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研究生: 陳亭君
Ting-Chun Chen
論文名稱: 內嵌無失真標誌之高度視覺性QR碼
QR Codes with High Visual Comprehensibility via Lossless Logo Embedding
指導教授: 賴坤財
Kuen-Tsair Lay
口試委員: 賴坤財
Kuen-Tsair Lay
方文賢
Wen-Hsien Fang
林益如
Yi-Ru Lin
郭景明
Jing-Ming Guo
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 73
中文關鍵詞: QR碼大標誌錯誤更正碼里德-所羅門碼
外文關鍵詞: big logo, QR beautification, human visualization
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  • QR碼是近年來日趨普遍且被廣泛運用於智慧型手機的一種二維條碼,使用者只需使用手機中相關應用程式即可知道QR碼內所藏的資訊。然而,QR碼內可藏的資訊千變萬化,進而造成產生出的QR碼完全不具視覺效果。為了克服標準QR碼表面如雜訊般雜亂無章的外觀,本論文探討系統性QR碼美化的方法。由於QR碼是由里德-所羅門碼(Reed-Solomon code)編碼而成,所以我們可以利用里德-所羅門碼的特性,在編碼端使用技巧做一些改變,使產生的QR碼具有很好的視覺效果。
    我們由QR碼中心向外挑選具視覺意義的區塊,並將位置記住,然後再以同位檢測矩陣(parity check matrix)進行編碼,即可得到初步美化後的QR碼。本論文將這種QR碼稱為基線QR碼(baseline QR code)。基線QR碼能以標準解碼器成功解碼。為了進一步得到更好的視覺化效果,我們將基線QR碼中的視覺區域進一步以內嵌圖片直接覆蓋,我們稱為無失真大標誌QR碼。無失真大標誌QR碼只要在解碼端搭配自己的解碼器即可成功解碼。本論文的方法使原本只具掃瞄功能的QR碼具有很好的視覺美化效果,讓使用者不僅能將大圖片放置於QR碼中,也能內嵌商標以達到廣告宣傳的效果。


    QR codes are two-dimensional barcodes. They are widely used in smartphones in recent years. The user can easily get the information that hides in QR codes by using the QR decoder application in smartphones. Although QR codes can carry a lot of information, their appearance has low human visualization effect (i.e. difficult for human eyes to comprehend). QR code beautification tries to resolve (or at least ease) this problem.
    The traditional QR code beautification method is to embed a small logo in the center of QR codes directly. The advertiser hope decoders can correct the logo-covered part by using the built-in error correction ability (i.e. Reed-Solomon coding) of QR codes. The major disadvantage of this method is that the allowable size of the embedded logo is very small. To tackle this problem, this thesis addresses systematic encoding methods to perform QR code beautification. We all know that a QR code is encoded by Reed-Solomon code. We take advantage of some properties of Reed-Solomon codes to incorporate modifications to the QR encoder, so that the resulted QR codes have high human visualization.
    In our QR code beautification method, we pick some visualization blocks from the center of the QR code and record their positions. Then, we use parity check matrix or generator matrix to encode and get a beautiful QR code, which we refer to as the baseline QR code. A baseline QR code can be decoded successfully by any standard QR code decoder. In order to have higher visualization, we directly impose the color image on the center of the baseline QR code. By using this method, we can embed a lossless big logo or an image in the QR code. In the decoding part, we can decode successfully by using our decoder.

    摘要 i Abstract ii 致謝 iv 目錄 v 圖索引 viii 表索引 x 中英文對照表 xii 符號索引 xv 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 QR碼 1 1.3 研究動機 1 1.4 論文章節 2 第二章 QR碼技術介紹 3 2.1 QR碼基本結構 3 2.1.1 外觀特徵 3 2.1.2 結構 4 2.1.3 錯誤更正能力 5 2.2 資料編碼 6 2.2.1 正文內容資料編碼方式 6 2.2.2 資料碼字編碼方式 7 2.2.3 里德-所羅門碼(Reed-Solomon block)編碼 8 2.3 QR碼編碼 10 2.3.1回填QR碼 10 2.3.2遮罩 11 第三章 基線QR碼 12 3.1 以模組為底的圖片及遮罩後圖片 12 3.2 QR碼在伽羅瓦場中的二元本原元素 15 3.3 產生基線QR碼 16 3.3.1 挑選視覺碼元 17 3.3.2 基線QR碼編碼之舉例說明 19 3.3.3 以用同位檢測矩陣產生基線QR碼 22 3.3.4 以生成矩陣產生基線QR碼 24 3.4 除去定時圖示及校正圖塊 26 3.5 流程圖 27 3.6 同位檢測矩陣與生成矩陣二種方法運算複雜度比較 28 第四章 無失真大標誌QR碼 29 4.1 以模組為單位覆蓋圖片 29 4.2 覆蓋文字內容訊息 30 第五章 無失真大標誌QR碼解碼 33 5.1 偵測13個角落點並利用交比取得QR碼影像版本 33 5.2 利用投影轉換回正QR碼影像 36 5.3 彩色無失真大標誌QR碼二值化及解碼 38 第六章 實驗結果與討論 40 6.1實驗結果 40 6.1.1基線QR碼實驗結果 40 6.1.2 無失真大標誌QR碼實驗結果 43 6.2 基線QR碼與無失真大標誌QR碼比較 45 6.3以碼字及碼元為單位挑選視覺區塊結果比較 46 6.4相關QR碼美化方法與無失真大標誌QR碼比較 48 6.5貼於平面上的QR碼歪斜模擬及解碼成功率 50 第七章 結論與未來展望 52 參考文獻 54

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