QR-Code
Ein QR-Code (eine Abkürzung für Quick Response Code) ist eine Art Matrix-Barcode (oder zweidimensionaler Barcode), der 1994 von dem japanischen Automobilhersteller Denso Wave erfunden wurde. Ein Barcode ist ein maschinenlesbares optisches Etikett, das Informationen über den Gegenstand, an dem es angebracht ist, enthalten kann. In der Praxis enthalten QR-Codes oft Daten für einen Locator, eine Kennung oder einen Tracker, der auf eine Website oder Anwendung verweist. Bei einem QR-Code wird zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden. Er verwendet vier standardisierte Kodierungsmodi (numerisch, alphanumerisch, byte/binär und Kanji), um Daten effizient zu speichern; es können auch Erweiterungen verwendet werden. ⓘ
Das Quick-Response-System wurde außerhalb der Automobilindustrie aufgrund seiner schnellen Lesbarkeit und größeren Speicherkapazität im Vergleich zu Standard-UPC-Barcodes populär. Zu den Anwendungen gehören Produktverfolgung, Artikelidentifizierung, Zeiterfassung, Dokumentenmanagement und allgemeines Marketing. ⓘ
Ein QR-Code besteht aus schwarzen Quadraten, die in einem quadratischen Raster auf weißem Hintergrund angeordnet sind. Diese können von einem bildgebenden Gerät wie einer Kamera gelesen und mit Hilfe der Reed-Solomon-Fehlerkorrektur verarbeitet werden, bis das Bild angemessen interpretiert werden kann. Die erforderlichen Daten werden dann aus Mustern extrahiert, die sowohl in den horizontalen als auch in den vertikalen Komponenten des Bildes vorhanden sind. ⓘ
Geschichte
Der QR-Code wurde zur Markierung von Baugruppen und Komponenten für die Logistik in der Automobilproduktion des Toyota-Konzerns entwickelt. Das den QR-Code entwickelnde Unternehmen Denso kooperiert bereits seit seiner Ausgliederung aus dem Konzern 1949 als Zulieferer unter anderem für sämtliche elektrischen und elektronischen Baugruppen mit Toyota. Die Entwicklung des 2D-Codes übernahm die Tochterfirma Denso Wave, die auch Identifikationssysteme und Geräte zur mobilen Datenerfassung entwickelt. Entwickelt wurde der QR-Code ab 1992 von Masahiro Hara und seinen Teammitgliedern Takayuki Nagaya, Motoaki Watabe, Tadao Nojiri und Yuji Uchiyama. ⓘ
Masahiro Hara und sein Team gewannen 2014 den Publikumspreis des Europäischen Erfinderpreises des Europäischen Patentamtes in der Kategorie „Außereuropäische Staaten“. ⓘ
Das QR-Code-System wurde 1994 von Masahiro Hara von der japanischen Firma Denso Wave erfunden. Das ursprüngliche Design wurde von den schwarzen und weißen Steinen auf einem Go-Brett beeinflusst. Sein Zweck war die Nachverfolgung von Fahrzeugen während der Herstellung; es wurde entwickelt, um das Scannen von Komponenten mit hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen. ⓘ
Annahme
QR-Codes werden jetzt in einem viel breiteren Kontext verwendet, der sowohl kommerzielle Tracking-Anwendungen als auch auf die Bequemlichkeit von Mobiltelefonbenutzern ausgerichtete Anwendungen (das so genannte Mobile Tagging) umfasst. QR-Codes können verwendet werden, um dem Benutzer Text anzuzeigen, eine Webseite auf dem Gerät des Benutzers zu öffnen, einen vCard-Kontakt zum Gerät des Benutzers hinzuzufügen, einen Uniform Resource Identifier (URI) zu öffnen, eine Verbindung zu einem drahtlosen Netzwerk herzustellen oder eine E-Mail oder Textnachricht zu verfassen. Es gibt eine Vielzahl von QR-Code-Generatoren als Software oder als Online-Tools, die entweder kostenlos sind oder ein kostenpflichtiges Abonnement erfordern. Der QR-Code hat sich zu einer der am häufigsten verwendeten Arten von zweidimensionalen Codes entwickelt. ⓘ
Im Juni 2011 scannten 14 Millionen amerikanische Mobilfunknutzer einen QR-Code oder einen Barcode. Etwa 58 % dieser Nutzer scannten einen QR- oder Barcode von zu Hause aus, während 39 % in Einzelhandelsgeschäften scannten. 53 % der 14 Millionen Nutzer waren Männer im Alter zwischen 18 und 34 Jahren. ⓘ
Eine im September 2020 durchgeführte Umfrage ergab, dass 18,8 % der Verbraucher in den Vereinigten Staaten und im Vereinigten Königreich der Aussage zustimmten, dass sie seit dem Beginn der COVID-19-bezogenen Shelter-in-Place-Bestellungen im März 2020 einen Anstieg der Nutzung von QR-Codes festgestellt haben. ⓘ
Normen
Es gibt mehrere Standards, die die Kodierung von Daten als QR-Codes abdecken:
- Oktober 1997 - AIM (Verband für automatische Identifikation und Mobilität) International
- Januar 1999 - JIS X 0510
- Juni 2000 - ISO/IEC 18004:2000 Informationstechnik - Automatische Identifikations- und Datenerfassungstechniken - Strichcodesymbologie - QR-Code (inzwischen zurückgezogen)
Definiert QR-Code-Modelle 1 und 2 Symbole. - 1. September 2006 - ISO/IEC 18004:2006 Informationstechnik - Automatische Identifikations- und Datenerfassungstechniken - Spezifikation der Strichcodesymbologie QR-Code 2005 (inzwischen zurückgezogen)
Definiert QR-Code 2005 Symbole, eine Erweiterung des QR-Code Modells 2. Legt nicht fest, wie QR-Code-Modell-1-Symbole zu lesen sind, und verlangt dies auch nicht für die Konformität. - 1. Februar 2015 - ISO/IEC 18004:2015 Informationstechnik - Verfahren zur automatischen Identifizierung und Datenerfassung - Spezifikation für die Barcode-Symbologie QR-Code
Benennt das Symbol QR Code 2005 in QR Code um und fügt Klarstellungen zu einigen Verfahren und kleinere Korrekturen hinzu. ⓘ
Auf der Anwendungsebene gibt es einige Unterschiede zwischen den meisten Implementierungen. Das japanische Unternehmen NTT DoCoMo hat De-facto-Standards für die Kodierung von URLs, Kontaktinformationen und verschiedenen anderen Datentypen eingeführt. Das Open-Source-Projekt "ZXing" unterhält eine Liste von QR-Code-Datentypen. ⓘ
Verwendet
QR-Codes sind in der Verbraucherwerbung inzwischen weit verbreitet. In der Regel wird ein Smartphone als QR-Code-Scanner verwendet, der den Code anzeigt und ihn in eine nützliche Form umwandelt (z. B. in eine Standard-URL für eine Website, so dass der Benutzer den Code nicht in einen Webbrowser eingeben muss). Der QR-Code ist zu einem Schwerpunkt der Werbestrategie geworden, da er einen schnelleren Zugang zur Website einer Marke ermöglicht als die manuelle Eingabe einer URL. Abgesehen von der reinen Bequemlichkeit für den Verbraucher liegt die Bedeutung dieser Funktion darin, dass sie die Konversionsrate erhöht: die Chance, dass der Kontakt mit der Werbung zu einem Verkauf führt. Sie lockt interessierte Interessenten ohne große Verzögerung oder Anstrengung weiter in den Konversionstrichter und bringt den Betrachter sofort auf die Website des Werbetreibenden, während ein längeres und gezielteres Verkaufsgespräch das Interesse des Betrachters verlieren kann. ⓘ
Ursprünglich wurden QR-Codes zur Verfolgung von Teilen in der Fahrzeugherstellung verwendet, doch werden sie heute in einem viel breiteren Spektrum von Anwendungen eingesetzt. Dazu gehören die Nachverfolgung im Handel, die Ausstellung von Unterhaltungs- und Transporttickets, Produkt- und Kundenbindungsmarketing sowie die Kennzeichnung von Produkten in Geschäften. Beispiele für das Marketing sind die Erfassung von Preisnachlässen und prozentualen Rabatten eines Unternehmens mit einem QR-Code-Decoder, der eine mobile App ist, oder die Speicherung von Unternehmensinformationen wie Adresse und zugehörige Informationen neben den alphanumerischen Textdaten, wie sie in den Gelben Seiten zu finden sind. ⓘ
Sie können auch zur Speicherung persönlicher Informationen für Organisationen verwendet werden. Ein Beispiel dafür ist das philippinische National Bureau of Investigation (NBI), wo die NBI-Ausweise jetzt mit einem QR-Code versehen sind. Viele dieser Anwendungen richten sich an Mobiltelefonnutzer (über Mobile Tagging). Die Benutzer können nach dem Scannen von QR-Codes Textnachrichten erhalten, einen vCard-Kontakt zu ihrem Gerät hinzufügen, eine URL öffnen oder eine E-Mail oder Textnachricht verfassen. Sie können ihre eigenen QR-Codes generieren und ausdrucken, damit sie von anderen gescannt und verwendet werden können, indem sie eine von mehreren kostenpflichtigen oder kostenlosen QR-Code-generierenden Websites oder Apps besuchen. Google verfügte über eine inzwischen veraltete API zur Erstellung von QR-Codes, und Apps zum Scannen von QR-Codes sind auf fast allen Smartphone-Geräten zu finden. ⓘ
QR-Codes, in denen Adressen und URLs gespeichert sind, können in Zeitschriften, auf Schildern, in Bussen, auf Visitenkarten oder auf fast jedem Gegenstand erscheinen, über den die Nutzer Informationen wünschen. Benutzer mit einem Kamerahandy, das mit der richtigen Leseanwendung ausgestattet ist, können das Bild des QR-Codes scannen, um Text oder Kontaktinformationen anzuzeigen, eine Verbindung zu einem drahtlosen Netzwerk herzustellen oder eine Webseite im Browser des Telefons zu öffnen. Dieser Akt der Verknüpfung von Objekten der physischen Welt wird als Hardlinking oder Objekt-Hyperlinking bezeichnet. QR-Codes können auch mit einem Standort verknüpft werden, um zu verfolgen, wo ein Code gescannt wurde. Entweder ruft die Anwendung, die den QR-Code scannt, die Geoinformationen mithilfe von GPS und Mobilfunk-Triangulation (aGPS) ab, oder die im QR-Code selbst kodierte URL wird mit einem Standort verknüpft. Im Jahr 2008 kündigte ein japanischer Steinmetz Pläne an, QR-Codes auf Grabsteine zu gravieren, die es Besuchern ermöglichen, Informationen über den Verstorbenen einzusehen, und es Familienmitgliedern ermöglichen, Besuche zu verfolgen. Der Psychologe Richard Wiseman war einer der ersten Autoren, der QR-Codes in seinem Buch Paranormalität: Why We See What Isn't There (2011). ⓘ
QR-Codes wurden bereits in Währungen integriert. Im Juni 2011 gab die Königliche Niederländische Münze (Koninklijke Nederlandse Munt) die weltweit erste offizielle Münze mit einem QR-Code heraus, um das hundertjährige Bestehen ihres heutigen Gebäudes und Geländes zu feiern. Die Münze kann mit einem Smartphone gescannt werden und war ursprünglich mit einer speziellen Website verlinkt, die Inhalte über das historische Ereignis und das Design der Münze enthielt. Im Jahr 2014 gab die nigerianische Zentralbank zur Feier ihres hundertjährigen Bestehens eine 100-Naira-Banknote heraus, die erste Banknote, die einen QR-Code enthielt. Wenn der Code mit einem internetfähigen Mobilgerät gescannt wird, führt er zu einer Website, die die Geschichte Nigerias zum hundertjährigen Bestehen erzählt. Im Jahr 2015 gab die Zentralbank der Russischen Föderation eine 100-Rubel-Note heraus, um an die Annexion der Krim durch die Russische Föderation zu erinnern. Sie enthält einen QR-Code, der beim Scannen mit einem internetfähigen Mobilgerät zu einer Website führt, auf der der historische und technische Hintergrund der Gedenknote erläutert wird. 2017 gab die Bank of Ghana eine 5-Cedis-Banknote zum Gedenken an 60 Jahre Zentralbankwesen in Ghana heraus. Sie enthält einen QR-Code in ihrem Design, der beim Scannen mit einem internetfähigen Mobilgerät zur offiziellen Website der Bank of Ghana führt. ⓘ
Die Funktionalität von Kreditkarten ist in der Entwicklung. Im September 2016 führte die Reserve Bank of India (RBI) den namensgebenden Bharat QR ein, einen gemeinsamen QR-Code, der von allen vier großen Kartenzahlungsunternehmen gemeinsam entwickelt wurde - der National Payments Corporation of India, die neben MasterCard, Visa und American Express auch RuPay-Karten betreibt. Er wird auch in der Lage sein, Zahlungen über die UPI-Plattform (Unified Payments Interface) zu akzeptieren. ⓘ
Weil der Inhalt eines QR-Codes nicht auf den ersten Blick ersichtlich ist, ist es möglich, in ihm einen Link zu verstecken, der den Betrachter nach dem Scannen auf eine schädliche Seite führt oder sogar ungewollt Funktionen seines Smartphones ausführt. Dies betrifft allerdings alle verbreiteten 2D-Codes, die zur Kodierung von Webadressen verwendet werden, und ist keine besondere Eigenart des QR-Codes. ⓘ
Eine über derlei Codes („Tags“) ausgeübte Attacke wird geläufig als „Atagging“ bezeichnet. Anfang September 2010 wurden Angriffe auf Mobiltelefone mit Android-Betriebssystem bekannt, bei denen über einen in einem QR-Code codierten Link auf eine Internetseite der ICQ-Client „Jimm“ heruntergeladen werden konnte. Die Software war mit dem Trojaner Trojan-SMS.AndroidOS.Jifake.f infiziert und schickte unaufgefordert mehrere kostenpflichtige SMS an einen russischen Premium-Dienst. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik warnte Anfang Januar 2013 vor überklebten QR-Codes auf Plakatwänden, die den Anwender auf unseriöse Webseiten führen könnten. ⓘ
Als Schutz vor Attacken wird bei vielen aktuellen Scannern der dekodierte QR-Code-Inhalt zunächst nur angezeigt, statt ihn sofort auszuführen, beispielsweise einem Link folgend eine Seite aufzurufen. Allerdings laden dennoch viele QR-Code-Scanner auch schon beim Anzeigen des Links die Seite vor dem Aufruf im Browser vorab, um z. B. kurze Zeit nach dem Scannen den Seitentitel vor dem eigentlichen Aufruf anzuzeigen oder die Anzeige zu beschleunigen, weshalb auch ohne direkten Seitenaufruf ein gewisses Gefahrenpotential besteht, sofern die Scan-Software beim Generieren der Vorschau angreifbar ist. ⓘ
Durch Manipulation der Kodierung für die genaue Anzahl der im QR-Code enthaltenen Zeichen besteht in der Theorie die Möglichkeit, einen Buffer-Underrun oder einen Buffer-Overflow in schlecht programmierter Dekodersoftware zu bewirken. Auch wären Angriffe per SQL-Injection denkbar, sofern die weiterverarbeitende Software über keine entsprechenden Schutzmechanismen verfügt. ⓘ
Eine potenzielle Gefährdung geht allenfalls von der verwendeten Anwendungssoftware aus, welche die gelesenen Daten weiterverarbeitet, jedoch nicht vom QR-Code selbst. Auch der Anwender, insbesondere von Mobiltelefonen, trägt in einem hohen Maß durch unbedarften Umgang mit in QR-Codes codierten URLs zum Risiko bei. Alle genannten Gefahren treffen in gleichem Maße auch für alle 2D-Codesysteme anderer Hersteller zu. Durch die Verwendung des Secure-QR-Codes können die meisten Gefahrenquellen in professionellen Anwendungen weitestgehend eliminiert werden. ⓘ
Erweiterte Realität
QR-Codes werden in einigen Augmented-Reality-Systemen verwendet, um die Position von Objekten im dreidimensionalen Raum zu bestimmen. ⓘ
Anzeige von Multimedia-Inhalten
Multimedia-QR-Codes werden auch verwendet, um Nutzer zu bestimmten Multimedia-Inhalten (wie Video, Audio, Bilder, Dokumente usw.) zu leiten. ⓘ
Mobile Betriebssysteme
QR-Codes können auf verschiedenen Betriebssystemen für mobile Geräte verwendet werden. iPhones mit iOS 11 und höher sowie einige Android-Geräte können QR-Codes nativ scannen, ohne eine externe App herunterladen zu müssen. Die Kamera-App kann die Art des QR-Codes (nur auf dem iPhone) zusammen mit dem Link (sowohl auf Android als auch auf dem iPhone) scannen und anzeigen. Diese Geräte unterstützen die URL-Umleitung, die es QR-Codes ermöglicht, Metadaten an bestehende Anwendungen auf dem Gerät zu senden. Es gibt viele kostenpflichtige oder kostenlose Anwendungen, die die Codes scannen und einen harten Link zu einer externen URL herstellen können. ⓘ
Virtuelle Läden
QR-Codes wurden verwendet, um "virtuelle Läden" einzurichten, in denen dem Kunden eine Galerie von Produktinformationen und QR-Codes präsentiert wird, z. B. an einer Bahnhofswand. Die Kunden scannen die QR-Codes, und die Produkte werden zu ihnen nach Hause geliefert. Diese Methode wurde zunächst in Südkorea und Argentinien eingesetzt, wird aber derzeit weltweit ausgebaut. Walmart, Procter & Gamble und Woolworths haben das Virtual-Store-Konzept bereits übernommen. ⓘ
QR-Code-Zahlungen
QR-Codes können verwendet werden, um Bankkonto- oder Kreditkarteninformationen zu speichern, oder sie können speziell für die Verwendung mit bestimmten Anwendungen von Zahlungsanbietern entwickelt werden. Weltweit gibt es mehrere Testanwendungen für QR-Code-Zahlungen. In Entwicklungsländern wie China, Indien und Bangladesch ist die QR-Code-Zahlung eine sehr beliebte und bequeme Methode für Zahlungen. Seit Alipay im Jahr 2011 eine QR-Code-Zahlungsmethode entwickelt hat, hat sich das mobile Bezahlen in China schnell durchgesetzt. Im Jahr 2018 wurden rund 83 % aller Zahlungen über mobile Zahlungen getätigt. ⓘ
Im November 2012 wurden QR-Code-Zahlungen in der Tschechischen Republik in größerem Umfang eingesetzt, als ein offenes Format für den Austausch von Zahlungsinformationen - ein Short Payment Descriptor - eingeführt und vom tschechischen Bankenverband als offizielle lokale Lösung für QR-Zahlungen gebilligt wurde. Im Jahr 2013 stellte der Europäische Zahlungsverkehrsausschuss Leitlinien für den EPC-QR-Code bereit, die die Einführung von SCT in der Eurozone ermöglichen. ⓘ
Anmeldung auf der Website
QR-Codes können zur Anmeldung auf Websites verwendet werden: Ein QR-Code wird auf der Anmeldeseite auf einem Computerbildschirm angezeigt, und wenn ein registrierter Benutzer ihn mit einem verifizierten Smartphone scannt, wird er automatisch angemeldet. Die Authentifizierung erfolgt durch das Smartphone, das den Server kontaktiert. Google hat eine solche Anmeldemethode im Januar 2012 getestet. ⓘ
Bestellung im Restaurant
Restaurants können einen QR-Code in der Nähe der Eingangstür oder am Tisch anbringen, der es den Gästen ermöglicht, eine Online-Speisekarte aufzurufen oder sie sogar zu einer Online-Bestell-Website oder -App weiterzuleiten, so dass sie ihr Essen bestellen und/oder möglicherweise bezahlen können, ohne einen Kassierer oder Kellner aufsuchen zu müssen. QR-Codes können auch auf Tages- oder Wochenangebote verweisen, die nicht auf den standardisierten Speisekarten abgedruckt sind, und ermöglichen es dem Lokal, die gesamte Speisekarte zu aktualisieren, ohne Kopien drucken zu müssen. In Restaurants mit Tischbedienung ermöglichen QR-Codes den Gästen die Bestellung und Bezahlung ihrer Mahlzeiten, ohne dass ein Kellner hinzugezogen wird - der QR-Code enthält die Tischnummer, so dass die Kellner wissen, wohin sie das Essen bringen müssen. Diese Anwendung hat vor allem zugenommen, seit das Bedürfnis nach sozialer Distanzierung während der COVID-19-Pandemie im Jahr 2020 zu einem reduzierten Kontakt zwischen Servicepersonal und Kunden geführt hat. ⓘ
Beitritt zu einem Wi-Fi-Netz
Durch die Angabe der SSID, des Verschlüsselungstyps, des Passworts/der Passphrase und der Angabe, ob die SSID versteckt ist oder nicht, können Benutzer von Mobilgeräten Netzwerke schnell scannen und ihnen beitreten, ohne die Daten manuell eingeben zu müssen. Ein MECARD-ähnliches Format wird von Android und iOS 11+ unterstützt. ⓘ
- Übliches Format: WIFI:S:<SSID>;T:<WEP|WPA|blank>;P:<PASSWORT>;H:<true|false|blank>;;
- Beispiel: WIFI:S:MeineSSID;T:WPA;P:MeinPassW0rd;; ⓘ
Verwendung auf dem Friedhof
Ein QR-Code kann zu einer Todesanzeige führen und auf einem Grabstein angebracht werden. Im Jahr 2008 begann Ishinokoe in der japanischen Präfektur Yamanashi mit dem Verkauf von Grabsteinen mit QR-Codes, die von IT DeSign hergestellt wurden und zu einer virtuellen Grabstätte des Verstorbenen führen. Andere Unternehmen wie Interactive Headstones aus Wisconsin haben ebenfalls damit begonnen, QR-Codes in Grabsteine einzubauen. Im Jahr 2014 begann der jüdische Friedhof von La Paz in Uruguay mit der Einführung von QR-Codes für Grabsteine. ⓘ
Elektronische Authentifizierung
QR-Codes werden auch verwendet, um zeitbasierte Einmal-Passwörter (TOTP) für die elektronische Authentifizierung zu generieren. ⓘ
Videospiele
Beliebte Videospiele wie Fez, The Talos Principle und Watch Dogs haben QR-Codes als Story- und Gameplay-Elemente integriert. In Among Us gibt es ein QR-Code-Easter-Egg in der Aufgabe "Bordkarte scannen" auf der Mira HQ- und Polus-Karte. Mobile Spiele wie Munzee nutzen Geolocation in Kombination mit QR-Codes, um ein Spiel zu schaffen, das in der realen Welt durch das Scannen von QR-Aufklebern an physischen Orten gespielt wird. ⓘ
Loyalitätsprogramme
QR-Codes werden von verschiedenen Einzelhandelsgeschäften verwendet, die Treueprogramme anbieten. Manchmal wird auf diese Programme mit einer App zugegriffen, die auf ein Telefon geladen wird und einen Prozess enthält, der durch das Scannen eines QR-Codes ausgelöst wird. Die QR-Codes für Kundenbindungsprogramme befinden sich in der Regel auf dem Kaufbeleg oder auf den Produkten selbst. Die Nutzer dieser Programme sammeln durch das Scannen eines Codes Prämienpunkte. ⓘ
Erkennung von Fälschungen
Serialisierte QR-Codes werden von Marken und Regierungen verwendet, um Verbrauchern, Einzelhändlern und Distributoren die Möglichkeit zu geben, die Echtheit der Produkte zu überprüfen und gefälschte Produkte im Rahmen eines Markenschutzprogramms zu erkennen. Das Sicherheitsniveau eines regulären QR-Codes ist jedoch begrenzt, da QR-Codes, die auf Originalprodukten gedruckt sind, leicht auf gefälschten Produkten reproduziert werden können, obwohl die Analyse der Daten, die als Ergebnis des QR-Code-Scannens generiert werden, verwendet werden kann, um Fälschungen und illegale Aktivitäten zu erkennen. Ein höheres Sicherheitsniveau kann durch die Einbettung eines digitalen Wasserzeichens oder eines Kopiererkennungsmusters in das Bild des QR-Codes erreicht werden. Dadurch wird der QR-Code sicherer gegen Fälschungsversuche, und gefälschte Produkte, die einen gefälschten QR-Code enthalten, können durch Scannen des sicheren QR-Codes mit einer speziellen App erkannt werden (auch wenn die QR-Code-Nachricht selbst gültig ist). ⓘ
Das Abkommen über Apostillen (Dokumente mit einem Echtheitssiegel) wurde aktualisiert, um die Ausstellung digitaler Apostillen durch die Länder zu ermöglichen; eine digitale Apostille ist ein PDF-Dokument mit einer kryptografischen Signatur, das einen QR-Code für eine kanonische URL des Originaldokuments enthält, so dass die Benutzer die Apostille anhand einer gedruckten Version des Dokuments überprüfen können. ⓘ
Produktverfolgung
Es wurden verschiedene Studien durchgeführt, um die Wirksamkeit von QR-Codes als Mittel zur Übermittlung von Etikettierungsinformationen und ihre Verwendung als Teil eines Systems zur Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln zu bewerten. In einem Feldversuch wurde festgestellt, dass 52,6 % der Teilnehmer, denen ein Smartphone mit einer App zum Scannen von QR-Codes kostenlos zur Verfügung gestellt wurde, diese für den Zugriff auf Kennzeichnungsinformationen nutzen würden. Eine in Südkorea durchgeführte Studie hat gezeigt, dass die Verbraucher QR-Codes in einem System zur Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln zu schätzen wissen, da sie detaillierte Informationen über Lebensmittel liefern und ihnen bei ihrer Kaufentscheidung helfen. Wenn QR-Codes mit Seriennummern versehen sind, können die Verbraucher auf eine Webseite zugreifen, auf der die Lieferkette für jede Zutat sowie spezifische Informationen zu jeder zugehörigen Charge, einschließlich der Fleischverarbeiter und Hersteller, angezeigt werden, was dazu beiträgt, die Bedenken der Verbraucher hinsichtlich der Herkunft ihrer Lebensmittel auszuräumen. ⓘ
COVID-19-Pandemie
Nach der Ausbreitung der COVID-19-Pandemie wurden QR-Codes als "berührungsloses" System zur Anzeige von Informationen, zur Darstellung von Speisekarten oder zur Bereitstellung aktueller Verbraucherinformationen eingesetzt, insbesondere im Gastgewerbe. Restaurants ersetzten Speisekarten aus Papier oder laminiertem Kunststoff durch QR-Code-Aufkleber auf dem Tisch, die eine Online-Version der Speisekarte öffneten. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, Einweg-Papiermenüs zu entsorgen oder Reinigungs- und Desinfektionsverfahren für dauerhafte Menüs nach jedem Gebrauch einzuführen. Auch lokale Fernsehsender haben damit begonnen, in ihren Nachrichtensendungen Codes zu verwenden, um den Zuschauern einen schnelleren Zugang zu Berichten oder Informationen über die Pandemie zu ermöglichen, z. B. zu Websites mit Test- und Impfterminen oder zu Links innerhalb von Berichten, die in den Nachrichtensendungen insgesamt erwähnt werden. ⓘ
In mehreren australischen Bundesstaaten müssen Kunden beim Betreten von Geschäften, Clubs, Supermärkten und anderen Dienstleistungs- und Einzelhandelseinrichtungen QR-Codes scannen, um die Rückverfolgung von Kontakten zu erleichtern. Singapur, Taiwan, das Vereinigte Königreich und Neuseeland verwenden ähnliche Systeme. ⓘ
QR-Codes finden sich auch auf COVID-19-Impfbescheinigungen in Ländern wie Kanada und der EU (digitale COVID-Bescheinigung der EU), wo sie gescannt werden können, um die Angaben auf der Bescheinigung zu überprüfen. ⓘ
Gestaltung
Im Gegensatz zu den älteren, eindimensionalen Barcodes, die mit einem schmalen Lichtstrahl mechanisch gescannt werden, wird ein QR-Code von einem zweidimensionalen digitalen Bildsensor erfasst und dann von einem programmierten Prozessor digital analysiert. Der Prozessor lokalisiert die drei markanten Quadrate an den Ecken des QR-Code-Bildes und verwendet ein kleineres Quadrat (oder mehrere Quadrate) in der Nähe der vierten Ecke, um das Bild hinsichtlich Größe, Ausrichtung und Betrachtungswinkel zu normalisieren. Die kleinen Punkte im QR-Code werden dann in Binärzahlen umgewandelt und mit einem Fehlerkorrekturalgorithmus überprüft. ⓘ
Speicherung
Die Datenmenge, die im QR-Code-Symbol gespeichert werden kann, hängt vom Datentyp (Modus oder Eingabezeichensatz), der Version (1, ..., 40, was die Gesamtabmessungen des Symbols angibt, d. h. 4 × Versionsnummer + 17 Punkte auf jeder Seite) und der Fehlerkorrekturstufe ab. Die maximalen Speicherkapazitäten gelten für die Version 40 und die Fehlerkorrekturstufe L (niedrig) und werden mit 40-L bezeichnet:
Eingabemodus | Max. Zeichen | Bits/Zeichen. | Mögliche Zeichen, Standardkodierung |
---|---|---|---|
Nur numerisch | 7,089 | 31⁄3 | 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 |
Alphanumerisch | 4,296 | 51⁄2 | 0-9, A-Z (nur Großbuchstaben), Leerzeichen, $, %, *, +, -, ., /, : |
Binär/Byte | 2,953 | 8 | ISO/IEC 8859-1 |
Kanji/kana | 1,817 | 13 | Umschaltung JIS X 0208 |
Hier sind einige Beispiele für QR-Code-Symbole:
Version 40 (177×177) Inhalt: "QR-Code Version 40 kann bis zu 1852 Zeichen enthalten..." (gefolgt von vier Absätzen mit ASCII-Text zur Beschreibung von QR-Codes). ⓘ
Die Größe oder Anzahl der Pixel wird als Version bezeichnet und mit (Versionsnummer - 1) * 4 + 21 bestimmt. Die kleinste Version 1 hat also 21 × 21 Pixel, und die größtmögliche Version 40 ist 177 × 177 Pixel (39 * 4 + 21 = 177) groß. ⓘ
Fehlerkorrektur
QR-Codes verwenden die Reed-Solomon-Fehlerkorrektur über dem endlichen Feld , dessen Elemente als 8-Bit-Bytes kodiert sind; das Byte mit einem Standard-Zahlenwert kodiert das Feldelement wobei ein primitives Element ist, das folgende Bedingungen erfüllt . Der Reed-Solomon-Code verwendet eines von 37 verschiedenen Polynomen über mit Graden zwischen 7 und 68, je nachdem, wie viele Fehlerkorrekturbytes der Code hinzufügt. Die verwendete Form des Reed-Solomon-Codes (systematische BCH-Ansicht) impliziert, dass diese Polynome alle die folgende Form haben sind, aber die Regeln für die Auswahl des Grades sind jedoch spezifisch für den QR-Standard. ⓘ
Bei der Diskussion der Reed-Solomon-Code-Phase besteht eine gewisse Verwechslungsgefahr, da der QR ISO/IEC-Standard den Begriff Codewort für die Elemente von verwendet, die in Bezug auf den Reed-Solomon-Code Symbole sind, während er den Begriff Block für das verwendet, was in Bezug auf den Reed-Solomon-Code die Codewörter sind. Die Anzahl der Daten- und Fehlerkorrekturbytes in jedem Block hängt von (i) der Version (Seitenlänge) des QR-Symbols und (ii) der Fehlerkorrekturstufe ab, von denen es vier gibt. Je höher die Fehlerkorrekturstufe, desto geringer die Speicherkapazität. In der folgenden Tabelle ist die ungefähre Fehlerkorrekturkapazität auf jeder der vier Stufen aufgeführt:
Stufe L (Niedrig) | 7% der Datenbytes können wiederhergestellt werden. ⓘ |
Stufe M (Mittel) | 15% der Datenbytes können wiederhergestellt werden. |
Stufe Q (Quartil) | 25% der Datenbytes können wiederhergestellt werden. |
Stufe H (Hoch) | 30% der Datenbytes können wiederhergestellt werden. |
Bei größeren QR-Symbolen wird die Nachricht in mehrere Reed-Solomon-Codeblöcke aufgeteilt. Die Blockgröße wird so gewählt, dass nicht versucht wird, mehr als 15 Fehler pro Block zu korrigieren; dadurch wird die Komplexität des Dekodierungsalgorithmus begrenzt. Die Codeblöcke werden dann ineinander verschachtelt, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass lokale Schäden an einem QR-Symbol die Kapazität eines einzelnen Blocks übersteigen. ⓘ
Dank der Fehlerkorrektur ist es möglich, künstlerische QR-Codes mit Verzierungen zu erstellen, um sie für das menschliche Auge lesbarer oder attraktiver zu machen, und Farben, Logos und andere Merkmale in den QR-Code-Block zu integrieren; die Verzierungen werden als Fehler behandelt, aber die Codes werden trotzdem korrekt gescannt. ⓘ
Es ist auch möglich, künstlerische QR-Codes zu entwerfen, ohne die Fehlerkorrekturkapazität zu verringern, indem die zugrunde liegenden mathematischen Konstrukte manipuliert werden. Auch Bildverarbeitungsalgorithmen werden eingesetzt, um Fehler in QR-Codes zu reduzieren. ⓘ
Kodierung
In den Formatinformationen werden zwei Dinge festgehalten: die Fehlerkorrekturstufe und das für das Symbol verwendete Maskenmuster. Die Maskierung wird verwendet, um Muster im Datenbereich aufzulösen, die einen Scanner verwirren könnten, z. B. große leere Bereiche oder irreführende Merkmale, die wie die Locator-Marken aussehen. Die Maskenmuster werden auf einem Raster definiert, das nach Bedarf wiederholt wird, um das gesamte Symbol abzudecken. Die Module, die den dunklen Bereichen der Maske entsprechen, werden invertiert. Die Formatinformationen sind mit einem BCH-Code vor Fehlern geschützt, und in jedem QR-Symbol sind zwei vollständige Kopien enthalten. ⓘ
Der Nachrichtendatensatz wird von rechts nach links in einem Zickzack-Muster angeordnet, wie unten gezeigt. Bei größeren Symbolen wird dies durch das Vorhandensein von Ausrichtungsmustern und die Verwendung von mehreren verschachtelten Fehlerkorrekturblöcken erschwert. ⓘ
Bedeutung der Formatinformationen. In der obigen Abbildung sind die Formatinformationen durch einen (15,5) BCH-Code geschützt, der bis zu 3 Bitfehler korrigieren kann. Die Gesamtlänge des Codes beträgt 15 Bits, von denen 5 Datenbits (2 EC-Ebene + 3 Maskenmuster) und 10 zusätzliche Bits für die Fehlerkorrektur sind. Die Formatmaske für diese 15 Bits lautet: [101010000010010]. Beachten Sie, dass wir hier die maskierten Werte direkt auf ihre Bedeutung abbilden, im Gegensatz zu Bild 4 "Ebenen und Masken", wo die Maskenmusternummern das Ergebnis davon sind, dass das dritte bis fünfte Maskenbit, [101], über das dritte bis fünfte Formatinfobit des QR-Codes gelegt wird.
Größeres Symbol zur Veranschaulichung verschachtelter Blöcke. Die Nachricht hat 26 Datenbytes und wird mit zwei Reed-Solomon-Codeblöcken kodiert. Jeder Block ist ein (255,233) Reed-Solomon-Code (abgekürzt als (35,13)-Code), der bis zu 11 Byte-Fehler in einem einzigen Burst korrigieren kann, der 13 Datenbytes und 22 an die Datenbytes angehängte "Paritäts"-Bytes enthält. Die beiden 35-Byte-Reed-Solomon-Codeblöcke sind verschachtelt, so dass bis zu 22 Byte-Fehler in einem einzigen Burst korrigiert werden können (was insgesamt 70 Codebytes ergibt). Das Symbol erreicht die Fehlerkorrekturstufe H. ⓘ
Die allgemeine Struktur einer QR-Codierung ist eine Folge von 4-Bit-Indikatoren mit einer Nutzdatenlänge, die vom Indikatormodus abhängt (z. B. ist die Nutzdatenlänge bei Byte-Codierung vom ersten Byte abhängig). ⓘ
Modus-Indikator | Beschreibung | Typische Struktur '[ Typ : Größen in Bits ]' ⓘ |
---|---|---|
0001 | Numerisch | [0001 : 4] [ Character Count Indicator : variable ] [ Data Bit Stream : 31⁄3 × charcount ] |
0010 | Alphanumerisch | [0010 : 4] [ Zeichenanzahl-Indikator : variabel ] [ Daten-Bitstrom : 51⁄2 × Zeichenanzahl ] |
0100 | Byte-Kodierung | [0100 : 4] [ Zeichenanzahl-Indikator : variabel ] [ Daten-Bitstrom : 8 × Zeichenanzahl ] |
1000 | Kanji-Codierung | [1000 : 4] [ Zeichenanzahl-Indikator : variabel ] [ Daten-Bitstrom : 13 × Zeichenanzahl ] |
0011 | Strukturiertes Anhängen | [0011 : 4] [ Symbolposition : 4 ] [ Gesamtsymbole: 4 ] [ Parität : 8 ] |
0111 | ECI | [0111 : 4] [ ECI Zuweisungsnummer : variabel ] |
0101 | FNC1 an erster Stelle | [0101 : 4] [ Numerisch/Alphanumerisch/Byte/Kanji Nutzdaten : variabel ] |
1001 | FNC1 an zweiter Stelle | [1001 : 4] [ Anwendungskennzeichen : 8 ] [ Numerisch/Alphanumerisch/Byte/Kanji Nutzdaten : variabel ] |
0000 | Ende der Nachricht | [0000 : 4] |
- Anmerkung:
- Der Character Count Indicator hängt davon ab, wie viele Module in einem QR-Code enthalten sind (Symbol Version).
- ECI-Zuordnungsnummer Größe:
- 8 × 1 Bit, wenn ECI Assignment Bitstream mit '0' beginnt
- 8 × 2 Bits, wenn der ECI-Assignment-Bitstream mit '10' beginnt
- 8 × 3 Bits, wenn der ECI-Zuordnungs-Bitstrom mit "110" beginnt ⓘ
Vier-Bit-Indikatoren werden verwendet, um den Kodierungsmodus auszuwählen und andere Informationen zu übermitteln. ⓘ
Indikator | Bedeutung ⓘ |
---|---|
0001 | Numerische Kodierung (10 Bits pro 3 Ziffern) |
0010 | Alphanumerische Kodierung (11 Bits pro 2 Zeichen) |
0100 | Byte-Kodierung (8 Bits pro Zeichen) |
1000 | Kanji-Kodierung (13 Bits pro Zeichen) |
0011 | Strukturiertes Anhängen (wird verwendet, um eine Nachricht auf mehrere QR-Symbole aufzuteilen) |
0111 | Erweiterte Kanalinterpretation (Auswahl eines anderen Zeichensatzes oder einer anderen Kodierung) |
0101 | FNC1 an erster Stelle (siehe Code 128 für weitere Informationen) |
1001 | FNC1 an zweiter Stelle |
0000 | Ende der Nachricht (Terminator) |
Die Kodierungsmodi können innerhalb eines QR-Symbols nach Bedarf gemischt werden. (z. B. eine Url mit einer langen Kette alphanumerischer Zeichen) ⓘ
[ Modus-Indikator][ Modus-Bitstrom ] --> [ Modus-Indikator][ Modus-Bitstrom ] --> usw... --> [ 0000 Ende der Nachricht (Terminator) ] <span title="Aus: Englische Wikipedia, Abschnitt "Encoding"" class="plainlinks">[https://en.wikipedia.org/wiki/QR_code#Encoding <span style="color:#dddddd">ⓘ</span>]</span>
Nach jedem Indikator, der einen Kodierungsmodus auswählt, folgt ein Längenfeld, das angibt, wie viele Zeichen in diesem Modus kodiert werden. Die Anzahl der Bits im Längenfeld hängt von der Kodierung und der Symbolversion ab. ⓘ
Kodierung | Ver. 1-9 | 10–26 | 27–40 ⓘ |
---|---|---|---|
Numerisch | 10 | 12 | 14 |
Alphanumerisch | 9 | 11 | 13 |
Byte | 8 | 16 | 16 |
Kanji | 8 | 10 | 12 |
Der alphanumerische Kodierungsmodus speichert eine Nachricht kompakter als der Byte-Modus, kann aber keine Kleinbuchstaben speichern und verfügt nur über eine begrenzte Auswahl an Satzzeichen, die für rudimentäre Webadressen ausreichen. Zwei Zeichen werden mit dieser Formel in einem 11-Bit-Wert kodiert:
- V = 45 × C1 + C2
Dies hat die Ausnahme, dass das letzte Zeichen in einer alphanumerischen Zeichenfolge mit ungerader Länge stattdessen als 6-Bit-Wert gelesen wird. ⓘ
Code | Zeichen | Code | Zeichen | Code | Zeichen | Code | Zeichen | Code | Zeichen ⓘ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
00 | 0 | 09 | 9 | 18 | I | 27 | R | 36 | Leerzeichen |
01 | 1 | 10 | A | 19 | J | 28 | S | 37 | $ |
02 | 2 | 11 | B | 20 | K | 29 | T | 38 | % |
03 | 3 | 12 | C | 21 | L | 30 | U | 39 | * |
04 | 4 | 13 | D | 22 | M | 31 | V | 40 | + |
05 | 5 | 14 | E | 23 | N | 32 | W | 41 | – |
06 | 6 | 15 | F | 24 | O | 33 | X | 42 | . |
07 | 7 | 16 | G | 25 | P | 34 | Y | 43 | / |
08 | 8 | 17 | H | 26 | Q | 35 | Z | 44 | : |
Nachdem der passende Zeichensatz bestimmt ist, werden die folgenden Informationen in die Bitfolge geschrieben:
- die Kennnummer des Zeichensatzes
- die Anzahl der Zeichen, die der Text hat
- der Text selbst
- die Ende-Kennung; sie ist immer 0000
- die resultierende Bitfolge in 8-Bit-Einheiten zerlegen; am Ende ggfs. mit Null-Bits auffüllen
- Auffüllen bis zur Datenkapazität der QR-Code-Version mit den Codewörtern 11101100 und 00010001 abwechselnd ⓘ
Beispiel ⓘ
Um den Text „Märchenbuch“ zu codieren, wird zunächst der passende Zeichensatz ausgewählt. In diesem Fall ist das ISO-8859-1. Dieser Zeichensatz hat die Kennnummer 0100. ⓘ
Im zweiten Schritt wird gezählt, wie viele Zeichen der Text enthält. In diesem Fall sind das elf Zeichen. Bei kleinen QR-Codes wird diese Zahl mit 8 Bit codiert, also 0000 1011. Bei größeren QR-Codes würde die Zahl mit 16 Bit codiert werden. ⓘ
Anschließend werden die einzelnen Zeichen codiert. Im Falle der Codierung ISO-8859-1 schaut man in der Tabelle für den Zeichensatz nach, welche Nummer dieses Zeichen hat, und schreibt die Nummer ab. Für das „M“ ist das 0100 1101. Das „ä“ bekommt die Nummer 1110 0100, und so weiter. ⓘ
Den Abschluss bildet die Ende-Kennung. Sie ist immer 0000, außer wenn nicht mehr genug Platz ist. Dann wird sie abgekürzt. ⓘ
Da in diesem Beispiel die Bitfolge ein ganzzahliges Vielfaches von 8-Bit ist, muss nicht mit weiteren Null-Bits aufgefüllt werden. ⓘ
Anschließend werden im Wechsel weitere Füllbytes (1110 1100 und 0001 0001) angefügt, um auf die jeweilige Anzahl an Datenwörtern der gewählten Version und Fehlerkorrektur zu kommen. ⓘ
Aufteilen in 8-Bit-Einheiten und gegebenenfalls Füllcodes:
- 01000000 10110100 11011110 01000111 00100110 00110110 10000110 01010110 11100110 00100111 01010110 00110110 10000000 11101100 00010001 11101100 00010001 11101100 00010001 … ⓘ
Dekodierungsbeispiel
Die folgenden Bilder bieten weitere Informationen über den QR-Code. ⓘ
5 - Protokolle ⓘ
Varianten
Modell 1
Modell 1 QR-Code ist eine ältere Version der Spezifikation. Er ähnelt optisch den weit verbreiteten Codes des Modells 2, verfügt aber nicht über Ausrichtungsmuster. Der Unterschied liegt in der rechten unteren Ecke, und in der Mitte des unteren und rechten Randes befinden sich zusätzliche Funktionsbereiche. ⓘ
Funktionale Bereiche des QR-Codes Modell 1 ⓘ
Mikro-QR-Code
Der Mikro-QR-Code ist eine kleinere Version des QR-Code-Standards für Anwendungen, bei denen die Symbolgröße begrenzt ist. Es gibt vier verschiedene Versionen (Größen) von Micro-QR-Codes: Die kleinste ist 11×11 Module groß, die größte kann 35 numerische Zeichen enthalten. ⓘ
Micro QR-Code Funktionsbereiche ⓘ
IQR-Code
Der IQR-Code ist eine von Denso Wave entwickelte Alternative zu den bestehenden QR-Codes. IQR-Codes können in quadratischer oder rechteckiger Form erstellt werden; dies ist für Situationen gedacht, in denen ein rechteckiger Barcode besser geeignet wäre, z. B. für zylindrische Objekte. IQR-Codes können die gleiche Menge an Informationen auf 30 % weniger Platz unterbringen. Es gibt 61 Versionen von quadratischen IQR-Codes und 15 Versionen von rechteckigen Codes. Bei quadratischen Codes beträgt die Mindestgröße 9 × 9 Module; bei rechteckigen Codes sind es mindestens 19 × 5 Module. Bei IQR-Codes kommt die Fehlerkorrekturstufe S hinzu, die eine Fehlerkorrektur von 50 % ermöglicht. Für IQR-Codes gibt es noch keine ISO/IEC-Spezifikation, und nur proprietäre Denso Wave-Produkte können IQR-Codes erstellen oder lesen. ⓘ
Sicherer QR-Code
Der Secure Quick Response (SQR)-Code ist ein QR-Code, der nach dem Terminator ein "privates Datensegment" anstelle der vorgeschriebenen Füllbytes "ec 11" enthält. Dieses private Datensegment muss mit einem Verschlüsselungscode dechiffriert werden. Dies kann zur Speicherung privater Informationen und zur Verwaltung unternehmensinterner Informationen verwendet werden. ⓘ
SQR-Codes wurden von der FORUS-Stiftung entwickelt, um sichere Transaktionen zu ermöglichen, und unter einer Creative Commons-Lizenz veröffentlicht. Die SQR-Lösung garantiert sowohl die Integrität der Quelldaten als auch die Gültigkeit des Absenders. Der Zahlungsanweisungsstring besteht aus den elektronischen Anweisungsdaten des gescannten QR-Codes, die mit einem kryptografischen SHA-2-Hash versehen sind. Der Message Digest kann dann mit dem privaten Schlüssel des Absenders verschlüsselt werden, wodurch eine digitale Signatur der Nachricht entsteht. Diese Signatur bestätigt die Integrität der Daten und die Vertrauenswürdigkeit des Absenders. Dadurch wird die Identität des Absenders und die Unverfälschtheit der Daten während der Übermittlung bestätigt. Durch die Einbettung der URL und aller Variablen, die für die Durchführung von E-Commerce mit Einkaufswagen, die Bezahlung von Rechnungen und Peer-to-Peer-Zahlungen erforderlich sind, wird in Verbindung mit einem digitalen Zertifikat die Möglichkeit von Spoofing, Manipulationen und Man-in-the-Middle-Angriffen ausgeschlossen. ⓘ
Rahmen-QR
Frame QR ist ein QR-Code mit einer "Leinwandfläche", die flexibel genutzt werden kann. In der Mitte dieses Codes befindet sich der Canvas-Bereich, in dem Grafiken, Buchstaben usw. flexibel angeordnet werden können, so dass der Code ohne Verlust des Designs von Illustrationen, Fotos usw. gestaltet werden kann. ⓘ
HCC2D
Forscher haben einen neuen High Capacity Colored 2-Dimensional (HCC2D) Code vorgeschlagen, der auf einer QR-Code-Basis aufbaut, um die QR-Robustheit gegenüber Verzerrungen zu erhalten, und der Farben zur Erhöhung der Datendichte verwendet (derzeit befindet er sich noch in der Prototyping-Phase). Die Spezifikation des HCC2D-Codes wird in Querini et al. (2014) ausführlich beschrieben, während Techniken zur Farbklassifizierung von HCC2D-Codezellen in Querini und Italiano (2014), einer erweiterten Version von Querini und Italiano (2013), detailliert beschrieben sind. ⓘ
Die Einführung von Farben in QR-Codes erfordert die Lösung zusätzlicher Probleme. Insbesondere wird beim Lesen von QR-Codes nur die Helligkeitsinformation berücksichtigt, während HCC2D-Codes in der Dekodierungsphase mit chromatischen Verzerrungen zurechtkommen müssen. Um die Anpassung an chromatische Verzerrungen, die bei jedem gescannten Code auftreten, zu gewährleisten, verwenden HCC2D-Codes ein zusätzliches Feld: das Color Palette Pattern. Der Grund dafür ist, dass die Farbzellen eines Farbpalettenmusters auf die gleiche Weise verzerrt werden sollen wie die Farbzellen der Codierungsregion. Replizierte Farbpaletten werden für das Training von Klassifikatoren für maschinelles Lernen verwendet. ⓘ
JAB-Code
Der JAB-Code (Just Another Barcode) ist eine farbige 2D-Matrixsymbologie, die aus farbigen Quadraten besteht, die entweder in einem quadratischen oder rechteckigen Raster angeordnet sind. Er wurde vom Fraunhofer-Institut SIT (Sichere Informationstechnologie) entwickelt. ⓘ
Der Code enthält ein Primärsymbol und optional mehrere Sekundärsymbole. Das Primärsymbol enthält vier Suchmuster, die sich an den Ecken des Symbols befinden. ⓘ
Der Code verwendet entweder 4 oder 8 Farben. Die vier Grundfarben (Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz) sind die vier Primärfarben des subtraktiven CMYK-Farbmodells, dem in der Industrie am häufigsten verwendeten System für den Farbdruck auf weißem Untergrund wie Papier. Die anderen 4 Farben (Blau, Rot, Grün, Weiß) sind Sekundärfarben des CMYK-Farbmodells und entstehen als gleichwertige Mischung aus einem Paar von Grundfarben. ⓘ
Der Strichcode ist nicht lizenzpflichtig und wurde der ISO/IEC-Normung als ISO/IEC 23634 vorgelegt, die voraussichtlich Anfang 2021 genehmigt und 2022 fertiggestellt wird. Die Software ist quelloffen und unter der LGPL v2.1 Lizenz veröffentlicht. Die Spezifikation ist frei verfügbar. ⓘ
Da die Farbe der zweidimensionalen Matrix eine dritte Dimension hinzufügt, kann ein JAB-Code im Vergleich zu zweifarbigen (schwarz-weißen) Codes mehr Informationen auf der gleichen Fläche enthalten - theoretisch doppelt so viele Daten bei einem vierfarbigen Code und dreimal so viele bei acht Farben, wenn man den gleichen Kodierungsalgorithmus zugrunde legt. Dies kann die Speicherung einer vollständigen Nachricht im Strichcode ermöglichen, anstatt nur einen Teil der Daten mit einem Verweis auf eine vollständige Nachricht an anderer Stelle (z. B. einen Link zu einer Website) zu speichern, wodurch die Notwendigkeit einer zusätzlichen, ständig verfügbaren Infrastruktur über den gedruckten Strichcode hinaus entfällt. Der QR-Code kann verwendet werden, um verschlüsselte digitale Versionen von gedruckten Rechtsdokumenten, Verträgen und Bescheinigungen (Diplome, Ausbildungsnachweise), ärztlichen Verschreibungen oder die Echtheit von Produkten zu unterzeichnen, um den Schutz vor Fälschungen zu erhöhen. ⓘ
Lizenz
Die Verwendung der QR-Code-Technologie ist frei lizenziert, solange die Nutzer die bei JIS oder ISO/IEC dokumentierten Standards für QR-Codes einhalten. Nicht standardisierte Codes können eine spezielle Lizenzierung erfordern. ⓘ
Denso Wave besitzt eine Reihe von Patenten auf die QR-Code-Technologie, hat sich aber entschieden, diese nur in begrenztem Umfang zu nutzen. Um die breite Nutzung der Technologie zu fördern, hat Denso Wave beschlossen, auf die Rechte an einem Schlüsselpatent in seinem Besitz zu verzichten, das nur für standardisierte Codes gilt. In den USA ist das QR-Code-Patent US 5726435 und in Japan JP 2938338 erteilt worden, die beide abgelaufen sind. Das Europäische Patentamt erteilte Denso Wave das Patent EP 0672994, das anschließend in französische, britische und deutsche Patente umgewandelt wurde, die alle im März 2015 ausliefen. ⓘ
Der Text QR Code selbst ist eine eingetragene Marke und Wortmarke von Denso Wave Incorporated. In Großbritannien ist die Marke als E921775, der Begriff QR Code, mit einem Anmeldedatum vom 3. September 1998 eingetragen. Die britische Version der Marke basiert auf der Marke Kabushiki Kaisha Denso (DENSO CORPORATION), die am 3. September 1998 als Trademark 000921775, dem Begriff QR Code, angemeldet und am 16. Dezember 1999 beim HABM (Harmonisierungsamt für den Binnenmarkt) der Europäischen Union eingetragen wurde. Das US-Warenzeichen für den Begriff QR-Code ist die Marke 2435991 und wurde am 29. September 1998 mit einem geänderten Eintragungsdatum vom 13. März 2001 angemeldet und der Denso Corporation zugewiesen. ⓘ
Die Verwendung des QR-Codes ist lizenz- und kostenfrei. Die Spezifikationen wurden von Denso Wave offengelegt und sind über die Internationale Organisation für Normung in der Schweiz erhältlich. Der Name „QR Code“ ist in Japan, den Vereinigten Staaten von Amerika, Australien und Europa als eingetragenes Warenzeichen von Denso Wave Incorporated besonders geschützt. Ein entsprechender Hinweis sollte bei Verwendung angebracht werden. ⓘ
Der QR-Code ist als öffentlicher Standard etabliert. In Japan ist er sehr weit verbreitet, man findet ihn dort auf nahezu jedem Werbeplakat. Auch die japanische Regierung verwendet den QR-Code. So benutzt zum Beispiel die japanische Einwanderungsbehörde den QR-Code mit codierten Daten für das Visum, das bei der Einreise in den Reisepass eingeklebt wird. ⓘ
Risiken
Der einzige Kontext, in dem übliche QR-Codes ausführbare Daten enthalten können, ist der URL-Datentyp. Diese URLs können JavaScript-Code enthalten, der dazu verwendet werden kann, Schwachstellen in Anwendungen auf dem Host-System auszunutzen, z. B. im Lesegerät, im Webbrowser oder im Bildbetrachter, da ein Lesegerät die Daten normalerweise an die Anwendung sendet, die mit dem vom QR-Code verwendeten Datentyp verbunden ist. ⓘ
Auch wenn es keine Software-Exploits gibt, können bösartige QR-Codes in Kombination mit einem zulässigen Lesegerät den Inhalt eines Computers und die Privatsphäre des Benutzers gefährden. Diese Praxis ist als "Attagging" bekannt, ein Kunstwort aus "Attack Tagging" und "attack tagging". Sie sind leicht zu erstellen und können über legitimen QR-Codes angebracht werden. Auf einem Smartphone können die Berechtigungen des Lesegeräts die Verwendung der Kamera, den vollständigen Internetzugang, das Lesen/Schreiben von Kontaktdaten, GPS, das Lesen des Browserverlaufs, das Lesen/Schreiben des lokalen Speichers und globale Systemänderungen erlauben. ⓘ
Zu den Risiken gehören die Verknüpfung mit gefährlichen Websites durch Browser-Exploits, die Aktivierung des Mikrofons/der Kamera/des GPS und das anschließende Streaming dieser Daten an einen entfernten Server, die Analyse sensibler Daten (Passwörter, Dateien, Kontakte, Transaktionen) und das Versenden von E-Mail-/SMS/IM-Nachrichten oder Paketen für DDoS als Teil eines Botnetzes, die Beschädigung von Datenschutzeinstellungen, der Diebstahl von Identitäten und sogar das Vorhandensein bösartiger Logik wie JavaScript oder eines Virus. Diese Aktionen können im Hintergrund ablaufen, während der Benutzer nur sieht, dass das Lesegerät eine scheinbar harmlose Webseite öffnet. In Russland hat ein bösartiger QR-Code dazu geführt, dass Telefone, die ihn gescannt haben, kostenpflichtige Premium-Texte im Wert von 6 Dollar pro Stück verschickt haben. QR-Codes wurden auch mit Betrügereien in Verbindung gebracht, bei denen Aufkleber auf Parkuhren angebracht wurden, die als schnelle Bezahlmöglichkeit ausgegeben wurden, wie in Austin, San Antonio und Boston, neben anderen Städten in den Vereinigten Staaten und Australien. ⓘ
Aufbau
Im Code enthalten sind die Versionsinformation (1) und das benutzte Datenformat (2). Der Datenteil (3) enthält die kodierten Daten und Informationen zur Fehlerkorrektur. Zur Feldbegrenzung enthält der QR-Code in nur drei seiner Ecken ein bestimmtes Muster (4.1). Über das fehlende Muster in der vierten Ecke erkennt das Lesegerät die Orientierung. Mit zunehmender Größe des Codes werden weitere Muster (4.2) hinzugefügt, um die Ausrichtung des Codes besser erkennbar zu machen. Zwischen den drei Hauptpositionsmarkierungen befindet sich eine Linie (4.3) aus einer Folge streng abwechselnder Bits, worüber sich die Matrix definiert. Ein Bit direkt oberhalb der Format-Information, das dark module (4.4), repräsentiert die dunkle Farbe des Codes. Wichtig ist ebenfalls der weiße Rand, die sog. Ruhezone (5), um den Code so von anderen Informationen zu trennen. ⓘ
Darstellung
Der QR-Code kann mit allen gängigen Verfahren problemlos gedruckt werden. Wie beim Strichcode ist allerdings auch hier ein möglichst hoher Kontrast wichtig, idealerweise schwarz auf weiß. Abhängig von den Möglichkeiten des verwendeten Lesegerätes ist auch eine inverse Darstellung möglich. Es ist auch möglich, den Code farbig zu drucken. Allerdings muss darauf geachtet werden, dass der Code als Halbtonbild bzw. als Strichbild gesehen einen gleichmäßigen Kontrast aufweist. Vermehrt wird der QR-Code auch bei der Direktmarkierung auf Produkten angebracht. Sie werden zum Beispiel mit einem Laser direkt auf der Oberfläche des zu kennzeichnenden Materials eingebrannt. Diese QR-Codes können sehr klein sein und sind sehr haltbar. ⓘ
In der Darstellungsgröße ist dem QR-Code keine Grenze gesetzt, solange das Lesegerät das Bild formatfüllend und differenziert aufnehmen kann. Es wurden schon Plakatwände und ganze Häuserfassaden mit einem einzigen QR-Code versehen. ⓘ
Lesen von Codes
Das Lesen von QR-Codes besteht aus zwei Schritten:
- Erzeugen eines digitalen Bildes der QR-codierten Daten, z. B. mit Hilfe einer Digitalkamera.
- Umwandeln der im Bild enthaltenen codierten Daten in Textform (Dekodieren). ⓘ
Scanner
„Scanner“ ist analog zu Strichcodelesern der gebräuchliche Begriff für die Lesegeräte. Branchenüblich ist auch der Begriff „Imager“, wenn es sich um ein 2D-Gerät handelt. Sie verfügen über eine Kamera und einen Decoder. Zusätzlich bieten viele Geräte eine Zielhilfe, häufig in Form eines lasergenerierten Musters, das das Lesefeld anzeigt. ⓘ
Spezielle Lesegeräte sind in der Lage, auch QR-Codes zu lesen, die im Direct-Marking-Verfahren mit einem Laser direkt auf das Material gebrannt wurden. Sie verfügen über eine hochauflösende Kamera und ein Makro-Objektiv sowie spezielle Algorithmen zum Eliminieren verfahrenstypischer Darstellungsfehler. ⓘ
Generieren von Codes
Um einen QR-Code zu generieren, braucht man:
- den Text, der codiert werden soll
- den gewünschten Grad der Fehlerkorrektur ⓘ
Der grobe Ablauf ist dann:
- Anhand der Länge des Textes und des Grades der Fehlerkorrektur bestimmt man, wie groß der QR-Code sein muss.
- Man beginnt mit einer weißen Fläche, auf der nach und nach alle Elemente des QR-Codes dargestellt werden.
- Die Erkennungsmuster, die nicht vom Text abhängen, werden zuerst auf die Fläche gebracht. Das sind die Positionsmuster, die Ausrichtungsmuster und die Synchronisationslinien.
- Aus dem Text wird eine Bitfolge generiert.
- Zur Text-Bitfolge wird eine weitere Bitfolge für die Fehlerkorrektur generiert.
- Die Text-Bitfolge wird zusammen mit der Fehlerkorrektur-Bitfolge dort in das Symbol gezeichnet, wo noch Platz ist. Das geschieht von rechts nach links in Schlangenlinien.
- Um zu erreichen, dass das Symbol ungefähr gleich viele schwarze und weiße Pixel enthält, und um Muster zu vermeiden, die das Einlesen erschweren, werden nacheinander acht verschiedene Masken über das Symbol gelegt. Die Maske, die das beste Ergebnis liefert, wird beibehalten.
- Zum Schluss wird die Kennnummer der verwendeten Maske in das Symbol gezeichnet. ⓘ
Online-QR-Code-Generator
Eine schnelle und einfache Möglichkeit, sich einen QR-Code zu erstellen, ist ein Online-QR-Code-Generator. Ein Script wandelt Texte in einen Code um und erstellt die Grafik. Somit ist es praktisch jedem möglich, unkompliziert einen Code zu erstellen. ⓘ
Jedoch sollte man sich hierbei dessen bewusst sein, dass man potenziell private Daten, wie die WLAN SSID, Passwörter oder ähnliches mit der Website teilt, sofern man diese Daten über die Website in einen QR-Code umwandelt. ⓘ
QR-Codes können nicht nur als Pixelgrafik generiert werden, sondern auch aus dafür passenden Unicode-Teilelementen zusammengesetzt werden. ⓘ
Offline-QR-Code-Erzeugung
Außer mit Spezialprogrammen und -Apps lässt sich QR-Code auch mittels des weit verbreiteten Officeprogramms LibreOffice Writer erzeugen: Text markieren > Einfügen > Objekt > QR-Code ⓘ
Anwendungsbereiche
Neben ihrer ursprünglichen Bestimmung, dem Einsatz in der Produktionslogistik, finden sich QR-Codes mittlerweile in zahlreichen weiteren Anwendungen wieder. ⓘ
Im öffentlichen Raum
Im öffentlichen Raum gelangen QR-Codes beispielsweise als Fahrplanauskunft und Navigationshilfe an Haltestellen des öffentlichen Nahverkehrs, als Hilfe für den Einkaufszettel, zur Markierung von Haustieren oder auch als mobile Visitenkarte. ⓘ
Im Bereich der Museen Kanadas werden die Codes eingesetzt, um den Besuchern die Möglichkeit zu geben, über das Internet erreichbare Informationen über einzelne Ausstellungsobjekte oder Themenkomplexe aufzurufen. In Berlin wurden QR-Codes auf Pflastersteinen eingraviert am Denkmal für die ermordeten Juden Europas eingesetzt, wo man per App das für das Holocaust-Denkmal komponierte virtuelle Konzert anhören kann. ⓘ
Beim Schnitzeljagd-Spiel Munzee dienen die QR-Codes und die GPS-Koordinaten (GPS-fähiges Smartphone vorausgesetzt) als „location-based-game“, um beim Scannen der QR-Codes Punkte auf dem Spielerkonto zu erhalten. Die QR-Codes werden auf der Spieleplattform generiert und in der realen Welt verteilt. ⓘ
Rettungswagen der Johanniter wurden 2022 mit einem QR-Code ausgerüstet, der den Link auf "gaffen-toetet.de" enthält. So sollen Gaffer auf ihr Fehlverhalten aufmerksam gemacht werden. ⓘ
In Medien
Auch in der Werbung halten QR-Codes immer weiter Einzug, lassen sich so doch schnell zusätzliche Informationen, beispielsweise Produktvideos, oder Websites mit oder ohne Gewinnspielen aufrufen oder auch direkt zum App Store mit der Möglichkeit zum Herunterladen von Programmen verlinken. ⓘ
2012 erschien erstmals ein interaktiver Ersttagsbrief mit einer Briefmarkenserie „Marke individuell“ eines Leipziger Versandhändlers. Der auf dem Brief aufgedruckte QR-Code wird hier als Shop-Zugang verwendet. ⓘ
Auch bei sogenannten Screentransfers, die die Übertragung einer Internetseite im Webbrowser eines Gerätes auf ein anderes bezeichnet, helfen QR-Codes. ⓘ
Weitere Bereiche
QR-Codes werden zur Digitalisierung des Zahlungsverkehrs eingesetzt. Der EPC-QR-Code speichert die Inhalte einer Überweisung gemäß dem europäischen SEPA-Standard und wird z. B. in der Schweizer QR-Rechnung verwendet. Digitale Zahlungssysteme wie Twint nutzen QR-Codes auf Kassendisplays, um den Kunden die rasche Zahlung per App zu ermöglichen. QR-Codes, die mit Spezialtinte auf Geldscheine oder andere Wertpapiere aufgedruckt werden, könnten deren Fälschungssicherheit erhöhen. ⓘ
Auch im Bereich der Lebensrettung sind erste Ansätze für den QR-Code-Einsatz erkennbar. So wird für PKW der QR-Code inzwischen zum Zugang zur Rettungskarte eingesetzt. ⓘ
QR-Codes können auch die Zugangsdaten für WLAN enthalten, die von Mobilgeräten direkt verarbeitet werden. Verschiedene WLAN-Router erzeugen diese Codes in ihrer Nutzeroberfläche, auch Online-Generatoren bieten spezielle Eingabefelder für diesen Zweck an. ⓘ
Vaterunser,
Gebet als QR-Code ⓘ
Weiterentwicklungen
Secure-QR-Code
Der Secure-QR-Code (SQRC) ist ein QR-Code mit erweiterter Funktion zum Verschlüsseln von Dateninhalten. Denso Wave stellte ihn 2005 vor. Verwendung findet der SQRC in Anwendungen, bei denen Dateninhalte oder Teile davon nicht durch Dritte eingesehen werden sollen. Dafür bietet der SQRC die Möglichkeit, den gesamten Inhalt oder wahlweise auch nur einen Teil der enthaltenen Daten zu verschlüsseln. Die öffentlichen (unverschlüsselten) Daten in einem SQRC können dann auch mit normalen QR-Code-Lesegeräten und Mobiltelefonen gelesen werden, während die verschlüsselten Informationen verborgen bleiben. Um die verschlüsselten Daten lesen zu können, bedarf es eines Lesegerätes, das Secure-QR-Codes dekodieren kann. Der passende Schlüssel muss im Lesegerät gespeichert sein. ⓘ
Die Verschlüsselung der Daten findet bereits bei der Generierung des SQRC statt. Die Entschlüsselung ist Teil des Dekoders im Lesegerät. Eine zusätzliche Verschlüsselungssoftware auf Anwendungsebene wird daher nicht benötigt. Zum Ver- und Entschlüsseln wird ein symmetrischer Schlüssel (Kennwort) mit einer Länge von 8 Bytes benötigt. ⓘ
Frame QR
Frame QR ist eine Weiterentwicklung des QR-Codes, die das Hinzufügen von eigenen Logos oder Designs bei gleichzeitiger Erhaltung der Redundanz ermöglicht. Die freizuhaltende Zeichenfläche wird bereits bei der Erstellung des Codes berücksichtigt und kann verschiedene Formen annehmen. ⓘ
Als Zeichenfläche stehen bereits einige Grundformen (unter anderem Quadrat, Kreis, Dreieck, Kreuz, Herz, Stern mit 5 oder 6 Zacken) zur Auswahl, welche durch Beeinflussung von Breite, Höhe und Drehwinkel variiert werden können. Es kann jedoch auch eine eigene Form als Zeichenfläche definiert werden. ⓘ
Zur Gestaltung können der Zeichenfläche, dem Zeichenflächenrahmen, den hellen und den dunklen Datenpunkten sowie den Orientierungsmarkern jeweils eigene Farben zugeordnet werden. Die üblicherweise quadratischen Matrixpunkte können auch die Form von kleinen Kreisen annehmen. ⓘ
Die Datenmatrix selbst wird um die Zeichenfläche herum gelegt und so dimensioniert, dass alle Daten im gewählten Redundanzlevel kodiert werden. Anders als bei den sogenannten Design-QR-Codes, welche diese Redundanz ausnutzen, gehen keine Daten verloren und die Redundanz bleibt in vollem Umfang erhalten. Als Redundanzlevel stehen gleichermaßen die bereits beim ursprünglichen QR-Code verwendeten Level L, M, Q und H zur Verfügung. ⓘ
Frame QR ist nicht kompatibel mit dem herkömmlichen QR-Code und kann daher nicht mit den üblichen Scannern oder Smartphone-Anwendungen gelesen werden. Denso Wave stellt hierfür jedoch eine eigene App für iOS und Android kostenlos zu Verfügung. ⓘ
Der QR-Code in der Kunst
Ab 2007 wurde der QR-Code auch in der zeitgenössischen Kunst ein Thema. Weil er als digitales Zeichen eine starke optische Wirkung vermittelt und den Nutzer mit dem Internet verbindet, inspiriert er Kreative zu Experimenten. ⓘ
Der Bremer Medienkünstler Michael Weisser startete 2007 seine Forschung über Ästhetik und Funktion des QR-Codes. 2013 entwickelte er QRs, die in Farbe und Form gestaltet zu Kunstwerken erklärt wurden und als 33-QR-Denkbänke den Campus der Fachhochschule Kiel gestalten. ⓘ
Ab 2009 verwendete der Designer Frank Haase in Hemer den QR-Code in Grafiken, Bildern und Objekten. Haase leitet den Betrachter über den farbigen Original-QR auf eigene Animationen im Internet. 2009 setzte der Berliner Street-Art-Künstler Sweza den QR in Sprays ein. Er sprühte die Muster als Stencil an Hauswände. Über den Scan des QR gelangte der Nutzer an elektronische Songs des Künstlers. ⓘ