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第五章 二维条码

条码技术与应用. 第五章 二维条码. 第五章 二维条码. 第一节 二维条码简介 第二节 行排式二维条码 第三节矩阵式二维条码 第四节二维条码应用. 第一节 二维条码简介. 1 ．二维条码的起源与发展 2 ．二维条码的特点 2 ． 1 二维条码与一维条码的区别与比较 2 ． 2 二维条码与磁卡、 IC 卡、光卡之比较 3 ．二维条码的分类 4 ．二维条码识读设备. 1 ．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 。

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第五章 二维条码

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  1. 条码技术与应用 第五章 二维条码

  2. 第五章 二维条码 • 第一节 二维条码简介 • 第二节 行排式二维条码 • 第三节矩阵式二维条码 • 第四节二维条码应用

  3. 第一节二维条码简介 1．二维条码的起源与发展 2．二维条码的特点 • 2．1二维条码与一维条码的区别与比较 • 2．2二维条码与磁卡、IC卡、光卡之比较 3．二维条码的分类 4．二维条码识读设备

  4. 1．二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。 我国已制定了两个二维条码的国家标准：GB/T 17172-1997《四一七条码》，GB/T 18284-2000《快速响应矩阵码》。

  5. 2．二维条码的特点 • 2．1二维条码与一维条码的区别与比较 信息量容量大、安全性高、读取率高、错误纠正能力强等特性是二维条码的主要特点。

  6. 项目 条码类型 信息密度与信息容量 错误校验及纠错正能力 垂直方向是否携带信息 用途 对数据库和通讯网络的依赖 识读设备 一维条码 信息密度低，信息容量较小 可通过校验字符进行错误校验，没有错纠能力 不携带信息 对物品的标识 多数应用场合依赖数据库及通讯网络 可用线扫描器识读，如光笔、线阵CCD、激光枪等 二维条码 信息密度高，信息容量大 具有错误校验和纠错能力，可根据需求设置不同的纠错级别 携带信息 对物品的描述 可不依赖数据库及通讯网络而单独应用 对于行排式二维条码可用线扫描器的多次扫描识读；对于矩阵式二维条码仅能用图像扫描器识读 2．二维条码的特点 二维条码与一维条码的比较

  7. 比较点 二维条码 磁卡 IC卡 光卡 抗磁力 强 弱 中等 强 抗静电 强 中等 中等 强 抗损性 强可折叠可局部穿孔可局部切割 弱不可折叠不可穿孔不可切割 弱不可折叠不可穿孔不可切割 弱不可折叠不可穿孔不可切割 2．二维条码的特点 • 二维条码与磁卡、IC卡、光卡的比较

  8. 3．二维条码的分类 • 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。

  9. QR 码 3．二维条码的分类

  10. 3．二维条码的分类 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。

  11. 第二节 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。

  12. 1．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ASCⅡ字符或2700个数字的信息。

  13. 1．PDF417条码 （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）。

  14. 1．PDF417条码 （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。

  15. 项 目 特 性 可编码字符集 全ASCII字符或8位二进制数据，可表示汉字 类型 连续、多层 字符自校验功能 有 符号尺寸 可变，高度3到90行，宽度90到583个模块宽度 双向可读 是 错误纠正码词数 2到512个 最大数据容量（错误纠正级别为0时） 1850个文本字符或2710个数字或1108个字节 附加属性 可选择纠错级别、可跨行扫描、宏PDF417条码、全球标记标识符等 PDF417条码的特性

  16. PDF417符号结构 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

  17. PDF417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。

  18. 1．2PDF417条码的标准化现状 • 中国——二维条码列为九五期间的国家重点科技攻关项目。1997年12月码国家标准GB/T 17172-1997《四一七条码》正式颁布； • 自Symbol公司1991年将PDF417作为公开的标准后，PDF417条码为越来越多的标准化机构所接受。 • 如：AIM——1994年被选定为国际自动识别制造商协会（AIM）标准；ANSIMH10.8——1996年美国标准化委员会(ANSI)将PDF417做为美国的运输包装的纸面EDI标准； • CEN——1997年欧洲标准化委员会(CEN)通过了PDF417的欧洲标准；

  19. 2．Code 49条码 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。

  20. 项目 特性 可编码字符集 全部128个ASCII字符 类型 连续型，多层 每个符号字符单元数 8（4条，4空） 每个符号字符模块总数 16 符号宽度 81X（包括空白区） 符号高度 可变（2～8层） 数据容量 2层符号：9个数字字母型字符或15个数字字符 8层符号：49个数字字母型字符或81个数字字符 层自校验功能 有 符号校验字符 2个或3个，强制型 双向可译码性 是，通过层 其它特性 工业特定标志，字段分隔符，信息追加，序列符号连接 Code 49条码的特性

  21. 3．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。

  22. 项目 特性 可编码字符集 全部128个ASCII字符，全128个扩展ASCII字符 类型 连续型，多层 每个符号字符单元数 6（3条，3空） 每个符号字符模块数 11 符号宽度 81X（包括空白区） 符号高度 可变（2～16层） 数据容量 2层符号：7个ASCII字符或14个数字字符 8层符号：49个ASCII字符或1541个数字字符 层自校验功能 有 符号校验字符 2个，强制型 双向可译码性 是，通过层（任意次序） 其它特性 工业特定标志，区域分隔符字符，信息追加，序列符号连接，扩展数量长度选择 Code 16K条码的特性

  23. 第三节 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

  24. 码制 QR Code Data Martix PDF 417 符号结构 研制公司 Denso Corp.(日本) I.D. Matrix Inc.(美国) Symbol Technolgies Inc(美国) 码制分类 矩阵式 行排式 识读速度* 30个/每秒 2～3个/秒 3个/秒 识读方向 全方位（360°） ±10° 识读方法 深色/浅色模块判别 条空宽度尺寸判别 汉字表示 13bit 16bit 16bit QR Code 与Data Martix和PDF 417的比较

  25. 2．2 QR Code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）。

  26. 符号规格 21×21模块（版本1）-177×177 模块（版本40）(每一规格：每边增加4个模块) 数据类型与容量 （指最大规格符号版本40-L级） 数字数据7089个字符字母数据4296个字符8位字节数据2953个字符中国汉字、日本汉字数据 1817个字符 数据表示方法 深色模块表示二进制“1”，浅色模块表示二进制“0”。 纠错能力 L级：约可纠错7%的数据码字M级：约可纠错15%的数据码字Q级：约可纠错25%的数据码字H级：约可纠错30%的数据码字 结构链接（可选） 可用1-16个QR Code条码符号表示 掩模（固有） 可以使符号中深色与浅色模块的比例接近1：1，使因相邻模块的排列造成译码困难的可能性降为最小。 扩充解释（可选） 这种方式使符号可以表示缺省字符集以外的数据（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希腊字母等），以及其他解释（如用一定的压缩方式表示的数据）或者针对行业特点的需要进行编码。 独立定位功能 有 QR Code码符号的基本特性

  27. 2. Data Matrix条码 • 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。

  28. 项目 特性 可编码字符集 全部ASCII字符及扩展ASCII字符 类型 矩阵式二维条码 符号宽度 ECC000-140：9～49，ECC200：10～144 符号高度 ECC000-140：9～49，ECC200：10～144 最大数据容量 2335个文本字符，3116个数字或1556个字节 数据追加 允许一个数据文件使用最多16个条码符号表示 Data Matrix条码的特性

  29. 2．2 附加特性 （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（见图5-10）。 （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。

  30. a.ECC140(浅色背景黑色图形) b.ECC200(浅色背景黑色图形) ECC200(深色背景浅色图形) 2．2 附加特性 • ECC-140（a）和ECC200（b、c）编码“A1B2C3D4E5F6G7H8I9J0K1L2”

  31. 2．3 符号结构 • 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。 （1）寻像图形 （2）符号尺寸和容量

  32. 3. Maxicode 条码 一种固定长度（尺寸）的矩阵式二维条码，它有紧密相连的平行六边形模块和位于符号中央位置的定位图形组成。Maxicode符号共有7种模式（包括两种作废模式）。可表示全部ASCII字符和扩展ASCII字符。

  33. 项目 特性 可编码字符集 全部ASCII字符及扩展ASCII字符，符号控制字符 类型 矩阵式二维条码 符号宽度 名义尺寸：28.14mm 符号高度 名义尺寸：26.91mm 最大数据容量 93个文本字符，138个数字 定位独立 是 字符自校验 有 纠错码词 50 或66个 附加特性 扩充解释，结构追加 Maxicode条码的特性

  34. 3．1基本特征 (1)编码字符集 （2）字符集 （3）Maxicode符号码字的表示 • ①每个码字由六个六边形的模块组成。 • ②每个模块表示一个二进制位，暗模块表示“1”，浅色模块表示“0”。 • ③通常六个模块排列成三层，顺序为从右上至左下，下图是所示典型的符号字符模块。

  35. 3．1基本特征 • ④由于Maxicode符号的特殊结构，符号字符1 ～9 和137 ～144 具有特殊的排列形式，见图

  36. 3．1基本特征 （4）符号尺寸 • 名义尺寸为宽28.14mm × 高26.91mm。 （5）最大数据容量： • ①数字字母型字符93个 • ②数字字符138个 （6）纠错 • 每个Maxicode符号有50或66个纠错码字 （7）类型：矩阵式二维条码 （8）独立定位：可以

  37. 3．2 附加特征 • Maxicode固有的或可选的附加特征： • （1）寻像图形（固有） • （2）纠错（固有） • （3）模式（固有） • （4）扩充解释（可选） • （5）结构化追加（可选）

  38. 3．3符号结构 • 每个Maxicode符号有一个中央寻像图形，四周成正方形排列着由六边形模块组成的层。符号共有33层，每层分别由30个或29个模块组成。符号四周应有空白区。 • （1）寻像图形 • 寻像图形由3个同心圆构成暗带及其相间的明带组成。寻像图形的中央为一个虚拟模块。中央寻像图形及其周围的排列情况见图。 • （2）定位图形 定位的信息由6组以3个模块组成的图形给出，定位图形的精确位置见图

  39. 3．4符号字符与模块序列 • 符号最上面一层最右侧的两个模块是不用的（见下图），它们用暗模块表示。

  40. 4．Code one条码 • Code one符号中包含可由快速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。

  41. 项目 特性 可编码字符集 全部ASCII字符及扩展ASCII字符，4个功能字符，一个填充/信息分隔符，8位二进制数据 类型 矩阵式二维条码 符号宽度 版本S-10：13X，版本H：134X 符号高度 版本S-10：9X，版本H：148X 最大数据容量 2218个文本字符，3550个数字或1478个字节 定位独立 是 字符自校验 无 错误纠正码词 4～560个 Code one条码的特性

  42. 第四节 二维条码应用 1．物流管理中的条码应用 • 1.1 生产过程管理中的条码应用 • 1.2 库存管理中的条码应用 • 1.3 配送管理中的条码应用 2．证卡管理中的条码应用 • 2．1 证卡管理信息系统结构 • 2．2条码生成 • 2．3证卡核查 • 2．4证卡户外巡查

  43. 1.1 生产过程管理中的条码应用 • 首先由生产管理部门下达生产任务单，任务单跟随相应的产品进行流动。然后每一生产环节开始时，用生产线终端的识读器扫描任务单上的条码，更改数据库中的产品状态。产品下线包装时，打印并粘贴产品的信息条码。

  44. 1.2 库存管理中的条码应用 • (1)入库管理。

  45. 1.2 库存管理中的条码应用 • (2)出库管理。

  46. 1.2 库存管理中的条码应用 • (3)仓库内部管理。

  47. 1.3 配送管理中的条码应用 • 配送前将配送货品资料和客户订单资料下载到移动终端中，到达配送客户后，打开移动终端，调出客户相应的订单，然后根据订单情况挑选货物并验证其条码标签，确认配送完一个客户的货物后，移动终端可以自动校验配送情况，并做出相应的提示。

  48. 2．证卡管理中的条码应用 二维条码是一种崭新的数据存储和通讯技术，由于其信息容量大，识读不需要网络及数据库支持，因此使用方便、快捷、低成本。同时二维条码具有可读而不可改写，能够实现一对一验证的可防伪性。因此，可将二维条码技术广泛应用于证卡的管理。将持证人的姓名、单位、证件号码、血型、照片、指纹等重要信息进行编码，并且通过多种加密方式对数据进行加密，有效地解决了证件的自动录入及防伪问题。　　此外，证件的机器识读能力和防伪能力是新一代证件的标志。

  49. 2．1 证卡管理信息系统结构 • 二维条码证卡管理信息系统结构图

  50. 2．2条码生成 • 证卡管理信息系统中条码生成子系统

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