不知道您最近有沒(méi)有看到這樣一條新聞，它的標(biāo)題是：日本人提出向中國(guó)收“二維碼”使用費(fèi)，每人一分錢(qián)。

看到這條新聞后，遵紀(jì)守法的我下意識(shí)地打開(kāi)手機(jī)支付寶準(zhǔn)備掃描二維碼付款，然而卻并沒(méi)有找到付款通道。后來(lái)，這則新聞登上了2019年2月十大網(wǎng)絡(luò)謠言之首。

二維碼的前世今生

提及二維碼的誕生，我們還得倒回至上個(gè)世紀(jì) 60 年代之后的日本，雖然 1945 年的第二次世界大戰(zhàn)之中日本淪為戰(zhàn)敗國(guó)，可是在經(jīng)濟(jì)方面日本卻進(jìn)入了迅速的崛起，日本的各大超市的銷售額自然也隨著快速增長(zhǎng)，不過(guò)由于那個(gè)時(shí)候收銀員需要長(zhǎng)時(shí)間頻繁手動(dòng)輸入商品價(jià)格，導(dǎo)致那個(gè)時(shí)候的收銀員效率較慢，而且手部容易出現(xiàn)疲勞甚至出現(xiàn)疾病。

在同樣是上個(gè)世紀(jì) 60 年代至 70 年代，條形碼聯(lián)合發(fā)明人諾曼?約瑟夫?伍德蘭德（Norman Joseph Woodland）發(fā)明了一維碼（條形碼），該技術(shù)的誕生幾乎改變了全球的商業(yè)活動(dòng)形式，使得收銀員的工作效率變得更高效，顧客也可以節(jié)省更多時(shí)間。不過(guò)初代的條形碼采用的還是環(huán)形設(shè)計(jì)，想要完成掃描還需要格外安裝一部 500 瓦特發(fā)光體的巨型掃描儀。

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，由寬度不等的多個(gè)黑條和空白組成的一維碼（條形碼）開(kāi)始暴露出不少缺點(diǎn)，例如數(shù)據(jù)容量較?。?0 個(gè)字符左右）、只能包含字母和數(shù)字、條形碼尺寸相對(duì)較大（空間利用率較低）、條形碼遭到損壞后便不能閱讀的缺點(diǎn)。為了彌補(bǔ)這些缺陷，這個(gè)時(shí)候人們開(kāi)始尋找更佳的代替方案。

1994 年，日本豐田子公司Denso Wave正式宣布公開(kāi)首個(gè) QR Code，而 QR 的全稱就是“Quick Response”，翻譯過(guò)來(lái)就是快速響應(yīng)，意味追求高速讀取能力的研發(fā)概念。其實(shí)在發(fā)布二維碼之初，該日本公司并沒(méi)有很大的把握可以讓二維碼完全取代傳統(tǒng)的一維條形碼（事實(shí)上目前二維碼確實(shí)也還沒(méi)有完全取代一維條形碼），但他們堅(jiān)信“花若盛開(kāi)，蝴蝶自來(lái)”，好產(chǎn)品自然會(huì)有懂得欣賞的人。雖然該日本公司擁有二維碼的專利權(quán)，可是他們明確表示該專利是免費(fèi)開(kāi)放使用的，他們希望二維碼成為無(wú)需成本、可放心使用的“公共編碼”，而該日本公司目前的主要業(yè)務(wù)為世界汽車系統(tǒng)零部件的制造商，同時(shí)他們也在售二維碼專用掃描槍等相關(guān)產(chǎn)品。

二維碼的肉體與靈魂

事實(shí)上，二維碼相比一維碼（條形碼）確實(shí)具有數(shù)據(jù)容量更大、超越了字母數(shù)字的限制、相對(duì)尺寸小、具有抗損毀能力等優(yōu)勢(shì)，條形碼最多只能存儲(chǔ)30個(gè)字符左右，但QR碼可以存儲(chǔ)7089個(gè)數(shù)字或4296個(gè)字母；攜帶相同的信息量，QR只需要條形碼1/10的空間。不過(guò)由于二維碼的解碼數(shù)據(jù)更加復(fù)雜，所以在同樣的硬件下它的運(yùn)算復(fù)雜程度也要更高，耗時(shí)也會(huì)更長(zhǎng)。

二維碼，從字面上看就是用兩個(gè)維度（水平方向和垂直方向）來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的編碼，條形碼只利用了一個(gè)維度（水平方向）表示信息，在另一個(gè)維度(垂直方向)沒(méi)有意義，所以二維碼比條形碼有著更高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量。從形成方式上，二維碼可以分為兩類：

堆疊式二維碼

在一維條形碼的基礎(chǔ)上，將多個(gè)條形碼堆積在一起進(jìn)行編碼，常見(jiàn)的編碼標(biāo)準(zhǔn)有PDF417等。

矩陣式二維碼

在一個(gè)矩陣空間中通過(guò)黑色和白色的方塊進(jìn)行信息的表示，黑色的方塊表示1，白色的方塊表示0，相應(yīng)的組合表示了一系列的信息，常見(jiàn)的編碼標(biāo)準(zhǔn)有QR 碼，漢信碼等。

上圖中前三種適合傳遞數(shù)據(jù)，因?yàn)榭纱鎯?chǔ)的信息量大。 后三種適合做位姿識(shí)別，因?yàn)閳D案識(shí)別度高。 

二維碼在AI技術(shù)上的應(yīng)用

在位姿識(shí)別方面，二維碼還有其他一些比較流行的編碼方式，比如ARUCO，AprilTag以及ARToolkit+等。

ARTag是M.Fiala在2005年發(fā)表的人工標(biāo)識(shí)跟蹤注冊(cè)系統(tǒng)。這個(gè)人工標(biāo)識(shí)系統(tǒng)具有很多優(yōu)秀的特性。ARTag可以適用于各種光照條件, 最大程度地減少光照的影響.ARTag也可以允許人工標(biāo)識(shí)上的部分遮擋。另外ARTag的編碼解碼算法加入了編碼校驗(yàn)和誤碼恢復(fù)法, 并對(duì)于2維條形碼編碼給出了系統(tǒng)的分析。

ARTag在機(jī)器人領(lǐng)域其中一個(gè)很重要的作用就是識(shí)別物體與相機(jī)的位姿關(guān)系。物體上可以貼上ARTag，或者在平面上貼上ARTag標(biāo)簽，用來(lái)標(biāo)定相機(jī)。攝像頭識(shí)別到ARTag后，可以算出標(biāo)簽在相機(jī)坐標(biāo)中的位置與姿態(tài)。下圖為Realsense D415深度相機(jī)識(shí)別到一組ARTag后，標(biāo)記出每個(gè)標(biāo)簽的坐標(biāo)方位

不知道您最近有沒(méi)有看到波士頓MIT的四足機(jī)器人后空翻呢？就是下面這個(gè)。

當(dāng)然上圖跟二維碼沒(méi)啥關(guān)系，但是如果您一直關(guān)注波士頓動(dòng)力，那么您會(huì)發(fā)現(xiàn)下圖機(jī)器人手中抱的箱子上的二維碼就是ARTag本尊了。