QRコード

QRコードは、一部の拡張現実システムで、3次元空間における物体の位置を特定するために使用されます。^{[ 11 ]}

QRコードは、さまざまなモバイルデバイスのオペレーティングシステムで使用できます。当初はサードパーティ製アプリのインストールと使用が必要でしたが、AndroidとiOS（iOS 11以降^{[ 39 ] [ 40 ]}）デバイスは、外部アプリを使用せずにQRコードをネイティブにスキャンできるようになりました。^{[ 41 ]}カメラアプリは、QRコードの種類とリンクをスキャンして表示できます。これらのデバイスはURLリダイレクトをサポートしており、QRコードからデバイス上の既存のアプリケーションにメタデータを送信できます。

QRコードは「バーチャルストア」の設立に利用されており、例えば駅の壁などに商品情報とQRコードのギャラリーが顧客に提示されます。顧客はQRコードをスキャンし、商品は自宅に配送されます。この利用は韓国[ ^{42 ]}とアルゼンチン^{[ 43 ]で始まりましたが、現在では世界的に拡大しています[ 44 ]}。ウォルマート、プロクター・^アンド・ギャンブル、ウールワースはすでにバーチャルストアのコンセプトを採用しています^{[ 45 ] 。}

QR コードは、銀行口座情報やクレジットカード情報を保存するために使用することも、特定の決済プロバイダーのアプリケーションと連携するように特別に設計することもできます。世界中で QR コード決済の試験的なアプリケーションがいくつかあります。^{[ 46 ] [ 47 ]}中国^{[ 48 ] [ 49 ]}インド^{[ 50 ]}などの発展途上国では、QR コード決済は非常に人気があり便利な支払い方法です。Alipayが2011 年に QR コード決済方法を設計して以来、^{[ 51 ]}中国ではモバイル決済が急速に普及しました。2018 年時点で、すべての支払いの約 83% がモバイル決済で行われました。^{[ 52 ]}

2012年11月、チェコ共和国では、決済情報交換のためのオープンフォーマットであるShort Payment Descriptorが導入され、チェコ銀行協会 によってQR決済の公式ローカルソリューションとして承認されたことにより、QRコード決済がより大規模に展開されました。 ^{[ 53 ] [ 54 ]} 2013年には、欧州決済協議会が、ユーロ圏内でのSCT開始を可能にするEPC QRコードのガイドラインを提供しました。

2017年、シンガポールは、標準化されたQRコード仕様を使用した電子決済システムの先導役として、シンガポール金融管理局や情報通信メディア開発庁などの政府機関を含むタスクフォースを設立した。これらの具体的な側面はシンガポール特有のものである。^{[ 55 ]}

電子決済システムであるシンガポールクイックレスポンスコード（SGQR）は、基本的にさまざまなQRコードを1つのラベルに統合し、決済システムの両当事者が使用できるようにします。これにより、さまざまな銀行アプリが、単一のQRコードを表示する複数の顧客と加盟店間の支払いを円滑に行うことができます。SGQRスキームはMASとIMDAが共同所有しています。^{[ 56 ]} 1つのSGQRラベルには電子決済が含まれており、複数の支払いオプションが組み合わされています。購入者はコードをスキャンして、加盟店が受け入れる支払いオプションを確認できます。^{[ 56 ]}

QRコードはウェブサイトへのログインに使用できます。コンピュータ画面のログインページにQRコードが表示され、登録ユーザーが認証済みのスマートフォンでそれをスキャンすると、自動的にログインされます。認証は、サーバーと通信するスマートフォンによって行われます。Googleは2012年にこのようなログイン方式を導入しました。^{[ 57 ]}

スマートフォンなどのデバイスにQRコードを表示して入場券として使用できるシステムがあります。^{[ 58 ] [ 59 ]}日本ではJ1リーグや日本プロ野球のチケットでよく使用されています。 ^{[ 60 ] [ 61 ]}場合によっては、インターネット経由で権利を譲渡できます。ラトビアでは、リガの公共交通機関でQRコードをスキャンして、 Rīgas Satiksmeの電子チケットを認証できます。 ^{[ 62 ]}

レストランは、入口付近やテーブルにQRコードを表示することで、客がオンラインメニューを閲覧したり、オンライン注文ウェブサイトやアプリにリダイレクトしたりして、レジ係やウェイターを介さずに注文や支払いを済ませることができる。QRコードは、標準メニューには印刷されていない日替わりや週替わりのスペシャルメニューにもリンクでき、^{[ 63 ]}印刷することなくメニュー全体を更新できる。テーブルサービスのレストランでは、QRコードによって客はウェイターを介さずに注文や支払いを済ませることができる。QRコードにはテーブル番号が含まれているため、ウェイターは料理をどこに運べばよいか分かる。^{[ 64 ]}このアプリケーションは、 2020年のCOVID-19パンデミック中にソーシャルディスタンスの必要性からサービススタッフと顧客との接触が減少したことで特に普及した。^{[ 64 ]}

SSID、暗号化タイプ、パスワード/パスフレーズ、SSIDが非表示かどうかを指定することで、モバイルデバイスユーザーはデータを手動で入力することなく、ネットワークをすばやくスキャンして参加できます。^{[ 65 ]} MeCardのような形式は、 AndroidとiOS 11以降でサポートされています。^{[ 66 ]}

• 一般的な形式:WIFI:S:<SSID>;T:<WEP|WPA|nopass>;P:<PASSWORD>;H:<true|false|blank>;;
• サンプル：WIFI:S:MySSID;T:WPA;P:MyPassW0rd;;

QRコードは死亡記事にリンクでき、墓石に貼ることができます。2008年、日本の山梨県石之江市は、IT DeSign社が作成したQRコード付きの墓石の販売を開始しました。このコードをクリックすると、故人の仮想墓地にアクセスできます。^{[ 67 ] [ 68 ] [ 69 ]}ウィスコンシン州に拠点を置くInteractive Headstones社など、他の企業も墓石にQRコードを実装し始めています。^{[ 70 ]} 2014年には、ウルグアイのラパスにあるユダヤ人墓地が墓石にQRコードを導入し始めました。^{[ 71 ]}

QRコードは、電子認証用の時間ベースのワンタイムパスワードを生成するために使用できます。

QRコードは、ポイントプログラムを実施している様々な小売店で利用されています。これらのプログラムは、スマートフォンにインストールされたアプリからアクセスすることが多く、アプリにはQRコードのスキャンによって起動する機能が含まれています。ポイントプログラムのQRコードは、購入時のレシートや商品自体に印刷されているのが一般的です。利用者は、これらのプログラムを利用すれば、コードをスキャンすることでポイントを獲得できます。

^{シリアル化された QR コードは、ブランド[ 72 ]}や政府^{[ 73 ]}によって、消費者、小売業者、流通業者が製品の真正性を確認し、ブランド保護プログラムの一環として偽造品の検出に役立てるために使用されてきました。^{[ 74 ]}しかし、通常の QR コードのセキュリティレベルは限られています。なぜなら、QR コードのスキャンによって生成されたデータの分析を使用して偽造や不正行為を検出できるにもかかわらず、オリジナル製品に印刷された QR コードは偽造品に簡単に複製できるからです。^{[ 75 ]} QR コードの画像にデジタル透かしやコピー検出パターンを埋め込むことで、より高いセキュリティレベルを実現できます。これにより、QR コードは偽造の試みに対してより安全になります。偽造コードを表示する製品は、QR コードとしては有効であっても、適切なアプリで安全な QR コードをスキャンすることで検出できます。^{[ 76 ]}

アポスティーユ（特定の種類の文書の真正性を証明する印章）に関する条約が改正され、発行管轄区域によるデジタルアポスティーユの発行が可能になりました。デジタルアポスティーユとは、暗号署名が付与されたPDF文書であり、元の文書の正規URLへのQRコードが含まれています。これにより、利用者は印刷された文書からアポスティーユの真正性を確認できます。

ラベル情報を伝える手段としてのQRコードの有効性や、食品トレーサビリティシステムの一部としてのQRコードの使用を評価するために、さまざまな研究が行われてきました。フィールド実験では、QRコードスキャンアプリを搭載したスマートフォンを無料で提供した場合、参加者の52.6%がラベル情報にアクセスするためにそれを使用するとわかりました。^{[ 77 ]}韓国で行われた研究では、消費者は食品トレーサビリティシステムで使用されるQRコードを高く評価しており、食品に関する詳細な情報や購入決定に役立つ情報を提供していることが示されました。^{[ 78 ]} QRコードがシリアル化されている場合、消費者は各原材料のサプライチェーンを示すウェブページや、食肉加工業者や製造業者を含む各関連バッチ固有の情報にアクセスでき、食品の原産地に関する懸念に対処するのに役立ちます。^{[ 79 ]}トレーサビリティシステムは、影響を受けた製品を特定し、サプライチェーンの透明性を向上させることで、食品の安全性とリコール活動を支援することもできます。^{[ 80 ]}

COVID-19パンデミックが広がり始めてから、QRコードは、特にホスピタリティ業界で、情報の表示、メニューの表示、または最新の消費者情報の提供のための「非接触」システムとして使用されるようになりました。レストランでは、紙またはラミネート加工されたプラスチックのメニューをテーブル上のQRコードデカールに置き換え、オンライン版のメニューを開くようにしました。これにより、使い捨ての紙メニューを廃棄したり、使用後に永久メニューの洗浄と消毒の手順を実施したりする必要がなくなりました。^{[ 81 ]}地元のテレビ局も、視聴者がパンデミックに関連する記事や情報（検査や予防接種のスケジュールのウェブサイトなど）にすばやくアクセスできるように、地元のニュース番組でコードを使用し始め、ニュース番組全体で言及された記事内のリンクにアクセスできるようにしました。この変化は、QRコードへの依存がスマートフォン、インターネット接続、デジタルリテラシーの利用可能性を前提としているため、一部のユーザーを排除する可能性があることから、デジタルアクセスについての議論も引き起こしました。

オーストラリアでは、接触追跡を支援するため、利用者は店舗、クラブ、スーパーマーケット、その他のサービスおよび小売店に入場する際にQRコードをスキャンすることが義務付けられました。シンガポール、台湾、英国、ニュージーランドでも同様のシステムが使用されました。^{[ 82 ]}

カナダやEU（EUデジタルCOVID証明書）などの地域では、COVID-19ワクチン接種証明書にもQRコードが記載されており、それをスキャンして証明書の情報を確認することができます。^{[ 83 ]}

QRコードシンボルで表現できるデータ量は、データタイプ（モード、または入力文字セット）、バージョン（1、...、40、シンボルの全体寸法、つまり4×バージョン番号+各辺17ドットを示す）、およびエラー訂正レベルによって決まります。最大ストレージ容量はバージョン40とエラー訂正レベルL（低）で発生し、40-Lと表記されます。^{[ 16 ] [ 85 ]}

以下にQRコードの例をいくつか示します。

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  バージョン1（21×21）。内容：「Ver1」。
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  バージョン2（25×25）。内容：「バージョン2」。
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  バージョン3（29×29）。内容：「バージョン3 QRコード」。
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  バージョン4（33×33）。内容：「バージョン4 QRコード、最大50文字」。
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  バージョン10（57×57）。内容：「バージョン10のQRコード、Hレベルで最大174文字、57×57モジュール、十分なエラー訂正機能付き。追加のトラッキングボックスがあることに注意してください」（実際にはすべて大文字でエンコードされています）。（トラッキングボックスは、一般的にアライメントパターンと呼ばれます。）
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  バージョン25（117×117）。内容：QRコードを説明するASCIIテキスト1,269文字。
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  バージョン40（177×177）。内容：「バージョン40のQRコードは最大1852文字まで格納できます…」（その後、QRコードの説明を記したASCIIテキストが4段落続く）。このテキストは「レベルH」のエラー訂正機能を備えたQRコードについて言及している。他のレベルでは、より高い容量が提供される。

QRコードは有限体上でリード・ソロモン誤り訂正を使用する$\displaystyle \mathbb {F} _{256}}$またはGF(2 ⁸ )であり、その要素は8 ビットのバイトとしてエンコードされます。${\displaystyle b_{7}b_{6}b_{5}b_{4}b_{3}b_{2}b_{1}b_{0}}$標準的な数値で${\displaystyle \textstyle \sum _{i=0}^{7}b_{i}2^{i}}$フィールド要素をエンコードします$\displaystyle \textstyle \sum _{i=0}^{7}b_{i}\alpha ^{i}}$どこ$\alpha \in \mathbb {F} _{256}}$は、以下の条件を満たす原始要素とみなされる。${\displaystyle \alpha ^{8}+\alpha ^{4}+\alpha ^{3}+\alpha ^{2}+1=0}$原始多項式は${\displaystyle x^{8}+x^{4}+x^{3}+x^{2}+1}$生成多項式を得るために、初期根を 0 として、多項式番号 285 に対応します。

リード・ソロモン符号は、37種類の異なる多項式のうちの1つを使用する。$\displaystyle \mathbb {F} _{256}}$次数は、符号が追加する誤り訂正バイト数に応じて7から68まで変化する。使用されているリード・ソロモン符号の形式（体系的なBCHの見方）から、これらの多項式はすべて次の形式であることが示唆される。${\textstyle \prod _{i=0}^{n-1}(x-\alpha ^{i})}$しかし、学位を選択するためのルールは${\displaystyle n}$QRコード規格に特有のものです。

例えば、7バイトの誤り訂正を使用する場合、バージョン1のQRコード（21×21）に使用される生成多項式は次のようになります。 ${\displaystyle g(x)=x^{7}+\alpha ^{87}x^{6}+\alpha ^{229}x^{5}+\alpha ^{146}x^{4}+\alpha ^{149}x^{3}+\alpha ^{238}x^{2}+\alpha ^{102}x+\alpha ^{21}}$。

これは、最初の7つの項を掛け合わせることによって得られます。 ${\displaystyle g(x)=(x+1)(x+\alpha )(x+\alpha ^{2})(x+\alpha ^{3})(x+\alpha ^{4})(x+\alpha ^{5})(x+\alpha ^{6})}$。

同じことは、小数係数（10進数）を用いて表現することもできます。$\displaystyle \mathbb {F} _{256}}$）、 として： ${\displaystyle g(x)=x^{7}+127x^{6}+122x^{5}+154x^{4}+164x^{3}+11x^{2}+68x+117}$。

最高の力${\displaystyle x}$多項式（次数）${\displaystyle n}$（多項式の）次数によって、誤り訂正バイト数が決定されます。この場合、次数は7です。

リード・ソロモン符号のフェーズについて議論する際には、QR ISO/IEC 規格では要素に対してコードワードという用語を使用しているため、混乱が生じる可能性があります。$\displaystyle \mathbb {F} _{256}}$リード・ソロモン符号ではシンボルであるのに対し、この方式ではブロックという用語を使用して、リード・ソロモン符号ではコードワードであるものを指します。各ブロック内のデータバイト数と誤り訂正バイト数は、(i) QRシンボルのバージョン（辺の長さ）と(ii) 誤り訂正レベル（4段階）によって決まります。誤り訂正レベルが高いほど、記憶容量は少なくなります。次の表は、4つのレベルそれぞれのおおよその誤り訂正能力を示しています。

大型のQRコードでは、メッセージは複数のリード・ソロモン符号ブロックに分割されます。ブロックサイズは、1ブロックあたり15個を超えるエラーを訂正しないように選択されており、これにより復号アルゴリズムの複雑さが軽減されます。その後、符号ブロックはインターリーブされるため、QRコードの一部に局所的な損傷が生じても、個々のブロックの容量が限界を超える可能性が低くなります。

例えば、レベルLの誤り訂正機能を備えたバージョン1のQRシンボルは、合計26バイトのコード（19バイトのメッセージと7バイトの誤り訂正バイト）からなる単一の誤り訂正ブロックで構成されています。最大2バイトの誤りを訂正できます。そのため、このコードはGF(2 ⁸ )上の(26,19,2)誤り訂正コードとして知られています。また、(26,19)コードと略記されることもあります。

エラー訂正により、装飾を施した芸術的なQRコードを作成して、読みやすくしたり、人間の目に魅力的にしたり、色、ロゴ、その他の機能をQRコードブロックに組み込むことが可能です。装飾はエラーとして扱われますが、コードは正しくスキャンされます。^{[ 87 ] [ 88 ]}

また、基礎となる数学的構造を操作することで、誤り訂正能力を低下させることなく芸術的なQRコードを設計することも可能です。^{[ 89 ] [ 90 ]}画像処理アルゴリズムもQRコードのエラーを減らすために使用されます。^{[ 91 ]}

モデル1のQRコードは、旧バージョンの仕様です。広く普及しているモデル2のコードと見た目は似ていますが、整列パターンがありません。違いは右下隅にあり、下端と右端の中央部分には追加の機能領域があります。

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  モデル1のQRコード例
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  モデル1のQRコード機能領域

マイクロQRコードは、シンボルサイズが制限されているアプリケーション向けのQRコード規格の小型版です。マイクロQRコードには4つの異なるバージョン（サイズ）があります。最小は11×11モジュールで、最大は35の数字文字^{[ 93 ]}または21のASCII英数字文字、または15バイト（120ビット）を保持できます。

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  マイクロQRコードの例
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  マイクロQRコードの機能領域

長方形マイクロQRコード（rMQRコードとも呼ばれる）は、2022年にデンソーウェーブによってISO/IEC 23941として発明および標準化された2次元（2D）マトリックスバーコードです。rMQRコードは、QRコードの長方形版として設計されており、元のQRコードと同じパラメータとアプリケーションを備えています。ただし、rMQRコードは長方形の領域により適しており、R7x139バージョンでは幅と高さの差が最大19になります。

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  長方形マイクロQRコード（rMQRコード）の例

iQRコードは、デンソーウェーブが開発した既存の正方形QRコードの代替です。iQRコードは正方形または長方形の形状で作成できます。これは、円筒形の物体など、より長く狭い長方形の形状がより適している状況を想定しています。iQRコードは、同じ量の情報を30%少ないスペースに収めることができます。正方形のiQRコードには61種類、長方形のコードには15種類あります。正方形の場合、最小サイズは9  ×  9モジュール、長方形の場合は最小19  ×  5モジュールです。iQRコードには、50%のエラー訂正を可能にするエラー訂正レベルSが追加されています。^{[ 94 ]} 2015年の時点では、iQRコードにはISO/IEC規格が与えられておらず、iQRコードを作成または読み取ることができるのはデンソーウェーブ独自の製品のみでした。^{[ 95 ]}

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  iQRコードの例

セキュアクイックレスポンスコード（SQRC）は、指定されたフィラーバイト「ec 11」の代わりに、終端文字の後に「プライベートデータ」セグメントを含むQRコードです。^{[ 96 ]}このプライベートデータセグメントは、暗号化キーで解読する必要があります。これは、プライベート情報を保存したり、企業の内部情報を管理したりするために使用できます。^{[ 97 ]}

Frame QR は、中央の空き領域を囲むフレーム内にコードを配置する QR コード規格のバリアントです。画像、アートワーク、またはブランドをコードの一部として含めたいアプリケーションで使用することを目的としています。これは完全に独立したバリアントであり、アートワークを挿入するために標準 QR コードのエラー訂正を使用することとは関係ありません。バリアントであるため、一部の QR コード リーダーは Frame QR を読み取ることができません。^{[ 98 ]}

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  フレームQRの例
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  円形のフレームと、その内部に配置されたWikipediaのロゴを含むフレーム付きQRコードの例

研究者らは、QRコードの歪みに対する堅牢性を維持するためにQRコードをベースとし、データ密度を高めるために色を使用する新しい高容量カラー2次元（HCC2D）コードを提案した（2014年現在、まだプロトタイプ段階）。HCC2Dコードの仕様はQuerini et al. (2011) ^{[ 99 ]}で詳細に説明されており、HCC2Dコードセルの色分類の手法はQuerini and Italiano (2014) ^{[ 100 ]}で詳細に説明されている。これはQuerini and Italiano (2013) ^{[ 101 ]}の拡張版である。

QRコードに色を導入するには、追加の課題に対処する必要があります。特に、QRコードの読み取り時には輝度情報のみが考慮されますが、HCC2Dコードではデコード時に色収差に対処する必要があります。スキャンされた各コードで発生する色収差への適応を確実にするため、HCC2Dコードではカラーパレットパターンという追加フィールドを使用します。これは、カラーパレットパターンのカラーセルが、エンコード領域のカラーセルと同じように歪むことを想定しているためです。複製されたカラーパレットは、機械学習分類器のトレーニングに使用されます。

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  HCC2Dコードの例：（a）4色HCC2Dコード、（b）8色HCC2Dコード

アクセシブルQR（AQR）は、標準的なQRコードに、視覚障害者や弱視者向けに製品情報を提供する目的で、コードの隅に配置されたドットとダッシュのパターンを組み合わせたQRコードの一種です。このコードでは、製品カテゴリや、使用方法、成分、安全上の注意、リサイクル情報などの製品詳細が表示されます。データは視覚障害者や弱視者のニーズに合わせて構造化されており、より大きなテキストや音声出力が可能です。1メートル離れた場所からQRコードを読み取ることができ、VoiceOverなどのスマートフォンのアクセシビリティ機能を起動して製品詳細を読み上げます。

tQR（tQRコードとも呼ばれる）は、鉄道輸送用に特別に設計されたQRコードで、車両によって異なるプラットホームドアの開閉位置を識別するために使用されます。^{[ 102 ]}頭文字の「t」は「タフネス」と「トレイン」を表しています。^{[ 103 ]}外枠があり、最大50%のデータバイトが欠落しても復元できるのが主な特徴です。^{[ 102 ]}デンソーウェーブと東京都交通局が共同開発しました。^{[ 102 ] [ 104 ]}車両のドアの外側に貼り付けられ、列車の編成番号と車両番号が保存されます。プラットホームに設置されたtQRリーダーがtQRの位置を検出し、ドアの開閉と車両の動きを検出します。読みやすいと悪用される可能性があるため、既存のQRコードとは互換性がなく、スマートフォンなどの標準的なカメラでは読み取れません。^{[ 105 ]}

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  tQRは鉄道車両のドアに貼り付けられていた。

ISO/IEC 18004:2024. 情報技術。自動識別及びデータ取得技術。QRコードバーコードシンボル仕様。 発行日：2024年10月31日。取得日：2026年6月14日。

• BS ISO/IEC 18004:2006. 情報技術。自動識別及びデータ取得技術。バーコードシンボル。QRコード。ジュネーブ：ISO / IEC。2000年。114 ページ。OCLC 60816353。 
• BS ISO/IEC 18004:2006. 情報技術。自動識別及びデータ取得技術。QRコード2005バーコードシンボル仕様。ロンドン： BSI。2007年。126 ページ。ISBN 978-0-580-67368-92023年5月4日に取得。