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二維條碼簡(jiǎn)介

　　一. 一維條碼（1D Barcode）

一維條碼只是在一個(gè)方向（一般是水平方向）表達(dá)信息，而在垂直方向則不表達(dá)任何信息，其一定的高度通常是為了便于閱讀器的對(duì)準(zhǔn)。
一維條碼的應(yīng)用可以提高信息錄入的速度，減少差錯(cuò)率，但是一維條碼也存在一些不足之處：

•  數(shù)據(jù)容量較�。� 30個(gè)字符左右
•  只能包含字母和數(shù)字
•  條碼尺寸相對(duì)較大（空間利用率較低）
•  條碼遭到損壞后便不能閱讀

二. 二維條碼（2D Barcode）

在水平和垂直方向的二維空間存儲(chǔ)信息的條碼， 稱(chēng)為二維條碼（2-dimensional bar code）。如圖1所示。

圖1: 一維條碼與二維條碼

(一）二維條碼的分類(lèi)

與一維條碼一樣，二維條碼也有許多不同的編碼方法，或稱(chēng)碼制。就這些碼制的編碼原理而言，通�？煞譃橐韵氯�種類(lèi)型（見(jiàn)圖2)：
1. 線性堆疊式二維碼 是在一維條碼編碼原理的基礎(chǔ)上，將多個(gè)一維碼在縱向堆疊而產(chǎn)生的。典型的碼制如：Code 16K、Code 49、PDF417等。
2. 矩陣式二維碼 是在一個(gè)矩形空間通過(guò)黑、白像素在矩陣中的不同分布進(jìn)行編碼。典型的碼制如： Aztec、Maxi Code、QR Code、 Data Matrix等。
3. 郵政碼 通過(guò)不同長(zhǎng)度的條進(jìn)行編碼，主要用于郵件編碼，如：Postnet、BPO 4-State。

圖2：二維條碼的分類(lèi)

在許多種類(lèi)的二維條碼中，常用的碼制有：Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K 等,見(jiàn)圖3,其中：

圖3：常用二維條碼碼制

• Data Matrix 主要用于電子行業(yè)小零件的標(biāo)識(shí)，如Intel的奔騰處理器的背面就印制了這種碼。
• Maxi Code 是由美國(guó)聯(lián)合包裹服務(wù)（UPS）公司研制的，用于包裹的分揀和跟蹤。
• Aztec 是由美國(guó)韋林（Welch Allyn）公司推出的，最多可容納3832個(gè)數(shù)字或3067個(gè)字母字符或1914個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。

下面，我們以PDF417碼為例，介紹二維條碼的特性和特點(diǎn)。

（二）PDF417簡(jiǎn)介

PDF417碼是由留美華人王寅敬（音）博士發(fā)明的。PDF是取英文Portable Data File三個(gè)單詞的首字母的縮寫(xiě)，意為“便攜數(shù)據(jù)文件”。因?yàn)榻M成條碼的每一符號(hào)字符都是由4個(gè)條和4個(gè)空構(gòu)成，如果將組成條碼的最窄條或空稱(chēng)為一個(gè)模塊，則上述的4個(gè)條和4個(gè)空的總模塊數(shù)一定為17，所以稱(chēng)417碼或PDF417碼。

（三）PDF417的特點(diǎn)

1. 信息容量大 PDF417碼除可以表示字母、數(shù)字、ASCII字符外，還能表達(dá)二進(jìn)制數(shù)。為了使得編碼更加緊湊，提高信息密度，PDF417在編碼時(shí)有三種格式：

• 擴(kuò)展的字母數(shù)字壓縮格式 可容納1850 個(gè)字符；
• 二進(jìn)制 / ASCII格式 可容納1108 個(gè)字節(jié)；
• 數(shù)字壓縮格式 可容納2710 個(gè)數(shù)字。

2. 錯(cuò)誤糾正能力 一維條碼通常具有校驗(yàn)功能以防止錯(cuò)讀，一旦條碼發(fā)生污損將被拒讀。而二維條碼不僅能防止錯(cuò)誤，而且能糾正錯(cuò)誤，即使條碼部分損壞，也能將正確的信息還原出來(lái)。
3. 印制要求不高 普通打印設(shè)備均可打印，傳真件也能閱讀。
4. 可用多種閱讀設(shè)備閱讀 PDF417碼可用帶光柵的激光閱讀器，線性及面掃描的圖像式閱讀器閱讀。
5. 尺寸可調(diào)以適應(yīng)不同的打印空間
6. 碼制公開(kāi) 已形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)也已制定了417碼的國(guó)標(biāo)。

（四）PDF417的糾錯(cuò)功能

二維條碼的糾錯(cuò)功能是通過(guò)將部分信息重復(fù)表示（冗余）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。比如在PDF417碼中，某一行除了包含本行的信息外，還有一些反映其它位置上的字符（錯(cuò)誤糾正碼）的信息。這樣，即使當(dāng)條碼的某部分遭到損壞，也可以通過(guò)存在于其它位置的錯(cuò)誤糾正碼將其信息還原出來(lái)。

圖4.PDF417碼的糾錯(cuò)能力

圖5：不同糾錯(cuò)等級(jí)的糾錯(cuò)能力

PDF417的糾錯(cuò)能力依錯(cuò)誤糾正碼字?jǐn)?shù)的不同分為0~8共9級(jí)，見(jiàn)圖4，級(jí)別越高，糾正碼字?jǐn)?shù)越多，糾正能力越強(qiáng)，條碼也越大。當(dāng)糾正等級(jí)為8時(shí)，即使條碼污損50%也能被正確讀出，如圖5。

（五） PDF417的幾種變形

PDF417還有幾種變形的碼制形式：

• PDF417截短碼 在相對(duì)“干凈”的環(huán)境中，條碼損壞的可能性很小，則可將右邊的行指示符省略并減少終止符。
• PDF417微碼 進(jìn)一步縮減的PDF碼。
• 宏P(guān)DF417碼 當(dāng)文件內(nèi)容太長(zhǎng)，無(wú)法用一個(gè)PDF417碼表示時(shí)，可用包含多個(gè)（1~99999個(gè)）條碼分塊的宏P(guān)DF417碼來(lái)表示。

三. 二維條碼的優(yōu)勢(shì)

從以上的介紹可以看出，與一維條碼相比二維條碼有著明顯的優(yōu)勢(shì)，歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面：
1. 數(shù)據(jù)容量更大
2. 超越了字母數(shù)字的限制
3. 條碼相對(duì)尺寸小
4. 具有抗損毀能力

四. 二維條碼 的應(yīng)用

一）. 運(yùn)輸行業(yè)的應(yīng)用

一個(gè)典型的運(yùn)輸業(yè)務(wù)過(guò)程通常經(jīng)歷：供應(yīng)商--貨運(yùn)代理，貨運(yùn)代理--貨運(yùn)公司，貨運(yùn)公司--客戶等幾個(gè)過(guò)程，在每個(gè)過(guò)程中都牽涉到發(fā)貨單據(jù)的處理。發(fā)貨單據(jù)含有大量的信息，包括：發(fā)貨人信息、收貨人信息、貨物清單、運(yùn)輸方式等等。單據(jù)處理的前提是數(shù)據(jù)的錄入，人工鍵盤(pán)錄入的方式存在著效率低、差錯(cuò)率高的問(wèn)題，已不能適應(yīng)現(xiàn)代運(yùn)輸業(yè)的要求。
二維條碼在這方面提供了一個(gè)很好的解決方案，將單據(jù)的內(nèi)容編成一個(gè)二維條碼，打印在發(fā)貨單據(jù)上，在運(yùn)輸業(yè)務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)使用二維條碼閱讀器掃描條碼，信息便錄入到計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)中，既快速又準(zhǔn)確。
在美國(guó)，雖然 EDI 應(yīng)用革新了業(yè)務(wù)流程的核心部分，但不巧的是它卻忽略了流程中的關(guān)鍵角色--貨運(yùn)公司。許多 EDI 報(bào)文對(duì)于貨運(yùn)商來(lái)說(shuō)總是遲到 ，以至于因不能及時(shí)確認(rèn)準(zhǔn)確的裝運(yùn)單信息而影響了貨物運(yùn)輸和客戶單據(jù)的生成。
美國(guó)貨運(yùn)協(xié)會(huì) (ATA) 因此提出了紙上 EDI 系統(tǒng)。 發(fā)送方將EDI信息編成一張PDF417條碼標(biāo)簽提交給貨運(yùn)商，通過(guò)掃描條碼，信息立即傳入貨運(yùn)商的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這一切都發(fā)生在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間和恰當(dāng)?shù)牡?點(diǎn)，使得整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程的效率大大提高。

二）. 身份識(shí)別卡的應(yīng)用

美國(guó)國(guó)防部已經(jīng)在軍人身份卡上印制 PDF417 碼。 持卡人的姓名，軍銜，照片和其他個(gè)人信息被編成一個(gè)PDF417碼印在卡上。卡被用來(lái)做重要場(chǎng)所的進(jìn)出管理及醫(yī)院就診管理。
該項(xiàng)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)在于數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性，低實(shí)施成本，卡片損壞（比如槍擊）也能閱讀，以及防偽性。
我國(guó)香港特別行政區(qū)的居民身份證也采用了PDF417碼。其它的應(yīng)用，如營(yíng)業(yè)執(zhí)照、駕駛執(zhí)照、護(hù)照、我國(guó)城市的流動(dòng)人口暫住證、醫(yī)療保險(xiǎn)卡等也都是很好的應(yīng)用方向。

三）. 文件和表格應(yīng)用

日本Seimei 保險(xiǎn)公司的每個(gè)經(jīng)紀(jì)人在會(huì)見(jiàn)客戶時(shí)都帶著筆記本電腦。每張保單和協(xié)議都在電腦中制作并打印出來(lái)。當(dāng)他們回到辦公室后需要將保單數(shù)據(jù)手工輸入到公司的主機(jī)中。
為了提高數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性和速度，他們?cè)谥谱鞅�單的同時(shí)將保單內(nèi)容編成一個(gè)PDF417條碼，打印在單據(jù)上，這樣他們就可以使用二維條碼閱讀器掃描條碼將數(shù)據(jù)錄入主機(jī)。
其它類(lèi)似的應(yīng)用還有：海關(guān)報(bào)關(guān)單、稅務(wù)申報(bào)單、政府部門(mén)的各類(lèi)申請(qǐng)表等等。

四）. 資產(chǎn)跟蹤

美國(guó)鋼管公司在各地?fù)碛胁煌�種類(lèi)的管道需要維護(hù)。為了跟蹤每根管子，他們將管子的編號(hào)，位置編號(hào)，制造廠商，長(zhǎng)度，等級(jí)，尺寸，厚度以及其他信息編成一個(gè)PDF417條碼，制成標(biāo)簽后貼在管子上。當(dāng)管子移走或安裝時(shí)，操作員掃描條碼標(biāo)簽，數(shù)據(jù)庫(kù)信息得到及時(shí)更新。
工廠可以采用二維條碼跟蹤生產(chǎn)設(shè)備；醫(yī)院和診所也可以采用二維條碼標(biāo)簽跟蹤設(shè)備、計(jì)算機(jī)及手術(shù)器械。

五. 混合碼及其應(yīng)用

隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步、人民生活水平的提高、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，人們對(duì)信息的要求不斷提高。一維條碼在它的一些傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，如：商業(yè)、藥品、后勤運(yùn)輸?shù)龋�由于受到信息容量的限制（一般只能�?biāo)識(shí)物品或業(yè)務(wù)的識(shí)別號(hào)），已越來(lái)越不能滿足人們的要求。二維條碼技術(shù)的不斷完善正在這些應(yīng)用領(lǐng)域引發(fā)著變革。
美國(guó)UCC組織（統(tǒng)一編碼委員會(huì)）推出了一種新的碼制——混合碼，它是一種一維碼和二維碼的組合碼，其中：
* 一維碼組成部分可以是：
* UCC/EAN-128
* UPC/EAN
* Reduced Space Symbology (RSS)
* 二維碼組成部分可以是：
* CC-A (一種專(zhuān)用于混合碼的PDF417 微碼的變體)
* CC-B (標(biāo)準(zhǔn) PDF417微碼)
* CC-C (標(biāo)準(zhǔn)PDF417)
* 一維條碼部分包含識(shí)別號(hào)，而二維條碼部分包含補(bǔ)充信息
* 將來(lái)可用線性CCD 和帶光柵的激光掃描器閱讀。

1. 混合碼在后勤和運(yùn)輸業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

采用 UCC/EAN-128 并以二維條碼作為補(bǔ)充，提供采購(gòu)定單號(hào)、裝運(yùn)單、路線信息、裝運(yùn)通知的電子備份、包裝、包含事項(xiàng)和批號(hào)等信息。

2. 混合碼在藥品流通中的應(yīng)用

用二維條碼記錄補(bǔ)充信息，可以提供過(guò)期日期以利于藥品周轉(zhuǎn)，同時(shí)可以記錄批號(hào)用于藥品跟蹤。
3. 混合碼在零售業(yè)中的應(yīng)用
在食品，特別是新鮮及冷凍的易壞的東西上標(biāo)上批號(hào)和過(guò)期日期可以使得貨物的周轉(zhuǎn)效率大大提高。在電子產(chǎn)品上也可以標(biāo)上軟件和硬件的版本修訂信息。

六. 二維條碼閱讀器

二維條碼的閱讀設(shè)備依閱讀原理的不同可分為：
* 線性CCD和線性圖像式閱讀器（Linear Imager） 可閱讀一維條碼和線性堆疊式二維碼（如PDF417），在閱讀二維碼時(shí)需要沿條碼的垂直方向掃過(guò)整個(gè)條碼，我們稱(chēng)為“掃動(dòng)式閱讀”。這類(lèi)產(chǎn)品比較便宜，有很好的性價(jià)比；
* 帶光柵的激光閱讀器 可閱讀一維條碼和線性堆疊式二維碼。閱讀二維碼時(shí)將光線對(duì)準(zhǔn)條碼，由光柵元件完成垂直掃描，不需要手工掃動(dòng)。
* 圖像式閱讀器（Image Reader） 采用攝像方式將條碼圖像攝取后進(jìn)行分析和解碼，可閱讀一維條碼和所有類(lèi)型的二維條碼，是一種高端設(shè)備。

美國(guó)Hand Held Products公司是世界上主要的條碼閱讀設(shè)備制造商之一，其CCD技術(shù)、圖像式閱讀器（Image Reader）技術(shù)以及譯碼技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位，最近她又提出了線性圖像（Linear Imaging）技術(shù)的新概念。以先進(jìn)的技術(shù)為基礎(chǔ)，韋HHP的二維條碼閱讀設(shè)備一直領(lǐng)導(dǎo)著世界的潮流，其主要產(chǎn)品包括IT3800和IT4600等。