(jìn)行關(guān)鍵定位點(diǎn)的識(shí)別，然后是元信息的提取和解析，接著是進(jìn)行協(xié)議的解析，緊接著是數(shù)據(jù)信息的解讀，最后完成bit信息的解碼。因?yàn)楸Ｃ艿脑?，這里僅針對(duì)技術(shù)方向進(jìn)行解析。

4.1 核心譯碼流程

圖片

4.2 定位點(diǎn)的確定

二維碼的關(guān)鍵定位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，通?？梢酝ㄟ^圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)，例如使用邊緣檢測(cè)來找到二維碼的邊緣，再結(jié)合霍夫變換確定四個(gè)角和中心位置?？紤]到不同的光線條件，自適應(yīng)閾值技術(shù)可以提高定位的準(zhǔn)確性，專屬碼中采用了識(shí)別特定模式的方式，并且結(jié)合了多種容錯(cuò)方式召回非標(biāo)準(zhǔn)碼；在定位點(diǎn)位置確定之后，可以以此建立二維碼坐標(biāo)系。進(jìn)而進(jìn)行后續(xù)的解碼過程。

4.3 元信息的解析

元信息存儲(chǔ)在二維碼的特定預(yù)定位置。通過定位點(diǎn)的確定，構(gòu)建碼的坐標(biāo)系。進(jìn)而獲取到專屬碼的元信息。當(dāng)圖像出現(xiàn)畸變或損壞的情況下，就需要容錯(cuò)機(jī)制來輔助修復(fù)或跳過某些部分， 專屬碼在這個(gè)過程中主要采用了冗余以及糾錯(cuò)碼的引入。

4.4 協(xié)議解析

協(xié)議解析也是非常關(guān)鍵的步驟。這一步是為了識(shí)別二維碼的格式和編碼規(guī)則?？梢酝ㄟ^預(yù)定義的協(xié)議庫(kù)來幫助匹配和解析。當(dāng)然，為了適應(yīng)更多的格式，這部分被定義為可拓展，通過更新協(xié)議可以解析更多的碼。

4.5 bit信息解碼

對(duì)bit信息進(jìn)行解碼。這一步涉及到數(shù)據(jù)的二進(jìn)制形式。基本的邏輯運(yùn)算是主要工具，但為了提高解碼的準(zhǔn)確性，特別是在有噪聲或誤差的情況下，會(huì)加入一些糾錯(cuò)技術(shù)，例如Hamming碼、Reed-Solomon碼等等；經(jīng)過相應(yīng)的糾錯(cuò)算法還原之后，就可以通過協(xié)議中預(yù)設(shè)的字符集將bit信息轉(zhuǎn)換成最終的字符串了。

4.6 譯碼優(yōu)化

除了上述的主要譯碼流程，為了提高譯碼效率和準(zhǔn)確性，我們采用了一些優(yōu)化策略。

4.7 譯碼性能優(yōu)化

經(jīng)過深入分析專屬碼的譯碼耗時(shí)主要分布在逐圈信息讀取以及對(duì)定位點(diǎn)的篩選重試過程中。

1、并行讀取

在專屬碼的解析過程中，因?yàn)榇嬖诙嗳π畔⒔馕?，逐圈讀取信息是一個(gè)相對(duì)耗時(shí)的過程，此處可以利用并行計(jì)算來加速讀取過程。讓多圈的讀取過程分布在多個(gè)核心運(yùn)行，提升譯碼效率。

2、快速校驗(yàn)

為了快速確定二維碼的有效性，可以在定位點(diǎn)確定之后，建立坐標(biāo)系之后，立即進(jìn)行校驗(yàn)，從而避免不必要的完整解碼過程。極大提升了干擾嚴(yán)重情況下的譯碼效率。

4.8  光暗掃碼優(yōu)化

根據(jù)圖像的質(zhì)量和外部環(huán)境（如光線、攝像頭質(zhì)量等），動(dòng)態(tài)選擇或調(diào)整最合適的圖像處理算法和參數(shù)。對(duì)于在低光環(huán)境下拍攝的二維碼，選擇更為敏感的邊緣檢測(cè)算法。對(duì)于過曝光的二維碼，處理過程中會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的抑制， 盡可能提升解析的分辨能力。

4.9 糾錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用

通過合理選擇和組合不同的糾錯(cuò)技術(shù)（如Hamming碼、Reed-Solomon碼），可以在確保解碼準(zhǔn)確性的同時(shí)，盡量減少額外的計(jì)算量。百度專屬碼在生成過程中會(huì)進(jìn)行判定，選擇最佳的糾錯(cuò)方式。使得糾錯(cuò)能力最大化。

4.10 機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)應(yīng)用

隨著機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)可以被用來優(yōu)化和提高譯碼過程的準(zhǔn)確性和效率。例如，訓(xùn)練一個(gè)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來識(shí)別和糾正扭曲或部分損壞的二維碼。百度碼中的譯碼過程中應(yīng)用了深度學(xué)習(xí)技術(shù)去輔助確定專有碼的位置。

05總結(jié)

本文介紹了在譯碼視角中解析了百度碼的譯碼技術(shù)，包括關(guān)鍵的譯碼流程，以及關(guān)鍵的優(yōu)化手段。百度碼目前已經(jīng)在高考等活動(dòng)中進(jìn)行應(yīng)用。

在未來的發(fā)展中，百度碼的譯碼技術(shù)將繼續(xù)升級(jí)和完善，以滿足更多場(chǎng)景的需求。百度碼的譯碼技術(shù)將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上不斷演進(jìn)和完善，以提供更為優(yōu)質(zhì)、便捷、安全的譯碼體驗(yàn)，從而為人們的生活和工作帶來更多便利。