二维码

二维码

1.1二维条码简述

一维条码虽然提高了资料收集与资料处理的速度，但由於受到资料容量的限制，一维条码仅能标识商品，而不能描述商品，因此相当依赖电脑网路和资料库。在没有资料库或不便连网路的地方，一维条码很难派上用场。也因此，最近几年开始有人提出一些储存量较高的二维条码。由於二维条码具有高密度、大容量、抗磨损等特点，所以更拓宽了条码的应用领域。

要提高资料密度，又要在一个固定面积上印出所需资料，可用二种方法来解决：(1) 在一维条码的基础上向二维条码方向扩展；(2) 利用图像识别原理，采用新的几何形体和结构设计出二维条码。前者发展出堆叠式(Stacked)二维条码，後者则有矩阵式(Matrix)二维条码之发展，构成现今二维条码的两大类型。

堆叠式二维条码的编码原理是建立在一维条码的基础上，将一维条码的高度变窄，再依需要堆成多行，其在编码设计、检查原理、识读方式等方面都继承了一维条码的特点，但由於行数增加，对行的辨别、解码算法及软体则与一维条码有所不同。较具代表性的堆叠式二维条码有PDF417, Code16K, Supercode, Code49等。

矩阵式二维条码是以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素位置上，用点(Dot)的出现表示二进制的“1”，不出现表示二进制的“0”，点的排列组合确定了矩阵码所代表的意义。其中点可以是方点、圆点或其它形状的点。矩阵码是建立在电脑图像处理技术、组合编码原理等基础上的图形符号自动辨识的码制，已较不适合用“条码”称之。具有代表性的矩阵式二维条码有 Datamatrix, Maxicode, Vericode, Softstrip, Code1, Philips Dot Code等。

二维条码的新技术在1980年代晚期逐渐被重视，在「资料储存量大」、「资讯随着产品走」、「可以传真影印」、「错误纠正能力高」等特性下，二维条码在1990年代初期已逐渐被使用。

1.2 二维条码术语定义

1.堆叠式二维条码(2D Stacked Code)

堆叠式二维条码是一种多层符号(Multi-Row Symbology)，通常是将一维条码的高度截短再层叠起来表示资料。

2.矩阵式二维条码(2D Matrix Code)

矩阵式二条码是一种由中心点到与中心点固定距离的多边形单元所组成

的图形，用来表示资料及其它与符号相关功能。

3.资料字元(Data Character)

用于表示特定资料的ASCII字元集的一个字母、数字或特殊符号等字元。

4.符号字元(Symbol Character)

依条码符号规则定义来表示资料的线条、空白组合形式。资料字元与符号字元间不一定是一对一的关系。一般情况下，每个符号字元分配一个唯一的值。

5.代码集(Code Set)

代码集是指将资字元转化为符号字元值的方法。

6.字码(Codeword)

字码是指符号字元的值，为原始资料转换为符号字元过程的一个中间值，一种条码的字码数决定了该类条码所有符号字元的数量。

7.字元自我检查(Character Self-Checking)

字元自我检查是指在一个符号字元中出现单一的印刷错误时，扫瞄器不会将该符号字元解码成其它符号字元的特性。

8.错误纠正字元(Error Correction Character)

用於错误侦测和错误纠正的符号字元，这些字元是由其它符号字元计算而得，二维条码一般有多个错误纠正字元用於错误侦测以及错误纠正。有些线性扫瞄器有一个错误纠正字元用於侦测错误。

9.E错误纠正(Erasure Correction)

E错误是指在已知位置上因图像对比度不够，或有大污点等原因造成该位置符号字元无法辨识，因此又称为拒读错误。通过错误纠正字元对E错误的恢复称为E错误纠正。对於每个E错误的纠正仅需一个错误纠正字元。

10.T错误纠正(Error Correction)

T错误是指因某种原因将一个符号字元识读为其它符号字元的错误，因此又称为替代错误。T错误的位置以及该位置的正确值都是未知的，因此对每个T错误的纠正需要两个错误纠正字元，一个用於找出位置，另一个用於纠正错误。

11.错误侦测(Error Detection)

一般是保留一些错误纠正字元用於错误侦测，这些字元被称为侦测字元，用以侦测出符号中不超出错误纠正容量的错误数量，从而保证符号不被读错。此外，也可利用软体透过侦测无效错误纠正的计算结果提供错误侦测功能。若仅为E错误纠正则不提供错误侦测功能。

1.3 二维码的类别

1.3.1 PDF417码

PDF417是美国符号科技(Symbol Technologies, Inc.)发明的二维条码。目前PDF417主要是预备应用於运输包裹与商品资料标签(Burnell, 1995)。PDF417条码是一种高密度、高信息含量的便携式数据文件，是实现证件及卡片等大容量、高可靠性信息自动存储、携带并可用机器自动识读的理想手段。

Pdf417

Compact pdf 417 Pdf417

1.3.2 Data Matrix

Data Matrix 二维条码原名Datacode，由美国国际资料公司(International Data Matrix, 简称ID Matrix)於1989年发明。Data-Matrix二维条码是一种矩阵式二维条码，其发展的构想是希望在较小的条码标签上存入更多的资料量。Data Matrix二维条码的最小尺寸是目前所有条码中最小的，尤其特别适用於小零件的标识，以及直接印刷在实体上。

Data Matrix主要用于电子行业小零件的标识，如Intel的奔腾处理器的背面就印制了这种码。

1.3.3 Maxicod e

Maxicode是一种中等容量、尺寸固定的矩阵式二维条码，它由紧密相连的六边形模组和位於符号中央位置的定位图形所组成。Maxicode是特别为高速扫瞄而设计，主要应用於包裹搜寻和追踪上。UPS除了将Maxicode应用到包裹的分类、追踪作业上，并打算推广到其他应用上。1992年与1996年所推出的Maxicode符号规格略有不同。

1.3.4 QR cod e

QR码具有超高速识读、全方位识读、纠错能力强、能有效表示汉字等特点，在我国具有广泛的应用前景。外观呈正方形的不规则黑白点图像，其中3个角印有较小的「回」字形正方图案，供解码软体作定位用，大家无需对准，以任何角度扫描，资料均可被正确读取。而QR是英文「Quick Response」的缩写，即快速反应的意思，皆因用户只需以手机镜头拍下QR Code，利用内置的读取软件，就可马上解读其内容。而一般的QR Code的储存量，分别是7089个数字、4296个字母、2953个二进制数、1817个日文汉字或984个中文汉字。

QR码于1994年由日本Denso-Wave公司发明。日本的QR码标准JIS X 0510在1999年1月发布，而其对应的ISO国际标准ISO/IEC18004，则在2000年6月获得批准。根据Denso Wave公司的网站资料，QR码是属于开放式的标准，QR 码的规格公开，而由Denso Wave公司持有的专利权益，则不会被执行。

QR 是专门为快速阅读准备的，它使用CCD阵列摄像机和图像处理技术。

1.3.5 Cod e 49

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。

1.3.6 Cod e 16k

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

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。

1.3.7 Cod e one

Code one是一种用成像设备识别的矩阵式二维条码。Code one符号中包含可由快速性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。

Code one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。Code one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。

Code one版本A、B、C、D、E、F、G、H为一般应用而设计，可用大多数印刷方法制作。这八种版本可以表示较大的数据长度范围。每一种版本符号的面积及最大数据容量都是它前一种版本（按字母顺序排列）的两倍。通常情况下，使用中选择表示数据所需的最小版本。

高密度二维矩阵符号最初创建于1995年。编码的符号可以是ASCII字符中的任意字符。Aztec 是由美国韦林（Welch Allyn）公司推出的，最多可容纳3832个数字或3067个字母字符或1914个字节的数据。

Aztec码用于德国铁路公司，意大利，荷兰Spoorwegen和瑞士联邦铁路的门票在网上销售，并打印出的客户。

Aztec码选择了航空业（ IATA的BCBP标准）电子登机牌。一些航空公司发送Aztec码乘客移动电话票务目的，有关在线（或纸张）门票。新西兰航空公司将使用代码国内票务，但这一部署仍在进行中。

1.3.9 Semacod e

Semacode是一种手机可以识别的二维条码。Semacode是一个两维的条形码(barcode)，这个条形码里蕴涵了丰富内容，如果你的手机上装有semacode阅读器，你就可以用手机上的摄像头将这个二维条形码拍下来，然后用阅读器翻译照片里面的内容，.然后用手机来访问。

VeriCode 是第一个面世的矩阵式二维条码，这是美国Veritec 公司发明的，1987年申报了美国专利。其码除边框为黑色方块外，框内的每个方格均属矩阵的元素。黑方块元素值为1，空白方格元素值为0。边框外的方格用于定向，边框的每个方格用于矩阵元素数据的编写。 VeriCode 一般是以正方形为主要应用形态，但是在特殊环境下也可使用三角形ID。

1.3.11 Codablock F

Codablock F是一种堆叠形的二维条形码，它以 128码为基础，它可以编辑全部的ASCII的字符。

1.3.12 Databar

GS1 DataBar（前称RSS）条码符号可用于识别小件物品，比起目前的EAN/UPC条形码可携带更多信息。GS1DataBar把全球贸易货品编码（GTIN）译码，它将使难以标记的产品，如新鲜食品和农产品，能有独特的识别。这些符号也可以携带GS1应用标识符，如批号和有效期、创造解决方案，以支持产品认证和跟踪变量的度量产品，如肉类、熟食、农产品。

1.3.13 AZTEC MESA

AZTEC MESA是对AZTEC code的重新排列，它包含一维的条形码，并且把AZTEC MESA放置于该一维码的上方或者下方。

1.3.14 EAN/UCC COMPOSITES

EAN/UCC 复合符号，它由一维条码和二维条码的组合。一维条码的类型不确定，相邻的二维编码用来当做补充，例如商品的批号和有效期的补充数据。

对于一维条码的选择可以是EAN-13, EAN-8, UPC-A或者UPC-E等，一维码的类型决定了该复合符号的名称。

RSS-14 RSS-14 Stacked UPC-A

UCC/EAN128

1.3.15 MicroPDF417

MicroPDF417是基于PDF417和小面积应用。这个符号有编码字母、数字和符号等250个字符。可以使用固定大小的符号，可以对每个固定大小的符号进行纠错。

1.3.16 MiniCod e

Minicode 是由Omniplanar发展起来的（目前归Honeywell专有），它由方阵和高低清晰度的数据构成（包括海运仓单）。Omniplanar公司的minicode小小的条码标签结合了易读“牌照”和高密度“数据文件”。Minicode是专为简易的、可靠的阅读浏览发明的，例如手持的二维ccd，输送带的ccd以及页面的扫描仪。

1.3.17 Datastrip Cod e

Datastripd最初也被叫做Softstrip，是最早的二维条码之一。这种条码专利目前归Datastrip公司拥有，是一个编码和扫描系统，允许数据、图形和数字化的声音读入，甚至是在普通纸上打印在一个高度压缩格式，并且能被准确无误的读取。

1.3.18 Snowflake Cod e

1.3.19 SuperCode

SuperCode是一个包裹条码，一个多行符号的变体。SuperCode对数据包中的字符符号的水平位置有精确的规则。

1.3.20 Ultracod e

Ultracode是由Zebra技术在公共领域发展起来的

1.3.21 3-DI

3-DI是由Lynn有限公司发展起来的一个专用条码。3-DI的条码由小圆圈组成，主要适用于有关泽的弯曲的金属表面的器械做标识，如手术刀等。

1.4 Typical 2D Code