二维码的应用

一、二维码的起源

二维码技术从上世纪八十年代末开始出现，经过20年的推广应用，在传统行业的信息管理和信息交换领域发挥了巨大作用。如果说一维码对工业发展产生了巨大贡献的话，二维码的明天无疑就是一维码的今天，甚至由于其具有的独特优势，能够对社会的经济发展贡献更多。

二维码技术是在一维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，一维码通常是对物品的标识，而不是对物品的描述。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，代码或一维码本身不表示该产品的描述性信息。

因此，在通用商品条码的应用系统中，对商品信息，如生产日期、价格等的描述必须依赖数据库的支持。在没有预先建立商品数据库或不便联网的地方，一维码表示汉字和图像信息几乎是不可能的，即使可以表示，也显得十分不便且效率很低。随着现代高新技术的发展，迫切需要用条码在有限的几何空间内表示更多的信息，以满足千变万化的信息表示的需要。因此二维码技术应运而生。

二、二维码的编码原理

二维码可以分为堆叠式/行排式二维码和矩阵式二维码。堆叠式/行排式二维码形态上是由多行短截的一维码堆叠而成；矩阵式二维码以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素位置上用“点”表示二进制“1”，用“空”表示二进制“0”，由“点”和“空”的排列组成代码。

（一）堆叠式/行排式二维码

行排式二维码(又称：堆积式二维码或层排式二维码)，其编码原理是建立在一维

码基础之上，按需要堆积成二行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维码的一些特点，识读设备与条码印刷与一维码技术兼容。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码。有代表性的行排式二维码有CODE49、CODE 16K、PDF417等。

（二）矩阵式二维码

短阵式二维码（又称棋盘式二维码）它是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上，用点（方点、圆点或其他形状）的出现表示二进制“1”，点的不出现表示二进制的“0”，点的排列组合确定了矩阵式二维码所代表的意义。矩阵式二维码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维码有：Code One、Maxi Code、QR Code、 Data Matrix等。

在目前几十种二维码中，常用的码制有：PDF417二维码，Datamatrix二维码，Maxicode二维码，QR Code，Code 49，Code 16K，Code one等，除了这些常见的二维码之外，还有Vericode条码、CP条码、Codablock F条码、田字码、Ultracode条码，Aztec条码。下图列举了国内外二维码制及符号。

三、二维码技术标准

国外对二维码技术的研究始于20世纪80年代末，已研制出多种码制，全球现有的一维码、二维码多达250种以上，其中常见的有PDF417，QRCode，Code49，Code16K，CodeOne等20余种。二维码技术标准在全球范围得到了应用和推广。

目前得到广泛应用的二维码国际标准有QR码、PDF417码、DM码和CM码。

QR码是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵二维码符号，其全称为Quickly Response，意思是快速响应。它除具有一维码及其他二维码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图像多种文字信息、保密防伪性强等优点外，还可高效地表示汉字，相同内容，其尺寸小于相同密度的PDF417条码。它是目前日本主流的手机二维码技术标准，目前市场上的大部分条码打印机都支持QRcode条码。

PDF417码是由美籍华人王寅敬(音)博士发明的。PDF是取英文Portable Data File三个单词的首字母的缩写，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个空构成，如果将组成条码的最窄条或统称为一个模块，则上述的4个条和4个空的总模块数一定为17，所以称417码或PDF417码。

DM码，其全称为DataMatrix，中文名称为数据矩阵。DM采用了复杂的纠错码技术，使得该编码具有超强的抗污染能力。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，DM码由于其优秀的纠错能力成为韩国手机二维码的主流技术。

MC（Maxicode）码（又称牛眼码），是一种中等容量、尺寸固定的矩阵式二维码，它由紧密相连的六边形模组和位于符号中央位置的定位图形所组成。

Maxicode是特别为高速扫描而设计，主要应用于包裹搜寻和追踪上。是由美国联合包裹服务(UPS)公司研制的，用于包裹的分拣和跟踪。Maxicode的基本特征：外形近乎正方形，由位于符号中央的同心圆(或称公牛眼)定位图形 (Finder Pattern)，及其周围六边形蜂巢式结构的资料位元所组成，这种排列方式使得Maxicode可从任意方向快速扫描。

在我国，GM 《二维码网格矩阵码(GM)》SJ/T11349-2006和CM《二维码紧密矩阵码(CM)》SJ/T11350-2006标准是由原国家信息产业部于2006年5月25日所颁布的两项国产行业推荐标准。此两项标准于2006年5月30日起实施。

GM码其全称为网格码（Grid Matrix Code）是一种正方形的二维码码制，该码制的码图由正方形宏模块组成，每个宏模块由6乘6个正方形单元模块组成。网格码可以编码存储一定量的数据并提供5个用户可选的纠错等级。

CM码意为“紧密矩阵”，是英文Compact Matrix的缩写。码图采用齿孔定位技术和图像分段技术，通过分析齿孔定位信息和分段信息可快速完成二维码图像的识别和处理。

四、二维码技术的优越性

二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理，因此，与一维码技术的比较中，其优越性显而易见。

首先，二维码的高密度特性克服了一维码技术识别技术较低的缺陷。目前，应用比较成熟的一维码如EAN／UPC条码，因密度较低，故仅作为一种标识数据，