QR-Codes dekodieren

Was ist ein QR-Code?

QR-Codes (Quick Response) gehören zu den zuverlässigsten und kompaktesten heute verwendeten 2D-Matrixcodes und können mit einem Smartphone gescannt werden. Modell 1 wurde 1994 in Japan erfunden. 2019 war Modell 2 aktuell; daneben gab es mit „Micro QR“ eine besonders kleine Alternative für elektronische Bauteile. Vier Hauptmerkmale von QR-Codes

1. Hohe Speicherkapazität

Die physische Größe des QR-Codes bestimmt seine Datenkapazität. Das ist besonders beim Drucken und Beschriften relevant. Japanische, chinesische und lateinische Zeichen werden unterstützt. Die maximalen Speicherkapazitäten sind unten aufgeführt. Modell 2:

• Alphanumerisch: 4.296 Zeichen
• Binär: 2.953 Byte
• Kanji: 1.817 Zeichen
• Numerisch: 7.089 Zeichen

Micro QR:

• Alphanumerisch: 21 Zeichen
• Binär: 15 Byte
• Kanji: 9 Zeichen
• Numerisch: 35 Zeichen

2. Schnelles Scannen

Die Dekodierung erfolgt schnell, weil:

• Große Blöcke in drei Ecken ermöglichen die einfache Erkennung des QR-Codes und seiner Ausrichtung.
• Das abwechselnde Schwarz-Weiß-Muster lässt sich leicht in ein Raster aufteilen.
• Redundanz – zahlreiche Datenblöcke sind redundant vorhanden.

3. Fehlerkorrektur

QR-Codes können mit einer Wiederherstellungskapazität von bis zu 30 % erstellt werden, damit teilweise beschädigte Symbole lesbar bleiben. Vier Stufen stehen zur Verfügung.

• L: 7 %
• M (Standard): 15 %
• Q: 25 %
• H: 30 %

Eine stärkere Fehlerkorrektur vergrößert das Symbol.

4. Gemeinfrei

Es ist keine Lizenz erforderlich.

QR-Code-Symbologie

Die QR-Code-Symbologie verwendet eine Fläche aus quadratischen Modulen, die von einem eindeutigen Rand und anschließend von einer vier Module breiten weißen Ruhezone umgeben ist. Bildquelle: http://inchbyinch.de/ Die Module sind die Datenblöcke eines QR-Codes und bestehen aus gleich vielen Zeilen und Spalten. Die Datenbits beginnen unten rechts, laufen in einer zwei Module breiten Spalte nach oben und wechseln am oberen Rand die Richtung. Bildquelle: qrcode.com Jedes zusätzliche Modul beziehungsweise jede höhere Version vergrößert die physische Größe und Datenkapazität; maximal sind 40 Module möglich.

Wie der Dynamsoft Barcode Reader (DBR) einen QR-Code dekodiert

1. Lokalisierung

Zunächst bestimmt DBR die Ausrichtung des Codes und erkennt anhand der Suchmuster die drei Ecken.

2. Segmentierung

Anschließend erkennt DBR die eigentlichen Daten und unterscheidet sie von den Positionsmarkierungen.

3. Dekodierung

Abschließend prüft DBR das Format und wendet die Fehlerkorrektur an, um die verborgenen Informationen zu dekodieren.

Drei Arten beschädigter QR-Codes und wie DBR sie bewältigt

1. QR-Code mit verzerrten Modulen
2. QR-Code mit verzerrtem Rand
3. QR-Code mit überlagernden Bildern

Mithilfe fortgeschrittener Bildverarbeitung rekonstruiert DBR zunächst die Bildausrichtung, indem jeder Rand einzeln gesucht wird. Anschließend arbeitet sich DBR vom Rand nach außen vor, um die nächstgelegenen Module zu erkennen. Sind diese beschädigt, durchsucht DBR das Bild weiter nach unbeschädigten Modulen. Sobald DBR ein unbeschädigtes Modul gefunden hat, nutzt es Redundanz und Fehlerkorrektur des QR-Codes, um die Informationen zu extrahieren. Gelingt dies nicht, versucht DBR, die Modulfolge mithilfe von KI-Analyse, Kombinationen und einer Schätzung des richtigen Layouts zu rekonstruieren. Mit proprietären Verfahren hat DBR die bereits großzügige Fehlerwiederherstellung von 15 % des QR-Code-Standards deutlich verbessert.