第6講-二維條碼-6課件

第6講二維條碼及技術(shù)應(yīng)用中國(guó)物品編碼中心王杰二零零三年七月

一、概述

1、一維條碼應(yīng)用過程識(shí)讀一維條碼數(shù)據(jù)1234512345在數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢相應(yīng)記錄,搜尋完整的描述數(shù)據(jù)將描述數(shù)據(jù)提交給用戶?12345?Data傳統(tǒng)條碼是索引代碼，必須實(shí)時(shí)和數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系，從數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找完整的描述數(shù)據(jù).一維條碼應(yīng)用實(shí)例零售業(yè)(超級(jí)市場(chǎng))圖書館血液管理系統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)線倉(cāng)儲(chǔ)、物流管理系統(tǒng)郵政（掛號(hào)信、EMS、郵包）信息流管理（表單數(shù)據(jù)表達(dá)、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)采集）2．二維條碼的特點(diǎn)二維條碼與一維條碼的比較

項(xiàng)目條碼類型信息密度與信息容量錯(cuò)誤校驗(yàn)及糾錯(cuò)正能力垂直方向是否攜帶信息用途對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和通訊網(wǎng)絡(luò)的依賴識(shí)讀設(shè)備一維條碼信息密度低，信息容量較小可通過校驗(yàn)字符進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)，沒有錯(cuò)糾能力不攜帶信息對(duì)物品的標(biāo)識(shí)多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合依賴數(shù)據(jù)庫(kù)及通訊網(wǎng)絡(luò)可用線掃描器識(shí)讀，如光筆、線陣CCD、激光槍等二維條碼信息密度高，信息容量大具有錯(cuò)誤校驗(yàn)和糾錯(cuò)能力，可根據(jù)需求設(shè)置不同的糾錯(cuò)級(jí)別攜帶信息對(duì)物品的描述可不依賴數(shù)據(jù)庫(kù)及通訊網(wǎng)絡(luò)而單獨(dú)應(yīng)用對(duì)于行排式二維條碼可用線掃描器的多次掃描識(shí)讀；對(duì)于矩陣式二維條碼僅能用圖像掃描器識(shí)讀識(shí)讀速度識(shí)讀速度符號(hào)一維條碼矩陣碼CODABLOCKPDF417CODE128CODE39QRCODEDATAMATRIX(ECC200)MAXICODE一維條碼矩陣碼快慢實(shí)例:一個(gè)由80個(gè)字符組成信息

1234567890-123456720-123456-30-234567-40ABCDEFGH50IJKLMNOP60QRSTUVWX70YZABCDEF80最大數(shù)據(jù)容量字符數(shù)一維及行排條碼矩陣碼7000500035002000100075050025010064CODABLOCKPDF417CODE128CODE39QRCODE數(shù)字字符.7089個(gè).字母數(shù)字字符.4296個(gè).漢字

1817個(gè)DATAMATRIX(ECC200)數(shù)字字符.3116個(gè).字母數(shù)字字符.2335個(gè).漢字

778個(gè).數(shù)字字符

5452個(gè).字母數(shù)字字符

2726個(gè).數(shù)字字符.2710個(gè).字母數(shù)字字符.1850個(gè).MAXICODE數(shù)字字符.139個(gè).字母數(shù)字字符.93個(gè).2．二維條碼的特點(diǎn)二維條碼與磁卡、IC卡、光卡的比較比較點(diǎn)二維條碼磁卡IC卡光卡抗磁力強(qiáng)弱中等強(qiáng)抗靜電強(qiáng)中等中等強(qiáng)抗損性強(qiáng)

可折疊

可局部穿孔

可局部切割弱

不可折疊

不可穿孔

不可切割弱

不可折疊

不可穿孔

不可切割弱

不可折疊

不可穿孔

不可切割3．二維條碼的分類

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。

3．二維條碼的分類QR碼

二、行排式二維條碼

（一）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(gè)單詞的首字母，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)空共17個(gè)模塊構(gòu)成，所以稱為PDF417條碼。

1、417條碼符號(hào)終止符數(shù)據(jù)起始符90行34列

每個(gè)碼詞單元(4個(gè)條/4個(gè)空)共17個(gè)模塊PDF417符號(hào)結(jié)構(gòu)

每一個(gè)PDF417符號(hào)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(hào)字符d.1到30個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)字符

e.右層指示符號(hào)字符

f.終止符g.右空白區(qū)PDF417符號(hào)字符的結(jié)構(gòu)每一個(gè)符號(hào)字符包括4個(gè)條和4個(gè)空，每一個(gè)條或空由1-6個(gè)模塊組成。在一個(gè)符號(hào)字符中，4個(gè)條和4個(gè)空的總模塊數(shù)為17。

2、PDF417條碼的信息容量

PDF417是一種多層、可變長(zhǎng)度

、具有高容量和糾錯(cuò)能力的二維條碼。每一個(gè)PDF417符號(hào)可以表示1100個(gè)字節(jié)、或1800個(gè)ASCⅡ字符或2700個(gè)數(shù)字的信息。

3、PDF417條碼的特性項(xiàng)

目特

性可編碼字符集全ASCII字符或8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，可表示漢字類型連續(xù)、多層字符自校驗(yàn)功能有符號(hào)尺寸可變，高度3到90行，寬度90到583個(gè)模塊寬度雙向可讀是錯(cuò)誤糾正碼詞數(shù)2到512個(gè)最大數(shù)據(jù)容量（錯(cuò)誤糾正級(jí)別為0時(shí)）1850個(gè)文本字符或2710個(gè)數(shù)字或1108個(gè)字節(jié)附加屬性可選擇糾錯(cuò)級(jí)別、可跨行掃描、宏P(guān)DF417條碼、全球標(biāo)記標(biāo)識(shí)符等4．2PDF417條碼的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

中國(guó)——二維條碼列為九五期間的國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。1997年12月碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17172-1997《四一七條碼》正式頒布；

自Symbol公司1991年將PDF417作為公開的標(biāo)準(zhǔn)后，PDF417條碼為越來越多的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)所接受。如：AIM——1994年被選定為國(guó)際自動(dòng)識(shí)別制造商協(xié)會(huì)（AIM）標(biāo)準(zhǔn)；ANSIMH10.8——1996年美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(ANSI)將PDF417做為美國(guó)的運(yùn)輸包裝的紙面EDI標(biāo)準(zhǔn)；CEN——1997年歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CEN)通過了PDF417的歐洲標(biāo)準(zhǔn)；

二維條碼的標(biāo)準(zhǔn)化（417條碼）417條碼AIMANSIMH10.8-貨物運(yùn)輸-EDI美國(guó)國(guó)防部-后勤管理-紙面EDIAAMVA(美國(guó)機(jī)動(dòng)車輛管理局)-駕駛執(zhí)照-DMV文件AIAG(北美和歐洲汽車工業(yè)組織)‘94‘96‘95‘95‘95

國(guó)際蔡公學(xué)協(xié)會(huì)‘97生產(chǎn)管理/紙面EDI標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際采供血協(xié)會(huì)（二）Code49條碼

一種多層、連續(xù)型、可變長(zhǎng)度的條碼符號(hào)，它可以表示全部的128個(gè)ASCII字符。每個(gè)Code49條碼符號(hào)由2到8層組成，每層有18個(gè)條和17個(gè)空。層與層之間由一個(gè)層分隔條分開。每層包含一個(gè)層標(biāo)識(shí)符，最后一層包含表示符號(hào)層數(shù)的信息。

Code49條碼的特性

項(xiàng)目特性可編碼字符集全部128個(gè)ASCII字符類型連續(xù)型，多層每個(gè)符號(hào)字符單元數(shù)8（4條，4空）每個(gè)符號(hào)字符模塊總數(shù)16符號(hào)寬度81X（包括空白區(qū)）符號(hào)高度可變（2～8層）數(shù)據(jù)容量2層符號(hào)：9個(gè)數(shù)字字母型字符或15個(gè)數(shù)字字符8層符號(hào)：49個(gè)數(shù)字字母型字符或81個(gè)數(shù)字字符層自校驗(yàn)功能有符號(hào)校驗(yàn)字符2個(gè)或3個(gè)，強(qiáng)制型雙向可譯碼性是，通過層其它特性工業(yè)特定標(biāo)志，字段分隔符，信息追加，序列符號(hào)連接（三）Code16K條碼

一種多層、連續(xù)型可變長(zhǎng)度的條碼符號(hào)，可以表示全ASCII字符集的128個(gè)字符及擴(kuò)展ASCII字符。它采用UPC及Code128字符。一個(gè)16層的Code16K符號(hào)，可以表示77個(gè)ASCII字符或154個(gè)數(shù)字字符。Code16K通過唯一的起始符/終止符標(biāo)識(shí)層號(hào)，通過字符自校驗(yàn)及兩個(gè)模107的校驗(yàn)字符進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)。Code16K條碼的特性

項(xiàng)目特性可編碼字符集全部128個(gè)ASCII字符，全128個(gè)擴(kuò)展ASCII字符類型連續(xù)型，多層每個(gè)符號(hào)字符單元數(shù)6（3條，3空）每個(gè)符號(hào)字符模塊數(shù)11符號(hào)寬度81X（包括空白區(qū)）符號(hào)高度可變（2～16層）數(shù)據(jù)容量2層符號(hào)：7個(gè)ASCII字符或14個(gè)數(shù)字字符8層符號(hào)：49個(gè)ASCII字符或1541個(gè)數(shù)字字符層自校驗(yàn)功能有符號(hào)校驗(yàn)字符2個(gè)，強(qiáng)制型雙向可譯碼性是，通過層（任意次序）其它特性工業(yè)特定標(biāo)志，區(qū)域分隔符字符，信息追加，序列符號(hào)連接，擴(kuò)展數(shù)量長(zhǎng)度選擇三、矩陣式二維條碼

（一）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(diǎn)外，還具有以下特點(diǎn)：

（1）超高速識(shí)讀

QRCode碼的超高速識(shí)讀特性，使它適宜應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線管理等領(lǐng)域。（2）全方位識(shí)讀

QRCode具有全方位（360°）識(shí)讀特點(diǎn)。（3）能夠有效地表示中國(guó)漢字、日本漢字QR條碼符號(hào)QR條碼的主要特點(diǎn)編碼方式:矩陣式二維條碼超高速識(shí)讀特性:30個(gè)符號(hào)/秒(100字符/符號(hào))(較417提高近10倍;417:3個(gè)/秒)全方位識(shí)讀:360度(417:水平方向10度)具有特定的漢字表示模式:13bit表示一個(gè)漢字(較417提高20%;417:16bit(雙字節(jié))/漢字)QR條碼的基本特性數(shù)據(jù)類型與容量：數(shù)字:７０８９個(gè)字符；字母：４２９６；漢字：１８１７個(gè)字符數(shù)據(jù)表示方法：深色模塊表示二進(jìn)制１；淺色模塊表示二進(jìn)制０糾錯(cuò)能力：Ｌ級(jí)（７％）；Ｍ級(jí)（１５％）；Ｑ級(jí)（２５％）；Ｈ級(jí)（３０％）結(jié)構(gòu)連接：最多１６個(gè)ＱＲ條碼字符QRCode與DataMartix和

PDF417的比較

碼制QRCodeDataMartixPDF417符號(hào)結(jié)構(gòu)

研制公司DensoCorp.

(日本)I.D.MatrixInc.

(美國(guó))SymbolTechnolgiesInc

(美國(guó))碼制分類矩陣式行排式識(shí)讀速度*30個(gè)/每秒2～3個(gè)/秒3個(gè)/秒識(shí)讀方向全方位（360°）±10°識(shí)讀方法深色/淺色模塊判別條空寬度尺寸判別漢字表示13bit16bit16bit數(shù)據(jù)密度實(shí)例：80個(gè)字符組成的信息:1234567890-123456720-123456-30-234567-40ABCDEFGH50IJKLMNOP60QRSTUVWX70YZABCDEF80

QRcode(M)

X=0.25mmX=0.35mmX=0.5mm8.2mmsq.11.5mmsq.16.5mmsq.

PDF417(level3)X=0.25mmX=0.35mmX=0.5mm34.2mm亊15mm47.9mm亊21mm68.5mm亊30mmDataMatrixX=0.25mmX=0.35mmX=0.5mm8.0mmsq.11.2mmsq.16.0mmsq.二維條碼的標(biāo)準(zhǔn)化（QR條碼）日本標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)AIMJAMA日本汽車協(xié)會(huì)ISO/IEC18004ISO標(biāo)準(zhǔn)96‘00‘97‘99‘99‘01‘日不貨車協(xié)會(huì)JCLA日本隱形眼鏡協(xié)會(huì)QR條碼2QRCode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(gè)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(guó)漢字字符（GB2312《信息交換用漢字編碼字符集基本集》對(duì)應(yīng)的漢字和非漢字字符）。

3、QRCode碼符號(hào)的基本特性

符號(hào)規(guī)格21×21模塊（版本1）-177×177模塊（版本40）數(shù)據(jù)類型與容量（指最大規(guī)格符號(hào)版本40-L級(jí)）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)7089個(gè)字符

字母數(shù)據(jù)4296個(gè)字符

8位字節(jié)數(shù)據(jù)2953個(gè)字符

中國(guó)漢字、日本漢字?jǐn)?shù)據(jù)1817個(gè)字符數(shù)據(jù)表示方法深色模塊表示二進(jìn)制“1”，淺色模塊表示二進(jìn)制“0”。糾錯(cuò)能力

L級(jí)：約可糾錯(cuò)7%的數(shù)據(jù)碼字

M級(jí)：約可糾錯(cuò)15%的數(shù)據(jù)碼字

Q級(jí)：約可糾錯(cuò)25%的數(shù)據(jù)碼字

H級(jí)：約可糾錯(cuò)30%的數(shù)據(jù)碼字結(jié)構(gòu)鏈接（可選）可用1-16個(gè)QRCode條碼符號(hào)表示掩模（固有）可以使符號(hào)中深色與淺色模塊的比例接近1：1，使因相鄰模塊的排列造成譯碼困難的可能性降為最小。擴(kuò)充解釋（可選）這種方式使符號(hào)可以表示缺省字符集以外的數(shù)據(jù)（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希臘字母等），以及其他解釋（如用一定的壓縮方式表示的數(shù)據(jù)）或者針對(duì)行業(yè)特點(diǎn)的需要進(jìn)行編碼。獨(dú)立定位功能有（二）DataMatrix條碼

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(jí)的卷積糾錯(cuò)功能；而ECC200則使用Reed-Solomon糾錯(cuò)。1、DataMatrix條碼的特性

項(xiàng)目特性可編碼字符集全部ASCII字符及擴(kuò)展ASCII字符類型矩陣式二維條碼符號(hào)寬度ECC000-140：9～49，ECC200：10～144符號(hào)高度ECC000-140：9～49，ECC200：10～144最大數(shù)據(jù)容量2335個(gè)文本字符，3116個(gè)數(shù)字或1556個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)追加允許一個(gè)數(shù)據(jù)文件使用最多16個(gè)條碼符號(hào)表示2．符號(hào)結(jié)構(gòu)

每個(gè)DataMatrix符號(hào)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(hào)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。

（1）

尋像圖形（P123）

（2）符號(hào)尺寸和容量（P123）主要用于電子行業(yè)小零件的標(biāo)識(shí)。

（三）Maxicode

條碼

一種固定長(zhǎng)度（尺寸）的矩陣式二維條碼，它有緊密相連的平行六邊形模塊和位于符號(hào)中央位置的定位圖形組成。Maxicode符號(hào)共有7種模式（包括兩種作廢模式）。可表示全部ASCII字符和擴(kuò)展ASCII字符。

1、Maxicode條碼的特性

項(xiàng)目特性可編碼字符集全部ASCII字符及擴(kuò)展ASCII字符，符號(hào)控制字符類型矩陣式二維條碼符號(hào)寬度名義尺寸：28.14mm符號(hào)高度名義尺寸：26.91mm最大數(shù)據(jù)容量93個(gè)文本字符，138個(gè)數(shù)字定位獨(dú)立是字符自校驗(yàn)有糾錯(cuò)碼詞50或66個(gè)附加特性擴(kuò)充解釋，結(jié)構(gòu)追加2、基本特征

(1)編碼字符集

（2）字符集

（3）Maxicode符號(hào)碼字的表示①每個(gè)碼字由六個(gè)六邊形的模塊組成。②每個(gè)模塊表示一個(gè)二進(jìn)制位，暗模塊表示“1”，淺色模塊表示“0”。③通常六個(gè)模塊排列成三層，順序?yàn)閺挠疑现磷笙拢聢D是所示典型的符號(hào)字符模塊。

2、基本特征④由于Maxicode符號(hào)的特殊結(jié)構(gòu)，符號(hào)字符1～

9和137～

144具有特殊的排列形式，見圖

2、基本特征（4）符號(hào)尺寸名義尺寸為寬28.14mm×高26.91mm。（5）最大數(shù)據(jù)容量：①數(shù)字字母型字符93個(gè)②數(shù)字字符138個(gè)（6）

糾錯(cuò)每個(gè)Maxicode符號(hào)有50或66個(gè)糾錯(cuò)碼字（7）類型：矩陣式二維條碼（8）獨(dú)立定位：可以

3、符號(hào)結(jié)構(gòu)每個(gè)Maxicode符號(hào)有一個(gè)中央尋像圖形，四周成正方形排列著由六邊形模塊組成的層。符號(hào)共有33層，每層分別由30個(gè)或29個(gè)模塊組成。符號(hào)四周應(yīng)有空白區(qū)。（1）尋像圖形尋像圖形由3個(gè)同心圓構(gòu)成暗帶及其相間的明帶組成。尋像圖形的中央為一個(gè)虛擬模塊。中央尋像圖形及其周圍的排列情況見圖。（2）定位圖形

定位的信息由6組以3個(gè)模塊組成的圖形給出，定位圖形的精確位置見圖

（四）Codeone條碼

Codeone符號(hào)中包含可由快速線性探測(cè)器識(shí)別的識(shí)別圖案。每一模塊的寬和高的尺寸為X。Codeone符號(hào)共有10種版本及14種尺寸。最大的符號(hào)，即版本B，可以表示2218個(gè)數(shù)字字母型字符或3550個(gè)數(shù)字，以及560個(gè)糾錯(cuò)字符。Codeone可以表示全部256個(gè)ASCII字符，另加4個(gè)功能字符及1個(gè)填充字符。

Codeone條碼的特性

項(xiàng)目特性可編碼字符集全部ASCII字符及擴(kuò)展ASCII字符，4個(gè)功能字符，一個(gè)填充/信息分隔符，8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)類型矩陣式二維條碼符號(hào)寬度版本S-10：13X，版本H：134X符號(hào)高度版本S-10：9X，版本H：148X最大數(shù)據(jù)容量2218個(gè)文本字符，3550個(gè)數(shù)字或1478個(gè)字節(jié)定位獨(dú)立是字符自校驗(yàn)無(wú)錯(cuò)誤糾正碼詞4～560個(gè)第一個(gè)二維條碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1997年頒布第二個(gè)二維條碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)<<快速反應(yīng)矩陣碼>>2000年頒布我國(guó)的二維條碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)四、二維條碼—應(yīng)用

低成本的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通訊介質(zhì)二維條碼可以通過常用的方式生成二維條碼可以和標(biāo)簽、文件或證卡等同時(shí)生成二維條碼可以和被描述物品(文件、人、包裹等)一起傳送二維條碼可對(duì)各類信息進(jìn)行編碼JohnSmith指紋

掌紋照片(或其他任何圖形)

簽名文字(西文.中文)姓名:JohnSmithOrderNo.374656ShipDate:1/15/9中國(guó)物品編碼中心二進(jìn)制數(shù)01101101011110111101011010010101聲音應(yīng)用二維條碼提高保密防偽能力結(jié)合特征值可以采用加密算法進(jìn)行加密二維條碼保密防偽的時(shí)效性編碼加密解碼解密原文密文417條碼符號(hào)密文原文加密流程示意:(打印,傳輸)二維條碼-糾錯(cuò)能力強(qiáng)SecurityLevel3SecurityLevel4SecurityLevel5SecurityLevel6SecurityLevel7SecurityLevel8二維條碼的印刷形狀層疊式條碼:通常形狀可變矩陣式條碼:通常形狀不可變二維條碼的生成生成軟件:(1)專用二維條碼生成軟件包

(2)通用生成軟件生成設(shè)備:(1)專用生成設(shè)備

(2)通用生成設(shè)備（打印機(jī)，制卡機(jī)等）生成成本：與一維條碼成本相似二維條碼的識(shí)讀識(shí)讀方式：

(1)激光識(shí)讀（層疊式二維條碼）

(2)面陣CCD識(shí)讀器（矩陣式二維條碼，層疊式二維條碼）識(shí)讀設(shè)備類型:(