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第五章二维条码第五章二维条码第一节二维条码简介第二节行排式二维条码第三节矩阵式二维条码第四节二维条码应用第一节二维条码简介1．二维条码的起源与发展2．二维条码的特点2．1二维条码与一维条码的区别与比较2．2二维条码与磁卡、IC卡、光卡之比较3．二维条码的分类4．二维条码识读设备1．二维条码的起源与发展二维条码技术是在一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的。由于受信息容量的限制，一维条码通常是对物品的标识，而二维条码是对物品的描述。所谓对物品的标识，就是给某物品分配一个代码，代码以条码的形式标识在物品上，用来标识该物品以便自动扫描设备的识读，代码或一维条码本身不表示该产品的描述性信息。我国已制定了两个二维条码的国家标准：GB/T17172-1997《四一七条码》，GB/T18284-2000《快速响应矩阵码》。2．二维条码的特点2．1二维条码与一维条码的区别与比较信息量容量大、安全性高、读取率高、错误纠正能力强等特性是二维条码的主要特点。2．二维条码的特点二维条码与一维条码的比较项目条码类型信息密度与信息容量错误校验及纠错正能力垂直方向是否携带信息用途对数据库和通讯网络的依赖识读设备一维条码信息密度低，信息容量较小可通过校验字符进行错误校验，没有错纠能力不携带信息对物品的标识多数应用场合依赖数据库及通讯网络可用线扫描器识读，如光笔、线阵CCD、激光枪等二维条码信息密度高，信息容量大具有错误校验和纠错能力，可根据需求设置不同的纠错级别携带信息对物品的描述可不依赖数据库及通讯网络而单独应用对于行排式二维条码可用线扫描器的多次扫描识读；对于矩阵式二维条码仅能用图像扫描器识读2．二维条码的特点二维条码与磁卡、IC卡、光卡的比较比较点二维条码磁卡IC卡光卡抗磁力强弱中等强抗静电强中等中等强抗损性强可折叠可局部穿孔可局部切割弱不可折叠不可穿孔不可切割弱不可折叠不可穿孔不可切割弱不可折叠不可穿孔不可切割3．二维条码的分类二维条码通常分为以下二种类型：（1）行排式二维条码（2DSTACKEDBARCODE）又称：堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。有代表性的行排式二维条码有PDF417、CODE49、CODE16K等。（2）矩阵式二维条码（2DMATRIXBARCODE）又称：棋盘式二维条码。具有代表性的矩阵式二维条码有：QRCode、DataMatrix、MaxiCode、CodeOne等。3．二维条码的分类QR码3．二维条码的分类二维条码的识读设备依识读原理的不同可分为：（1）线性CCD和线性图像式识读器（LinearImager），可识读一维条码和行排式二维条码（如PDF417）。（2）带光栅的激光识读器，可识读一维条码和行排式二维条码。（3）图像式识读器（ImageReader），可识读一维条码和二维条码。第二节行排式二维条码1．PDF417条码PDF417条码是由留美华人王寅敬（音）博士发明的。PDF取自英文PortableDataFile三个单词的首字母，意为“便携数据文件”。因为组成条码的每一符号字符都是由4个条和4个空共17个模块构成，所以称为PDF417条码。1．PDF417条码PDF417是一种多层、可变长度、具有高容量和纠错能力的二维条码。每一个PDF417符号可以表示1100个字节、或1800个ASCⅡ字符或2700个数字的信息。1．PDF417条码（1）层与符号字符（RowandSymbolCharacter）每一个PDF417条码符号均由多层堆积而成，其层数为3～90。（2）簇（Cluster）PDF417的字符集可分为三个相互独立的子集，即三个簇。（3）错误纠正码词（ErrorCorrectionCodeword）PDF417的纠错等级分为9级，级别越高，纠正能力越强。由于这种纠错功能，使得污损的PDF417条码也可以被正确识读。（4）数据组合模式（DataCompactionMode）PDF417提供了三种数据组合模式，每一种模式定义一种数据序列与码词序列之间的转换方法。三种模式为：文本组合模式（TextCompaction，Mode-TC）、字节组合模式（ByteCompaction，Mode-BC）、数字组合模式（NumericCompaction，Mode-NC）。1．PDF417条码（5）全球标签标识符（GlobalLabelIdentifier-GLI）一个GLI是一个特殊的符号字符，它可激活一组解释，GLIS的应用使PDF417可以表示国际语言集，以及工业或用户定义的字符集。（6）宏PDF417这种机制可以把一个PDF417符号无法表示的大文件分成多个PDF417符号来表示。宏PDF417包含了一些附加控制信息来支持文件的分块表示，译码器利用这些信息来正确组合和检查所表示的文件，不必担心符号的识读次序。（7）PDF417其它特性及其变体这种压缩版本减少了非数据符的数量，但却以降低其坚固性，抗噪音，损伤，污染等能力为代价。截短PDF417条码与普通PDF417完全兼容。PDF417条码的特性项目特性可编码字符集全ASCII字符或8位二进制数据，可表示汉字类型连续、多层字符自校验功能有符号尺寸可变，高度3到90行，宽度90到583个模块宽度双向可读是错误纠正码词数2到512个最大数据容量（错误纠正级别为0时）1850个文本字符或2710个数字或1108个字节附加属性可选择纠错级别、可跨行扫描、宏PDF417条码、全球标记标识符等PDF417符号结构每一个PDF417符号由空白区包围的一序列层组成。每一层包括：a.左空白区b.起始符c.左层指示符号字符d.1到30个数据符号字符e.右层指示符号字符f.终止符g.右空白区左空白区右空白区终止右层指示符码词数据区左层指示符码词起始层1层6层5层4层2层3PDF417符号字符的结构每一个符号字符包括4个条和4个空，每一个条或空由1-6个模块组成。在一个符号字符中，4个条和4个空的总模块数为17。511111251234567891011121314151617s1s2s3s451111125b1b2b3b4511111251．2PDF417条码的标准化现状中国——二维条码列为九五期间的国家重点科技攻关项目。1997年12月码国家标准GB/T17172-1997《四一七条码》正式颁布；自Symbol公司1991年将PDF417作为公开的标准后，PDF417条码为越来越多的标准化机构所接受。如：AIM——1994年被选定为国际自动识别制造商协会（AIM）标准；ANSIMH10.8——1996年美国标准化委员会(ANSI)将PDF417做为美国的运输包装的纸面EDI标准；CEN——1997年欧洲标准化委员会(CEN)通过了PDF417的欧洲标准；2．Code49条码一种多层、连续型、可变长度的条码符号，它可以表示全部的128个ASCII字符。每个Code49条码符号由2到8层组成，每层有18个条和17个空。层与层之间由一个层分隔条分开。每层包含一个层标识符，最后一层包含表示符号层数的信息。Code49条码的特性项目特性可编码字符集全部128个ASCII字符类型连续型，多层每个符号字符单元数8（4条，4空）每个符号字符模块总数16符号宽度81X（包括空白区）符号高度可变（2～8层）数据容量2层符号：9个数字字母型字符或15个数字字符8层符号：49个数字字母型字符或81个数字字符层自校验功能有符号校验字符2个或3个，强制型双向可译码性是，通过层其它特性工业特定标志，字段分隔符，信息追加，序列符号连接3．Code16K条码一种多层、连续型可变长度的条码符号，可以表示全ASCII字符集的128个字符及扩展ASCII字符。它采用UPC及Code128字符。一个16层的Code16K符号，可以表示77个ASCII字符或154个数字字符。Code16K通过唯一的起始符/终止符标识层号，通过字符自校验及两个模107的校验字符进行错误校验。Code16K条码的特性项目特性可编码字符集全部128个ASCII字符，全128个扩展ASCII字符类型连续型，多层每个符号字符单元数6（3条，3空）每个符号字符模块数11符号宽度81X（包括空白区）符号高度可变（2～16层）数据容量2层符号：7个ASCII字符或14个数字字符8层符号：49个ASCII字符或1541个数字字符层自校验功能有符号校验字符2个，强制型双向可译码性是，通过层（任意次序）其它特性工业特定标志，区域分隔符字符，信息追加，序列符号连接，扩展数量长度选择第三节矩阵式二维条码1．QRCode条码QRCode是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵式二维条码，它除具有二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象多种信息、保密防伪性强等优点外，还具有以下特点：（1）超高速识读QRCode码的超高速识读特性，使它适宜应用于工业自动化生产线管理等领域。（2）全方位识读QRCode具有全方位（360°）识读特点。（3）能够有效地表示中国汉字、日本汉字QRCode与DataMartix和PDF417的比较码制QRCodeDataMartixPDF417符号结构研制公司DensoCorp.(日本)I.D.MatrixInc.(美国)SymbolTechnolgiesInc(美国)码制分类矩阵式行排式识读速度*30个/每秒2～3个/秒3个/秒识读方向全方位（360°）±10°识读方法深色/浅色模块判别条空宽度尺寸判别汉字表示13bit16bit16bit2．2QRCode编码字符集（1）数字型数据（数字0～9）；（2）字母数字型数据（数字0～9；大写字母A～Z；9个其他字符：space，$，%，*，+，-，.，/，：）；（3）8位字节型数据；（4）日本汉字字符；（5）中国汉字字符（GB2312《信息交换用汉字编码字符集基本集》对应的汉字和非汉字字符）。QRCode码符号的基本特性符号规格21×21模块（版本1）-177×177模块（版本40）(每一规格：每边增加4个模块)数据类型与容量（指最大规格符号版本40-L级）数字数据7089个字符字母数据4296个字符8位字节数据2953个字符中国汉字、日本汉字数据1817个字符数据表示方法深色模块表示二进制“1”，浅色模块表示二进制“0”。纠错能力L级：约可纠错7%的数据码字M级：约可纠错15%的数据码字Q级：约可纠错25%的数据码字H级：约可纠错30%的数据码字结构链接（可选）可用1-16个QRCode条码符号表示掩模（固有）可以使符号中深色与浅色模块的比例接近1：1，使因相邻模块的排列造成译码困难的可能性降为最小。扩充解释（可选）这种方式使符号可以表示缺省字符集以外的数据（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希腊字母等），以及其他解释（如用一定的压缩方式表示的数据）或者针对行业特点的需要进行编码。独立定位功能有2.DataMatrix条码DataMatrix是一种矩阵式二维条码。它有两种类型，即ECC000-140和ECC200。ECC000-140具有几种不同等级的卷积纠错功能；而ECC200则使用Reed-Solomon纠错。DataMatrix条码的特性项目特性可编码字符集全部ASCII字符及扩展ASCII字符类型矩阵式二维条码符号宽度ECC000-140：9～49，ECC200：10～144符号高度ECC000-140：9～49，ECC200：10～144最大数据容量2335个文本字符，3116个数字或1556个字节数据追加允许一个数据文件使用最多16个条码符号表示2．2附加特性（1）反转映像：（固有）符号在标记时具有随意性，图像可以是在浅色背景上的深色图形，也可以是在深色背景上的浅色图形（见图5-10）。（2）扩充解释：（仅适用ECC200，可选）这种方式使符号可以表示其他字符集的字符（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希腊字母、希伯来字符），以及其他数据解释或者针对行业特点的需要进行编码。（3）长方形符号：