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第五章二维条码 条码技术与应用 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 2 二维条码的特点 二维条码与磁卡 IC卡 光卡的比较 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 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ASC 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 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 PDF417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 1 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 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 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 2 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 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 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 仅适用ECC200 可选 在长方形符号中指定6种符号格式 4 结构化追加 仅适用ECC200 可选 允许一个数据文件以多达16个DataMatrix符号表示 以任意的顺序扫描 能正确地重新连接起来 恢复成原始数据 2 2附加特性 ECC 140 a 和ECC200 b c 编码 A1B2C3D4E5F6G7H8I9J0K1L2 2 3符号结构 每个DataMatrix符号由规则排列的方形模块构成的数据区组成 在较大的ECC200符号中 数据区由校正图形分隔 数据区的四周由寻像图形包围 寻像图形的四周则由空白区包围 1 寻像图形 2 符号尺寸和容量 3 Maxicode条码 一种固定长度 尺寸 的矩阵式二维条码 它有紧密相连的平行六边形模块和位于符号中央位置的定位图形组成 Maxicode符号共有7种模式 包括两种作废模式 可表示全部ASCII字符和扩展ASCII字符 Maxicode条码的特性 3 1基本特征 1 编码字符集 2 字符集 3 Maxicode符号码字的表示 每个码字由六个六边形的模块组成 每个模块表示一个二进制位 暗模块表示 1 浅色模块表示 0 通常六个模块排列成三层 顺序为从右上至左下 下图是所示典型的符号字符模块 3 1基本特征 由于Maxicode符号的特殊结构 符号字符1 9和137 144具有特殊的排列形式 见图 3 1基本特征 4 符号尺寸名义尺寸为宽28 14mm 高26 91mm 5 最大数据容量 数字字母型字符93个 数字字符138个 6 纠错每个Maxicode符号有50或66个纠错码字 7 类型 矩阵式二维条码 8 独立定位 可以 3 2附加特征 Maxicode固有的或可选的附加特征 1 寻像图形 固有 2 纠错 固有 3 模式 固有 4 扩充解释 可选 5 结构化追加 可选 3 3符号结构 每个Maxicode符号有一个中央寻像图形 四周成正方形排列着由六边形模块组成的层 符号共有33层 每层分别由30个或29个模块组成 符号四周应有空白区 1 寻像图形寻像图形由3个同心圆构成暗带及其相间的明带组成 寻像图形的中央为一个虚拟模块 中央寻像图形及其周围的排列情况见图 2 定位图形定位的信息由6组以3个模块组成的图形给出 定位图形的精确位置见图 3 4符号字符与模块序列 符号最上面一层最右侧的两个模块是不用的 见下图 它们用暗模块表示 4 Codeone条码 Codeone符号中包含可由快速线性探测器识别的识别图案 每一模块的宽和高的尺寸为X Codeone符号共有10种版本及14种尺寸 最大的符号 即版本B 可以表示2218个数字字母型字符或3550个数字 以及560个纠错字符 Codeone可以表示全部256个ASCII字符 另加4个功能字符及1个填充字符 Codeone条码的特性 第四节二维条码应用 1 物流管理中的条码应用1 1生产过程管理中的条码应用1 2库存管理中的条码应用1 3配送管理中的条码应用2 证卡管理中的条码应用2 1证卡管理信息系统结构2 2条码生成2 3证卡核查2 4证卡户外巡查 1 1生产过程管理中的条码应用 首先由生产管理部门下达生产任务单 任务单跟随相应的产品进行流动 然后每一生产环节开始时 用生产线终端的识读器扫描任务单上的条码 更改数据库中的产品状态 产品下线包装时 打印并粘贴产品的信息条码 1 2库存管理中的条码应用 1 入库管理 1 2库存管理中的条码应用 2 出库管理 1 2库存管理中的条码应用 3 仓库内部管理 1 3配送管理中的条码应用 配送前将配送货品资料和客户订单资料下载到移动终端中 到达配送客户后 打开移动终端 调出客户相应的订单 然后根据订单情况挑选货物并验证其条码标签 确认配送完一个客户的货物后 移动终端可以自动校验配送情况 并做出相应的提示 2 证卡管理中的条码应用 二维条码是一种崭新的数据存储和通讯技术 由于其信息容量大 识读不需要网络及数据库支持 因此使用方便 快捷 低成本 同时二维条码具有可读而不可改写 能够实现一对一验证的可防伪性 因此 可将二维条码技术广泛应用于证卡的管理 将持证人的姓名 单位 证件号码 血型 照片 指纹等重要信息进行编码 并且通过多种加密方式对数据进行加密 有效地解决了证件的自动录入及防伪问题 此外 证件的机器识读能力和防伪能力是新一代证件的标志 2 1证卡管理信息系统结构 二维条码证卡管理信息系统结构图 2 2条码生成 证卡管理信息系统中条码生成子系统 2 3证卡核查 证卡管理信息系统中证卡核查子系统 2 5证卡户外巡查 证卡管理中户外巡查 谢谢