奥深いQRコードの世界

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August 31, 23

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こた

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奥深いQRコードの世界こた

QRコードとは？ - Quick Responseの頭字語 - 2次元コードとも呼ばれる - 日本生まれの規格で現在ではISOの国際規格 - 1994年に日本電装(現デンソーウェーブ)が開発 - トヨタの子会社

かんばん方式 - JIT(Just In Time)を実現するための生産方式 - 企業としては生産状況の把握は必須 - 必要なものを、必要なときに、必要な量を生産 - 生産管理に用いるカードを「かんばん」と呼ぶどこから→何を→どこへ - 全てのものに取り付けられる

かんばんの情報化 - かんばんを生産状況の把握に用いれば良いのでは → 紙媒体なのでそのままでは情報媒体にならない - 過酷な現場で使用されるため要件が厳しい

技術選定 ※1970年当時総合的に見てバーコードが最有力候補

1970年代のバーコード - 読み取りは今のようにピッとやれば良いものではなくペンでバーコードをなぞる必要があった - 何回も擦ると汚れ、ビニール袋の上からだと誤差 - ピッできるスキャナーの開発が求められる - レジメーカーと共同開発し、セブンイレブン採用 → 当時のシェア率100%

NDコード - バーコード単体では情報量が少ない - バーコードの横幅を長くすれば情報量は増える → 読み取り装置の巨大化、途中分割できない - 独自にバーコードを縦に 21個並べる (1つは3桁) → NDコード

情報量の増大化 - NDコードでは不満がでてくる 1. 2. 3. 4. 表示面積が大きいワンタッチで読みたい部品に直接コードを取り付けたい桁数が足らない (NDコードでは63桁) → 次世代のコードが求められる

１ 2 従来の2次元コード 1. データマトリックス 2. PDF417 3 ４５ 6 3. Veriコード 4. マキシコード 5. CPコード 6. アズテックコード

10.

2次元コードの開発 - 従来の2次元コードは読み取りに時間がかかってた - ボトルネックは 1. どこにそのコードがあるのか 2. どの向きになっているのか - この2つさえわかれば読み取り時間の短縮に繋がる → これらの課題を解決しつつ、QRコードを開発する

11.

QRコードを誰でも使えるように - 規格に則ったものであれば誰でも使えるようにした → 特許等によるライセンス料がかからない - じゃあ何で儲けてるの → QRコードを読み取るリーダーの販売で儲けている

12.

QRコードの利用用途 - URLの配布キャッシュレス決済駅のホームドアの開閉飛行機・電車の搭乗券

13.

To Be Continued…

14.

https://coliss.com/articles/build-websites/ operation/work/how-qr-code-works.html

https://coliss.com/articles/build-websites/

15.

QRコードの仕様 - 最小セル数 → 21x21 セル - 最大セル数 → 177x177 セル - 最大データ量 → 数字英数字 7089字 4296字バイナリ 2953バイト漢字 1817文字

16.

QRコードのしくみ - まずはQRコードのバージョンを読み取るバージョン1から40まである一辺のセル数を数え、下の計算式にそって計算 (セル数 - 17) / 4 = 2 モデル1とモデル2がある今はモデル2が主流セル数25

17.

ファインダーパターン - QRコードの3端に配置される位置検出用の模様 - まずはこのパターンを探すことで位置を特定 - どの方向から読み取っても必ず白色と黒色の比率が 1:1:3:1:1になっているファインダーパターン

18.

アライメントパターン - シンボルの範囲内に一定間隔で配置される - 歪みによって生じる各セルのいちズレを補正 - モデル2から採用アライメントパターン

19.

タイミングパターン - 白セルと黒セルが交互に配置され、シンボル内のモジュール座標を決定している - 単一のモジュールの大きさとQRコード全体の大きさ (バージョン)を伝える

20.

クワイエットゾーン - QRコード周りの空白は単なる余白ではなく、読み込みに必要不可欠な要素 - これがあることで安定してQRコードが読み込める

21.

フォーマット情報 - 反転マスク(次の3桁)や訂正レベル(最初の2桁)、訂正フォーマット(最後の10桁)の情報を読み込む - ファインダーパターンの脇に配置されている ② - ①と②が連結して1つのパターン - 同じパターンが2つ存在する ① - 規格のパターンと比べ最も似ているパターンを選ぶ ① ②

22.

エラー訂正レベル Low 7%、Medium 14%、Quartile 25%、High 30%

23.

反転マスク - QRコードを機械が読みやすくなるようにする模様 - 標準では8つのパターンがあり、一番良い(ファインダーパターンが出て来ない)ものが使用される

24.

データの読み込み - マスクも解除したらいよいよデータの読み込み右下から2行ごとに8セルずつ取り出し2進数に変換最初の1bitはデータがエンコードされたモード次の3bitはデータの長さを伝える残りのデータは文字とエラー訂正用の情報(リードソロモン符号)が格納される

25.

モード - 数字モード → 1~9の数字を格納でき、3文字を10bitで表現する - 英数字モード → 0~9、A~Z、スペース、記号8種、2文字を11bit - バイナリモード → バイナリをそのまま格納する標準文字コードはJIS8 - 漢字モード → Shift_JISの2バイト文字を格納できる 1文字13bit

26.

大きさの求め方 - データ容量、モード、誤り訂正レベルから、バージョン (セル数)を決定 - プリンタの解像度などから、セルサイズを決定 - セル数とセルサイズを乗算することでQRコードの大きさが求まる - さらにクワイエットゾーンを加えて全体の大きさが求まる

27.

シンボルの連結機能 - 最大16分割可能何番目かも分かる

28.

マイクロQRコード - ファインダーパターンがひとつのQRコード 2セル分のマージンで良い M1~M4までの4つのバージョンがある電子部品などの非常に小さな製品の管理などに用いられる

29.

SQRC - QRコードに公開データと非公開データを持てる非公開データは暗号鍵をもつリーダーしか読めない見た目は通常のQRコードと同じ偽造・改ざんが検知できる右の写真は沖縄のゆいレールで用いられているもの(複写防止で一部が黒い)

30.

rMQR - 長方形で細長いスペースへの印字に対応 - 最大数字で361字、英数字で219字、漢字で92字 - 2022/5に発表されたので活用はまだこれから

31.

フレームQR - コード内に自由に画像を入れられる - フレームの形は予め決められており、下の写真のようなものがある