二维条码知识

目录
一、二维条码的起源与发展 (1)
二、二维条码的分类 (1)
三、行排式二维条码 (1)
1．PDF417条码 (1)
2．Code 49条码 (4)
3、Code 16K条码 (5)
四、矩阵式二维条码 (6)
1．QR Code条码 (6)
2．Data Matrix条码 (9)
附录：ASCLL码表 (12)
一、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。

二、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（2D STACKED BAR CODE）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、CODE 16K等。

（2）矩阵式二维条码（2D MATRIX BAR CODE）又称：棋盘式二维条码。

具有代表性的矩阵式二维条码有：QR Code 、Data Matrix、Maxi Code、Code One 等。

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（Linear Imager），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（Image Reader），可识读一维条码和二维条码。

三、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Portable Data File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。

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 Ⅱ字符或2700个数字的信息。

DPF-417码组成与特点：
（1）层与符号字符（Row and Symbol Character ）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（Error Correction Codeword ）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（Data Compaction Mode ）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（Text Compaction ， Mode-TC ）、字节组合模式（Byte Compaction ， Mode-BC ）、数字组合模式（Numeric Compaction ，Mode-NC ）。

（5）全球标签标识符（Global Label Identifier-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。

左空白区右空白区
终止右层指示符码词数据区左层指示符码词起始层1层5层4层2层3
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
PDF-417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。

5 1 1 1 1 1 2 5
2．Code 49条码
Code 49条码是一种多层、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。

Code 49条码的特点如下图所示
3、Code 16K条码
Code 16K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。

Code 16K条码的特点
四、矩阵式二维条码
1．QR Code条码
QR Code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 QR Code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 QR Code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。

QR Code码的编码字符集：
（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（GB 2312《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）。

QR Code码符号的基本特性
QR Code码符号结构如下图所示
版本1的规格为21模块×21模块，版本2为25模块×25模块，以此类推，每
一版本符号比前一版本每边增加4个模块，直到版本40，规格为177模块×177模块。

版本1和版本2的符号结构如图所示：
寻象图形
包括三个相同的位置探测图形，分别位于符号的左上角、右上角和左下角。

每个位置探测图形可以看作是向由3个重叠的同心的正方形组成，它们分别为7*7
个深模块、5*5个浅模块和3*3个深模块。

位置探测图形的模块宽度比为1：1：3：1：1。

符号中其他地方遇到类似图形的可能性极小，因此可以在视场中迅速地识别可能的QR 码符号。

识别组成的寻象图形的三个位置探测图形，可以明确地确定视场中符号的位置和方向。

位置探测图形的结构如下图所示
分隔符
在每个位置探测图形和编码区域之间有宽度为1个模块的分隔符，它全部由浅色
模块组成。

定位图形
水平和垂直定位图形分别为一个模块宽的一行和一列，由深色浅色模块交替组成，其开始和结尾都是深色模块。

水平定位图形位于上部的两个位置探测图形之间，符号的第6行。

垂直定位图形位于左侧的两个位置探测图形之间，符号的第6列。

它们的作用是确定符号的密度和版本，提供决定模块坐标的基准位置。

校正图形
每个校正图形可看作是3个重叠的同心正方形，由5×5个的深色模块，3×3个的浅色模块以及位于中心的一个深色模块组成。

校正图形的数量视符号的版本号而定，在模式2 的符号中，版本2以上（含版本2）的符号均有校正图形。

编码区域
编码区域包括表示数据码字，错误纠正纠错码字，版本信息和格式信息的符号字符。

空白区
空白区为环绕在符号四周的4个模块宽的区域，其反射率应与浅色模块相同。

2．Data Matrix条码
Data Matrix二维条码的外观是一个由许多小方格所组成的正方形或长方形符号，其资讯的储存是以浅色与深色方格的排列组合，以二位元码(Binary-code)方式来编码，故电脑可直接读取其资料内容，而不需要如传统一维条码的符号对映表(Character Look-up Table)。

深色代表“1”，浅色代表“0”，再利用成串(String)的浅色与深色方格来描述特殊的字元资讯，这些字串再列成一个完成的矩阵式码，形成Data Matrix二维条码。

由于Data Matrix二维条码只需要读取资料的20%即可精确辨读，因此很适合应用在条码容易受损的场所，例如印在暴露于高热、化学清洁剂、机械剥蚀等特殊环境的零件上。

Data Matrix码特征
Data Matrix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。

ECC000-140具有多种不同等级的错误纠正功能，而ECC200则透过Reed-Solomon演算法产生多项式计算出错误纠正码，其尺寸可以依需求印成不同大小，但采用的错误纠正码应与尺寸配合，由于其演算法较为容易，且尺寸较有弹性，故一般以ECC200较为普遍。

其特征如下图所示：
另外Data Matrix码还有如下附加特征：
（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。

（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Data Matrix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。

每个Data Matrix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。

定位图形
定位图形是资料区域的一个周界，为一个模组宽度。

其中两条邻边为暗实线，主要用于限定物理尺寸；定位和符号失真。

另两条邻边由交替的深色和浅色模组组成，主要用于限定符号的单元结构，但也能帮助确定物理尺寸及失真。

符号尺寸
ECC000-140符号有奇数行与奇数列。

符号外观为一方形矩阵，尺寸从9×9至49×49，不包括空白区。

这些符号可透过右上角深色方格识别出来。

ECC200符号有偶数行与偶数列。

有些符号是正方形，尺寸从10×10至144×144，不包括空白区。

有些是长方形，尺寸从8×18至16×48，不包括空白区。

所有的ECC200符号都可以透过右上角浅色方格识别出来。

资料表示方法
先分析要表示的资料，选取合适的编码方案，按所选定的方案将资料流转为字码流，并加入必要的填字，如果使用者未规定矩阵寸，则应选取能满足要存放
资料的最小尺寸。

DataMatrix二维条码共有6种编码方案，即6种字码集，见
下表。

对少于255个字码的Data Matrix二维条码，错误纠正字码可由资料字码计算得出。

对于多于255个字码的符号，应将资料字码分成多个模组，然後再产生每一个模组的错误纠正字码。

错误纠正字码能够纠正两种类误字码，包括E错误(已知位置上的错误字码)，以及T错误(未知位置上的错误字码)。

换句话说，E 错误是不能被扫瞄或不能被解码的符号字元，T错误则是被错误解码的符号字元。

附录：ASCLL码表
256位ASCLL码表图
看这个表时六位二进制顺序依次为D
6D
5
D
4
D
3
D
2
D
1
D
，一次从左上角到右下角查询。