二維條碼知識

目錄一、二維條碼的起源與發(fā)展 一、二維條碼的起源與發(fā)展二維條碼技術(shù)是在一維條碼無法滿足實際應(yīng)用需求的前提下產(chǎn)生的。由于受信息容量的限制，一維條碼通常是對物品的標(biāo)識，而二維條碼是對物品的描述。所謂對物品的標(biāo)識，就是給某物品分配一個代碼，代碼以條碼的形式標(biāo)識在物品上，用來標(biāo)識該物品以便自動掃描設(shè)備的識讀，代碼或一維條碼本身不表示該產(chǎn)品的描述性信息。二、二維條碼的分類二維條碼通常分為以下二種類型：（1）行排式二維條碼（2DSTACKEDBARCODE）又稱：堆積式二維條碼或?qū)优攀蕉S條碼，其編碼原理是建立在一維條碼基礎(chǔ)之上，按需要堆積成二行或多行。有代表性的行排式二維條碼有PDF417、CODE49、CODE16K等。（2）矩陣式二維條碼（2DMATRIXBARCODE）又稱：棋盤式二維條碼。具有代表性的矩陣式二維條碼有：QRCode、DataMatrix、MaxiCode、CodeOne等。二維條碼的識讀設(shè)備依識讀原理的不同可分為：（1）線性CCD和線性圖像式識讀器（LinearImager），可識讀一維條碼和行排式二維條碼（如PDF417）。（2）帶光柵的激光識讀器，可識讀一維條碼和行排式二維條碼。（3）圖像式識讀器（ImageReader），可識讀一維條碼和二維條碼。三、行排式二維條碼1．PDF417條碼PDF417條碼是由留美華人王寅敬（音）博士發(fā)明的。PDF取自英文PortableDataFile三個單詞的首字母，意為“便攜數(shù)據(jù)文件”。因為組成條碼的每一符號字符都是由4個條和4個空共17個模塊構(gòu)成，所以稱為PDF417條碼。PDF417是一種多層、可變長度、具有高容量和糾錯能力的二維條碼。每一個PDF417符號可以表示1100個字節(jié)、或1800個ASCⅡ字符或2700個數(shù)字的信息。DPF-417碼組成與特點：（1）層與符號字符（RowandSymbolCharacter）每一個PDF417條碼符號均由多層堆積而成，其層數(shù)為3～90。（2）簇（Cluster）PDF417的字符集可分為三個相互獨立的子集，即三個簇。（3）錯誤糾正碼詞（ErrorCorrectionCodeword）PDF417的糾錯等級分為9級，級別越高，糾正能力越強(qiáng)。由于這種糾錯功能，使得污損的PDF417條碼也可以被正確識讀。（4）數(shù)據(jù)組合模式（DataCompactionMode）PDF417提供了三種數(shù)據(jù)組合模式，每一種模式定義一種數(shù)據(jù)序列與碼詞序列之間的轉(zhuǎn)換方法。三種模式為：文本組合模式（TextCompaction，Mode-TC）、字節(jié)組合模式（ByteCompaction，Mode-BC）、數(shù)字組合模式（NumericCompaction，Mode-NC）。（5）全球標(biāo)簽標(biāo)識符（GlobalLabelIdentifier-GLI）一個GLI是一個特殊的符號字符，它可激活一組解釋，GLIS的應(yīng)用使PDF417可以表示國際語言集，以及工業(yè)或用戶定義的字符集。（6）宏P(guān)DF417這種機(jī)制可以把一個PDF417符號無法表示的大文件分成多個PDF417符號來表示。宏P(guān)DF417包含了一些附加控制信息來支持文件的分塊表示，譯碼器利用這些信息來正確組合和檢查所表示的文件，不必?fù)?dān)心符號的識讀次序。（7）PDF417其它特性及其變體這種壓縮版本減少了非數(shù)據(jù)符的數(shù)量，但卻以降低其堅固性，抗噪音，損傷，污染等能力為代價。截短PDF417條碼與普通PDF417完全兼容。每一個PDF417符號由空白區(qū)包圍的一序列層組成。每一層包括：a.左空白區(qū)b.起始符c.左層指示符號字符d.1到30個數(shù)據(jù)符號字符e.右層指示符號字符f.終止符g.右空白區(qū)PDF-417符號字符的結(jié)構(gòu)：每一個符號字符包括4個條和4個空，每一個條或空由1-6個模塊組成。在一個符號字符中，4個條和4個空的總模塊數(shù)為17。 2．Code49條碼Code49條碼是一種多層、連續(xù)型、可變長度的條碼符號，它可以表示全部的128個ASCII字符。每個Code49條碼符號由2到8層組成，每層有18個條和17個空。層與層之間由一個層分隔條分開。每層包含一個層標(biāo)識符，最后一層包含表示符號層數(shù)的信息。Code49條碼的特點如下圖所示3、Code16K條碼Code16K條碼一種多層、連續(xù)型可變長度的條碼符號，可以表示全ASCII字符集的128個字符及擴(kuò)展ASCII字符。它采用UPC及Code128字符。一個16層的Code16K符號，可以表示77個ASCII字符或154個數(shù)字字符。Code16K通過唯一的起始符/終止符標(biāo)識層號，通過字符自校驗及兩個模107的校驗字符進(jìn)行錯誤校驗。Code16K條碼的特點四、矩陣式二維條碼1．QRCode條碼QRCode是由日本Denso公司于1994年9月研制的一種矩陣式二維條碼，它除具有二維條碼所具有的信息容量大、可靠性高、可表示漢字及圖象多種信息、保密防偽性強(qiáng)等優(yōu)點外，還具有以下特點：（1）超高速識讀QRCode碼的超高速識讀特性，使它適宜應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線管理等領(lǐng)域。（2）全方位識讀QRCode具有全方位（360°）識讀特點。（3）能夠有效地表示中國漢字、日本漢字。QRCode碼的編碼字符集：（1）數(shù)字型數(shù)據(jù)（數(shù)字0～9）；（2）字母數(shù)字型數(shù)據(jù)（數(shù)字0～9；大寫字母A～Z；9個其他字符：space，$，%，*，+，-，.，/，：）；（3）8位字節(jié)型數(shù)據(jù)；（4）日本漢字字符；（5）中國漢字字符（GB2312《信息交換用漢字編碼字符集基本集》對應(yīng)的漢字和非漢字字符）。QRCode碼符號的基本特性QRCode碼符號結(jié)構(gòu)如下圖所示版本1的規(guī)格為21模塊×21模塊，版本2為25模塊×25模塊，以此類推，每一版本符號比前一版本每邊增加4個模塊，直到版本40，規(guī)格為177模塊×177模塊。版本1和版本2的符號結(jié)構(gòu)如圖所示：尋象圖形包括三個相同的位置探測圖形，分別位于符號的左上角、右上角和左下角。每個位置探測圖形可以看作是向由3個重疊的同心的正方形組成，它們分別為7*7個深模塊、5*5個淺模塊和3*3個深模塊。位置探測圖形的模塊寬度比為1：1：3：1：1。符號中其他地方遇到類似圖形的可能性極小，因此可以在視場中迅速地識別可能的QR碼符號。識別組成的尋象圖形的三個位置探測圖形，可以明確地確定視場中符號的位置和方向。位置探測圖形的結(jié)構(gòu)如下圖所示分隔符在每個位置探測圖形和編碼區(qū)域之間有寬度為1個模塊的分隔符，它全部由淺色模塊組成。定位圖形水平和垂直定位圖形分別為一個模塊寬的一行和一列，由深色淺色模塊交替組成，其開始和結(jié)尾都是深色模塊。水平定位圖形位于上部的兩個位置探測圖形之間，符號的第6行。垂直定位圖形位于左側(cè)的兩個位置探測圖形之間，符號的第6列。它們的作用是確定符號的密度和版本，提供決定模塊坐標(biāo)的基準(zhǔn)位置。校正圖形每個校正圖形可看作是3個重疊的同心正方形，由5×5個的深色模塊，3×3個的淺色模塊以及位于中心的一個深色模塊組成。校正圖形的數(shù)量視符號的版本號而定，在模式2的符號中，版本2以上（含版本2）的符號均有校正圖形。編碼區(qū)域編碼區(qū)域包括表示數(shù)據(jù)碼字，錯誤糾正糾錯碼字，版本信息和格式信息的符號字符?？瞻讌^(qū)空白區(qū)為環(huán)繞在符號四周的4個模塊寬的區(qū)域，其反射率應(yīng)與淺色模塊相同。2．DataMatrix條碼DataMatrix二維條碼的外觀是一個由許多小方格所組成的正方形或長方形符號，其資訊的儲存是以淺色與深色方格的排列組合，以二位元碼(Binary-code)方式來編碼，故電腦可直接讀取其資料內(nèi)容，而不需要如傳統(tǒng)一維條碼的符號對映表(CharacterLook-upTable)。深色代表“1”，淺色代表“0”，再利用成串(String)的淺色與深色方格來描述特殊的字元資訊，這些字串再列成一個完成的矩陣式碼，形成DataMatrix二維條碼。由于DataMatrix二維條碼只需要讀取資料的20%即可精確辨讀，因此很適合應(yīng)用在條碼容易受損的場所，例如印在暴露于高熱、化學(xué)清潔劑、機(jī)械剝蝕等特殊環(huán)境的零件上。DataMatrix碼特征DataMatrix是一種矩陣式二維條碼。它有兩種類型，即ECC000-140和ECC200。ECC000-140具有幾種不同等級的卷積糾錯功能；而ECC200則使用Reed-Solomon糾錯。ECC000-140具有多種不同等級的錯誤糾正功能，而ECC200則透過Reed-Solomon演算法產(chǎn)生多項式計算出錯誤糾正碼，其尺寸可以依需求印成不同大小，但采用的錯誤糾正碼應(yīng)與尺寸配合，由于其演算法較為容易，且尺寸較有彈性，故一般以ECC200較為普遍。其特征如下圖所示：另外DataMatrix碼還有如下附加特征：（1）反轉(zhuǎn)映像：（固有）符號在標(biāo)記時具有隨意性，圖像可以是在淺色背景上的深色圖形，也可以是在深色背景上的淺色圖形。（2）擴(kuò)充解釋：（僅適用ECC200，可選）這種方式使符號可以表示其他字符集的字符（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希臘字母、希伯來字符），以及其他數(shù)據(jù)解釋或者針對行業(yè)特點的需要進(jìn)行編碼。（3）長方形符號：（僅適用ECC200，可選）在長方形符號中指定6種符號格式。（4）結(jié)構(gòu)化追加：（僅適用ECC200，可選）允許一個數(shù)據(jù)文件以多達(dá)16個DataMatrix符號表示。以任意的順序掃描，能正確地重新連接起來，恢復(fù)成原始數(shù)據(jù)。每個DataMatrix符號由規(guī)則排列的方形模塊構(gòu)成的數(shù)據(jù)區(qū)組成。在較大的ECC200符號中，數(shù)據(jù)區(qū)由校正圖形分隔。數(shù)據(jù)區(qū)的四周由尋像圖形包圍，尋像圖形的四周則由空白區(qū)包圍。定位圖形定位圖形是資料區(qū)域的一個周界，為一個模組寬度。其中兩條鄰邊為暗實線，主要用于限定物理尺寸；定位和符號失真。另兩條鄰邊由交替的深色和淺色模組組成，主要用于限定符號的單元結(jié)構(gòu)，但也能幫助確定物理尺寸及失真。符號尺寸ECC000-140符號有奇數(shù)行與奇數(shù)列。符號外觀為一方形矩陣，尺寸從9×9至49×49，不包括空白區(qū)。這些符號可透過右上角深色方格識別出來。ECC200符號有偶數(shù)行與偶數(shù)列。有些符號是正方形，尺寸從10×10至144×144，不包括空白區(qū)。有些是長方形，尺寸從8×18至16×48，不包括空白區(qū)。所有的ECC200符號都可以透過右上角淺色方格識別出來。資料表示方法先分析要表示的資料，選取合適的編碼方案，按所選定的方案將資料流轉(zhuǎn)為字碼流，并加入必要的填字，如果使用者未規(guī)定矩陣寸，則應(yīng)選取能滿足要存放資料的最小尺寸。DataMatrix二維條碼共有6種編碼方案，即6種字碼集，見下表。編碼模式字符集每字符數(shù)據(jù)位數(shù)ASCII數(shù)字成對編碼4ASCII0-1278擴(kuò)展ASCII128-25516C40大寫字母和數(shù)字5.33Text小寫字母和數(shù)字5.33X12ANSIX12EDI數(shù)據(jù)集5.33EDIFACTASCII32-946Base2560-255范圍的任何數(shù)據(jù)8對少于255個字碼的DataMatrix二維條碼，錯誤糾正字碼可由資料字碼計算得出。對于多于255個字碼的符號，應(yīng)將資料字碼分成多個模組，然後再產(chǎn)生每一個模組的錯誤糾正字碼。錯誤糾正字碼能夠糾正兩種類誤字碼，包括E錯誤(已知位置上的錯誤字碼)，以及T錯誤(未知位置上的錯誤字碼)。換句話說，E錯誤是不能被掃瞄或不能被解碼的符號字元，T錯誤則是被錯誤解碼的符號字元。附錄：ASCLL碼表ASCII值控制字符ASCII值控制字符ASCII值控制字符ASCII值控制字符0NUT32(space)64@96、1SOH33！65A97a2STX34”66B98b3ETX35#67C99c4EOT36$68D100d5ENQ37%69E101e6ACK38&70F102f7BEL39,71G103g8BS40(72H104h9HT41)73I105i10LF42*74J106j11VT43+75K107k12FF44,76L108l13CR45-77M109m14SO46.78N110n15SI47/79O111o16DLE48080P112p17DCI49181Q113q18DC250282R114r19DC351383X115s20DC452484T116t21NAK53585U117u22SYN54686V118v23TB55787W119w24CAN56888X120x25EM57989Y121y26SUB58:90Z122z27ESC59;91[123{28FS60<92/124|29GS61=93]125}30RS62>94^126~31US63?95—127DELNUL空VT垂直制表SYN空轉(zhuǎn)同步SOH標(biāo)題開始FF