二維條碼知識概述

二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼

一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼盡管提高了資料收集與資料處理的速度，但由於受到資料容量的限制，一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼僅能標(biāo)識商品，而不能描述商品，因此相當(dāng)依靠電腦網(wǎng)路和資料庫。在沒有資料庫或不便連網(wǎng)路的地點(diǎn)，一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼專門難派上用場。也因此，最近幾年開始有人提出一些儲存量較高的二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼。由於二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼具有高密度、大容量、抗磨損等特點(diǎn)，因此更拓寬了\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的應(yīng)用領(lǐng)域。

近年來，隨著資料自動收集技術(shù)的進(jìn)展，用\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼符號表示更多資訊的要求與日俱增，而一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼最大資料長度通常不超過15個字元，故多用以存放關(guān)鍵索引值(Key)，僅可作為一種資料標(biāo)識，不能對產(chǎn)品進(jìn)行描述，因此需透過網(wǎng)路到資料庫抓取更多的資料項(xiàng)目，因此在缺乏網(wǎng)路或資料庫的狀況下，一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼便失去意義。此外一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼有一個明顯的缺點(diǎn)，即垂直方向不攜帶資料，故資料密度偏低。當(dāng)初如此設(shè)計有二個目的：(1)為了保證局部損壞的\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼仍可正確辨識，(2)使掃瞄容易完成。

要提高資料密度，又要在一個固定面積上印出所需資料，可用二種方法來解決：(1)在一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的基礎(chǔ)上向二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼方向擴(kuò)展，(2)利用圖像識不原理，采納新的幾何形體和結(jié)構(gòu)設(shè)計出二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼。前者進(jìn)展出堆疊式(Stacked)二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，後者則有矩陣式(Matrix)二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼之進(jìn)展，構(gòu)成現(xiàn)今二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的兩大類型。堆疊式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的編碼原理是建立在一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的基礎(chǔ)上，將一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的高度變窄，再依需要堆成多行，其在編碼設(shè)計、檢查原理、識讀方式等方面都繼承了一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的特點(diǎn)，但由於行數(shù)增加，對行的辨不、解碼算法及軟體則與一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼有所不同。較具代表性的堆疊式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼有PDF417,Code16K,Supercode,Code49等。

矩陣式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼是以矩陣的形式組成，在矩陣相應(yīng)元素位置上，用點(diǎn)(Dot)的出現(xiàn)表示二進(jìn)制的“1”，不出現(xiàn)表示二進(jìn)制的“0”，點(diǎn)的排列組合確定了矩陣碼所代表的意義。其中點(diǎn)能夠是方點(diǎn)、圓點(diǎn)或其它形狀的點(diǎn)。矩陣碼是建立在電腦圖像處理技術(shù)、組合編碼原理等基礎(chǔ)上的圖形符號自動辨識的碼制，已較不適合用“\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼”稱之。具有代表性的矩陣式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼有Datamatrix,Maxicode,Vericode,Softstrip,Code1,PhilipsDotCode等。

二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的新技術(shù)在1980年代晚期逐漸被重視，在「資料儲存量大」、「資訊隨著產(chǎn)品走」、「能夠傳真影印」、「錯誤糾正能力高」等特性下，二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼在1990年代初期已逐漸被使用。第8.1節(jié)二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的差不多概念二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼術(shù)語定義堆疊式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼(2DStackedCode)

堆疊式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼是一種多層符號(Multi-RowSymbology)，通常是將一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的高度截短再層疊起來表示資料。

矩陣式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼(2DMatrixCode)

矩陣式二\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼是一種由中心點(diǎn)到與中心點(diǎn)固定距離的多邊形單元所組成的圖形，用來表示資料及其它與符號相關(guān)功能。

資料字元(DataCharacter)

用於表示特定資料的ASCII字元集的一個字母、數(shù)字或?qū)ｉT符號等字元。

符號字元(SymbolCharacter)

依\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼符號規(guī)則定義來表示資料的線條、空白組合形式。資料字元與符號字元間不一定是一對一的關(guān)系。一般情況下，每個符號字元分配一個唯一的值。

代碼集(CodeSet)

代碼集是指將資字元轉(zhuǎn)化為符號字元值的方法。

字碼(Codeword)

字碼是指符號字元的值，為原始資料轉(zhuǎn)換為符號字元過程的一個中間值，一種\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的字碼數(shù)決定了該類\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼所有符號字元的數(shù)量。

字元自我檢查(CharacterSelf-Checking)

字元自我檢查是指在一個符號字元中出現(xiàn)單一的印刷錯誤時，掃瞄器可不能將該符號字元解碼成其它符號字元的特性。

錯誤糾正字元(ErrorCorrectionCharacter)

用於錯誤偵測和錯誤糾正的符號字元，這些字元是由其它符號字元計算而得，二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼一般有多個錯誤糾正字元用於錯誤偵測以及錯誤糾正。有些線性掃瞄器有一個錯誤糾正字元用於偵測錯誤。

E錯誤糾正(ErasureCorrection)

E錯誤是指在已知位置上因圖像對比度不夠，或有大污點(diǎn)等緣故造成該位置符號字元無法辨識，因此又稱為拒讀錯誤。通過錯誤糾正字元對E錯誤的恢復(fù)稱為E錯誤糾正。對於每個E錯誤的糾正僅需一個錯誤糾正字元。

T錯誤糾正(ErrorCorrection)

T錯誤是指因某種緣故將一個符號字元識讀為其它符號字元的錯誤，因此又稱為替代錯誤。T錯誤的位置以及該位置的正確值差不多上未知的，因此對每個T錯誤的糾正需要兩個錯誤糾正字元，一個用於找出位置，另一個用於糾正錯誤。

錯誤偵測(ErrorDetection)

一般是保留一些錯誤糾正字元用於錯誤偵測，這些字元被稱為偵測字元，用以偵測出符號中不超出錯誤糾正容量的錯誤數(shù)量，從而保證符號不被讀錯。此外，也可利用軟體透過偵測無效錯誤糾正的計算結(jié)果提供錯誤偵測功能。若僅為E錯誤糾正則不提供錯誤偵測功能。\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器的分類

一般對\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器的分類如圖7.1所示，共可分為四類：(1)手持雷射\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器(Hand-HeldLaserBarCodeReader)，(2)固定式雷射\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器(FixedLaserBarCodeReader)，(3)CCD\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器(ChargeCoupledDeviceBarCodeReader)，(4)光筆\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器(WAND或稱LightPen)。若依掃瞄方式分類，則有「單點(diǎn)式」、「線型」與「面型」等叁種。

圖7.1\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器的分類

\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器可分為二個獨(dú)立之部份：輸入元件(InputDevice)及解碼器(Decoder)。二者可一體成型，也能夠電線連接，或利用紅外線以無線方式輸送資料。

輸入元件要緊包括光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器兩大部份，光電系統(tǒng)要緊用來掃瞄\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，掃瞄動作可藉著操作者手的移動或\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的移動來完成。當(dāng)光源照耀到\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，反射光經(jīng)光路設(shè)計落在感測元件上時，感測元件隨著不同內(nèi)射光之強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成不同的類比訊號，經(jīng)類比數(shù)位(A/D)轉(zhuǎn)換器器處理成數(shù)位碼輸出。

數(shù)位碼輸出到解碼器中，將數(shù)位碼解譯成\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼訊號，即完成了\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄的工作。\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器的讀取系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7.2所示：

圖7.2\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器的讀取系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光筆\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器

其取像方式為單點(diǎn)式，藉由人手之移動來完成掃瞄\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼之動作，掃瞄速度可達(dá)每秒3”到30”。光筆的讀取方式為接觸式讀取，光筆尖端\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼距離最多只能容許0.05”，可視為讀取距離，屬於\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器之低階產(chǎn)品。目前的光筆只能讀取一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼。較需注意的是光徑需符合最小\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼間距，以能完整讀取\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼之資料，光源采波長660nmLED為主。

CCD\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器

線型CCD要緊用於一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，而面型CCD要緊應(yīng)用於資料量豐富的二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼。其感測元件為光耦合器(Charge-CoupledDevice)，一般簡稱為CCD。CCD的取像方式是屬於線型接觸式，由於其感測元件長度涵蓋\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼長度范圍，因此讀取時并不需要左右移動，CCD的解析度約為2048dpi，掃瞄速度較光筆快。

CCD的讀取距離較雷射式的短，傳統(tǒng)CCD讀取距離約可容許10~25mm，并非一定要完全接觸。目前則在增加讀取距離上努力，差不多有2”~5”之加強(qiáng)型CCD開發(fā)出來，以后則希望讀取距離能加強(qiáng)至10”。在讀取寬度上，以60mm與80mm為主，光源則以波長660nm紅光發(fā)光二級體(LED)陣列為主。

雷射掃瞄器

藉由雷射光束的掃瞄來讀取\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的資料，因此其讀取距離較長，約可達(dá)10”。由於它和筆式讀碼機(jī)一樣，可自由移動到物體處掃瞄，因此\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的長度在容許的范圍下并可不能受到限制，而且掃瞄時可懸空劃過，不必像筆式讀碼機(jī)要接觸到\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的表面。雷射掃瞄器特不適用於大量掃瞄以及印刷品質(zhì)較差的\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼。

二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄器要緊由美國叁大廠SymboTech、PSC、WelchAllyn積極推廣中，已成為掃瞄器一重要進(jìn)展趨勢。二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的識不

二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的識不有兩種方法：(1)透過線型掃瞄器逐層掃瞄進(jìn)行解碼，(2)透過照相和圖像處理對二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼進(jìn)行解碼。對於堆疊式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，能夠采納上述兩種方法識讀，但對絕大多數(shù)的矩陣式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼則必須用照相方法識讀，例如使用面型CCD掃瞄器。

用線型掃瞄器如線型CCD、雷射槍對二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼進(jìn)行辨識時，如何防止垂直方向的資料漏讀是要緊的技術(shù)關(guān)鍵，因?yàn)樵谧R不二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼符號時，掃瞄線往往可不能與水平方向平行。解決那個問題的方法之一是必須保證\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的每一層至少有一條掃瞄線完全穿過，否則解碼程序不識讀。這種方法簡化了處理過程，但卻降低了資料密度，因?yàn)槊繉颖仨氁凶銐虻母叨葋泶_保掃瞄線完全穿過，如圖7.3所示。我們所提到的二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼中，如Code49,Code16K的識不即是如此。

圖7.3二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的識不(每層至少一條掃瞄線通過)

不同於其它堆疊式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，PDF417建立了一種能「縫合」局部掃瞄的機(jī)制，只要確保有一條掃瞄線完全落在任一層中即可，因此層與層間不需要分隔線，而是以不同的符號字元(Cluster)來區(qū)分相鄰層，因此PDF417的資料密度較高，是Code49及Code16K的兩倍多，但其識讀設(shè)備也比較復(fù)雜。第8.2節(jié)二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼與一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的比較

一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼與二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼應(yīng)用處理的比較如圖3.4所示，盡管一維和二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的原理差不多上用符號（Symbology）來攜帶資料，達(dá)成資料的自動辨識。然而從應(yīng)用的觀點(diǎn)來看，一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼偏重於「標(biāo)識」商品，而二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼則偏重於「描述」商品。因此相較於一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼（2D）不僅只存關(guān)鍵值，并可將商品的差不多資料編入二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼中，達(dá)到資料庫隨著產(chǎn)品走的效益，進(jìn)一步提供許多一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼無法達(dá)成的應(yīng)用。例如一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼必須搭配電腦資料庫才能讀取產(chǎn)品的詳細(xì)資訊，若為新產(chǎn)品則必須再重新登錄，對產(chǎn)品特性為多樣少量的行業(yè)構(gòu)成應(yīng)用上的困擾。此外，一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼稍有磨損即會阻礙\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼閱讀效果，故較不適用於工廠型行業(yè)。除了這些資料重覆登錄與\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼磨損等問題外，二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼還可有效解決許多一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼所面臨的問題，讓企業(yè)充分享受資料自動輸入、無鍵輸入的好處，對企業(yè)與整體產(chǎn)業(yè)帶來相當(dāng)?shù)睦妫餐貙捔薥o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的應(yīng)用領(lǐng)域。

一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼與二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的差異能夠從資料容量與密度、錯誤偵測能力及錯誤糾正能力、要緊用途、資料庫依靠性、識讀設(shè)備等項(xiàng)目看出，二者的比較如表7.1所示。表7.1一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼與二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼之比較項(xiàng)目\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼類型一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼資料密度與容量密度低，容量小密度高，容量大錯誤偵側(cè)及自我糾正能力能夠檢查碼進(jìn)行錯誤偵測，但沒有錯誤糾正能力有錯誤檢驗(yàn)及錯誤糾正能，并可依照實(shí)際應(yīng)用設(shè)置不同的安全等級垂直方向的資料不儲存資料，垂直方向的高度是為了識讀方便，并彌補(bǔ)印刷缺陷或局部損壞攜帶資料，因?qū)τ∷⑷毕莼蚓植繐p壞等能夠錯誤糾正機(jī)制恢復(fù)資料要緊用途要緊用於對物品的標(biāo)識用於對物品的描述資料庫與網(wǎng)路依靠性多數(shù)場合須依靠資料庫及通訊網(wǎng)路的存在可不依靠資料庫及通訊網(wǎng)路的存在而單獨(dú)應(yīng)用識讀設(shè)備可用線掃瞄器識讀，如光筆、線型CCD、雷射槍對於堆疊式可用型線掃瞄器的多次掃瞄，或可用圖像掃瞄儀識讀。矩陣式則僅能用圖像掃瞄儀識讀

圖7.4一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼與二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼應(yīng)用處理的比較第8.3節(jié)二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的應(yīng)用范圍

如前所述，二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼具有儲存量大、保密性高、追蹤性高、抗損性強(qiáng)、備援性大、成本廉價等特性，這些特性特不適用於表單、安全保密、追蹤、證照、存貨盤點(diǎn)、資料備援等方面，如圖7.5所示。

圖7.5二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的應(yīng)用范圍表單應(yīng)用:

公文表單、商業(yè)表單、進(jìn)出口報單、艙單等資料之傳送交換，減少人工重覆輸入表單資料，幸免人為錯誤，降低人力成本。

保密應(yīng)用:

商業(yè)情報、經(jīng)濟(jì)情報、政治情報、軍情況報、私人情報等機(jī)密資料之加密及傳遞。

追蹤應(yīng)用:

公文自動追蹤、生產(chǎn)線零件自動追蹤、客戶服務(wù)自動追蹤、郵購運(yùn)送自動追蹤、維修記錄自動追蹤、危險物品自動追蹤、後勤補(bǔ)給自動追蹤、醫(yī)療體檢自動追蹤、生態(tài)研究(動物、鳥類...)自動追蹤等。

證照顧用:

護(hù)照、身分證、掛號證、駕照、會員證、識不證、連鎖店會員證等證照之資料登記及自動輸入，發(fā)揮「隨到隨讀」、「立即取用」的資訊治理效果。

盤點(diǎn)應(yīng)用:

物流中心、倉儲中心、聯(lián)勤中心之貨品及固定資產(chǎn)之自動盤點(diǎn)，發(fā)揮「立即盤點(diǎn)、立即決策」的效果。

備援應(yīng)用:

文件表單的資料若不愿或不能以磁碟、光碟等電子媒體儲存?zhèn)湓畷r，可利用二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼來儲存?zhèn)湓?，攜帶方便，不怕折疊，保存時刻長，又可影印傳真，做更多備份第8.4節(jié)二維條碼的國際標(biāo)準(zhǔn)

國際組織在二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼標(biāo)準(zhǔn)上的努力已有初步成效，之後我們將詳細(xì)介紹目前美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ANSI)所制定的二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼國際標(biāo)準(zhǔn)，包括PDF417、Maxicode、Datamatrix。其中以PDF417應(yīng)用范圍最廣，從生產(chǎn)、運(yùn)貨、行銷、到存貨治理都專門適合，故PDF417特不適用於流通業(yè)者。Maxicode通常用於郵包的自動分類和追蹤，Datamatrix則特不適用於小零件的標(biāo)識。國際標(biāo)準(zhǔn)組織

標(biāo)準(zhǔn)制定委員會最大的任務(wù)，在幸免同一行業(yè)采納不同的二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，造成資訊傳輸上的困擾。目前國際組織在二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼標(biāo)準(zhǔn)上的努力已有初步成效，例如下列國際組織皆設(shè)有二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼標(biāo)準(zhǔn)制訂委員會：美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會，AmericanNationalStandardsInstitute，簡稱ANSI。

美國自動辨識協(xié)會，AutomaticIdentificationManufacturers,簡稱AIM-USA。

電子工業(yè)協(xié)會，ElectronicIndustriesAssociation--EIAPEPSIndustrial--PN3132。

汽車工業(yè)協(xié)會，AutomotiveIndustryActionGroup，簡稱AIAG。

國際航空協(xié)會，InternationalAirTransportAssociation，簡稱IATA。

公用事業(yè)工業(yè)協(xié)會，UtilityIndustryGroup，簡稱UIG。

歐洲的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)協(xié)會225委員會，CommitEuropeanNormalizationTechnicalCommittee225，簡稱CENTC225。

歐洲的電子資料交換協(xié)會，ElectronicDataInterchangeForumforCompanieswithInterestsinComputingandElectronics，簡稱EDIFICE。

日本的電子工業(yè)協(xié)會，簡稱EIA-J。

國際標(biāo)準(zhǔn)組織，InternationalStandardOrganization,簡稱ISO。

上述國際組織雖分屬不同的行業(yè)或國家，為求二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的共同標(biāo)準(zhǔn)，常常會進(jìn)行國際會議相互交換意見。本課程老師黃慶祥在1996年曾擔(dān)任國際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO/TC122/WG4委員會委員之一，直接參與二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼國際標(biāo)準(zhǔn)制訂的相關(guān)活動，希望為我國今後在二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼國際標(biāo)準(zhǔn)制訂的發(fā)言權(quán)搶占先機(jī)，以協(xié)助經(jīng)濟(jì)部商業(yè)司制造二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的有利環(huán)境，為亞太營運(yùn)中心及其應(yīng)用「資料自動收集及辨識」的技術(shù)水準(zhǔn)提供關(guān)心。流通業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)

美國部分\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼委員會，如美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會ANSIMH10.8、電子工業(yè)聯(lián)誼會EIAMH10SBC-8等，已進(jìn)展出二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼在流通業(yè)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。ANSIMH10.8委員會的要緊任務(wù)，在制定單位包裹與貨運(yùn)標(biāo)簽應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)(Two-dimensionalSymbolsForUseWithUnitLoadsandTransportPackages)，目前二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼標(biāo)準(zhǔn)的建議內(nèi)容包括：進(jìn)貨及出貨單采納PDF417二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，例如船運(yùn)公司的艙單，其每個模組列印的最佳尺寸是10mils(千分之一寸)以上。

電子資料交換(EDI)的訊息及相關(guān)文件采納PDF417二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼。

輸送帶上產(chǎn)品之搜尋及追蹤采Maxicode二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，建議尺寸為1寸×1寸。

美國電子工業(yè)聯(lián)誼會(EIA)是美國要緊電子制造業(yè)者，如英代爾(Intel)、Motorola、德州儀器等共同組成的產(chǎn)業(yè)貿(mào)易協(xié)會，1995年2月1日，EIA\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼委員會(MH10SBC-8)在ANSI的支持下宣布二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼能夠應(yīng)用在下列叁大范圍：高速搜尋及追蹤(HighSpeedSortationandTracking)、紙上電子資料交換(PaperEDI)、出貨進(jìn)貨訊息(Shipping/ReceivingInformation)。1995年4月，EIA\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼委員會完成二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼標(biāo)準(zhǔn)草案(ANSI/EIAPN3132)，做為電子產(chǎn)品整個產(chǎn)銷流程上中下游使用二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，半導(dǎo)體設(shè)備暨物料國際協(xié)會(SEMI)在1993年就訂了半導(dǎo)體晶片使用二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的標(biāo)準(zhǔn)(SEMIT93)，希望半導(dǎo)體廠商使用二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼以防止晶片的偷竊犯罪，惋惜當(dāng)時二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼相關(guān)設(shè)備昂貴而技術(shù)也不完全成熟?，F(xiàn)在新完成的二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼標(biāo)準(zhǔn)草案(ANSI/EIAPN3132)，已整合各種二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼在各種行業(yè)的需求，已具有相當(dāng)?shù)挠杏眯浴ＷC照業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)

機(jī)器可讀旅行文件技術(shù)諮詢小組(TechnicalAdvisoryGrouponMachineReadableTravelDocuments,TAG/MRTD)是一個國際標(biāo)準(zhǔn)組織，1995年1月17~20日在日內(nèi)瓦進(jìn)行新技術(shù)評估會議，通過建議將二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼列為國際證照標(biāo)準(zhǔn)，在國際證照可加印二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，以儲存證照之文字或指紋、相片等身分辨識之生理資料(BiometricsIdentification)。該小組針對二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼在證照上的應(yīng)用，做出以下的建議：二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼在證照上的應(yīng)用已相當(dāng)可行，有關(guān)二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼在證照上的位置、儲存內(nèi)容及詳細(xì)規(guī)格應(yīng)立即研訂。

二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼儲存的資料內(nèi)容應(yīng)做為證照真?zhèn)蔚谋娌患俺钟腥说纳矸值谋孀R，印二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的油墨應(yīng)含有標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)特徵以辨識證照的真?zhèn)巍?/p>

當(dāng)二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼因國情因素不能印制時，印制二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的位置可只以含有光學(xué)性質(zhì)的特不油墨處理之，以符合國際標(biāo)準(zhǔn)。汽車業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

美國汽車工業(yè)協(xié)會AIAG是一個美國汽車制造業(yè)者如福特、克萊斯勒、通用等，與其上游廠商所共同組成的協(xié)會，AIAG對於二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的應(yīng)用，提出如表7.2中的具體建議與方針：表7.2AIAG建議\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼應(yīng)用項(xiàng)目應(yīng)用項(xiàng)目建議采納的\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼小零件標(biāo)識DatamatrixEDI/運(yùn)貨PDF417高品質(zhì)運(yùn)輸QualityConveyancePDF417生產(chǎn)保證ProductionEvidencePDF417產(chǎn)品行銷ProductionBroadcastPDF417設(shè)備治理ConfigurationManagementPDF417物品安全管制表MaterialSafetyDataSheetsPDF417搜尋追蹤SortationandTrackingMaxicode

從AIAG協(xié)會的\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼建議中可看出，由於PDF417兼具高資料儲存量、錯誤糾正能力、及可攜性資料檔等特性，故最受重視，其應(yīng)用范圍亦最廣。而Datamatrix因可提供微小又高密度的標(biāo)簽，且仍可存放合理的資料內(nèi)容，故特不適用於小零件的標(biāo)識。另外，Maxicode的要緊特性即應(yīng)用在貨品搜尋的輔助，而成為配送與運(yùn)輸應(yīng)用的最佳選擇。

此外，美國交通部AMVA(AmericanMotorVehicleAdministrators)已選定將PDF417做廣泛的應(yīng)用，從駕駛執(zhí)照到行照登記等都將應(yīng)用PDF417。而美國國防部DOD(AmericanDepartmentofDefense)也選用PDF417制作軍人證，美國空軍已開始建議將身分證編上PDF417。第九章PDF417

DF417是美國符號科技(SymbolTechnologies,Inc.)發(fā)明的二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，發(fā)明人是臺灣赴美學(xué)人王寅君博士，王博士於1984年畢業(yè)於國立交通大學(xué)資訊系，獲得紐約州立大學(xué)石溪分校(UniversityofNewYorkatStonyBrook)電腦碩士和博士學(xué)位後，在1988年進(jìn)入符號科技進(jìn)行二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的研發(fā)工作，於1992年底推出PDF417，并於1989年至1992年間領(lǐng)導(dǎo)世界第一部二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼雷射讀碼系統(tǒng)的開發(fā)。1993年3月作者正式將PDF417引進(jìn)臺灣，交由祥記資訊推廣及研發(fā)相關(guān)套裝軟體(黃慶祥，1995)。

目前PDF417、Maxicode、Datamatrix同被美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(AmericanNationalStandardsInstitute,ANSI)MH10SBC-8委員會選為二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼國際標(biāo)準(zhǔn)制定范圍，其中PDF417要緊是預(yù)備應(yīng)用於運(yùn)輸包裹與商品資料標(biāo)簽(Burnell,1995)。PDF417不僅具有錯誤偵測能力，且可從受損的\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼中讀回完整的資料(Moore,1994)，亦即「錯誤復(fù)原能力」，其錯誤復(fù)原率最高可達(dá)50%，如圖8.1所列各種情形，皆可將資料復(fù)原。

圖8.1PDF417的錯誤復(fù)原能力PDF417的結(jié)構(gòu)

由於PDF417的容量較大，除了可將人的姓名、單位、地址、電話等差不多資料進(jìn)行編碼外，還可將人體的特徵如指紋、視網(wǎng)膜掃瞄、及照片等個人紀(jì)錄儲存在\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼中，如此不但能夠?qū)崿F(xiàn)證件資料的自動輸入，而且能夠防止證件的偽造，減少犯罪。PDF417已在美國、加拿大、紐西蘭的交通部門的執(zhí)照年審、車輛違規(guī)登記、罰款及定期檢驗(yàn)上開始應(yīng)用。美國并同時將PDF417應(yīng)用在身分證、駕照、軍人證上。此外墨西哥也將PDF417應(yīng)用在報關(guān)單據(jù)與證件上，從而防止了仿造及犯罪。PDF417是一個公開碼，任何人皆可用其演算法而不必付費(fèi)，因此是一個開放的\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼系統(tǒng)。PDF417的PDF為可攜性資料檔(PortableDataFile)的縮寫，取其\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼類似一個資料檔，可儲存較多資料，且可隨身攜帶或隨產(chǎn)品走而得名(Paclidis,1992)。正如其名，每一個PDF碼的儲存量可高達(dá)1,108個文數(shù)字(Bytes)，若將數(shù)字壓縮則可存放至2,729Bytes。每一個PDF417碼是由3~90橫列堆疊而成，而為了掃瞄方便，其四周皆有靜空區(qū)，靜空區(qū)分為水平靜空區(qū)與垂直靜空區(qū)，至少應(yīng)為0.020寸，如圖8.2所示。

圖8.2PDF417碼的結(jié)構(gòu)其中每一層都包括下列五個部份：起始碼。

左標(biāo)區(qū)：在起始碼後面，為一指示符號字元。

資料區(qū)：可容納1~30個資料字元。

右標(biāo)區(qū):在資料區(qū)的後面，為一指示符號字元。

結(jié)束碼：在橫列之最右邊。

除了起始碼和結(jié)束碼外，左標(biāo)區(qū)、資料區(qū)和右標(biāo)區(qū)的組成字元皆可稱為字碼(Codeword)，每一個字碼由17個模組(Modules)所構(gòu)成，每一個字碼又可分成4線條(或黑線)及4空白(或白線)，每個線條至多不能超過6個模組寬。每個417碼因資料大小不同，其行數(shù)及每行的資料模組數(shù)與字碼數(shù)都能夠從1至30不等。字碼的組成如圖8.3所示。

圖8.3PDF417字碼的組成PDF的尺寸

也因?yàn)榉柕慕M合較有彈性，每一個PDF417\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼可因應(yīng)不同的實(shí)體設(shè)備印成不同的長寬比例與密度，以適應(yīng)印刷條件及掃瞄條件的要求。其中每個模組寬X是PDF417碼中最重要的尺寸之一，X值的最小限制為0.0075英寸(約0.191mm)，在同一個\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼符號中，X的值是固定不變的。PDF417的最小高度與長度可由下列算式算出：W＝(17C＋69)X＋2Q、其中：W=\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼寬度，H=\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼高度，X=\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼模組寬，Y=層數(shù)C=每層符號字元的總數(shù)(含左右標(biāo)區(qū))，R=層高，Q=靜空區(qū)大小PDF417的錯誤糾正能力

PDF417的一個重要特性是其自動糾正錯誤的能力較高，只是PDF417的錯誤糾正能力與每個\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼可存放的資料量有關(guān)，PDF417碼將錯誤復(fù)原分為9個等級，其值從0到8，級數(shù)愈高，錯誤糾正能力愈強(qiáng)，但可存放資料量就愈少，一般建議編入至少10%的檢查字碼。資料存放量與錯誤糾正等級的關(guān)系如表8.1所示。表8.2則建議不同的字?jǐn)?shù)所適用的錯誤糾正等級。表8.1可存放資料量與錯誤糾正等級對比表錯誤糾正等級糾正碼數(shù)可存資料量(位元)自動設(shè)定641024021108141106281101316109243210725641024612895772568048512496表8.2PDF417的建議錯誤糾正等級資料字碼數(shù)錯誤糾正等級1~40240~1603161~3204321~8635

如前所述，錯誤糾正等級涉及拒讀錯誤(E錯誤)與替代錯誤(T錯誤)兩種錯誤類型。不管使用哪一種\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼機(jī)都有一定的周密度極限，造成線條和空白的寬度與理想寬度間必有偏差存在，\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼掃瞄設(shè)備能夠讀出解碼演算法所同意范圍內(nèi)的不精確\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼符號，目前標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定X的值最小為0.0075英寸(約0.191mm)，此一限制同時反映出目前標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀。綜合本節(jié)所討論，PDF417的特性如表8.3所示。表8.3PDF417的特性項(xiàng)目特性可編碼字元集8位二進(jìn)制資料，多達(dá)811800種不同的字元集或解釋類型連續(xù)型，多層字元自我檢查有尺寸可變高：3~90層寬：1~30欄讀碼方式雙向可讀錯誤糾正字碼數(shù)2~512個最大資料容量安全等級為0，每個符號可表示1108個位元第十章MaxicodeMaxicode的緣起和進(jìn)展

1980年代晚期，美國知名的UPS(UnitedParcelService)快遞公司認(rèn)知到利用機(jī)器辨讀資訊可有效改善作業(yè)效率、提高服務(wù)品質(zhì)，故從1987年開始著手於機(jī)器可讀表單(MachineReadableForm)的研究，發(fā)覺到\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼是相對成本最低的可行方案。為了能達(dá)到高速掃瞄的目的，UPS舍棄了堆疊式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的做法，重新研發(fā)一種新的\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，在1992年時推出UPScode，并研發(fā)出相關(guān)設(shè)備，此即Maxicode的前身。1996年時，美國自動辨識協(xié)會(AIMUSA)制定統(tǒng)一的符號規(guī)格，稱為Maxicode，也有人稱USS-Maxicode(UniformSymbologySpecification-Maxicode)。本文所指的Maxicode，差不多上遵循AIMUSA所制訂的標(biāo)準(zhǔn)。Maxicode是一種中等容量、尺寸固定的矩陣式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，它由緊密相連的六邊形模組和位於符號中央位置的定位圖形所組成。Maxicode是特不為高速掃瞄而設(shè)計，要緊應(yīng)用於包裹搜尋和追蹤上。UPS除了將Maxicode應(yīng)用到包裹的分類、追蹤作業(yè)上，并打算推廣到其他應(yīng)用上。1992年與1996年所推出的Maxicode符號規(guī)格略有不同，就外觀上來看，圖9.1的左邊是1992年剛推出的模樣，右邊則是現(xiàn)在Maxicode應(yīng)有的模樣。

圖9.1Maxicode的外觀Maxicode的差不多特征外形近乎正方形，由位於符號中央的同心圓(或稱公牛眼)定位圖形(FinderPattern)，及其周圍六邊形蜂巢式結(jié)構(gòu)的資料位元所組成，這種排列方式使得Maxicode可從任意方向快速掃瞄。其外觀與中心放大圖如圖9.2所示。

圖9.2Maxicode外觀與中心放大圖符號大小固定。為了方便定位，使解碼更容易，以加快掃瞄速度，Maxicode的圖形大小與資料容量大小差不多上固定的，圖形固定約1平方英寸，資料容量最多93個字元。

定位圖形：Maxicode具有一個大小固定且唯一的中央定位圖形，為叁個黑色的同心圓，用於掃瞄定位。此定位圖形位在資料模組所圍成的虛擬六邊形的正中央，在此虛擬六邊形的六個頂點(diǎn)上各有3個黑白色不同組合式所構(gòu)成的模組，稱為「方位叢」(OrientationCluster)，其提供掃瞄器重要的方位資訊，見圖9.3。

圖9.3Maxicode的符號排列方式每個Maxicode均將資料欄位劃分成兩大部分，圍在定位圖形周圍的深灰色蜂巢稱為要緊訊息(PrimaryMessages)，其包含的資料較少，要緊用來儲存高安全性的資料，通常是用來分類或追蹤的關(guān)鍵資訊，其包括60個資料位元(bits)和60個錯誤糾正位元。

要緊訊息有兩個專門作用，其中最重要的是包含4個模式位元(ModeBits)，圍在定位圖形右上方全白的方位叢左邊，以淡灰色所標(biāo)識的四個位元即是，其直接指示出其馀的資料編碼模式。另一個用途是，剩馀的56個資料位元則依包裹分類追蹤需要的所有資訊編碼成結(jié)構(gòu)化收件人訊息(StructuredCarrierMessages)，因此大部份在高速掃瞄的狀況下，只需要將要緊訊息解碼就夠了。

在要緊訊息外圍的淡灰色部份(未表示完全)，用來儲存次要訊息(SecondaryMessages)，其提供額外的訊息，如來源地、目的地等人工分類時所需的重要資訊。

模式：是一種同意符號有不同結(jié)構(gòu)的機(jī)制，Maxicode共有7種模式(模式0~模式6)，但其中有2個模式(模式0、模式1)已作廢。(二)錯誤糾正能力

Maxicode具有復(fù)雜而牢固的錯誤糾正能力，以確保符號中的資訊是正確的，就算\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼受到部份損毀，內(nèi)部儲存的資訊仍可完整讀出。(叁)解碼速度

Maxicode的最大優(yōu)點(diǎn)在於其解碼速度相當(dāng)快，Maxicode可在速度為每分鐘550英的輸送帶上成功讀取。Maxicode的組成編碼字元集

Maxicode同意對256個國際字符編碼，包括值0~127的ASCII字元和128~255的擴(kuò)展ASCII字元。在數(shù)字組合模式下，可用6個字碼表示9位數(shù)字。用於代碼切換和其他操縱字元也包括在其字元集中。Maxicode符號字元的表示每個字元由6個六邊形的模組組成。每個模組表示一個二進(jìn)制位，深色模組表示“1”，淺色模組表示“0”。通常六個模組排成3層，順序?yàn)橛疑现磷笙拢妶D9.4所示。

圖9.4Maxicode的位元組成排列方式由於Maxicode符號的專門結(jié)構(gòu)，符號字元具有專門的排列形式。字碼集

字碼是介於數(shù)字字元和符號字元間的值，也是錯誤糾正計算的基礎(chǔ)。Maxicode的字碼集共有64個，范圍為0~63，二進(jìn)位表示為000000~111111。在每符號字元中，最高有效位是編號最低的模組。符號尺寸

每個Maxicode符號共有884個六邊形模組，分33層圍繞著中央定位圖形，每一層分不由30個或29個模組組成。符號四周應(yīng)有空白區(qū)。每個Maxicode包括空白區(qū)在內(nèi)，尺寸固定為28.14mm×26.91mm，約1平方英寸。中央定位圖形相當(dāng)於90個模組的大小。資料容量

884個六邊形模組中，有18個模組用於定位，剩馀866個為資料模組，扣掉2個未使用的模組，用於表示資料編碼和錯誤糾正的模組共有864個，包含144個6位元的符號字元，其中至少須有50個以上的錯誤糾正字元，以及1個模式字元，因此資料容量最大為93個字元，若純?yōu)閿?shù)字字元，則可存放138個。錯誤糾正

Maxicode提供標(biāo)準(zhǔn)錯誤糾正(StandardErrorCorrection,SEC)與增強(qiáng)錯誤糾正(ExtendedErrorCorrection,EEC)兩種錯誤糾正等級，這兩種等級需要不同數(shù)量的字，提供不同水準(zhǔn)的錯誤恢復(fù)能力，SEC的錯誤復(fù)原能力達(dá)16%，EEC則可達(dá)25%。這兩種錯誤糾正等級的差不多特性如表9.1所示。采納哪一種錯誤糾正等級是由模式字元所指定。表9.1Maxicode的錯誤糾正等級特性錯誤糾正等級標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)字碼總數(shù)144144可能的資料字元數(shù)9377模式字元數(shù)11錯誤字元數(shù)5066可糾正的錯誤字元數(shù)2230Maxicode的模式

如前所述，每個Maxicode有1個模式字元，用來定義符號的資料與錯誤結(jié)構(gòu)，模式的編碼是要緊訊息的一部份。原本於1992年推出的UPScode的規(guī)格只有兩種模式：模式0：要緊訊息為一個結(jié)構(gòu)化收件人訊息，次要訊息至多可編入84個大寫英文字母，或數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號。模式1：要緊訊息加上次要訊息至多可編入93個大寫英文字母，或數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號。只是上述兩種模式已廢除，由新規(guī)定的模式2和模式3取代模式0，由模式4取代模式1。AIMUSA所規(guī)定的新模式及其內(nèi)容為：模式2：要緊訊息為一個結(jié)構(gòu)化收件人訊息加上一個數(shù)字型態(tài)的郵遞編號，次要訊息至多可編入84個字元(character)。

模式3：要緊訊息為一個結(jié)構(gòu)化收件人訊息加上一個文數(shù)字型態(tài)的郵遞編號，次要訊息至多可編入84個字元。模式2及模式3適用於運(yùn)輸業(yè)者，現(xiàn)在符號表示收件人定義的目的地地址及服務(wù)類型。符號的前120位用增強(qiáng)錯誤糾正(EEC)表示收件人結(jié)構(gòu)化資訊，而符號的其馀部份用標(biāo)準(zhǔn)錯誤糾正(SEC)表示其它資訊。收件人訊息的結(jié)構(gòu)如表9.2。表9.2結(jié)構(gòu)化收件人訊息的結(jié)構(gòu)位元編號編碼資料結(jié)構(gòu)3~6模式二進(jìn)制0~151~2,7~30,33~36郵遞編號數(shù)字型郵遞編號(最多9位)31~32,39~42郵遞編號長度只對數(shù)字型郵遞編號編碼1~2,7~36,39~42郵遞編號文數(shù)字型郵遞編號37~38,43~48,53~54國家代碼3位數(shù)字(ISO3166)49~52,55~60服務(wù)類型3位數(shù)字61~120EEC碼字模式4：要緊訊息加上次要訊息至多可編入93個字元。

模式4是標(biāo)準(zhǔn)符號，其指示在要緊訊息部分采納EEC，而在次要訊息部分采納SEC，這種模式下共有93個資料字碼。

模式5：要緊訊息加上次要訊息至多可編入77個字元。

模式5是全EEC模式，其指示在要緊訊息及次要訊息部份全部采納EEC，符號有77個資料字碼。

模式6：要緊訊息加上次要訊息至多可編入93個字元。

模式6為掃瞄器編程模式，其指示符號表示的訊息是用於掃瞄器編程，要緊訊息采納EEC，次要訊息采納SEC。上述一個“字元”是指6位元的符號字元。目前模式字元事實(shí)上只用了編號3~6號等4個位元，放在符號的第一個符號字符中。表9.3將Maxicode的模式再做一總結(jié)。表9.3Maxicode的模式模式講明模組號0廢除00001廢除00012結(jié)構(gòu)化收件人訊息數(shù)字型郵遞編碼00103結(jié)構(gòu)化收件人訊息文數(shù)字型郵遞編碼00114標(biāo)準(zhǔn)符號，次要訊息SEC01005全EEC符號01016掃瞄器編程，次要訊息SEC0110Maxicode的解碼步驟抓取一個包含Maxicode標(biāo)簽的影像。

定位到公牛眼(同心圓定位圖形)。

調(diào)整抓取到的Maxicode影像大小。

蓋掉公牛眼(公牛眼部份轉(zhuǎn)成空白)。

加強(qiáng)每一個六邊形的邊緣。

執(zhí)行一個向前掃瞄的動作。

定位至掃瞄到的叁個亮點(diǎn)(虛擬六邊形的左上角)。

執(zhí)行一個反向的掃瞄動作。

計算出標(biāo)簽的方向後，決定使用該方向的方位叢。

使用反向的掃瞄影像，定位到每一個六邊形的中央，再與原先的影像進(jìn)行比對。

重建二進(jìn)位順序。

執(zhí)行錯誤偵測與糾正，獲得原始訊息。

第十章MaxicodeMaxicode的緣起和進(jìn)展

1980年代晚期，美國知名的UPS(UnitedParcelService)快遞公司認(rèn)知到利用機(jī)器辨讀資訊可有效改善作業(yè)效率、提高服務(wù)品質(zhì)，故從1987年開始著手於機(jī)器可讀表單(MachineReadableForm)的研究，發(fā)覺到\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼是相對成本最低的可行方案。為了能達(dá)到高速掃瞄的目的，UPS舍棄了堆疊式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的做法，重新研發(fā)一種新的\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，在1992年時推出UPScode，并研發(fā)出相關(guān)設(shè)備，此即Maxicode的前身。1996年時，美國自動辨識協(xié)會(AIMUSA)制定統(tǒng)一的符號規(guī)格，稱為Maxicode，也有人稱USS-Maxicode(UniformSymbologySpecification-Maxicode)。本文所指的Maxicode，差不多上遵循AIMUSA所制訂的標(biāo)準(zhǔn)。Maxicode是一種中等容量、尺寸固定的矩陣式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，它由緊密相連的六邊形模組和位於符號中央位置的定位圖形所組成。Maxicode是特不為高速掃瞄而設(shè)計，要緊應(yīng)用於包裹搜尋和追蹤上。UPS除了將Maxicode應(yīng)用到包裹的分類、追蹤作業(yè)上，并打算推廣到其他應(yīng)用上。1992年與1996年所推出的Maxicode符號規(guī)格略有不同，就外觀上來看，圖9.1的左邊是1992年剛推出的模樣，右邊則是現(xiàn)在Maxicode應(yīng)有的模樣。

圖9.1Maxicode的外觀Maxicode的差不多特征外形近乎正方形，由位於符號中央的同心圓(或稱公牛眼)定位圖形(FinderPattern)，及其周圍六邊形蜂巢式結(jié)構(gòu)的資料位元所組成，這種排列方式使得Maxicode可從任意方向快速掃瞄。其外觀與中心放大圖如圖9.2所示。

圖9.2Maxicode外觀與中心放大圖符號大小固定。為了方便定位，使解碼更容易，以加快掃瞄速度，Maxicode的圖形大小與資料容量大小差不多上固定的，圖形固定約1平方英寸，資料容量最多93個字元。

定位圖形：Maxicode具有一個大小固定且唯一的中央定位圖形，為叁個黑色的同心圓，用於掃瞄定位。此定位圖形位在資料模組所圍成的虛擬六邊形的正中央，在此虛擬六邊形的六個頂點(diǎn)上各有3個黑白色不同組合式所構(gòu)成的模組，稱為「方位叢」(OrientationCluster)，其提供掃瞄器重要的方位資訊，見圖9.3。

圖9.3Maxicode的符號排列方式每個Maxicode均將資料欄位劃分成兩大部分，圍在定位圖形周圍的深灰色蜂巢稱為要緊訊息(PrimaryMessages)，其包含的資料較少，要緊用來儲存高安全性的資料，通常是用來分類或追蹤的關(guān)鍵資訊，其包括60個資料位元(bits)和60個錯誤糾正位元。

要緊訊息有兩個專門作用，其中最重要的是包含4個模式位元(ModeBits)，圍在定位圖形右上方全白的方位叢左邊，以淡灰色所標(biāo)識的四個位元即是，其直接指示出其馀的資料編碼模式。另一個用途是，剩馀的56個資料位元則依包裹分類追蹤需要的所有資訊編碼成結(jié)構(gòu)化收件人訊息(StructuredCarrierMessages)，因此大部份在高速掃瞄的狀況下，只需要將要緊訊息解碼就夠了。

在要緊訊息外圍的淡灰色部份(未表示完全)，用來儲存次要訊息(SecondaryMessages)，其提供額外的訊息，如來源地、目的地等人工分類時所需的重要資訊。

模式：是一種同意符號有不同結(jié)構(gòu)的機(jī)制，Maxicode共有7種模式(模式0~模式6)，但其中有2個模式(模式0、模式1)已作廢。(二)錯誤糾正能力

Maxicode具有復(fù)雜而牢固的錯誤糾正能力，以確保符號中的資訊是正確的，就算\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼受到部份損毀，內(nèi)部儲存的資訊仍可完整讀出。(叁)解碼速度

Maxicode的最大優(yōu)點(diǎn)在於其解碼速度相當(dāng)快，Maxicode可在速度為每分鐘550英的輸送帶上成功讀取。Maxicode的組成編碼字元集

Maxicode同意對256個國際字符編碼，包括值0~127的ASCII字元和128~255的擴(kuò)展ASCII字元。在數(shù)字組合模式下，可用6個字碼表示9位數(shù)字。用於代碼切換和其他操縱字元也包括在其字元集中。Maxicode符號字元的表示每個字元由6個六邊形的模組組成。每個模組表示一個二進(jìn)制位，深色模組表示“1”，淺色模組表示“0”。通常六個模組排成3層，順序?yàn)橛疑现磷笙拢妶D9.4所示。

圖9.4Maxicode的位元組成排列方式由於Maxicode符號的專門結(jié)構(gòu)，符號字元具有專門的排列形式。字碼集

字碼是介於數(shù)字字元和符號字元間的值，也是錯誤糾正計算的基礎(chǔ)。Maxicode的字碼集共有64個，范圍為0~63，二進(jìn)位表示為000000~111111。在每符號字元中，最高有效位是編號最低的模組。符號尺寸

每個Maxicode符號共有884個六邊形模組，分33層圍繞著中央定位圖形，每一層分不由30個或29個模組組成。符號四周應(yīng)有空白區(qū)。每個Maxicode包括空白區(qū)在內(nèi)，尺寸固定為28.14mm×26.91mm，約1平方英寸。中央定位圖形相當(dāng)於90個模組的大小。資料容量

884個六邊形模組中，有18個模組用於定位，剩馀866個為資料模組，扣掉2個未使用的模組，用於表示資料編碼和錯誤糾正的模組共有864個，包含144個6位元的符號字元，其中至少須有50個以上的錯誤糾正字元，以及1個模式字元，因此資料容量最大為93個字元，若純?yōu)閿?shù)字字元，則可存放138個。錯誤糾正

Maxicode提供標(biāo)準(zhǔn)錯誤糾正(StandardErrorCorrection,SEC)與增強(qiáng)錯誤糾正(ExtendedErrorCorrection,EEC)兩種錯誤糾正等級，這兩種等級需要不同數(shù)量的字，提供不同水準(zhǔn)的錯誤恢復(fù)能力，SEC的錯誤復(fù)原能力達(dá)16%，EEC則可達(dá)25%。這兩種錯誤糾正等級的差不多特性如表9.1所示。采納哪一種錯誤糾正等級是由模式字元所指定。表9.1Maxicode的錯誤糾正等級特性錯誤糾正等級標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)字碼總數(shù)144144可能的資料字元數(shù)9377模式字元數(shù)11錯誤字元數(shù)5066可糾正的錯誤字元數(shù)2230Maxicode的模式

如前所述，每個Maxicode有1個模式字元，用來定義符號的資料與錯誤結(jié)構(gòu)，模式的編碼是要緊訊息的一部份。原本於1992年推出的UPScode的規(guī)格只有兩種模式：模式0：要緊訊息為一個結(jié)構(gòu)化收件人訊息，次要訊息至多可編入84個大寫英文字母，或數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號。模式1：要緊訊息加上次要訊息至多可編入93個大寫英文字母，或數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號。只是上述兩種模式已廢除，由新規(guī)定的模式2和模式3取代模式0，由模式4取代模式1。AIMUSA所規(guī)定的新模式及其內(nèi)容為：模式2：要緊訊息為一個結(jié)構(gòu)化收件人訊息加上一個數(shù)字型態(tài)的郵遞編號，次要訊息至多可編入84個字元(character)。

模式3：要緊訊息為一個結(jié)構(gòu)化收件人訊息加上一個文數(shù)字型態(tài)的郵遞編號，次要訊息至多可編入84個字元。模式2及模式3適用於運(yùn)輸業(yè)者，現(xiàn)在符號表示收件人定義的目的地地址及服務(wù)類型。符號的前120位用增強(qiáng)錯誤糾正(EEC)表示收件人結(jié)構(gòu)化資訊，而符號的其馀部份用標(biāo)準(zhǔn)錯誤糾正(SEC)表示其它資訊。收件人訊息的結(jié)構(gòu)如表9.2。表9.2結(jié)構(gòu)化收件人訊息的結(jié)構(gòu)位元編號編碼資料結(jié)構(gòu)3~6模式二進(jìn)制0~151~2,7~30,33~36郵遞編號數(shù)字型郵遞編號(最多9位)31~32,39~42郵遞編號長度只對數(shù)字型郵遞編號編碼1~2,7~36,39~42郵遞編號文數(shù)字型郵遞編號37~38,43~48,53~54國家代碼3位數(shù)字(ISO3166)49~52,55~60服務(wù)類型3位數(shù)字61~120EEC碼字模式4：要緊訊息加上次要訊息至多可編入93個字元。

模式4是標(biāo)準(zhǔn)符號，其指示在要緊訊息部分采納EEC，而在次要訊息部分采納SEC，這種模式下共有93個資料字碼。

模式5：要緊訊息加上次要訊息至多可編入77個字元。

模式5是全EEC模式，其指示在要緊訊息及次要訊息部份全部采納EEC，符號有77個資料字碼。

模式6：要緊訊息加上次要訊息至多可編入93個字元。

模式6為掃瞄器編程模式，其指示符號表示的訊息是用於掃瞄器編程，要緊訊息采納EEC，次要訊息采納SEC。上述一個“字元”是指6位元的符號字元。目前模式字元事實(shí)上只用了編號3~6號等4個位元，放在符號的第一個符號字符中。表9.3將Maxicode的模式再做一總結(jié)。表9.3Maxicode的模式模式講明模組號0廢除00001廢除00012結(jié)構(gòu)化收件人訊息數(shù)字型郵遞編碼00103結(jié)構(gòu)化收件人訊息文數(shù)字型郵遞編碼00114標(biāo)準(zhǔn)符號，次要訊息SEC01005全EEC符號01016掃瞄器編程，次要訊息SEC0110Maxicode的解碼步驟抓取一個包含Maxicode標(biāo)簽的影像。

定位到公牛眼(同心圓定位圖形)。

調(diào)整抓取到的Maxicode影像大小。

蓋掉公牛眼(公牛眼部份轉(zhuǎn)成空白)。

加強(qiáng)每一個六邊形的邊緣。

執(zhí)行一個向前掃瞄的動作。

定位至掃瞄到的叁個亮點(diǎn)(虛擬六邊形的左上角)。

執(zhí)行一個反向的掃瞄動作。

計算出標(biāo)簽的方向後，決定使用該方向的方位叢。

使用反向的掃瞄影像，定位到每一個六邊形的中央，再與原先的影像進(jìn)行比對。

重建二進(jìn)位順序。

執(zhí)行錯誤偵測與糾正，獲得原始訊息。

第十一章DatamatrixDatamatrix的進(jìn)展

Datamatrix原名Datacode，由美國國際資料公司(InternationalDataMatrix,簡稱IDMatrix)於1989年發(fā)明。Datamatrix是一種矩陣式二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼，其進(jìn)展的構(gòu)想是希望在較小的\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼標(biāo)簽上存入更多的資料量。Datamatrix的最小尺寸是目前所有\(zhòng)o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼中最小的，尤其特不適用於小零件的標(biāo)識，以及直接印刷在實(shí)體上。Datamatrix又可分為ECC000-140與ECC200兩種類型，ECC000-140具有多種不同等級的錯誤糾正功能，而ECC200則透過Reed-Solomon演算法產(chǎn)生多項(xiàng)式計算出錯誤糾正碼，其尺寸能夠依需求印成不同大小，但采納的錯誤糾正碼應(yīng)與尺寸配合，由於其演算法較為容易，且尺寸較有彈性，故一般以ECC200較為普遍，本節(jié)也僅介紹ECC200規(guī)格的Datamatrix碼，以下所講的Datamatrix事實(shí)上差不多上指ECC200而言。

圖10.1DataMatrix的外觀

如圖10.1所示，DataMatrix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(nèi)容，而不需要如傳統(tǒng)一維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的符號對映表(CharacterLook-upTable)。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專門的字元資訊，這些字串再列成一個完成的矩陣式碼，形成Datamatrix碼，再以不同的印表機(jī)印在不同材質(zhì)表面上。由於Datamatrix只需要讀取資料的20%即可精確辨讀，因此專門適合應(yīng)用在\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼容易受損的場所，例如印在暴露於高熱、化學(xué)清潔劑、機(jī)械剝蝕等專門環(huán)境的零件上。

Datamatrix的尺寸可任意調(diào)整，最大可到14平方英寸，最小可到0.0002平方英寸，那個尺寸也是目前一維與二維\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼中最小的，因此特不適合印在電路板的零組件上。另一方面，大多數(shù)的\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼的大小與編入的資料量有絕對的關(guān)系，然而Datamatrix的尺寸與其編入的資料量卻是相互獨(dú)立的，因此它的尺寸比較有彈性。

此外，Datamatrix最大儲存量為2,000bytes，自動糾正錯誤的能力較低，只適用特不的CCD掃瞄器來解讀。Datamatrix的結(jié)構(gòu)(一)特性Datamatrix碼具有以下特性：可編碼字元集包括全部的ASCII字元及擴(kuò)充ASCII字元，共256個字元。

\o"條形碼掃描器,激光條形碼掃描"條碼大小(不包括空白區(qū))：10×10~144×144

資料容量：235個文數(shù)字資料，1556個8位元資料，3116個數(shù)字資料。

錯誤糾正：透過Reed-Solomon演算法產(chǎn)生多項(xiàng)式計算獲得錯誤糾正碼。不同尺寸宜采納不同數(shù)量的錯誤糾正碼。

(二)差不多結(jié)構(gòu)

每個Datamatrix符號由規(guī)則排列的方形模組構(gòu)成的資料區(qū)組成，資料區(qū)的四周由定位圖形(FinderPattern)所包圍，定位圖形的四周則由空白區(qū)包圍，資料區(qū)再以排位圖形(AlignmentPatterns)加以分隔。定位圖形

定位圖形是資料區(qū)域的一個周界，為一個模組寬度。其中兩條鄰邊為暗實(shí)線，要緊用於限定物理尺寸；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，要緊用於限定符號的單元結(jié)構(gòu)，但也能關(guān)心確定物理尺寸及失真。

符號尺寸

ECC000-140符號有奇數(shù)行與奇數(shù)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(qū)。這些符號可透過右上角深色方格識不出來。ECC200符號有偶數(shù)行與偶數(shù)列。有些符號是正方形，尺寸從10×10至144×144，不包括空白區(qū)。有些是長方形，尺寸從8×18至16×48，不包括空白區(qū)。所有的ECC200符號都能夠透過右上角淺色方格識不出來。資料表示方法Datamatrix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(zhuǎn)為字碼流，并加入必要的填字，假如使用者未規(guī)定矩陣寸，則應(yīng)選取能滿足要存放資料的最小尺寸。Datamatrix共有6種編碼方案，即6種字碼集，見表10.1。表10.1Datamatrix的編碼方案與相對應(yīng)之字元集編碼方案字元集ASCII十進(jìn)位數(shù)字ASCII值0~127擴(kuò)展ASCII值128~255C40差不多大寫文數(shù)字型Text差不多小寫文數(shù)字型X12ANSIX12EDI數(shù)據(jù)集EDIFACT32~94Base2560~255錯誤檢測和糾正字碼(ECC)的產(chǎn)生

對少於255個字碼的Datamatrix碼，錯誤糾正字碼可由資料字碼計算得出。對於多