二维条码知识概述

二维条码

一维条码尽管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，因此相当依靠电脑网路和资料库。在没有资料库或不便连网路的地点，一维条码专门难派上用场。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，因此更拓宽了条码的应用领域。

近年来，随着资料自动收集技术的进展，用条码符号表示更多资讯的要求与日俱增，而一维条码最大资料长度通常不超过15个字元，故多用以存放关键索引值(Key)，仅可作为一种资料标识，不能对产品进行描述，因此需透过网路到资料库抓取更多的资料项目，因此在缺乏网路或资料库的状况下，一维条码便失去意义。此外一维条码有一个明显的缺点，即垂直方向不携带资料，故资料密度偏低。当初如此设计有二个目的：(1) 为了保证局部损坏的条码仍可正确辨识，(2) 使扫瞄容易完成。

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) 利用图像识不原理，采纳新的几何形体和结构设计出二维条码。前者进展出堆叠式(Stacked)二维条码，後者则有矩阵式(Matrix)二维条码之进展，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，对行的辨不、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。其中点能够是方点、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」、「能够传真影印」、「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。

第8.1节二维条码的差不多概念

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)

用於表示特定资料的ASCII字元集的一个字母、数字或专门符号等字元。

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，扫瞄器可不能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，或有大污点等缘故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错误是指因某种缘故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差不多上未知的，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。

条码扫瞄器的分类

一般对条码扫瞄器的分类如图7.1所示，共可分为四类：(1) 手持雷射条码扫瞄器(Hand-Held Laser Bar Code Reader)，(2) 固定式雷射条码扫瞄器(Fixed Laser Bar Code Reader)，(3) CCD条码扫瞄器(Charge Coupled Device Bar Code Reader)，(4) 光笔条码扫瞄器(WAND或称Light Pen)。若依扫瞄方式分类，则有「单点式」、「线型」与「面型」等叁种。

图7.1 条码扫瞄器的分类

条码扫瞄器可分为二个独立之部份：输入元件(Input Device)及解码器(Decoder)。二者可一体成型，也能够电线连接，或利用红外线以无线方式输送资料。

输入元件要紧包括光电转换系统与类比数位转换器两大部份，光电系统要紧用来扫瞄条码，扫瞄动作可藉着操作者手的移动或条码的移动来完成。当光源照耀到条码，反射光经光路设计落在感测元件上时，感测元件随着不同内射光之强度转换成不同的类比讯号，经类比数位(A/D)转换器器处理成数位码输出。

数位码输出到解码器中，将数位码解译成条码讯号，即完成了条码扫瞄的工作。条码扫瞄器的读取系统结构如