二维条形码 - PDF417 - 的编码与实现-

1、 二维条形码(PDF417的编码与实现杨清华,张宗橙(南京邮电大学,南京 210003【摘 要】二维条形码中应用最广泛的是PDF417码,文章简要介绍PDF417条码结构的三大主要组成部分:起始符与终止符、左、右行指示符、数据区符号字符。这三大部分的确定也就是PDF417的编码过程 。而PDF417条码的一大特色就是纠错能力强,因此就引入了错误纠正码字。对于数据区编码,采用了字节压缩(BC模式下的数据压缩算法,详细阐述了用计算机实现其编码的方法,并通过实验证实了所编程序的正确性,实现了PDF417条码的绘制。【关键词】二维条形码;编码; PDF417【中图分类号】TP 【文献标识码】A【文章编

2、号】1008-1151(200707-0085-02二维条形码具有容量大、密度高、防伪纠错能力强、可靠性高、编码方式灵活、保密防伪性强等特点,具有比一维长形码更广泛的应用优势。其中以PDF417堆积式二维条码应用最广。PDF为Portable Data File的英文缩写,意为“便携式数据文件”。 作为当今最先进的条码技术,PDF417条码已广泛应用于各种证件、票据的管理、公共安全、物流和图书馆等领域。我国国家技术监督局1998年8月正式决定采用PDF417条码作为我国的二维条码码制。可见,研究PDF417条码技术,并将其推广是具有很大价值和意义的。(一PDF417二维条形码的结构1.P DF

3、417符号字符的结构PDF417条码符号是一个多行结构,符号的顶部和底部为空白区,上下空白区之间为多行结构。每行的数据符号字符数相同,各行左右两端对齐直接连接。可以包括390行,每一行从左到右依次由7部分组成:左空白区、起始符、左行指示符号字符、130个数据符号字符组成、右行指示符号字符、终止符和右空白区。每一个符号字符,有4个条和4个空,左边从条开始,每一个条、空由16个模块组成,总的模块数为17(此为417名的来源。2.符号字符中簇的确定PDF417的符号字符集由三个簇组成,分别称为簇0、3、6 。每一个簇中,每一符号字符对应唯一的码字,范围是0 928。条码的每行的簇号相同,第一行用第0

4、簇的符号字符,第2 行用第3簇的符号字符,第3 行用第6簇的符号字符,依此类推,同一簇每三行重复一次。这里可以预先把数据码字对应的PDF417条码的符号字符,存放在文件如pdf417codeword.txt 。下表1为第0簇的一个片段,了解它的大致结构:表1 PDF417码字与符号对应表(片段码字 bsbsbsbs0 3111 11361 4111 1144 928 2151 4112对于一个特定的符号字符,其簇号由下式确定:簇号=(1b-2b+3b-4b+9mod9 (1其中1b,2b,3b,4b分别表示自左向右四个条的模块。对于每一特定的行,其簇号由下式确定:簇号=(行号-1mod3 &#

5、215;3 (23.左、右行指示符的确定每一行包含一个左、右行指示符,分别记为iL和iR,其中PDF417的行数(390、列数(130和错误纠正等级(08。设id为数据码字,iC为纠错码字。PDF417条码结构示意图1:L1nd2nd0R1L1R1RL0d1kc2kc1RR起始符RL1ccRR终止符图1 PDF417条码结构左右行指示符号字符的值由下式确定:【作者简介】杨清华(1982-,女,山东临沂人,研究生;张宗橙,男,南京邮电大学传媒技术学院教授,从事无线信道编码调制、无线接入技术研究。8586(i i i 30 when c 030 when c 330 when c 6i t i i

6、 x y L x z x v +=+=+=(i i i 30 when c 030 when c 330 when c 6i t i i x v R x y x z +=+=+= (3其中i 为行号,错误纠正等级为s,数据区列数为C,行数为R,i c 为第i 行的簇号,INT 表示取一个数的整数部分,a mod b 表示a 除以b 所得的余数。i x =INT(i-1/3 i=1,2,390;y =INT(R-1/3 ; z =s×3+(R-1mod3; v =C-1 ;(二PDF417具体编码1.起始符和终止符PDF417条码的起始符和终止符是唯一的。自左向右,由条开始,起始符的条

7、、空序列为81111113 ,终止符的条、空序列为711311121 。2.数据区编码PDF417条形码有三种数据压缩模式来编码:文本压缩模式(TC、字节压缩模式(BC、数字压缩模式(NC。这里采用BC 模式。字节压缩模式(BC中,每一个码字编码的是一个字节值,通过256进制的数转换到900进制的数,将6个字节转换成5个码字,从左到右进行转换。有2个用来模式锁定字节压缩模式的码字(901,924。当所要表示的字节总数为6的倍数时,用模式锁定924. 如6个字节5b ,4b ,3b ,2b 1b ,0b ,(0i b 255存在唯一的一组数4c 、3c 、2c 、1c 、0c (0i c 900

8、,使下式成立:(4注意,上式中i b ,i c 均以十进制数形式带入。当要表示的字节总数不是6的倍数时,用模式锁定901,前面那些6个一组的字节采用同样的方法处理,最后剩下的不足6个字节,第一个字节直接对应一个码字,逐字节地用码字表示即可。数据区的第一个码字是符号长度值,表示数据码字(含符号长度码字的个数,因为PDF417条码的形状为矩形,当码字的总数不能正好填充一个矩阵时,用码字900作为虚拟码字填充。3.错误检测与纠正码字PDF417条码的错误纠正等级可由用户选择。每种错误纠正等级所对应的错误纠正码字数目可参照表2。对于一个给定的错误纠正等级,其错误纠正容量由下式确定:(5 式中,e 为拒

9、读(缺失错误数目;t 为替代错误数目;s 为错误纠正等级;d 为错误纠正码字数目。错误纠正码字的总数为12s +。其中,两个用于错误检测,其余的错误纠正码字用于错误纠正。用一个错误纠正码字恢复拒读错误,用两个错误纠正码字纠正一个替代错误。根据已得的数据码字和选择的纠错等级计算纠错码字。纠错码字的计算包括以下步骤:(1建立符号数据多项式,表达式为(2.2-1,n 是码字个数。式中多项式系数由数据码字区的码字构成,包括符号长度码字、数据码字和填充码字,排列位置参照图1。(6 (2建立纠错码字的生成多项式。s 是用户选择的错误纠正等级,k=12s +是错误、纠正的码字个数。则具有k 个错误纠正码字的

10、生成多项式为:(2.3-2(7(3错误纠正码字的计算。对于一组给定的数据码字和一个选定的错误纠正等级,错误纠正码字为符号数据多项式(d x 乘以k x ,然后除以生成多项式(g x ,所得余式为各系数的补数即为用于检测与纠正错误的码字0c ,1c ,2k c ,1k c 。最后,按照1n d ,2n d ,0d 1k c ,2k c ,1c ,0c 的顺序,排列在矩阵上即得所求编码,如图1,其中的1n d =n,为数据码字个数。到此输出的编码可以是这样一个文本文件,文件中的每一行对应了条码的每一个行,每一行的内容由图1 决定的序列,用计算出来的码字,通过一段子程序把它变换成对应为条与空的01序

11、列。也就是表示PDF417条码编码的输出文件,是由01组成的R×C 的矩阵,0表示空白,1表示着色。如41111315,编出来是11110101111011111。(三PDF417条码的绘制至此已将输入的符号字符转换成二进制序列,对0和1序列的处理过程是,对于1则用一个黑色矩形条,对于0则用一个白色矩形条。绘制条码图形之前要确定图形的行数和列数,进而确定每个符号字符在图形上的位置。开始符和终止符要特别注意。关键是根据符号字符和它的位置确定每一个“条”所对应的矩形框的4个顶点的坐标。需要将所有顶点的坐标都保存入一个点数组。除此之外,还要注意不同行的各个码字之间相对位置的差别,以整个条码

12、图像的左上顶点为参照点,确定长度和宽度,从而确定4个顶点坐标。在确定每点的坐标之后,就可以用Microsoft VC+中MFC 的画刷(CBrush对象为各个“条”矩形着色,连接各点,绘制出二维条形码的图形。然后运用VC+ GDI 绘图功能中的CDC 函数在屏幕上实现条码的绘制。 (下转第79页543254321043243210256256256256256900900900900b b b b b b c c c c c ×+×+×+×+×+=×+×+×+×+ 12222s e t d +=23e t

13、 d + 121210(n n n n d x d x d x d x d =+ 21110(3(3(3k k k k g x x x x x g x g x g =+-79- 图6 监控中心总体流程图(四结语微波传输方式的缺点是带宽窄和误码率高,因此需要更好的传输技术,以得到高质量的图像监控系统。本文提出了一种基于DaVinci TM、H.264等技术的微波视频监控系统的软件设计,达到了有效传输高质量视频图像的目标。我们测试了在64k 的低带宽条件下的视频传输,对于CIF 图像,即352x288的标准分辨率图像,可以获得大约高达每秒2-5帧的传输速率。传输速度同时会随着视频流的不同,而有所变

14、化。这样的帧率对安全监控,已经满足要求。个别时候由于干扰发生丢帧情况时,时延会增大。画面质量的平均PSN 在30分贝左右,基本满足了视觉需要。【参考文献】1 Texas Instruments Incorporated,TMS320DM6446 Digital Media System on-ChipS. Literature Number SPRS283,2005.2 ITU-T Rec. H.264/ISO/IEC 11496-10, Advanced Video CodingS.Final Committee Draft, Document JVTG050,2003.3 孟凡蕊. 基于R

15、TP/RTCP 协议视频数据网络传输的实现J. 计算机工程与应用,2004,40(31:143-144.4 Texas Instruments Incorporated,Codec Engine Algorithm Creator User's GuideS. Literature Number SPRUED6,2006.5 陈辉. 数字微波视频监控通信系统的设计与应用J. 青岛建筑工程学院学报,2004, 25(2:9092.(上接第86页(四运行结果演示输入信息“PDF417二维条形码”,选择的错误纠正等级s=1,行为4,数据区列为5时。输入信息数据区的矩阵为:016 453 17

16、8 121 239 901 306 602 058 443 873 208 206 194 235 900 640 758 583 019编码后整个PDF417输出条码矩阵为:8111111341111144311122433131222351211142111425213122132341111243711311121811111135111122421611132421231311131611321115232121541126111113371131112181111113311112622441112251214112521231121121254122131152211112547113111218111111311114243142322122321242111415221313413112111233451116111711311121PDF417条形码图为