第五章二維條碼條碼技術(shù)與應(yīng)用第1頁第五章二維條碼第一節(jié)二維條碼介紹第二節(jié)行排式二維條碼第三節(jié)矩陣式二維條碼第四節(jié)二維條碼應(yīng)用第2頁第一節(jié)

二維條碼介紹

1．二維條碼起源與發(fā)展2．二維條碼特點2．1二維條碼與一維條碼區(qū)分與比較

2．2二維條碼與磁卡、IC卡、光卡之比較

3．二維條碼分類

4．二維條碼識讀設(shè)備

第3頁1．二維條碼起源與發(fā)展

二維條碼技術(shù)是在一維條碼無法滿足實際應(yīng)用需求前提下產(chǎn)生。由于受信息容量限制，一維條碼一般是對物品標(biāo)識，而二維條碼是對物品描述。

所謂對物品標(biāo)識，就是給某物品分派一種代碼，代碼以條碼形式標(biāo)識在物品上，用來標(biāo)識該物品方便自動掃描設(shè)備識讀，代碼或一維條碼本身不表達(dá)該產(chǎn)品描述性信息。

我國已制定了兩個二維條碼國標(biāo)：GB/T17172-1997《四一七條碼》，GB/T18284-2023《迅速響應(yīng)矩陣碼》。

第4頁2．二維條碼特點

2．1二維條碼與一維條碼區(qū)分與比較信息量容量大、安全性高、讀取率高、錯誤糾正能力強(qiáng)等特性是二維條碼主要特點。第5頁2．二維條碼特點二維條碼與一維條碼比較

項目條碼類型信息密度與信息容量錯誤校驗及糾錯正能力垂直方向是否攜帶信息用途對數(shù)據(jù)庫和通訊網(wǎng)絡(luò)依賴識讀設(shè)備一維條碼信息密度低，信息容量較小可通過校驗字符進(jìn)行錯誤校驗，沒有錯糾能力不攜帶信息對物品標(biāo)識多數(shù)應(yīng)用場所依賴數(shù)據(jù)庫及通訊網(wǎng)絡(luò)可用線掃描器識讀，如光筆、線陣CCD、激光槍等二維條碼信息密度高，信息容量大具有錯誤校驗和糾錯能力，可根據(jù)需求設(shè)置不一樣糾錯級別攜帶信息對物品描述可不依賴數(shù)據(jù)庫及通訊網(wǎng)絡(luò)而單獨(dú)應(yīng)用對于行排式二維條碼可用線掃描器數(shù)次掃描識讀；對于矩陣式二維條碼僅能用圖像掃描器識讀第6頁2．二維條碼特點二維條碼與磁卡、IC卡、光卡比較比較點二維條碼磁卡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

不可切割第7頁3．二維條碼分類

二維條碼一般分為下列二種類型：

（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。具有代表性矩陣式二維條碼有：QRCode、DataMatrix、MaxiCode、CodeOne等。

第8頁3．二維條碼分類QR碼

第9頁3．二維條碼分類二維條碼識讀設(shè)備依識讀原理不一樣可分為：

（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。第10頁第二節(jié)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。PDF取自英文PortableDataFile三個單詞首字母，意為“便攜數(shù)據(jù)文獻(xiàn)”。由于組成條碼每一符號字符都是由4個條和4個空共17個模塊組成，因此稱為PDF417條碼。

第11頁1．PDF417條碼

PDF417是一種多層、可變長度

、具有高容量和糾錯能力二維條碼。每一種PDF417符號能夠表達(dá)1100個字節(jié)、或1800個ASCⅡ字符或2700個數(shù)字信息。

第12頁1．PDF417條碼（1）層與符號字符（RowandSymbolCharacter）每一種PDF417條碼符號均由多層堆積而成，其層數(shù)為3～90。

（2）簇（Cluster）PDF417字符集可分為三個互相獨(dú)立子集，即三個簇。（3）錯誤糾正碼詞（ErrorCorrectionCodeword）PDF417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PDF417條碼也能夠被正確識讀。（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轉(zhuǎn)換辦法。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）。

第13頁1．PDF417條碼（5）全球標(biāo)簽標(biāo)識符（GlobalLabelIdentifier-GLI）一種GLI是一種特殊符號字符，它可激活一組解釋，GLIS應(yīng)用使PDF417能夠表達(dá)國際語言集，以及工業(yè)或顧客定義字符集。（6）宏P(guān)DF417這種機(jī)制能夠把一種PDF417符號無法表達(dá)大文獻(xiàn)提成多種PDF417符號來表達(dá)。宏P(guān)DF417包括了某些附加控制信息來支持文獻(xiàn)分塊表達(dá)，譯碼器利用這些信息來正確組合和檢查所示文獻(xiàn)，無須擔(dān)心符號識讀次序。（7）PDF417其他特性及其變體這種壓縮版本減少了非數(shù)據(jù)符數(shù)量，但卻以減少其結(jié)實性，抗噪音，損傷，污染等能力為代價。截短PDF417條碼與一般PDF417完全兼容。

第14頁P(yáng)DF417條碼特性項

目特

性可編碼字符集全ASCII字符或8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，可表達(dá)漢字類型連續(xù)、多層字符自校驗功能有符號尺寸可變，高度3到90行，寬度90到583個模塊寬度雙向可讀是錯誤糾正碼詞數(shù)2到512個最大數(shù)據(jù)容量（錯誤糾正級別為0時）1850個文本字符

或2710個數(shù)字

或1108個字節(jié)附加屬性可選擇糾錯級別、可跨行掃描、宏P(guān)DF417條碼、全球標(biāo)識標(biāo)識符等第15頁P(yáng)DF417符號構(gòu)造

每一種PDF417符號由空白區(qū)包圍一序列層組成。每一層包括：a.左空白區(qū)b.起始符c.左層批示符號字符d.1到30個數(shù)據(jù)符號字符e.右層批示符號字符f.終止符g.右空白區(qū)第16頁P(yáng)DF417符號字符構(gòu)造每一種符號字符包括4個條和4個空，每一種條或空由1-6個模塊組成。在一種符號字符中，4個條和4個空總模塊數(shù)為17。

第17頁1．2PDF417條碼標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

中國——二維條碼列為九五期間國家重點科技攻關(guān)項目。1997年12月碼國標(biāo)GB/T17172-1997《四一七條碼》正式頒布；

自Symbol公司1991年將PDF417作為公開標(biāo)準(zhǔn)后，PDF417條碼為越來越多標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)所接收。如：AIM——1994年被選定為國際自動識別制造商協(xié)會（AIM）標(biāo)準(zhǔn)；ANSIMH10.8——1996年美國標(biāo)準(zhǔn)化委員會(ANSI)將PDF417做為美國運(yùn)輸包裝紙面EDI標(biāo)準(zhǔn)；CEN——1997年歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(CEN)通過了PDF417歐洲標(biāo)準(zhǔn)；

第18頁2．Code49條碼

一種多層、連續(xù)型、可變長度條碼符號，它能夠表達(dá)所有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。層與層之間由一種層分隔條分開。每層包括一種層標(biāo)識符，最后一層包括表達(dá)符號層數(shù)信息。

第19頁Code49條碼特性

項目特性可編碼字符集所有128個ASCII字符類型連續(xù)型，多層每個符號字符單元數(shù)8（4條，4空）每個符號字符模塊總數(shù)16符號寬度81X（包括空白區(qū)）符號高度可變（2～8層）數(shù)據(jù)容量2層符號：9個數(shù)字字母型字符或15個數(shù)字字符8層符號：49個數(shù)字字母型字符或81個數(shù)字字符層自校驗功能有符號校驗字符2個或3個，強(qiáng)制型雙向可譯碼性是，通過層其他特性工業(yè)特定標(biāo)志，字段分隔符，信息追加，序列符號連接第20頁3．Code16K條碼

一種多層、連續(xù)型可變長度條碼符號，能夠表達(dá)全ASCII字符集128個字符及擴(kuò)展ASCII字符。它采取UPC及Code128字符。一種16層Code16K符號，能夠表達(dá)77個ASCII字符或154個數(shù)字字符。Code16K通過唯一起始符/終止符標(biāo)識層號，通過字符自校驗及兩個模107校驗字符進(jìn)行錯誤校驗。

第21頁Code16K條碼特性

項目特性可編碼字符集所有128個ASCII字符，全128個擴(kuò)展ASCII字符類型連續(xù)型，多層每個符號字符單元數(shù)6（3條，3空）每個符號字符模塊數(shù)11符號寬度81X（包括空白區(qū)）符號高度可變（2～16層）數(shù)據(jù)容量2層符號：7個ASCII字符或14個數(shù)字字符8層符號：49個ASCII字符或1541個數(shù)字字符層自校驗功能有符號校驗字符2個，強(qiáng)制型雙向可譯碼性是，通過層（任意次序）其他特性工業(yè)特定標(biāo)志，區(qū)域分隔符字符，信息追加，序列符號連接，擴(kuò)展數(shù)量長度選擇第22頁第三節(jié)矩陣式二維條碼

1．QRCode條碼

QRCode是由日本Denso公司于1994年9月研制一種矩陣式二維條碼，它除具有二維條碼所具有信息容量大、可靠性高、可表達(dá)漢字及圖象多種信息、保密防偽性強(qiáng)等長處外，還具有下列特點：

（1）超高速識讀QRCode碼超高速識讀特性，使它合適應(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）能夠有效地表達(dá)中國漢字、日本漢字第23頁QRCode與DataMartix和PDF417比較

碼制QRCodeDataMartixPDF417符號構(gòu)造

研制公司DensoCorp.

(日本)I.D.MatrixInc.

(美國)SymbolTechnolgiesInc

(美國)碼制分類矩陣式行排式識讀速度*30個/每秒2～3個/秒3個/秒識讀方向全方位（360°）±10°識讀辦法深色/淺色模塊鑒別條空寬度尺寸鑒別漢字表達(dá)13bit16bit16bit第24頁2．2QRCode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)漢字和非漢字字符）。

第25頁QRCode碼符號基本特性

符號規(guī)格21×21模塊（版本1）-177×177模塊（版本40）

(每一規(guī)格：每邊增加4個模塊)數(shù)據(jù)類型與容量（指最大規(guī)格符號版本40-L級）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)7089個字符

字母數(shù)據(jù)4296個字符

8位字節(jié)數(shù)據(jù)2953個字符

中國漢字、日本漢字?jǐn)?shù)據(jù)1817個字符數(shù)據(jù)表達(dá)辦法深色模塊表達(dá)二進(jìn)制“1”，淺色模塊表達(dá)二進(jìn)制“0”。糾錯能力L級：約可糾錯7%數(shù)據(jù)碼字

M級：約可糾錯15%數(shù)據(jù)碼字

Q級：約可糾錯25%數(shù)據(jù)碼字

H級：約可糾錯30%數(shù)據(jù)碼字構(gòu)造鏈接（可選）可用1-16個QRCode條碼符號表達(dá)掩模（固有）能夠使符號中深色與淺色模塊百分比接近1：1，使因相鄰模塊排列造成譯碼困難也許性降為最小。擴(kuò)充解釋（可選）這種方式使符號能夠表達(dá)缺省字符集以外數(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（如用一定壓縮方式表達(dá)數(shù)據(jù)）或者針對行業(yè)特點需要進(jìn)行編碼。獨(dú)立定位功能有第26頁2.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具有幾個不一樣等級卷積糾錯功能；而ECC200則使用Reed-Solomon糾錯。

第27頁DataMatrix條碼特性

項目特性可編碼字符集所有ASCII字符及擴(kuò)展ASCII字符類型矩陣式二維條碼符號寬度ECC000-140：9～49，ECC200：10～144符號高度ECC000-140：9～49，ECC200：10～144最大數(shù)據(jù)容量2335個文本字符，3116個數(shù)字或1556個字節(jié)數(shù)據(jù)追加允許一種數(shù)據(jù)文獻(xiàn)使用最多16個條碼符號表達(dá)第28頁2．2附加特性

（1）反轉(zhuǎn)映像：（固有）符號在標(biāo)識時具有隨意性，圖像能夠是在淺色背景上深色圖形，也能夠是在深色背景上淺色圖形（見圖5-10）。（2）擴(kuò)充解釋：（僅適用ECC200，可選）這種方式使符號能夠表達(dá)其他字符集字符（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）構(gòu)造化追加：（僅適用ECC200，可選）允許一種數(shù)據(jù)文獻(xiàn)以多達(dá)16個DataMatrix符號表達(dá)。以任意次序掃描，能正確地重新連接起來，恢復(fù)成原始數(shù)據(jù)。

第29頁2．2附加特性

ECC-140（a）和ECC200（b、c）編碼“A1B2C3D4E5F6G7H8I9J0K1L2”

a.ECC140(淺色背景黑色圖形)b.ECC200(淺色背景黑色圖形)ECC200(深色背景淺色圖形)第30頁2．3符號構(gòu)造

每個DataMatrix符號由規(guī)則排列方形模塊組成數(shù)據(jù)區(qū)組成。在較大ECC200符號中，數(shù)據(jù)區(qū)由校正圖形分隔。數(shù)據(jù)區(qū)四周由尋像圖形包圍，尋像圖形四周則由空白區(qū)包圍。

（1）

尋像圖形

（2）符號尺寸和容量

第31頁3.Maxicode條碼

一種固定長度（尺寸）矩陣式二維條碼，它有緊密相連平行六邊形模塊和位于符號中央位置定位圖形組成。Maxicode符號共有7種模式（包括兩種作廢模式）?？杀磉_(dá)所有ASCII字符和擴(kuò)展ASCII字符。

第32頁Maxicode條碼特性

項目特性可編碼字符集所有ASCII字符及擴(kuò)展ASCII字符，符號控制字符類型矩陣式二維條碼符號寬度名義尺寸：28.14mm符號高度名義尺寸：26.91mm最大數(shù)據(jù)容量93個文本字符，138個數(shù)字定位獨(dú)立是字符自校驗有糾錯碼詞50或66個附加特性擴(kuò)充解釋，構(gòu)造追加第33頁3．1基本特性

(1)編碼字符集（2）字符集（3）Maxicode符號碼字表示①每個碼字由六個六邊形模塊組成。②每個模塊表示一個二進(jìn)制位，暗模塊表示“1”，淺色模塊表示“0”。③通常六個模塊排列成三層，順序為從右上至左下，下列圖是所示典型符號字符模塊。第34頁3．1基本特性④由于Maxicode符號特殊構(gòu)造，符號字符1～9和137～144具有特殊排列形式，見圖

第35頁3．1基本特性（4）符號尺寸名義尺寸為寬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②數(shù)字字符138個（6）

糾錯每個Maxicode符號有50或66個糾錯碼字（7）類型：矩陣式二維條碼（8）獨(dú)立定位：能夠

第36頁3．2附加特性

Maxicode固有或可選附加特性：（1）尋像圖形（固有）（2）糾錯（固有）（3）模式（固有）（4）擴(kuò)充解釋（可選）（5）構(gòu)造化追加（可選）第37頁3．3符號構(gòu)造每個Maxicode符號有一種中央尋像圖形，四周成正方形排列著由六邊形模塊組成層。符號共有33層，每層分別由30個或29個模塊組成。符號四周應(yīng)有空白區(qū)。（1）尋像圖形尋像圖形由3個同心圓組成暗帶及其相間明帶組成。尋像圖形中央為一種虛擬模塊。中央尋像圖形及其周圍排列情況見圖。（2）定位圖形定位信息由6組以3個模塊組成圖形給出，定位圖形精確位置見圖

第38頁3．4符號字符與模塊序列

符號最上面一層最右側(cè)兩個模塊是不用（見下列圖

），它們用暗模塊表達(dá)。

第39頁4．Codeone條碼

Codeone符號中包括可由迅速線性探測器識別識別圖案。每一模塊寬和高尺寸為X。Codeone符號共有10種版本及14種尺寸。最大符號，即版本B，能夠表達(dá)2218個數(shù)字字母型字符或3550個數(shù)字，以及560個糾錯字符。Codeone能夠表達(dá)所有256個ASCII字符，另加4個功能字符及1個填充字符。

第40頁Codeone條碼特性

項目特性可編碼字符集所有ASCII字符及擴(kuò)展ASCII字符，4個功能字符，一種填充/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寬度版本S-10：13X，版本H：134X符號高度版本S-10：9X，版本H：148X最大數(shù)據(jù)容量2218個文本字符，3550個數(shù)字或1478個字節(jié)定位獨(dú)立是字符自校驗無錯誤糾正碼詞4～560個第41頁第四節(jié)二維條碼應(yīng)用

1．物流管理中條碼應(yīng)用

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