chap04补充-条形码技术

1、主讲：白小军条形码技术基础内容提要条形码技术简介EAN-13一维条形码技术QR Code二维条码技术条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、图书分类号、类别等许多信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理等许多领域得到了广泛的应用。1 条码技术简介 什么是条形码：1 条码技术简介 条形码的分类：一维条码：只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息。二维条码：在水平和垂直方向的二维空间存储信息的条形码， 称为二维条形码（2-dimensional bar

2、code）彩色条码：结合带有视像镜头的手提电话或个人电脑，利用镜头来阅读杂志、报纸、电视机或电脑屏幕上的颜色条码，并传送到数据中心；数据中心会因应收到的颜色条码来提供网站资料或消费优惠。 条形码的工作原理：扫描和译码扫描器发出的光在条码上反射后，照射到扫描器内部的光电转换器上，转换器根据反射光信号的强弱，转换成相应的电信号。电信号输出到扫描器的放大电路增强后，再送到整形电路，将模拟信号转换成数字信号。译码器通过测量脉冲数字信号0和1的数目来判别条和空的数目，通过测量0和1信号连续的个数来判别条和空的宽度。要知道条码所包含的信息，还需根据对应的编码规则（如EAN-8码），将条形符号换成相应的数字

3、和字符。最后，计算机管理信息系统进行相应数据处理，识别并得到物品的详细信息。1 条码技术简介 编码的基本规则：唯一性：同种规格同种产品对应同一个代码，同种产品不同规格对应不同的代码。根据产品的不同性质，如：重量、包装、规格、气味、颜色、形状等等，赋予不同的商品代码。永久性：产品代码一经分配，就不再更改，并且是终身的。当此种产品不再生产时，其对应的产品代码只能搁置起来，不得重复起用再分配给其它的商品。无含义：为了保证代码有足够的容量以适应产品频繁的更新换代的需要，最好采用无含义的顺序码1 条码技术简介1 条码技术简介 常用码制：UPC(统一产品代码)：只能表示数字，有A、B、C、D、E五个版本,

4、主要使用于美国和加拿大地区。EAN-13码：欧洲的International Article Numbering Association 在UPC-A标准的基础上建立，解决UPC码的应用区域局限性问题。PDF 417：由多行条码堆叠组成的二维码，其字符集含128个字符，最大数据量1850个字符。意为“便携数据文件”，即Portable Data File，每一个码字都是由4个条和4个空构成，并且4个条和4个空的宽度加起来总是17个模块，所以称为PDF417码。QR Code：Quick Response Code，由日本DENSO公司研制的一种矩阵式二维条码符号。具有识读速度快、可全方位识读、

5、用特定的数据压缩模式表示中国汉字和日本汉字等优点，获得了广泛的应用。 EAN-13码的背景知识：2 EAN-13码因为UPC-A标准并不能很好的满足国际化应用，EAN-13便在UPC-A的基础上建立起来。两者的唯一区别在于它们的数字系统编码不同，UPC-A是从0到9的一位数字，而EAN-13的数字系统编码由从00到99的两位数字构成，它实际上是一个国家编码。EAN-13是UPC-A的一个超集，这就意味着，任何能够读取EAN-13符号的软件或硬件，都能够自动地读取UPC-A符号。 EAN-13码的组成：2 EAN-13码数制：是由2位组成(有时候是3位)，用来区分国家或经济区域（编码管理局）。任

6、何以0开始的数制都是一个UPC-A。厂商码：由数制码标示的编码管理局为每个厂商分配的唯一的编码。一个公司的所有产品将使用相同的厂商码，EAN使用变长厂商码。产品码：厂商为自己的产品分配的唯一编码，厂商只需确保自己的产品码不重复就可以了。校验位：是一个附加的位，用来验证一个条码是否被正确的扫描。 如何计算校验位：2 EAN-13码将最右边一个数位作为“奇数”位，从右向左为每个字符指定奇数/偶数位。对所有奇数位上的数值求和，将结果乘以3。对所有偶数位上的数值求和。对第2步和第3步计算的结果求和。校验位的数字加上用第4步计算的总和数应该能够被10整除。如果第4步计算的总和数能够被10整除，校验位就是

7、“0”例如：13位条码0075678164125，最后一位5是如何来的？ EAN-13编码符号计算出校验位后，整个消息必须被编码为“条”和“空”的序列；用数字“1”来表示条码的一个“暗”或“条”部分；用数字“0”来表示条码的一个“亮”或“空间”部分；例如，数值1101表示：两个宽度的条（11），跟着一个宽度的空（0），跟着一个宽度的条（1），如图示。2 EAN-13码 EAN-13码的物理结构左手边警戒条，或开始哨，编码为101数制码的第二个字符，按照下面描述的方式编码厂商码的5个字符，按照下面描述的方式编码中间警戒模式，编码为01010产品码的5个字符，按照下面描述的右手边字符方式进行编码校

8、验位，按照下面描述的右手边字符方式进行编码右手边警戒条，或结束哨，编码为1012 EAN-13码 EAN-13码的字符编码表2 EAN-13码 EAN-13码的编码规律2 EAN-13码一个EAN-13字符使用7个元素来描述，包含2个条和2个空。例外是左、右警戒条（3个元素）以及中间警戒条（5个元素）。任何条或空的长度都不会超过4个元素。条码左手边的所有字符总是以0（空）开始的，而右手边的所有字符都是以1（条）开始的。如果把1变成0，把0变成1，那么“右手边”编码模式和“左手边奇数”编码模式是完全相同的。“左手边偶数”编码模式是基于“左手边奇数”编码模式的。2 EAN-13码示例：商品代码 7

9、5 01031 31130，计算出校验码为 9，编码如下：左警戒条: 总是101. 第二数制位 5: 按照左手边奇数性进行编码, 0110001. 厂商码第1个数位 0: 按照左手边偶数性进行编码, 0100111. 厂商码第2个数位 1: 按照左手边奇数性进行编码, 0011001. 厂商码第3个数位 0: 按照左手边偶数性进行编码, 0100111. 厂商码第4个数位 3: 按照左手边奇数性进行编码, 0111101. 厂商码第5个数位 1: 按照左手边偶数性进行编码, 0110011. 中间警戒条 (总是相同的): 01010. 2 EAN-13码示例：商品代码 75 01031 311

10、30，计算出校验码为 9，编码如下：产品码第1个数位 3: 按照右手边字符进行编码, 1000010. 产品码第2个数位 1: 按照右手边字符进行编码, 1100110. 产品码第3个数位 1: 按照右手边字符进行编码, 1100110. 产品码第4个数位 3: 按照右手边字符进行编码, 1000010. 产品码第5个数位 0: 按照右手边字符进行编码, 1110010. 校验位 9: 按照右手边字符进行编码, 1110100. 右边警戒条 : 总是101. 将这个数字字符串转换成他们的图形表示形式：2 EAN-13码示例：条码75 01031 31130 9 的图案如下：3 QR Code二

11、维码QR Code的主要特点：信息容量大可靠性高可表示汉字及多种文字信息超高速识读：每秒可识读30个含有100个字符的QR Code符号全方位识读：加入了位置探测图形，可360度识别编码效率高：13位表示汉字字符3 QR Code二维码几种常用二维码相关参数对比：3 QR Code二维码QR-Code基本特性：3 QR Code二维码QR-Code版本和规格：QR code条码符号共有40种规格，分别为版本l、版本2、版本40；版本1的规格为21模块21模块、版本2的规格为25模块25模块，依此类推每一版本比前一版本每一边增加4个模块，直到版本40，其规格为177模块177模块；不同的版本包含

12、不同的信息量3 QR Code二维码QR-Code基本图符：寻像图形：形包括三个相同的位置探测图形，分别位于符号的左上角、右上角、左下角。每个位置探测图形可以看作是由3个重叠的同心正方形组成，分别为77个深色模块、55个浅色模块、33个深色模块。3 QR Code二维码QR-Code基本图符：分隔符：在每个位置探测图形和编码区域之间有个宽度为1个模块的分割符，便于找到位置探测图形，进而确定二维码图像的具体位置。定位图形：水平和垂直定位图形分别为一个模块宽的一行和一列，由深色和浅色模块交替组成，开始和结尾都是深色模块（第6行和第6列）。矫正图形：对于摄像头拍摄的图像大多都有不同程度的失真，通过校

13、正图形便于确定图像的失真程度。校正图形可以看作是3个重叠的同心正方形，由55个的深色模块、33个的浅色模块以及位于中心的一个深色模块组成。校正图形的位置数量视符号的版本号而定，版本2以上(含版本2)的符号均有校正图形。编码区域：包括表示数据码字、纠错码字、版本信息和格式信息的符号区域。不同的版本符号根据规范，其中包含的信息量是不同的。编码时，如果没有明确的版本规定，则自动使用满足信息量的最小版本。3 QR Code二维码QR-Code基本图符：版本信息：在条码的两个特定的区域有版本信息。因为版本信息在译码时相当重要，所以图形中出现两次，提供冗余。版本信息为18位，其中6位数据位、12位通过BC

14、H(18，6)编码计算出来的纠错位。格式信息：格式信息包含了条码的纠错等级和掩码图形参考等信息，也出现两次，提供信息冗余。格式信息为15位，其中有5位数据位、lO位用BEH(15，5)编码计算得到的纠错位。第1、2数据位是符号的纠错等级，第3、4、5位是掩模图。QR-Code条码图像特征：QR Code矩阵式二维条码是由深色模块和浅色模块组成的，深色模块代表二进制中的“l”、浅色模块代表二进制中的“0”。条码的识别实质上就是识别条码基本模块代表的是“0”还是“1”，识别的错误率越低，图像处理算法的性能就越好。3 QR Code二维码QR-Code编码过程：数据分析与模式选择：QR code条码

15、包括几种不同的模式，即数字模式、字母数字模式、8位字节模式、中国汉字模式，能将不同的字符字集转换为符号字符，必要时可以进行模式之间的转换，以便更高效地将数据转换为二进制位流。数据编码：将输入的数据转换为位流。每种模式对应相应的段，每一段由模式指示符、字符计数指示符、数据位流组成。所得的数据位流将被分为一个个码字，码字长度都是8位。如果最后一个码字不足8位全补O，必要时加入交替的填充字符11101100和00010001以填满按照版本要求的数据码字数。纠错编码：QR code条码具有很强的纠错能力，最高可恢复的码字比例为30，这种能力是通过Reed-Solomon纠错控制编码来实现的。3 QR

16、Code二维码QR-Code编码过程：构造最终信息：根据各项规则将数据码字序列分为n块，对每一块，计算得到相应块的纠错码字。依次将每一块的数据和纠错码字排列成最终位流序列：数据块1的码字、数据块2的码字,依此类推至数据块以的最后一个码字，随后纠错块1的码字、纠错块2的码字、纠错块3的码字，依此类推至纠错块刀的最后一个码字。在矩阵中布置数据块：整个二维码图形分为功能图形区域和编码区域。在功能图块区域的位置，填入适当的深色或浅色模块。在编码区域，符号字符以2个模块宽的纵列从右下角开始布置，自右向左，且交替地从下向上或从上到下安排。途中，如遇到功能模块或格式和版本信息，则绕过这些模块在其上面或下面继续排列。3 QR Code二维码在矩阵中布置数据块：3 QR Code二维码在矩阵中布置数据块：3 QR Code二维码QR-Code编码过程：掩膜：为提高条码阅读的可靠性，最好均衡地安排深色和浅色模