匿名使用者 1級 2007-06-23 回答

二維條形碼（2D Barcode）

在水平和垂直方向的二維空間儲存資訊的條形碼，稱為二維條形碼（2-dimensional bar code），

（1） 二維條形碼的分類

與一維條形碼一樣，二維條形碼也有許多不同的編碼方法，或稱碼制。就這些碼制的編碼原理而言，通常可分為以下三種類型：

① 線性堆疊式二維碼 是在一維條形碼編碼原理的基礎上，將多個一維碼在縱向堆疊而產生的。典型的碼制如：Code 16K、Code 49、PDF417等。

② 矩陣式二維碼 是在一個矩形空間透過黑、白畫素在矩陣中的不同分佈進行編碼。典型的碼制如： Aztec、Maxi Code、QR Code、 Data Matrix等。

③郵政碼 透過不同長度的條進行編碼，主要用於郵件編碼，如：Postnet、BPO 4-State。

在許多種類的二維條形碼中，常用的碼制有：Data Matrix， Maxi Code， Aztec， QR Code， Vericode， PDF417， Ultracode， Code 49， Code 16K 等，其中：

Data Matrix 主要用於電子行業小零件的標識，如Intel的奔騰處理器的背面就印製了這種碼。

Maxi Code 是由美國聯合包裹服務（UPS）公司研製的，用於包裹的分揀和跟蹤。

Aztec 是由美國韋林（Welch Allyn）公司推出的，最多可容納3832個數字或3067個字母字元或1914個位元組的資料。

下面，我們以PDF417碼為例，介紹二維條形碼的特性和特點。

（2） PDF417簡介

PDF417碼是由留美華人王寅敬（音）博士發明的。PDF是取英文Portable Data File三個單詞的首字母的縮寫，意為“便攜資料檔案”。因為組成條形碼的每一符號字元都是由4個條和4個空構成，如果將組成條形碼的最窄條或空稱為一個模組，則上述的4個條和4個空的總模組數一定為17，所以稱417碼或PDF417碼。

（3） PDF417的特點

① 資訊容量大：PDF417碼除可以表示字母、數字、ASCII字元外，還能表達二進位制數。為了使得編碼更加緊湊，提高資訊密度，PDF417在編碼時有三種格式：

擴充套件的字母數字壓縮格式 可容納1850 個字元；

二進位制 / ASCII格式 可容納1108 個位元組；

數字壓縮格式 可容納2710 個數字。

② 錯誤糾正能力：一維條形碼通常具有校驗功能以防止錯讀，一旦條形碼發生汙損將被拒讀。而二維條形碼不僅能防止錯誤，而且能糾正錯誤，即使條形碼部分損壞，也能將正確的資訊還原出來。

③ 印製要求不高 普通列印裝置均可列印，傳真件也能閱讀。

④ 可用多種閱讀裝置閱讀 PDF417碼可用帶光柵的鐳射閱讀器，線性及面掃描的影象式閱讀器閱讀。

⑤ 尺寸可調以適應不同的列印空間。

⑥ 碼制公開已形成國際標準，我國也已制定了417碼的國標。

（4） PDF417的糾錯功能

二維條形碼的糾錯功能是透過將部分資訊重複表示（冗餘）來實現的。比如在PDF417碼中，某一行除了包含本行的資訊外，還有一些反映其它位置上的字元（錯誤糾正碼）的資訊。這樣，即使當條形碼的某部分遭到損壞，也可以透過存在於其它位置的錯誤糾正碼將其資訊還原出來。

PDF417的糾錯能力依錯誤糾正碼字數的不同分為0~8共9級，級別越高，糾正碼字數越多，糾正能力越強，條形碼也越大。當糾正等級為8時，即使條形碼汙損50%也能被正確讀出。

（5） PDF417的幾種變形

PDF417還有幾種變形的碼制形式：

PDF417截短碼 在相對“乾淨”的環境中，條形碼損壞的可能性很小，則可將右邊的行指示符省略並減少終止符。

PDF417微碼 進一步縮減的PDF碼。

宏PDF417碼 當檔案內容太長，無法用一個PDF417碼錶示時，可用包含多個（1~99999個）條形碼分塊的宏PDF417碼來表示。

3。 二維條形碼的優勢

從以上的介紹可以看出，與一維條形碼相比二維條形碼有著明顯的優勢，歸納起來主要有以下幾個方面：

資料容量更大

超越了字母數字的限制

條形碼相對尺寸小

具有抗損毀能力

4。 二維條形碼的應用

（1） 運輸行業的應用

一個典型的運輸業務過程通常經歷：供應商——>貨運代理，貨運代理——>貨運公司，貨運公司——>客戶等幾個過程，在每個過程中都牽涉到發貨單據的處理。發貨單據含有大量的資訊，包括：發貨人資訊、收貨人資訊、貨物清單、運輸方式等等。單據處理的前提是資料的錄入，人工鍵盤錄入的方式存在著效率低、差錯率高的問題，已不能適應現代運輸業的要求。

二維條形碼在這方面提供了一個很好的解決方案，將單據的內容編成一個二維條形碼，列印在發貨單據上，在運輸業務的各個環節使用二維條形碼閱讀器掃描條形碼，資訊便錄入到計算機管理系統中，既快速又準確。

在美國，雖然 EDI 應用革新了業務流程的核心部分，但不巧的是它卻忽略了流程中的關鍵角色——貨運公司。許多 EDI 報文對於貨運商來說總是遲到 ，以至於因不能及時確認準確的裝運單資訊而影響了貨物運輸和客戶單據的生成。

美國貨運協會 （ATA） 因此提出了紙上 EDI 系統。 傳送方將EDI資訊編成一張PDF417條形碼標籤提交給貨運商，透過掃描條形碼，資訊立即傳入貨運商的計算機系統。這一切都發生在恰當的時間和恰當的地 點，使得整個運輸過程的效率大大提高。

（2） 身份識別卡的應用

美國國防部已經在軍人身份卡上印製 PDF417 碼。 持卡人的姓名，軍銜，照片和其他個人資訊被編成一個PDF417碼印在卡上。卡被用來做重要場所的進出管理及醫院就診管理。

該項應用的優點在於資料採集的實時性，低實施成本，卡片損壞（比如槍擊）也能閱讀，以及防偽性。

我國香港特別行政區的居民身份證也採用了PDF417碼。其它的應用，如營業執照、駕駛執照、護照、我國城市的流動人口暫住證、醫療保險卡等也都是很好的應用方向。

（3） 檔案和表格應用

日本Seimei 保險公司的每個經紀人在會見客戶時都帶著膝上型電腦。每張保單和協議都在電腦中製作並打印出來。當他們回到辦公室後需要將保單資料手工輸入到公司的主機中。

為了提高資料錄入的準確性和速度，他們在製作保單的同時將保單內容編成一個PDF417條形碼，列印在單據上，這樣他們就可以使用二維條形碼閱讀器掃描條形碼將資料錄入主機。

其它類似的應用還有：海關報關單、稅務申報單、政府部門的各類申請表等等。

（4） 資產跟蹤

美國鋼管公司在各地擁有不同種類的管道需要維護。為了跟蹤每根管子，他們將管子的編號，位置編號，製造廠商，長度，等級，尺寸，厚度以及其他資訊編成一個PDF417條形碼，製成標籤後貼在管子上。當管子移走或安裝時，操作員掃描條形碼標籤，資料庫資訊得到及時更新。

工廠可以採用二維條形碼跟蹤生產裝置；醫院和診所也可以採用二維條形碼標籤跟蹤裝置、計算機及手術器械。

5。 混合碼及其應用

隨著社會的發展、科技的進步、人民生活水平的提高、市場競爭的加劇，人們對資訊的要求不斷提高。一維條形碼在它的一些傳統應用領域，如：商業、藥品、後勤運輸等，由於受到資訊容量的限制（一般只能標識物品或業務的識別號），已越來越不能滿足人們的要求。二維條形碼技術的不斷完善正在這些應用領域引發著變革。

美國UCC組織（統一編碼委員會）推出了一種新的碼制——混合碼，它是一種一維碼和二維碼的組合碼，其中：

一維碼組成部分可以是：

UCC/EAN-128

UPC/EAN

Reduced Space Symbology （RSS）

二維碼組成部分可以是：

CC-A （一種專用於混合碼的PDF417 微碼的變體）

CC-B （標準 PDF417微碼）

CC-C （標準PDF417）

一維條形碼部分包含識別號，而二維條形碼部分包含補充資訊

將來可用線性CCD 和帶光柵的鐳射掃描器閱讀。

（1） 混合碼在後勤和運輸業務中的應用

採用 UCC/EAN-128 並以二維條形碼作為補充，提供採購定單號、裝運單、路線資訊、裝運通知的電子備份、包裝、包含事項和批號等資訊。

（2） 混合碼在藥品流通中的應用

用二維條形碼記錄補充資訊，可以提供過期日期以利於藥品週轉，同時可以記錄批號用於藥品跟蹤。

（3） 混合碼在零售業中的應用

在食品，特別是新鮮及冷凍的易壞的東西上標上批號和過期日期可以使得貨物的週轉效率大大提高。在電子產品上也可以標上軟體和硬體的版本修訂資訊。

6。 二維條形碼閱讀器

二維條形碼的閱讀裝置依閱讀原理的不同可分為：

線性CCD和線性影象式閱讀器（Linear Imager） 可閱讀一維條形碼和線性堆疊式二維碼（如PDF417），在閱讀二維碼時需要沿條形碼的垂直方向掃過整個條形碼，我們稱為“掃動式閱讀”。這類產品比較便宜，有很好的價效比；

帶光柵的鐳射閱讀器 可閱讀一維條形碼和線性堆疊式二維碼。閱讀二維碼時將光線對準條形碼，由光柵元件完成垂直掃描，不需要手工掃動。

影象式閱讀器（Image Reader） 採用攝像方式將條形碼影象攝取後進行分析和解碼，可閱讀一維條形碼和所有型別的二維條形碼，是一種高階裝置。

美國韋林（Welch Allyn）公司是世界上主要的條形碼閱讀裝置製造商之一，其CCD技術、影象式閱讀器（Image Reader）技術以及譯碼技術處於世界領先地位，最近她又提出了線性影象（Linear Imaging）技術的新概念。以先進的技術為基礎，韋林的二維條形碼閱讀裝置一直領導著世界的潮流，其主要產品包括IT3800和IT4400兩大系列。

Data Matrix

Data Matrix 二維條形碼的發展

Data Matrix 二維條形碼原名Datacode，由美國國際資料公司（International Data Matrix， 簡稱ID Matrix）於1989年發明。Data-Matrix二維條形碼是一種矩陣式二維條形碼，其發展的構想是希望在較小的條形碼標籤上存入更多的資料量。Data Matrix二維條形碼的最小尺寸是目前所有條形碼中最小的，尤其特別適用於小零件的標識，以及直接印刷在實體上。

Data Matrix 二維條形碼又可分為ECC000-140與ECC200兩種型別，ECC000-140具有多種不同等級的錯誤糾正功能，而ECC200則透過Reed-Solomon演演算法產生多項式計算出錯誤糾正碼，其尺寸可以依需求印成不同大小，但採用的錯誤糾正碼應與尺寸配合，由於其演演算法較為容易，且尺寸較有彈性，故一般以ECC200較為普遍，本節也僅介紹ECC200規格的Data Matrix二維條形碼碼，以下所說的Data- Matrix二維條形碼事實上都是指ECC200而言。

圖 Data Matrix二維條形碼的外觀

如圖所示，Data Matrix二維條形碼的外觀是一個由許多小方格所組成的正方形或長方形符號，其資訊的儲存是以淺色與深色方格的排列組合，以二位元碼（Binary-code）方式來編碼，故電腦可直接讀取其資料內容，而不需要如傳統一維條形碼的符號對映表（Character Look-up Table）。深色代表 “1”，淺色代表 “0”，再利用成串（String）的淺色與深色方格來描述特殊的字元資訊，這些字串再列成一個完成的矩陣式碼，形成DataMatrix二維條形碼碼，再以不同的印表機印在不同材質表面上。由於Data Matrix二維條形碼只需要讀取資料的20%即可精確辨讀，因此很適合應用在條形碼容易受損的場所，例如印在暴露於高熱、化學清潔劑、機械剝蝕等特殊環境的零件上。

Data Matrix二維條形碼的尺寸可任意調整，最大可到14平方英寸，最小可到0。0002平方英寸，這個尺寸也是目前一維與二維條形碼中最小的，因此特別適合印在電路板的零元件上。另一方面，大多數的條形碼的大小與編入的資料量有絕對的關係，但是Data Matrix二維條形碼的尺寸與其編入的資料量卻是相互獨立的，因此它的尺寸比較有彈性。 此外，DataMatrix二維條形碼最大儲存量為2，000bytes，自動糾正錯誤的能力較低，只適用特別的CCD掃瞄器來解讀。

Data Matrix二維條形碼的結構

（一） 特性

Data Matrix二維條形碼碼具有以下特性：

可編碼字元集包括全部的ASCII字元及擴充ASCII字元，共256個字元。

條形碼大小（不包括空白區）：10×10 ~ 144×144

資料容量：235個文數字資料，1556個8位元資料，3116個數字資料。

錯誤糾正：透過Reed-Solomon演演算法產生多項式計算獲得錯誤糾正碼。不同尺寸宜採用不同數量的錯誤糾正碼。

（二 ）基本結構

每個Data Matrix二維條形碼符號由規則排列的方形模組構成的資料區組成，資料區的四周由定點陣圖形（Finder Pattern）所包圍，定點陣圖形的四周則由空白區包圍，資料區再以排點陣圖形（Alignment Patterns）加以分隔。

定點陣圖形

定點陣圖形是資料區域的一個周界，為一個模組寬度。其中兩條鄰邊為暗實線，主要用於限定物理尺寸；定位和符號失真。另兩條鄰邊由交替的深色和淺色模組組成，主要用於限定符號的單元結構，但也能幫助確定物理尺寸及失真。

符號尺寸

ECC000-140符號有奇數行與奇數列。符號外觀為一方形矩陣，尺寸從9×9至49×49，不包括空白區。這些符號可透過右上角深色方格識別出來。

ECC200符號有偶數行與偶數列。有些符號是正方形，尺寸從10×10至144×144，不包括空白區。有些是長方形，尺寸從8×18至16×48，不包括空白區。所有的ECC200符號都可以透過右上角淺色方格識別出來。

資料表示方法

Data Matrix二維條形碼按以下步驟來表示資料：

資料編碼

先分析要表示的資料，選取合適的編碼方案，按所選定的方案將資料流轉為字碼流，並加入必要的填字，如果使用者未規定矩陣寸，則應選取能滿足要存放資料的最小尺寸。DataMatrix二維條形碼共有6種編碼方案，即6種字碼集，見表10。1。

Data Matrix二維條形碼的編碼方案與相對應之字元集

編碼方案 字元集

ASCII 十進位數字

ASCII值0~127

擴充套件ASCII值128~255

C40

基本大寫文數字型

Text 基本小寫文數字型

EDIFACT 32~94

Base256 0~255

X12 ANSI X12 EDI資料集

錯誤檢測和糾正字碼（ECC）的產生

對少於255個字碼的Data Matrix二維條形碼，錯誤糾正字碼可由資料字碼計算得出。對於多於255個字碼的符號，應將資料字碼分成多個模組，然後再產生每一個模組的錯誤糾正字碼。錯誤糾正字碼能夠糾正兩種類誤字碼，包括E錯誤（已知位置上的錯誤字碼），以及T錯誤（未知位置上的錯誤字碼）。換句話說，E錯誤是不能被掃瞄或不能被解碼的符號字元，T錯誤則是被錯誤解碼的符號字元。

匿名使用者 1級 2007-06-23 回答

二維條形碼（2D Barcode）