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二维条码

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二维条码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的;在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念,使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息,通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理:它具有条码技术的一些共性:每种码制有其特定的字符集;每个字符占有一定的宽度;具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。 二维条码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息,因此能在很小的面积内表达大量的信息。

二维条码 - 起源

二维条码二维条码

二维条码
条码(acctrue)技术自20世纪70年代初问世以来,发展十分迅速,仅仅20年时间,它已广泛应用于商业流通、仓储、医疗卫生、图书情报、邮政、铁路、交通运输、生产自动化管理等领域。条码技术的应用极大地提高了数据采集和信息处理的速度,改善了人们的工作和生活环境,提高了工作效率,并为管理的科学化和现代化做出了重要贡献。

二维条码技术是爱创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,而不是对物品的描述。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。

因此,在通用商品条码的应用系统中,对商品信息,如生产日期、价格等的描述必须依赖数据库的支持。在没有预先建立商品数据库或不便联网的地方,一维条码表示汉字和图像信息几乎是不可能的,即使可以表示,也显得十分不便且效率很低。

随着现代高新技术的发展,迫切需要用条码在有限的几何空间内表示更多的信息,以满足千变万化的信息表示的需要。
二维条码 - 分类

二维条码
二维条码二维条码

二维条码可以分为堆叠式/行排式二维条码和矩阵式二维条码。堆叠式/行排式二维条码形态上是由多行短截的一维条码堆叠而成;矩阵式二维条码以矩阵的形式组成,在矩阵相应元素位置上用“点”表示二进制“1”, 用“空”表示二进制“0”,由“点”和“空”的排列组成代码。

1. 堆叠式/行排式二维条码
行排式二维条码(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。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维条码的一些特点,识读设备与条码印刷与一维条码技术兼容。但由于行数的增加,需要对行进行判定、其译码算法与软件也不完全相同于一维条码。有代表性的行排式二维条码有CODE49、CODE 16K、PDF417等。其中的CODE49,是1987年由 David Allair 博士研制,Intermec 公司推出的第一个二维条码。

Code 49条码
Code 49是一种多层、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Code 49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。

Code 16K条码
1988年 Laserlight 系统公司的 Ted Williams 推出第二种二维条码Code 16K码。Code 16K条码是一种多层、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Code 16K符号,可以表示77个ASCII字符或154个数字字符。Code 16K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。

2. 矩阵式二维码
短阵式二维条码(又称棋盘式二维条码)它是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上,用点(方点、圆点或其他形状)的出现表示二进制“1”,点的不出现表示二进制的“0”,点的排列组合确定了矩阵式二维条码所代表的意义。矩阵式二维条码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维条码有:Code One、Maxi Code、QR Code、 Data Matrix等。

在目前几十种二维要码中,常用的码制有:PDF417二维条码,Datamatrix二维条码,Maxicode二维条码,QR Code,Code 49,Code 16K,Code one等,除了这些常见的二维条码之外,还有Vericode条码、CP条码、Codablock F条码、田字码、 Ultracode条码,Aztec条码。
二维条码 - 识读设备

二维条码识读设备

二维条码

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(Linear Imager)
可识读一维条码和行排式二维条码(如PDF417),在阅读二维条码时需要沿条码的垂直方向扫过整个条码,又称为“扫动式阅读”,这类产品的价格比较便宜。
(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。识读二维码时将扫描光线对准条码,由光栅部件完成垂直扫描,不需要手工扫动。
(3)图像式识读器(Image Reader)
采用面阵CCD摄像方式将条码图像摄取后进行分析和解码,可识读一维条码和二维条码。
另外,二维条码的识读设备依工作方式的不同还可以分为:手持式、固定式和平版扫描式。
二维条码的识读设备对于二维条码的识读会有一些限制,但是均能识别一维条码。
二维条码 - 发展

二维码二维码

二维条码编码译码 嵌入式设备
国外对二维条码技术的研究始于20世纪80年代末。在二维条码符号表示技术研究方面,已研制出多种码制,常见的有DF417, QR Code,Code 49,Code 16K,Code One等。这些二维条码的密度都比传统的一维条码有了较大的提高,如PDF417的信息密度是一维条码Code39的20多倍。在二维条码标准化研究方面,国际自动识别制造商协会(AIM)、美国标准化协会(ANSI)已完成了PDF417, QR Code,Code 49,Code 16K,Code One等码制的符号标准。新成立的国际标准化组织——国际电工委员会第一联合委员会的第三十一分委员会,即条码自动识别技术委员会(ISO/IEC/JTC1/SC31),已制定了QR Code的国际标准 (ISO/IEC 18004:2000《自动识别与数据采集技术——条码符号技术规范——QR码》,起草了PDF417, Code 16K,Data Matrix, Maxi Code等二维条码的ISO/IEC标准草案。在二维条码设备开发研制、生产方面,美国、日本等国的设备制造商生产的识读设备、符号生成设备,已广泛应用于各类二维条码应用系统。二维条码作为一种全新的信息存储、传递和识别技术,自诞生之日起就得到了世界上许多国家的关注。美国、德国、日本、墨西哥、埃及、哥伦比亚、巴林、新加坡、菲律宾、南非、加拿大等国,不仅已将二维条码技术应用于公安、外交、军事等部门对各类证件的管理,而且也将二维条码应用于海关、税务等部门对各类报表和票据的管理,商业、交通运输等部门对商品及货物运输的管理,邮政部门对邮政包裹的管理,工业生产领域对工业生产线的自动化管理。

我国对二维条码技术的研究开始于1993年。中国物品编码中心对几种常用的二维条码PDF417, QR Code,Data Matrix, Maxi Code,Code 49,Code 16K,Code One的技术规范进行了翻译和跟踪研究。随着我国市场经济的不断完善和信息技术的迅速发展,国内对二维条码这一新技术的研究和需求与日俱增。例如:矽感科技条码识别子系统采用自主知识产权的CIS影像传感技术,配合自主研发的CompactMatrix二维条码,克服了软硬件方面的专利壁垒,有效地降低了二维条码识别子系统的成本。龙贝二维码系统拥有包括底层核心技术的全套自主知识产权,填补了我国空白。

中国物品编码中心在原国家质量技术监督局和国家有关部门的大力支持下,对二维条码技术的研究不断深入。在消化国外相关技术资料的基础上,制定了两个二维条码的国家标准:GB/T 17172-1997《四一七条码》,GB/T 18284-2000《快速响应矩阵码》。有关龙贝二维条码,矽感二维条码的中国标准正在制定过程中,为使二维条码技术能够在我国的证照管理领域得到应用,在国外应用软件平台的基础上,中心开发了人像照片和指纹数据压缩软件。二维条码技术已在我国的汽车行业自动化生产线、医疗急救服务卡、涉外专利案件收费、珠宝玉石饰品管理及银行汇票上得到了应用;1999年3月在北京举行的全国人大第九届三次全体会议和全国政协第九届三次会议期间,在随行人员证件、记者证、旁听证上成功地应用了二维条码技术,引起了与会代表和新闻界的极大关注; 我国香港特别行政区已将二维条码应用在特别行政区的护照上。对于我国自主开发的龙贝二维条码和CM二维条码的应用已经有相关的报道,它将广泛地应用于安全性要求高的各类证照,物流和信息流同步要求高的邮政、生产线、仓储、货物配送等领域以及管理要求高的银行、工商、税务、海关等部门。中国民航总局在全国127个机场的机动车驾驶证安全防伪系统中开始采用龙贝二维条码。在中国民航驾驶证的龙贝二维码中装有24位全天然彩色面部照片生物装置,面积只有6.0厘米,且信息密度比美国军人身份证采用的二维码技术要高24.55倍,比美国最先进的肯塔基州驾驶证要高66.26倍。矽感科技研究开发的拥有完全自主知识产权的CM二维条码及相应的识读技术,在其关键的信息存储量最大可达32KB,从而使得利用这一技术对诸如头像、指纹、声音、掌纹等更多的信息进行编码和存储成为可能,且可容纳信息密度高、纠错能力强、译码可靠性高,加之该公司采用独特的CIS影像传感专利技术,使其识读设备具有极高的价格竞争力。美国40个州驾照制作有望全面采用中国的CM二维条码(CompactMatrix)技术,还与墨西哥达成了其全国身份证使用这一技术的推介应用意向。
二维条码 - 特点

二维条码
1.高密度编码,信息容量大:可容纳多达1850个大写字母或2710个数字或1108个字节,或500多个汉字,比普通条码信息容量约高几十倍。
2.编码范围广:该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码,用条码表示出来;可以表示多种语言文字;可表示图像数据。
3.容错能力强,具有纠错功能:这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时,照样可以正确得到识读,损毁面积达50%仍可恢复信息。
4.译码可靠性高:它比普通条码译码错误率百万分之二要低得多,误码率不超过千万分之一。
5.可引入加密措施:保密性、防伪性好。
6.成本低,易制作,持久耐用。
7.条码符号形状、尺寸大小比例可变。
8.二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读。
9.可影印及传真。

二维条码与一维条码  从符号学的角度讲,二维条码和一维条码都是信息表示、携带和识读的手段。但从应用角度讲,尽管在一些特定场合我们可以选择其中的一种来满足我们的需要,但他们的应用侧重点是不同的:一维条码用于对“物品”进行标识,二维条码用于对“物品”进行描述。EAN和UCC在充分考虑两种码制的特点的基础上,为非常小的产品项目(如:注射器、小瓶、电信电路板)、随机计量的零售项目(如:肉、家禽和袋装农产品)、单个农产品项目(如:苹果、橘子)、可用空间不足以提高所有信息的物流单元(如:混和贸易项目托盘的内容信息)提供更好的自动识别方法,开发了RSS(REDUCED SPACE SYMBOLOGY)条码符号和EAN•UCC复合码。 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。
二维条码 - 相关解说

二维条码

二维条码的起源与发展,条码技术自20世纪70年代初问世以来,发展十分迅速,仅仅20年时间,它已广泛应用于商业流通、仓储、医疗卫生、图书情报、邮政、铁路、交通运输、生产自动化管理等领域。条码技术的应用极大地提高了数据采集和信息处理的速度,改善了人们的工作和生活环境,提高了工作效率,并为管理的科学化和现代化做出了重要贡献。
二维码二维码


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,而不是对物品的描述。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。

因此,在通用商品条码的应用系统中,对商品信息,如生产日期、价格等的描述必须依赖数据库的支持。在没有预先建立商品数据库或不便联网的地方,一维条码表示汉字和图像信息几乎是不可能的,即使可以表示,也显得十分不便且效率很低。

随着现代高新技术的发展,迫切需要用条码在有限的几何空间内表示更多的信息,以满足千变万化的信息表示的需要。

国外对二维条码技术的研究始于20世纪80年代末。在二维条码符号表示技术研究方面,已研制出多种码制,常见的有PDF417, QR Code,Code 49,Code 16K,Code One等。这些二维条码的密度都比传统的一维条码有了较大的提高,如PDF417的信息密度是一维条码Code39的20多倍。在二维条码标准化研究方面,国际自动识别制造商协会(AIM)、美国标准化协会(ANSI)已完成了PDF417, QR Code,Code 49,Code 16K,Code One等码制的符号标准。新成立的国际标准化组织——国际电工委员会第一联合委员会的第三十一分委员会,即条码自动识别技术委员会(ISO/IEC/JTC1/SC31),已制定了QR Code的国际标准 (ISO/IEC 18004:2000《自动识别与数据采集技术——条码符号技术规范——QR码》,起草了PDF417, Code 16K,Data Matrix, Maxi Code等二维条码的ISO/IEC标准草案。在二维条码设备开发研制、生产方面,美国、日本等国的设备制造商生产的识读设备、符号生成设备,已广泛应用于各类二维条码应用系统。二维条码作为一种全新的信息存储、传递和识别技术,自诞生之日起就得到了世界上许多国家的关注。美国、德国、日本、墨西哥、埃及、哥伦比亚、巴林、新加坡、菲律宾、南非、加拿大等国,不仅已将二维条码技术应用于公安、外交、军事等部门对各类证件的管理,而且也将二维条码应用于海关、税务等部门对各类报表和票据的管理,商业、交通运输等部门对商品及货物运输的管理,邮政部门对邮政包裹的管理,工业生产领域对工业生产线的自动化管理。

我国对二维条码技术的研究开始于1993年。中国物品编码中心对几种常用的二维条码PDF417, QR Code,Data Matrix, Maxi Code,Code 49,Code 16K,Code One的技术规范进行了翻译和跟踪研究。随着我国市场经济的不断完善和信息技术的迅速发展,国内对二维条码这一新技术的研究和需求与日俱增。例如:矽感科技条码识别子系统采用自主知识产权的CIS影像传感技术,配合自主研发的CompactMatrix二维条码,克服了软硬件方面的专利壁垒,有效地降低了二维条码识别子系统的成本。龙贝二维码系统拥有包括底层核心技术的全套自主知识产权,填补了我国空白。

中国物品编码中心在原国家质量技术监督局和国家有关部门的大力支持下,对二维条码技术的研究不断深入。在消化国外相关技术资料的基础上,制定了两个二维条码的国家标准:GB/T 17172-1997《四一七条码》,GB/T 18284-2000《快速响应矩阵码》。有关龙贝二维条码,矽感二维条码的中国标准正在制定过程中,为使二维条码技术能够在我国的证照管理领域得到应用,在国外应用软件平台的基础上,中心开发了人像照片和指纹数据压缩软件。二维条码技术已在我国的汽车行业自动化生产线、医疗急救服务卡、涉外专利案件收费、珠宝玉石饰品管理及银行汇票上得到了应用;1999年3月在北京举行的全国人大第九届三次全体会议和全国政协第九届三次会议期间,在随行人员证件、记者证、旁听证上成功地应用了二维条码技术,引起了与会代表和新闻界的极大关注; 我国香港特别行政区已将二维条码应用在特别行政区的护照上。对于我国自主开发的龙贝二维条码和CM二维条码的应用已经有相关的报道,她将广泛地应用于安全性要求高的各类证照,物流和信息流同步要求高的邮政、生产线、仓储、货物配送等领域以及管理要求高的银行、工商、税务、海关等部门。中国民航总局在全国127个机场的机动车驾驶证安全防伪系统中开始采用龙贝二维条码。在中国民航驾驶证的龙贝二维码中装有24位全天然彩色面部照片生物装置,面积只有6.0厘米,且信息密度比美国军人身份证采用的二维码技术要高24.55倍,比美国最先进的肯塔基州驾驶证要高66.26倍。矽感科技研究开发的拥有完全自主知识产权的CM二维条码及相应的识读技术,在其关健的信息存储量最大可达32KB,从而使得利用这一技术对诸如头像、指纹、声音、掌纹等更多的信息进行编码和存储成为可能,且可容纳信息密度高、纠错能力强、译码可靠性高,加之该公司采用独特的CIS影像传感专利技术,使其识读设备具有极高的价格竞争力。美国40个州驾照制作有望全面采用中国的CM二维条码(CompactMatrix)技术,还与墨西哥达成了其全国身份证使用这一技术的推介应用意向。
二维条码 - 与一维条码比较

二维条码的特点:由于二维条码与一维条码的特点不同,二维条码与磁卡、IC卡的特点也不同,我们将从它们的区别入手,进行比较和介绍。

1.二维条码与一维条码的区别与比较
二维条码除了左右(条宽)的粗细及黑白线条有意义外,上下的条高也有意义。与一维条码相比,由于左右(条宽)上下(条高)的线条皆有意义,故可存放的信息量就比较大。

我们在超级市场看到商品上的条码和储运包装物上的条码,基本上是一维条码,其原理是利用条码的粗细及黑白线条来代表信息,当拿扫描器来扫描一维条码,即使将条码上下遮住一部分,其所扫描出来的信息都是一样,所以一维条码的条高并没有意义,只有左右(条宽)的粗细及黑白线条有意义,故称一维条码。

二维条码与一维条码
从符号学的角度讲,二维条码和一维条码都是信息表示、携带和识读的手段。但从应用角度讲,尽管在一些特定场合我们可以选择其中的一种来满足我们的需要,但他们的应用侧重点是不同的:一维条码用于对“物品”进行标识,二维条码用于对“物品”进行描述。EAN和UCC在充分考虑两种码制的特点的基础上,为非常小的产品项目(如:注射器、小瓶、电信电路板)、随机计量的零售项目(如:肉、家禽和袋装农产品)、单个农产品项目(如:苹果、橘子)、可用空间不足以提高所有信息的物流单元(如:混和贸易项目托盘的内容信息)提供更好的自动识别方法,开发了RSS(REDUCED SPACE SYMBOLOGY)条码符号和EAN•UCC复合码。
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。
二维条码通常分为以下二种类型:
1.行排式二维条码
行排式二维条码(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。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维条码的一些特点,识读设备与条码印刷与一维条码技术兼容。但由于行数的增加,需要对行进行判定、其译码算法与软件也不完全相同于一维条码。有代表性的行排式二维条码有CODE49、CODE 16K、PDF417等。其中的CODE49,是1987年由 David Allair 博士研制,Intermec 公司推出的第一个二维条码。

Code 49条码
Code 49是一种多层、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Code 49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。Code 49的特性见表5-3。

Code 49条码的特性
1988年 Laserlight 系统公司的 Ted Williams 推出第二种二维条码Code 16K码。

Code 16K条码
Code 16K条码是一种多层、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Code 16K符号,可以表示77个ASCII字符或154个数字字符。Code 16K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。

2.矩阵式【二维条码
矩阵式二维条码(又称棋盘式二维条码),它是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上,用点(方点、圆点或其他形状)的出现表示二进制“1”,点的不出现表示二进制的“0”,点的排列组合确定了矩阵式二维条码所代表的意义。矩阵式二维条码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维条码有:QR Code 、Data Matrix、Maxi Code、Code One、矽感CM 码(CompactMatrix)、龙贝码等。
在目前几十种二维条码中,常用的码制有: PDF417、Data Matrix、 Maxi Code、QR Code、Code 49、Code 16K、Code One等,除了这些常见的二维条码之外,还有Vericode条码、CP条码、Codablock F条码、田字码、Ultracode 条码、Aztec条码。
二维条码识读设备
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(Linear Imager)

可识读一维条码和行排式二维条码(如PDF417),在阅读二维条码时需要沿条码的垂直方向扫过整个条码,又称为“扫动式阅读”,这类产品的价格比较便宜。
(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。识读二维码时将扫描光线对准条码,由光栅部件完成垂直扫描,不需要手工扫动。
(3)图像式识读器(Image Reader)
采用面阵CCD摄像方式将条码图像摄取后进行分析和解码,可识读一维条码和二维条码。
另外,二维条码的识读设备依工作方式的不同还可以分为:手持式、固定式和平版扫描式。
二维条码的识读设备对于二维条码的识读会有一些限制,但是均能识别一维条码。

大部分二维条码具有以下六个方面的优点:
1、储存量大,可以储存中文;
2、可以在编码及解码时加上密码;
3、可影印及传真;
4、使‘资讯跟着产品走’,可追踪产品的流动;
5、使用“错误纠正码”的技术,可将磨损率高达50%的条码正确读出;
6、在无法得到产品资料或达到资料库时,二维条码可以成为备援资料。
手机二维条码

手机二维码扫描技术简单的说是通过手机拍照功能对二维码进行扫描,快速获取到二维条码中存储的信息,进行上网、发送短信、拨号、资料交换、自动文字输入等,手机二维码目前已经被各大手机厂商使用开发。
手机二维码是二维码的一种,手机二维码不但可以印刷在报纸、杂志、广告、图书、包装以及个人名片上,用户还可以通过手机扫描二维码,或输入二维码下面的号码即可实现快速手机上网功能,并随时随地下载图文、了解企业产品信息等。

参考资料
[1].  美国服务器   http://www.abcde.cn/idc/idc-9
[2].  深圳服务器   http://www.abcde.cn/idc/idc-12
[3].  服务器托管   http://www.abcde.cn/idct
[4].  香港服务器托管   http://www.abcde.cn/idct/idct-3

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