二維碼技術(shù)與應(yīng)用培訓(xùn)資料課件(53頁P(yáng)PT)

1、第五章 二維條碼 條碼技術(shù)與應(yīng)用第1頁，共53頁。第五章 二維條碼第一節(jié) 二維條碼簡介第二節(jié) 行排式二維條碼第三節(jié)矩陣式二維條碼第四節(jié)二維條碼應(yīng)用第2頁，共53頁。第一節(jié) 二維條碼簡介 1二維條碼的起源與發(fā)展2二維條碼的特點(diǎn)21二維條碼與一維條碼的區(qū)別與比較 22二維條碼與磁卡、IC卡、光卡之比較 3二維條碼的分類 4二維條碼識(shí)讀設(shè)備 第3頁，共53頁。1二維條碼的起源與發(fā)展 二維條碼技術(shù)是在一維條碼無法滿足實(shí)際應(yīng)用需求的前提下產(chǎn)生的。由于受信息容量的限制，一維條碼通常是對(duì)物品的標(biāo)識(shí)，而二維條碼是對(duì)物品的描述。 所謂對(duì)物品的標(biāo)識(shí)，就是給某物品分配一個(gè)代碼，代碼以條碼的形式標(biāo)識(shí)在物品上，用來標(biāo)識(shí)

2、該物品以便自動(dòng)掃描設(shè)備的識(shí)讀，代碼或一維條碼本身不表示該產(chǎn)品的描述性信息。 我國已制定了兩個(gè)二維條碼的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 17172-1997四一七條碼，GB/T 18284-2000快速響應(yīng)矩陣碼。 第4頁，共53頁。2二維條碼的特點(diǎn) 21二維條碼與一維條碼的區(qū)別與比較 信息量容量大、安全性高、讀取率高、錯(cuò)誤糾正能力強(qiáng)等特性是二維條碼的主要特點(diǎn)。 第5頁，共53頁。2二維條碼的特點(diǎn)二維條碼與一維條碼的比較 項(xiàng)目條碼類型信息密度與信息容量錯(cuò)誤校驗(yàn)及糾錯(cuò)正能力垂直方向是否攜帶信息用途對(duì)數(shù)據(jù)庫和通訊網(wǎng)絡(luò)的依賴識(shí)讀設(shè)備一維條碼信息密度低，信息容量較小可通過校驗(yàn)字符進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)，沒有錯(cuò)糾能力不攜帶信息

3、對(duì)物品的標(biāo)識(shí)多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合依賴數(shù)據(jù)庫及通訊網(wǎng)絡(luò)可用線掃描器識(shí)讀，如光筆、線陣CCD、激光槍等二維條碼信息密度高，信息容量大具有錯(cuò)誤校驗(yàn)和糾錯(cuò)能力，可根據(jù)需求設(shè)置不同的糾錯(cuò)級(jí)別攜帶信息對(duì)物品的描述可不依賴數(shù)據(jù)庫及通訊網(wǎng)絡(luò)而單獨(dú)應(yīng)用對(duì)于行排式二維條碼可用線掃描器的多次掃描識(shí)讀；對(duì)于矩陣式二維條碼僅能用圖像掃描器識(shí)讀第6頁，共53頁。2二維條碼的特點(diǎn)二維條碼與磁卡、IC卡、光卡的比較比較點(diǎn)二維條碼磁卡IC卡光卡抗磁力強(qiáng)弱中等強(qiáng)抗靜電強(qiáng)中等中等強(qiáng)抗損性強(qiáng)可折疊可局部穿孔可局部切割弱不可折疊不可穿孔不可切割弱不可折疊不可穿孔不可切割弱不可折疊不可穿孔不可切割第7頁，共53頁。3二維條碼的分類 二維條碼通常

4、分為以下二種類型： （1）行排式二維條碼 （2D STACKED BAR CODE） 又稱：堆積式二維條碼或?qū)优攀蕉S條碼，其編碼原理是建立在一維條碼基礎(chǔ)之上，按需要堆積成二行或多行。有代表性的行排式二維條碼有PDF417、CODE49、CODE 16K等。 （2）矩陣式二維條碼 （2D MATRIX BAR CODE） 又稱：棋盤式二維條碼。具有代表性的矩陣式二維條碼有：QR Code 、Data Matrix、Maxi Code、Code One等。 第8頁，共53頁。3二維條碼的分類QR 碼 第9頁，共53頁。3二維條碼的分類二維條碼的識(shí)讀設(shè)備依識(shí)讀原理的不同可分為： （1）線性CCD和

5、線性圖像式識(shí)讀器（Linear Imager），可識(shí)讀一維條碼和行排式二維條碼（如PDF417）。 （2）帶光柵的激光識(shí)讀器，可識(shí)讀一維條碼和行排式二維條碼。 （3）圖像式識(shí)讀器（Image Reader） ，可識(shí)讀一維條碼和二維條碼。 第10頁，共53頁。 第二節(jié) 行排式二維條碼 1PDF417條碼 PDF417條碼是由留美華人王寅敬 （音）博士發(fā)明的。PDF取自英文Portable Data File三個(gè)單詞的首字母，意為“便攜數(shù)據(jù)文件”。因?yàn)榻M成條碼的每一符號(hào)字符都是由4個(gè)條和4個(gè)空共17個(gè)模塊構(gòu)成，所以稱為PDF417條碼。 第11頁，共53頁。1PDF417條碼 PDF417是一種多

6、層、可變長度 、具有高容量和糾錯(cuò)能力的二維條碼。每一個(gè)PDF417符號(hào)可以表示1100個(gè)字節(jié)、或1800個(gè)ASC字符或2700個(gè)數(shù)字的信息。 第12頁，共53頁。1PDF417條碼（1）層與符號(hào)字符（Row and Symbol Character） 每一個(gè)PDF417條碼符號(hào)均由多層堆積而成，其層數(shù)為390。 （2）簇（Cluster） PDF417的字符集可分為三個(gè)相互獨(dú)立的子集，即三個(gè)簇。（3）錯(cuò)誤糾正碼詞（Error Correction Codeword） PDF417的糾錯(cuò)等級(jí)分為9級(jí)，級(jí)別越高，糾正能力越強(qiáng)。由于這種糾錯(cuò)功能，使得污損的PDF417條碼也可以被正確識(shí)讀。（4）數(shù)據(jù)

7、組合模式（Data Compaction Mode） PDF417提供了三種數(shù)據(jù)組合模式，每一種模式定義一種數(shù)據(jù)序列與碼詞序列之間的轉(zhuǎn)換方法。三種模式為：文本組合模式（Text Compaction， Mode-TC）、字節(jié)組合模式（Byte Compaction， Mode-BC）、數(shù)字組合模式（Numeric Compaction ，Mode-NC）。 第13頁，共53頁。1PDF417條碼（5）全球標(biāo)簽標(biāo)識(shí)符（Global Label Identifier-GLI） 一個(gè)GLI是一個(gè)特殊的符號(hào)字符，它可激活一組解釋，GLIS的應(yīng)用使PDF417可以表示國際語言集，以及工業(yè)或用戶定義的字符

8、集。（6）宏P(guān)DF417 這種機(jī)制可以把一個(gè)PDF417符號(hào)無法表示的大文件分成多個(gè)PDF417符號(hào)來表示。宏P(guān)DF417包含了一些附加控制信息來支持文件的分塊表示，譯碼器利用這些信息來正確組合和檢查所表示的文件，不必?fù)?dān)心符號(hào)的識(shí)讀次序。（7）PDF417其它特性及其變體 這種壓縮版本減少了非數(shù)據(jù)符的數(shù)量，但卻以降低其堅(jiān)固性，抗噪音，損傷，污染等能力為代價(jià)。截短PDF417條碼與普通PDF417完全兼容。 第14頁，共53頁。PDF417條碼的特性項(xiàng) 目特 性可編碼字符集全ASCII字符或8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，可表示漢字類型連續(xù)、多層字符自校驗(yàn)功能有符號(hào)尺寸可變，高度3到90行，寬度90到583個(gè)模

9、塊寬度雙向可讀是錯(cuò)誤糾正碼詞數(shù)2到512個(gè)最大數(shù)據(jù)容量（錯(cuò)誤糾正級(jí)別為0時(shí)）1850個(gè)文本字符或2710個(gè)數(shù)字或1108個(gè)字節(jié)附加屬性可選擇糾錯(cuò)級(jí)別、可跨行掃描、宏P(guān)DF417條碼、全球標(biāo)記標(biāo)識(shí)符等第15頁，共53頁。PDF417符號(hào)結(jié)構(gòu) 每一個(gè)PDF417符號(hào)由空白區(qū)包圍的一序列層組成。每一層包括：a.左空白區(qū) b.起始符 c.左層指示符號(hào)字符 d.1到30個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)字符 e.右層指示符號(hào)字符 f.終止符 g.右空白區(qū)第16頁，共53頁。PDF417符號(hào)字符的結(jié)構(gòu) 每一個(gè)符號(hào)字符包括4個(gè)條和4個(gè)空，每一個(gè)條或空由1-6個(gè)模塊組成。在一個(gè)符號(hào)字符中，4個(gè)條和4個(gè)空的總模塊數(shù)為17。 第17頁，

10、共53頁。12PDF417條碼的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀 中國二維條碼列為九五期間的國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。1997年12月碼國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17172-1997四一七條碼正式頒布； 自Symbol公司1991年將PDF417作為公開的標(biāo)準(zhǔn)后，PDF417條碼為越來越多的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)所接受。如：AIM1994年被選定為國際自動(dòng)識(shí)別制造商協(xié)會(huì)（AIM）標(biāo)準(zhǔn)；ANSIMH10.81996年美國標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(ANSI)將PDF417做為美國的運(yùn)輸包裝的紙面EDI標(biāo)準(zhǔn)；CEN1997年歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CEN)通過了PDF417的歐洲標(biāo)準(zhǔn)； 第18頁，共53頁。2Code 49條碼 一種多層、連續(xù)型、可變長度的條碼符

11、號(hào)，它可以表示全部的128個(gè)ASCII字符。每個(gè)Code 49條碼符號(hào)由2到8層組成，每層有18個(gè)條和17個(gè)空。層與層之間由一個(gè)層分隔條分開。每層包含一個(gè)層標(biāo)識(shí)符，最后一層包含表示符號(hào)層數(shù)的信息。 第19頁，共53頁。 Code 49條碼的特性 項(xiàng)目特性可編碼字符集全部128個(gè)ASCII字符類型連續(xù)型，多層每個(gè)符號(hào)字符單元數(shù)8（4條，4空）每個(gè)符號(hào)字符模塊總數(shù)16符號(hào)寬度81X（包括空白區(qū)）符號(hào)高度可變（28層）數(shù)據(jù)容量2層符號(hào)：9個(gè)數(shù)字字母型字符或15個(gè)數(shù)字字符8層符號(hào)：49個(gè)數(shù)字字母型字符或81個(gè)數(shù)字字符層自校驗(yàn)功能有符號(hào)校驗(yàn)字符2個(gè)或3個(gè)，強(qiáng)制型雙向可譯碼性是，通過層其它特性工業(yè)特定標(biāo)志

12、，字段分隔符，信息追加，序列符號(hào)連接第20頁，共53頁。3Code 16K條碼 一種多層、連續(xù)型可變長度的條碼符號(hào)，可以表示全ASCII字符集的128個(gè)字符及擴(kuò)展ASCII字符。它采用UPC及Code128字符。一個(gè)16層的Code 16K符號(hào)，可以表示77個(gè)ASCII字符或154個(gè)數(shù)字字符。Code 16K通過唯一的起始符/終止符標(biāo)識(shí)層號(hào)，通過字符自校驗(yàn)及兩個(gè)模107的校驗(yàn)字符進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)。 第21頁，共53頁。Code 16K條碼的特性 項(xiàng)目特性可編碼字符集全部128個(gè)ASCII字符，全128個(gè)擴(kuò)展ASCII字符類型連續(xù)型，多層每個(gè)符號(hào)字符單元數(shù)6（3條，3空）每個(gè)符號(hào)字符模塊數(shù)11符號(hào)寬

13、度81X（包括空白區(qū)）符號(hào)高度可變（216層）數(shù)據(jù)容量2層符號(hào)：7個(gè)ASCII字符或14個(gè)數(shù)字字符8層符號(hào)：49個(gè)ASCII字符或1541個(gè)數(shù)字字符層自校驗(yàn)功能有符號(hào)校驗(yàn)字符2個(gè)，強(qiáng)制型雙向可譯碼性是，通過層（任意次序）其它特性工業(yè)特定標(biāo)志，區(qū)域分隔符字符，信息追加，序列符號(hào)連接，擴(kuò)展數(shù)量長度選擇第22頁，共53頁。第三節(jié) 矩陣式二維條碼 1QR Code條碼 QR Code是由日本Denso公司于1994年9月研制的一種矩陣式二維條碼，它除具有二維條碼所具有的信息容量大、可靠性高、可表示漢字及圖象多種信息、保密防偽性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)外，還具有以下特點(diǎn)： （1）超高速識(shí)讀 QR Code碼的超高速識(shí)讀

14、特性，使它適宜應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線管理等領(lǐng)域。（2）全方位識(shí)讀 QR Code具有全方位（360）識(shí)讀特點(diǎn)。（3）能夠有效地表示中國漢字、日本漢字第23頁，共53頁。QR Code 與Data Martix和 PDF 417的比較 碼制QR CodeData MartixPDF 417符號(hào)結(jié)構(gòu)研制公司Denso Corp.(日本)I.D. Matrix Inc.(美國)Symbol Technolgies Inc(美國)碼制分類矩陣式行排式識(shí)讀速度*30個(gè)/每秒23個(gè)/秒3個(gè)/秒識(shí)讀方向全方位（360）10識(shí)讀方法深色/淺色模塊判別條空寬度尺寸判別漢字表示13bit16bit16bit第24

15、頁，共53頁。22 QR Code編碼字符集 （1）數(shù)字型數(shù)據(jù)（數(shù)字09）；（2）字母數(shù)字型數(shù)據(jù)（數(shù)字09；大寫字母AZ；9個(gè)其他字符：space ，$， %， *， +， -， .， /， ：）；（3）8位字節(jié)型數(shù)據(jù)；（4）日本漢字字符；（5）中國漢字字符（GB 2312信息交換用漢字編碼字符集 基本集對(duì)應(yīng)的漢字和非漢字字符）。 第25頁，共53頁。QR Code碼符號(hào)的基本特性 符號(hào)規(guī)格2121模塊（版本1）-177177 模塊（版本40）(每一規(guī)格：每邊增加4個(gè)模塊)數(shù)據(jù)類型與容量（指最大規(guī)格符號(hào)版本40-L級(jí)）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)7089個(gè)字符字母數(shù)據(jù)4296個(gè)字符8位字節(jié)數(shù)據(jù)2953個(gè)字符中國漢

16、字、日本漢字?jǐn)?shù)據(jù) 1817個(gè)字符數(shù)據(jù)表示方法深色模塊表示二進(jìn)制“1”，淺色模塊表示二進(jìn)制“0”。糾錯(cuò)能力 L級(jí)：約可糾錯(cuò)7%的數(shù)據(jù)碼字 M級(jí)：約可糾錯(cuò)15%的數(shù)據(jù)碼字 Q級(jí)：約可糾錯(cuò)25%的數(shù)據(jù)碼字 H級(jí)：約可糾錯(cuò)30%的數(shù)據(jù)碼字結(jié)構(gòu)鏈接（可選）可用1-16個(gè)QR Code條碼符號(hào)表示掩模（固有）可以使符號(hào)中深色與淺色模塊的比例接近1：1，使因相鄰模塊的排列造成譯碼困難的可能性降為最小。擴(kuò)充解釋（可選）這種方式使符號(hào)可以表示缺省字符集以外的數(shù)據(jù)（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希臘字母等），以及其他解釋（如用一定的壓縮方式表示的數(shù)據(jù)）或者針對(duì)行業(yè)特點(diǎn)的需要進(jìn)行編碼。獨(dú)立定位功能有第26頁，共53頁

17、。2. Data Matrix條碼 Data Matrix是一種矩陣式二維條碼。它有兩種類型，即ECC000-140和ECC200。ECC000-140具有幾種不同等級(jí)的卷積糾錯(cuò)功能；而ECC200則使用Reed-Solomon糾錯(cuò)。 第27頁，共53頁。Data Matrix條碼的特性 項(xiàng)目特性可編碼字符集全部ASCII字符及擴(kuò)展ASCII字符類型矩陣式二維條碼符號(hào)寬度ECC000-140：949，ECC200：10144符號(hào)高度ECC000-140：949，ECC200：10144最大數(shù)據(jù)容量2335個(gè)文本字符，3116個(gè)數(shù)字或1556個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)追加允許一個(gè)數(shù)據(jù)文件使用最多16個(gè)條碼符號(hào)表

18、示第28頁，共53頁。22 附加特性 （1）反轉(zhuǎn)映像：（固有）符號(hào)在標(biāo)記時(shí)具有隨意性，圖像可以是在淺色背景上的深色圖形，也可以是在深色背景上的淺色圖形（見圖5-10）。（2）擴(kuò)充解釋：（僅適用ECC200，可選）這種方式使符號(hào)可以表示其他字符集的字符（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希臘字母、希伯來字符），以及其他數(shù)據(jù)解釋或者針對(duì)行業(yè)特點(diǎn)的需要進(jìn)行編碼。（3）長方形符號(hào)：（僅適用ECC200，可選）在長方形符號(hào)中指定6種符號(hào)格式。（4）結(jié)構(gòu)化追加：（僅適用ECC200，可選）允許一個(gè)數(shù)據(jù)文件以多達(dá)16個(gè)Data Matrix符號(hào)表示。以任意的順序掃描，能正確地重新連接起來，恢復(fù)成原始數(shù)據(jù)。 第29

19、頁，共53頁。22 附加特性 ECC-140（a）和ECC200（b、c）編碼“A1B2C3D4E5F6G7H8I9J0K1L2” a.ECC140(淺色背景黑色圖形)b.ECC200(淺色背景黑色圖形)ECC200(深色背景淺色圖形)第30頁，共53頁。23 符號(hào)結(jié)構(gòu) 每個(gè)Data Matrix符號(hào)由規(guī)則排列的方形模塊構(gòu)成的數(shù)據(jù)區(qū)組成。在較大的ECC200符號(hào)中，數(shù)據(jù)區(qū)由校正圖形分隔。數(shù)據(jù)區(qū)的四周由尋像圖形包圍，尋像圖形的四周則由空白區(qū)包圍。 （1） 尋像圖形 （2）符號(hào)尺寸和容量 第31頁，共53頁。3. Maxicode 條碼 一種固定長度（尺寸）的矩陣式二維條碼，它有緊密相連的平行六邊

20、形模塊和位于符號(hào)中央位置的定位圖形組成。Maxicode符號(hào)共有7種模式（包括兩種作廢模式）?？杀硎救緼SCII字符和擴(kuò)展ASCII字符。 第32頁，共53頁。 Maxicode條碼的特性 項(xiàng)目特性可編碼字符集全部ASCII字符及擴(kuò)展ASCII字符，符號(hào)控制字符類型矩陣式二維條碼符號(hào)寬度名義尺寸：28.14mm符號(hào)高度名義尺寸：26.91mm最大數(shù)據(jù)容量93個(gè)文本字符，138個(gè)數(shù)字定位獨(dú)立是字符自校驗(yàn)有糾錯(cuò)碼詞50 或66個(gè)附加特性擴(kuò)充解釋，結(jié)構(gòu)追加第33頁，共53頁。31基本特征 (1)編碼字符集 （2）字符集 （3）Maxicode符號(hào)碼字的表示每個(gè)碼字由六個(gè)六邊形的模塊組成。每個(gè)模塊表

21、示一個(gè)二進(jìn)制位，暗模塊表示“1”，淺色模塊表示“0”。通常六個(gè)模塊排列成三層，順序?yàn)閺挠疑现磷笙?，下圖是所示典型的符號(hào)字符模塊。 第34頁，共53頁。31基本特征由于Maxicode符號(hào)的特殊結(jié)構(gòu)，符號(hào)字符1 9 和137 144 具有特殊的排列形式，見圖 第35頁，共53頁。31基本特征（4）符號(hào)尺寸名義尺寸為寬28.14mm 高26.91mm。（5）最大數(shù)據(jù)容量：數(shù)字字母型字符93個(gè)數(shù)字字符138個(gè)（6） 糾錯(cuò)每個(gè)Maxicode符號(hào)有50或66個(gè)糾錯(cuò)碼字（7）類型：矩陣式二維條碼（8）獨(dú)立定位：可以 第36頁，共53頁。32 附加特征 Maxicode固有的或可選的附加特征：（1）尋像圖

22、形（固有）（2）糾錯(cuò)（固有）（3）模式（固有）（4）擴(kuò)充解釋（可選）（5）結(jié)構(gòu)化追加（可選）第37頁，共53頁。33符號(hào)結(jié)構(gòu) 每個(gè)Maxicode符號(hào)有一個(gè)中央尋像圖形，四周成正方形排列著由六邊形模塊組成的層。符號(hào)共有33層，每層分別由30個(gè)或29個(gè)模塊組成。符號(hào)四周應(yīng)有空白區(qū)。（1）尋像圖形尋像圖形由3個(gè)同心圓構(gòu)成暗帶及其相間的明帶組成。尋像圖形的中央為一個(gè)虛擬模塊。中央尋像圖形及其周圍的排列情況見圖。（2）定位圖形 定位的信息由6組以3個(gè)模塊組成的圖形給出，定位圖形的精確位置見圖 第38頁，共53頁。34符號(hào)字符與模塊序列 符號(hào)最上面一層最右側(cè)的兩個(gè)模塊是不用的（見下圖 ），它們用暗模塊表

23、示。 第39頁，共53頁。4Code one條碼 Code one符號(hào)中包含可由快速線性探測(cè)器識(shí)別的識(shí)別圖案。每一模塊的寬和高的尺寸為X。Code one符號(hào)共有10種版本及14種尺寸。最大的符號(hào)，即版本B，可以表示2218個(gè)數(shù)字字母型字符或3550個(gè)數(shù)字，以及560個(gè)糾錯(cuò)字符。Code one 可以表示全部256個(gè)ASCII字符，另加4個(gè)功能字符及1個(gè)填充字符。 第40頁，共53頁。 Code one條碼的特性 項(xiàng)目特性可編碼字符集全部ASCII字符及擴(kuò)展ASCII字符，4個(gè)功能字符，一個(gè)填充/信息分隔符，8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)類型矩陣式二維條碼符號(hào)寬度版本S-10：13X，版本H：134X符號(hào)高度版本S-10：9X，版本H：148X最大數(shù)據(jù)容量2218個(gè)文本字符，3550個(gè)數(shù)字或1478個(gè)字節(jié)定位獨(dú)立是字符自校驗(yàn)無錯(cuò)誤糾正碼詞4560個(gè)第41頁，共53頁。第四節(jié) 二維條碼應(yīng)用 1物流管理中的條碼應(yīng)用 1.1 生產(chǎn)過程管理中的條碼應(yīng)用 1.2 庫存管理中的條碼應(yīng)用 1.3 配送管理中的條碼應(yīng)用 2證卡管理中的條碼應(yīng)用 21 證