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前后关联的二维码
Joseacute; Rouillard
法国里尔第一大学LIFL实验室
摘要：QR码（2D条形码）被用于快速编码和解码数据。在研究和实际应用中，使用照相手机读取二维条形码是一个很受欢迎的话题。但到目前为止，二维码提供的信息完全是静态的。你所看到的就是被编码的东西。本文提出了将公共QR码和私有信息合并起来的上下文关联的QR码的概念，以提供与特定上下文相关的数据。 例如，如果系统能够获取诸如用户名称，机器上使用的语言（例如英文或法文），以及互动发生的时刻等数据，那么一个公共标签lt;Hellogt;将被解码并转换为“Good John John Smith”或“Bonjour Jean Dupond”。
关键词：QR码；二维条形码；情境感知；普遍的系统；泛在运算；环境感知智能
1 介绍
计算机广泛应用，许多日常用品都配备了计算机技术。手机配备高分辨率的彩色显示器，无线上网，以及可观的处理能力和内存。现在，为了存储、检索和管理信息，使用了不同种类的代码。马克魏瑟对无处不在的计算的愿景，强调了在丰富的环境中实现计算机和人类的无缝统一。他解释说:“最深奥的技术就是那些消失的技术。”实际上，由于具有最低限度的侵入性，普遍的系统必须处理与环境相关的智能环境中的交互问题。可以通过环境和用户、应用程序和服务的无缝交互来实现这一点，并根据用户的偏好和期望，以及对可用资源的有效利用。
我的工作是一个探索性项目的一部分，这个项目叫做p-learnet(无处不在的学习网络)，是在普遍交流的环境下进行人类学习的适应性服务和运用。本文的目的是提供上下文相关联的QR码:不总是将相同的信息公开给每个人，而是生成一个情境化的根据特定的上下文以提供特定的信息的二维码。
本文档的结构如下:第二部分介绍相关的工作，并解释该项目的背景和动机。第三部分概述了QR码涉及的技术、使用和开发方法。第4部分描述了第5部分中使用的情境感知，以提供前后关联的QR码。第六部分在总结未来工作的路线图之前，给出了应用的场景。
2 相关工作
在对象识别领域，RFID和NFC2技术被认为是最新的一代，但是，由于基础性的技术和概念的简洁性，条形码仍然被认为是一个有意思的选择。的确，任何廉价的打印机都可以使用，但是制造RFID需要一个特殊的专用设备。之前的研究表明，使用条形码与配备有摄像头的手机之间的相关性。研究了超连接真实世界的原型应用:过敏助剂，某一产品的原产地，价格比较，即时的易趣拍卖等等。例如，过敏检查的应用可以是基于一维(1D)条形码的识别。一旦用户定义了一个包含了他或她对所有物质过敏的信息，在产品的条形码前拿着手机就可以给用户一个关于产品是否含有过敏物质的简单回答。
有了这种方法，你可以访问带有ean-13条形码(iso/iec 15420:2000)的数十亿种产品的数据，这些数据可以在在线专业数据库中找到(Amazon、Wiki food、sincfohellip;hellip;)。经典的一维条形码因其读取速度、精度和功能特性而广受欢迎和普遍认可。然而，将更多信息存储在小空间中的信息的需要，会导致二维条形码(2D条码)的出现。它们可以用于访问数据和服务，比如总线时间表、产品信息等等。图2-1显示了在QR码(左)和ean-13(欧洲文章编号)条形码中编码的相同信息(右)。
图2-1 具有相同信息的QR码与ean-13条形码
可以使用各种各样的2D代码表示，并专门设计用于简化基于相机的识别。其中一些是开放的标准，而另一些则是专有的，如Semacodes, Spotcodes, Rohsrsquo;VisualCodes, ColorCode, CyberCode, MobileTag, VeriCode, ShotCode, eZcode, HotScan, Codablock F, Aztec, FP Code (Fine Picture Code - Fujitsu)和BeeTagg(ConnVision)。PDF417(便携式数据文件)和MaxiCod是在AIM国际ISO标准化的基础上使用的。最著名的二维条形码标准是DataMatrix(iso/iec 16022:2000)13和QR码(iso/iec 18004:2000)14。使用DataMatrix和QR码是不需要许可费的。
尽管通过研究比较了他们，展现了DataMatrix(除了日本汉字编码之外的编码)的优越性，但QR码在亚洲最常见，在日本尤其流行。
3 QR码
QR码是日本公司丰田通商在1994年推出的二维条码。这种条形码最初被用于追踪汽车零部件制造的库存，现在已被用于各种行业。QR的意思是“快速响应”，因为创建者希望代码允许其内容以高速解码。
3.1 技术
QR码是一种矩阵代码，被开发和发布成一种易于被扫描仪设备识别的符号。它包含了垂直和水平方向的信息，而经典的条形码只有一个方向的数据(通常是垂直的)。与一维条形码相比，QR码可以容纳更大的信息:7089个仅为数字的字符，4296个含有字母和数字的的字符，2953个二进制(8位)的字节，以及1,817个日本的日本汉字/日语假名符号的字符。二维码也有纠错功能。即使代码的大部分被扭曲或损坏，数据也可以恢复。
在QR码标准中，每个角落都有标记和评估，这样就可以扫描内部代码。条形码识别过程有5个步骤:(1)边缘检测(2)形状检测(3)条码控制条的识别(4)条形码定位，尺寸和位密度使用控制条(5)计算条形码的值。
3.2 用法
如果没有机器，人类就不可能手工解码QR码，但它们很容易通过扫描设备进行处理。在日本，许多手机现在都配备了QR码阅读软件。用户拍摄QR码，并将集成到其手机中的软件解码消息，并在其移动设备上显示，操纵或存储信息。根据识别的数据类型和应用的性质，替代动作可以在解码阶段之后：可以自动拨打电话号码，可以发送短文本消息，对应于解码的URL的网页（统一资源定位符）可以在移动浏览器中显示，或者可以执行确定的应用程序。
QR码是日本，韩国，台湾，香港和中国日常生活的一部分。 2005年1月发表的一项研究显示，QR码是日本、韩国、台湾、香港和中国的日常生活的一部分。2005年1月的一项研究表明，在2053名日本手机用户中，90%的人认可了QR码。麦当劳使用代码通知用户其汉堡的营养价值。苹果公司通过QR码在广告牌上宣传新的i-Pod。 耐克广告活动中使用的QR码可以直接访问专用移动网站。在日本，有些教师正在使用QR码将资源分配给学生。 QR码现在出现在日本的杂志，广告，产品包装，T恤，护照，名片和地铁广告牌上。但在消费市场层面上，QR码在亚洲以外几乎不为人所知。人们相信，在移动电话运营商开始在移动电话上安装QR码阅读软件之前，在世界其他地方使用QR码将不会增加动力。今天，在欧洲，很少有手机安装软件。然而，有几家公司，主要在法国、英国和瑞士，开始使用QR码来促销商品或服务，例如瑞士在线报纸，或向客户告知每日汇率(欧洲中央银行)。
3.3 发展
用户可以扫描现有的二维码，也可以自行生成。在线创建QR码非常简单，许多网站（Kaywa，Snapmaze，Activeprint 等）可用于对这些代码进行编码和打印。
对于没有配备QR码读取器的相机手机和掌上电脑个人数字助理），一些附加工具可以通过将设备放置在代码前面来对QR码进行解码。这在流媒体流中自动完成，用户不需要拍摄QR码。 QuickMark和I-nigma阅读器是使用这种技术的免费工具中的好例子，可用于许多制造的模型和设备。 QuickMark通过对代码进行部分或全部加密来为QR码提供扩展功能。
另一个有趣的特性是“魔术拼图”:这一选项将二进制数据(例如图片)编码为一组QR码，用户可以通过扫描来检索原始内容。
想要在应用程序中使用QR码的开发人员必须首先决定代码的计算是否在本地进行。很明显，当远程处理处理时需要网络连接，例如通过Richard Jones提供仿web服务。另一个选择是发送附有QR码的照片作为附件电子邮件到r@qry.jp。系统将立即发回转换后的数据。
或者，如果不需要或可用的网络连接，代码管理将必须由移动设备以自主的方式完成。如果最终用户只需要扫描代码并查看结果信息，上面提到的软件就足够了。但对于必须管理QR码的开发人员，一些SDK（软件开发工具包）已经公布，其中一些已经可用。
微软Windows Live条形码项目， NET 框架的OpenNETCF二维码库和谷歌ZXing（斑马线）项目即将推出。 Twit88提供了一个QR码开源项目。我们尝试了这个解决方案，也尝试了一些商业工具，比如Tasman（Tasman.Bars Java和.Net SDK）。
图3-1显示了我们在实验室开发的移动应用程序。它是用C＃语言编写的，并在Tasman库上运行，支持Windows Mobile 6的智能手机。当用户点击左下方的按钮时，会调用相机管理器。然后，根据所选择的描述（例如，图3-1中的QR码），将解码的信息呈现给用户。显然，这是我们原型机能够实现的经典和最小化的管理。我们将在下面看到，通过使用各种信息，该应用程序如何情境感知。
图3-1 移动应用程序解码QR码
4 情境感知
目前的文献表明，对情境感知系统的创建越来越感兴趣，但对于情境的定义却没有共识。然而，一些定义被多次引用，并成为事实上的标准。例如，Anind Dey的定义了一个这样的标准:一个情境感知的系统是一个使用情境为用户提供相关的信息和/或服务的计算系统，其相关性取决于用户的任务。
事实上，普在运算的主要目标之一是在正确的时间和地点以及正确的形式提供相关信息。情境感知系统应该有助于过滤信息。这允许用户专注于任务而不是技术。
我们目前的作品受到AMULETS项目的启发，AMULETS项目中研究人员使用元数据，特别是嵌入在semacode URL中的基于位置的数据（GPS坐标），以确定设备扫描学生使用的条形码的位置。使用此方法，在动态生成的URL中传递一些参数。
5 在情境中使用QR码
最近有研究人员介绍了“前后关联的书签”的概念，它是“与移动设备取得的物理对象的快照和与该物理对象相关的内容的元信息”的组合。我们对上下文QR码的定义接近于这一点，并且如下所示：它是公共信息部分（QR码）与扫描的QR设备提供的私有信息部分（上下文）之间的融合的结果。
图5-1显示了前后关联QR码的公共部分和私人部分。私人部分可以是随后的用户简档，当前任务，使用的设备，位置，时间和交互环境之间的一个或多个信息。机器解码QR码，并将其与交互期间获得的私人数据进行合并。然后，将XML（可扩展标记语言）生成的文件发送到计算代码并返回个性化消息的Web服务（在我们的实验室中创建）。该Web服务是在C＃.Net中开发的，并且能够根据特定标签检索正确的模块来调用（例如“Hello World”或“Meeting”应用程序）。
图5-1前后关联QR码的私有部分和公有部分
6 应用场景
目前，我们使用HTC智能手机进行测试。为了说明我们的方法，我们开发了一个能够运行基本场景的原型。在这些情况下，QR码表示以XML语言格式化的数据，并对应于消息的公共部分。消息的第二部分是在用户拍摄QR码的图片时考虑到私人信息而生成的。
程序的功能分解如下：使用“捕获照片”模块和“解码数据”模块来获取公共XML消息。然后，调用“检索私人数据”和“创建专用XML消息”模块。第三次，在“调用Web服务”和“显示结果”模块之前使用“合并私有和公共XML”模块。
6.1 Hello World样例
第一种情况是值得尊敬的“Hello World”问候语。假设以下消息是以QR码编码的：lt;publicgt; lt;taggt; Hello lt;/ taggt; lt;/ publicgt;。如果用户尝试用传统阅读器扫描二维码(比如Quickmark或i-nigma 11)，她会在手机屏幕上发现这条信息。现在，如果她使用我们的语境二维码应用程序，她会在屏幕上看到一个个人的问候信息。
例如，如果她在早上8点扫描代码。结合IP地址209.9.235.121，这条信息将会是:“早上好，来自美国佛罗里达州的庞帕诺海的Jenifer Diaz。”
这是通过IP检测和“IP到地址”web服务实现的。用户的名字在移动注册表(控制板/所有者)中被自动检测到。
完成这项任务需要大约5秒的时间。少于2秒的时间用于解码操作(这几乎与QuickMark和I-Nigma所需要的时间相同)，需要3到5秒才能到达应用程序使用的不同web服务。当然，时间将取决于编码信息的数量和网络的速度。
6.2 会议样例
第二个例子的场景是会议示例。在一次会议中，我们经常使用一张经典的纸来写下我们的名字和所属关系。有时，这也被用来证明一个人出席会议或进行思考。当然，一篇论文不能同时被不同的人同时使用。但是，一个包含QR码的纸可以被许多用户扫描，甚至可以在不同的方向上进行扫描。在论文中没有提到确切的时间，因为这是一段漫长而枯燥的过程。
我们认为，如果用户能够正确地配置支持这种任务的设备，那么使用二维码在会议期间扫描的想法可能会很有趣。图6-1是一个XML文件的示例。文档的第一部分涉及到与会议有关的公共信息，在运行时捕获的第二部分，是关于用户的个人信息，而不是扫
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