条码技术与运用课件第8章 二维条码

第8章二维条码简介第一节

二维条码简介

第二节行排式二维条码

第三节矩阵式二维条码

第四节RSS系列条码第五节二维条码应用第一节

二维条码简介

1．二维条码的起源与发展2．二维条码的特点2．1二维条码与一维条码的区别与比较

2．2二维条码与磁卡、IC卡、光卡之比较

3．二维条码的分类

4．二维条码识读设备

1．二维条码的起源与发展

二维条码技术是在一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的。由于受信息容量的限制，一维条码通常是对物品的标识，而二维条码是对物品的描述。

所谓对物品的标识，就是给某物品分配一个代码，代码以条码的形式标识在物品上，用来标识该物品以便自动扫描设备的识读，代码或一维条码本身不表示该产品的描述性信息。

我国已制定了两个二维条码的国家标准：GB/T17172-1997《四一七条码》，GB/T18284-2000《快速响应矩阵码》。

2．二维条码的特点

2．1二维条码与一维条码的区别与比较

信息量容量大、安全性高、读取率高、错误纠正能力强等特性是二维条码的主要特点。2．二维条码的特点二维条码与一维条码的比较

项目条码类型信息密度与信息容量错误校验及纠错正能力垂直方向是否携带信息用途对数据库和通讯网络的依赖识读设备一维条码信息密度低，信息容量较小可通过校验字符进行错误校验，没有错纠能力不携带信息对物品的标识多数应用场合依赖数据库及通讯网络可用线扫描器识读，如光笔、线阵CCD、激光枪等二维条码信息密度高，信息容量大具有错误校验和纠错能力，可根据需求设置不同的纠错级别携带信息对物品的描述可不依赖数据库及通讯网络而单独应用对于行排式二维条码可用线扫描器的多次扫描识读；对于矩阵式二维条码仅能用图像扫描器识读2．二维条码的特点二维条码与磁卡、IC卡、光卡的比较比较点二维条码磁卡IC卡光卡抗磁力强弱中等强抗静电强中等中等强抗损性强

可折叠

可局部穿孔

可局部切割弱

不可折叠

不可穿孔

不可切割弱

不可折叠

不可穿孔

不可切割弱

不可折叠

不可穿孔

不可切割3．二维条码的分类

二维条码通常分为以下二种类型：

（1）行排式二维条码（2DSTACKEDBARCODE）又称：堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。有代表性的行排式二维条码有PDF417、CODE49、CODE16K等。

（2）矩阵式二维条码（2DMATRIXBARCODE）又称：棋盘式二维条码。具有代表性的矩阵式二维条码有：QRCode、DataMatrix、MaxiCode、CodeOne等。

3．二维条码的分类QR码

3．二维条码的分类二维条码的识读设备依识读原理的不同可分为：

（1）线性CCD和线性图像式识读器（LinearImager），可识读一维条码和行排式二维条码（如PDF417）。

（2）带光栅的激光识读器，可识读一维条码和行排式二维条码。

（3）图像式识读器（ImageReader），可识读一维条码和二维条码。

第二章行排式二维条码

1．PDF417条码

PDF417条码是由留美华人王寅敬

（音）博士发明的。PDF取自英文PortableDataFile三个单词的首字母，意为“便携数据文件”。因为组成条码的每一符号字符都是由4个条和4个空共17个模块构成，所以称为PDF417条码。

1．PDF417条码

PDF417是一种多层、可变长度

、具有高容量和纠错能力的二维条码。每一个PDF417符号可以表示1100个字节、或1800个ASCⅡ字符或2700个数字的信息。

1．PDF417条码（1）层与符号字符（RowandSymbolCharacter）每一个PDF417条码符号均由多层堆积而成，其层数为3～90。

（2）簇（Cluster）

PDF417的字符集可分为三个相互独立的子集，即三个簇。（3）错误纠正码词（ErrorCorrectionCodeword）

PDF417的纠错等级分为9级，级别越高，纠正能力越强。由于这种纠错功能，使得污损的PDF417条码也可以被正确识读。（4）数据组合模式（DataCompactionMode）

PDF417提供了三种数据组合模式，每一种模式定义一种数据序列与码词序列之间的转换方法。三种模式为：文本组合模式（TextCompaction，Mode-TC）、字节组合模式（ByteCompaction，Mode-BC）、数字组合模式（NumericCompaction，Mode-NC）。

1．PDF417条码（5）全球标签标识符（GlobalLabelIdentifier-GLI）

一个GLI是一个特殊的符号字符，它可激活一组解释，GLIS的应用使PDF417可以表示国际语言集，以及工业或用户定义的字符集。（6）宏PDF417

这种机制可以把一个PDF417符号无法表示的大文件分成多个PDF417符号来表示。宏PDF417包含了一些附加控制信息来支持文件的分块表示，译码器利用这些信息来正确组合和检查所表示的文件，不必担心符号的识读次序。（7）PDF417其它特性及其变体这种压缩版本减少了非数据符的数量，但却以降低其坚固性，抗噪音，损伤，污染等能力为代价。截短PDF417条码与普通PDF417完全兼容。

PDF417条码的特性项

目特

性可编码字符集全ASCII字符或8位二进制数据，可表示汉字类型连续、多层字符自校验功能有符号尺寸可变，高度3到90行，宽度90到583个模块宽度双向可读是错误纠正码词数2到512个最大数据容量（错误纠正级别为0时）1850个文本字符

或2710个数字

或1108个字节附加属性可选择纠错级别、可跨行扫描、宏PDF417条码、全球标记标识符等PDF417符号结构

每一个PDF417符号由空白区包围的一序列层组成。每一层包括：a.左空白区

b.起始符c.左层指示符号字符d.1到30个数据符号字符

e.右层指示符号字符

f.终止符g.右空白区PDF417符号字符的结构

每一个符号字符包括4个条和4个空，每一个条或空由1-6个模块组成。在一个符号字符中，4个条和4个空的总模块数为17。

1．2PDF417条码的标准化现状

中国——二维条码列为九五期间的国家重点科技攻关项目。1997年12月码国家标准GB/T17172-1997《四一七条码》正式颁布；

自Symbol公司1991年将PDF417作为公开的标准后，PDF417条码为越来越多的标准化机构所接受。如：AIM——1994年被选定为国际自动识别制造商协会（AIM）标准；ANSIMH10.8——1996年美国标准化委员会(ANSI)将PDF417做为美国的运输包装的纸面EDI标准；CEN——1997年欧洲标准化委员会(CEN)通过了PDF417的欧洲标准；

2．Code49条码

一种多层、连续型、可变长度的条码符号，它可以表示全部的128个ASCII字符。每个Code49条码符号由2到8层组成，每层有18个条和17个空。层与层之间由一个层分隔条分开。每层包含一个层标识符，最后一层包含表示符号层数的信息。

Code49条码的特性

项目特性可编码字符集全部128个ASCII字符类型连续型，多层每个符号字符单元数8（4条，4空）每个符号字符模块总数16符号宽度81X（包括空白区）符号高度可变（2～8层）数据容量2层符号：9个数字字母型字符或15个数字字符8层符号：49个数字字母型字符或81个数字字符层自校验功能有符号校验字符2个或3个，强制型双向可译码性是，通过层其它特性工业特定标志，字段分隔符，信息追加，序列符号连接3．Code16K条码

一种多层、连续型可变长度的条码符号，可以表示全ASCII字符集的128个字符及扩展ASCII字符。它采用UPC及Code128字符。一个16层的Code16K符号，可以表示77个ASCII字符或154个数字字符。Code16K通过唯一的起始符/终止符标识层号，通过字符自校验及两个模107的校验字符进行错误校验。

Code16K条码的特性

项目特性可编码字符集全部128个ASCII字符，全128个扩展ASCII字符类型连续型，多层每个符号字符单元数6（3条，3空）每个符号字符模块数11符号宽度81X（包括空白区）符号高度可变（2～16层）数据容量2层符号：7个ASCII字符或14个数字字符8层符号：49个ASCII字符或1541个数字字符层自校验功能有符号校验字符2个，强制型双向可译码性是，通过层（任意次序）其它特性工业特定标志，区域分隔符字符，信息追加，序列符号连接，扩展数量长度选择第三节矩阵式二维条码

1．QRCode条码

QRCode是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵式二维条码，它除具有二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象多种信息、保密防伪性强等优点外，还具有以下特点：

（1）超高速识读

QRCode码的超高速识读特性，使它适宜应用于工业自动化生产线管理等领域。（2）全方位识读

QRCode具有全方位（360°）识读特点。（3）能够有效地表示中国汉字、日本汉字QRCode与DataMartix和

PDF417的比较

码制QRCodeDataMartixPDF417符号结构

研制公司DensoCorp.

(日本)I.D.MatrixInc.

(美国)SymbolTechnolgiesInc

(美国)码制分类矩阵式行排式识读速度*30个/每秒2～3个/秒3个/秒识读方向全方位（360°）±10°识读方法深色/浅色模块判别条空宽度尺寸判别汉字表示13bit16bit16bit2．2QRCode编码字符集

（1）数字型数据（数字0～9）；（2）字母数字型数据（数字0～9；大写字母A～Z；9个其他字符：space，$，%，*，+，-，.，/，：）；（3）8位字节型数据；（4）日本汉字字符；（5）中国汉字字符（GB2312《信息交换用汉字编码字符集基本集》对应的汉字和非汉字字符）。

QRCode码符号的基本特性

符号规格21×21模块（版本1）-177×177模块（版本40）

(每一规格：每边增加4个模块)数据类型与容量（指最大规格符号版本40-L级）数字数据7089个字符

字母数据4296个字符

8位字节数据2953个字符

中国汉字、日本汉字数据1817个字符数据表示方法深色模块表示二进制“1”，浅色模块表示二进制“0”。纠错能力L级：约可纠错7%的数据码字

M级：约可纠错15%的数据码字

Q级：约可纠错25%的数据码字

H级：约可纠错30%的数据码字结构链接（可选）可用1-16个QRCode条码符号表示掩模（固有）可以使符号中深色与浅色模块的比例接近1：1，使因相邻模块的排列造成译码困难的可能性降为最小。扩充解释（可选）这种方式使符号可以表示缺省字符集以外的数据（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希腊字母等），以及其他解释（如用一定的压缩方式表示的数据）或者针对行业特点的需要进行编码。独立定位功能有2.DataMatrix条码

DataMatrix是一种矩阵式二维条码。它有两种类型，即ECC000-140和ECC200。ECC000-140具有几种不同等级的卷积纠错功能；而ECC200则使用Reed-Solomon纠错。

DataMatrix条码的特性

项目特性可编码字符集全部ASCII字符及扩展ASCII字符类型矩阵式二维条码符号宽度ECC000-140：9～49，ECC200：10～144符号高度ECC000-140：9～49，ECC200：10～144最大数据容量2335个文本字符，3116个数字或1556个字节数据追加允许一个数据文件使用最多16个条码符号表示2．2附加特性

（1）反转映像：（固有）符号在标记时具有随意性，图像可以是在浅色背景上的深色图形，也可以是在深色背景上的浅色图形（见图5-10）。（2）扩充解释：（仅适用ECC200，可选）这种方式使符号可以表示其他字符集的字符（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希腊字母、希伯来字符），以及其他数据解释或者针对行业特点的需要进行编码。（3）长方形符号：（仅适用ECC200，可选）在长方形符号中指定6种符号格式。（4）结构化追加：（仅适用ECC200，可选）允许一个数据文件以多达16个DataMatrix符号表示。以任意的顺序扫描，能正确地重新连接起来，恢复成原始数据。

2．2附加特性

ECC-140（a）和ECC200（b、c）编码“A1B2C3D4E5F6G7H8I9J0K1L2”

a.ECC140(浅色背景黑色图形)b.ECC200(浅色背景黑色图形)ECC200(深色背景浅色图形)2．3符号结构

每个DataMatrix符号由规则排列的方形模块构成的数据区组成。在较大的ECC200符号中，数据区由校正图形分隔。数据区的四周由寻像图形包围，寻像图形的四周则由空白区包围。

（1）

寻像图形

（2）符号尺寸和容量

3.Maxicode条码

一种固定长度（尺寸）的矩阵式二维条码，它有紧密相连的平行六边形模块和位于符号中央位置的定位图形组成。Maxicode符号共有7种模式（包括两种作废模式）。可表示全部ASCII字符和扩展ASCII字符。

Maxicode条码的特性

项目特性可编码字符集全部ASCII字符及扩展ASCII字符，符号控制字符类型矩阵式二维条码符号宽度名义尺寸：28.14mm符号高度名义尺寸：26.91mm最大数据容量93个文本字符，138个数字定位独立是字符自校验有纠错码词50或66个附加特性扩充解释，结构追加3．1基本特征

(1)编码字符集

（2）字符集

（3）Maxicode符号码字的表示①每个码字由六个六边形的模块组成。②每个模块表示一个二进制位，暗模块表示“1”，浅色模块表示“0”。③通常六个模块排列成三层，顺序为从右上至左下，下图是所示典型的符号字符模块。

3．1基本特征④由于Maxicode符号的特殊结构，符号字符1～

9和137～

144具有特殊的排列形式，见图

3．1基本特征（4）符号尺寸名义尺寸为宽28.14mm×高26.91mm。（5）最大数据容量：①数字字母型字符93个②数字字符138个（6）

纠错每个Maxicode符号有50或66个纠错码字（7）类型：矩阵式二维条码（8）独立定位：可以

3．2附加特征

Maxicode固有的或可选的附加特征：（1）寻像图形（固有）（2）纠错（固有）（3）模式（固有）（4）扩充解释（可选）（5）结构化追加（可选）3．3符号结构每个Maxicode符号有一个中央寻像图形，四周成正方形排列着由六边形模块组成的层。符号共有33层，每层分别由30个或29个模块组成。符号四周应有空白区。（1）寻像图形寻像图形由3个同心圆构成暗带及其相间的明带组成。寻像图形的中央为一个虚拟模块。中央寻像图形及其周围的排列情况见图。（2）定位图形

定位的信息由6组以3个模块组成的图形给出，定位图形的精确位置见图

3．4符号字符与模块序列

符号最上面一层最右侧的两个模块是不用的（见下图

），它们用暗模块表示。

4．Codeone条码

Codeone符号中包含可由快速线性探测器识别的识别图案。每一模块的宽和高的尺寸为X。Codeone符号共有10种版本及14种尺寸。最大的符号，即版本B，可以表示2218个数字字母型字符或3550个数字，以及560个纠错字符。Codeone可以表示全部256个ASCII字符，另加4个功能字符及1个填充字符。

Codeone条码的特性

项目特性可编码字符集全部ASCII字符及扩展ASCII字符，4个功能字符，一个填充/信息分隔符，8位二进制数据类型矩阵式二维条码符号宽度版本S-10：13X，版本H：134X符号高度版本S-10：9X，版本H：148X最大数据容量2218个文本字符，3550个数字或1478个字节定位独立是字符自校验无错误纠正码词4～560个1．RSS系列条码EAN和UCC开发了RSS(ReducedSpaceSymbology)条码符号。它是一种一维码和二维码的组合码，其中：

一维码组成部分可以是：

●UCC/EAN-128

●UPC/EAN

●ReducedSpaceSymbology(RSS)

二维码组成部分可以是：

●CC-A(一种专用于混合码的PDF417微码的变体)

●CC-C(标准PDF417)

第四节RSS系列条码1．RSS系列条码和其它线形条码相比，RSS系列码制具有更高的密度，因为它可以表示更多的字符。数据密度比较表码制每个数字的模块数ITF-148.0EAN/UPC7.0UCC/EAN-1285.5限定式RSS4.11．1RSS系列条码符号

RSS条码是EAN•UCC系统中使用的系列线形码制。RSS条码符号有3种基本类型：RSS－14系列、限定式RSS和扩展式RSS。其中RSS－14系列和扩展式RSS系列两种类型具有满足不同应用要求的多种版本。1．2RSS-14系列

RSS-14系列对应用标识符AI（01）单元数据串进行编码。它有四个版本：RSS-14、截短式RSS-14系列、层排式RSS-14和全方位层排式RSS-14。所有四种版本采用同样的方式进行编码。层排式RSS-14是RSS-14的一个变体，在应用中当RSS-14太宽时，可以进行两行堆叠。它有两个版本：适宜于小项目标识的截短版本和适用于全方位扫描器识别的高级版本。1．2RSS-14系列下图表示RSS-14的结构，一个RSS-14符号包括四个数据字符和两个定位图形。RSS-14系列在四个独立的段中能够被扫描，每个由一个数据字符和相邻的定位图形组成。两个定位图形按79的校验值编码，以保证数据的安全。左右两侧的保护符由一个窄条和一个窄空组成。RSS-14不需要空白区。

1．2RSS-14系列RSS-14

截短式RSS-14层排式RSS-14

全方位层排式RSS-14

1．3限定式RSS

限定式RSS对应用标识符AI（01）单元数据串进行编码。这个单元数据串是建立在UCC-12、EAN/UCC-8、EAN/UCC-13或EAN/UCC-14数据结构基础上的。然而，当使用EAN/UCC-13或EAN/UCC-14数据结构时，只允许指示符的值为1。当指示符数值大于1时，必须使用RSS-14系列来表示EAN/UCC-14数据结构。

其宽为74×，高为10×，以1×的空开始，1×的条结束。

（01）150123456789071．3限定式RSS下图表示限定式RSS的结构。限定式RSS包括两个数据符和一个校验字符。校验字符对以89为摸的校验值进行编码，以保证数据安全。

左右两侧保护符由一个窄条和一个窄空组成。限定式RSS条码不需要空白区。

1．4扩展式RSS系列扩展式RSS系列是长度可以变化的线形码制，能够对74个数字字符或41个字母字符的AI单元数据串数据进行编码。扩展式RSS主要是为了POS系统和其它应用系统中项目的主要数据和补充数据进行编码而设计的。它除了可以被全方位槽式扫描器扫描外，还具有和UCC/EAN-128条码相同的作用。主要是为重量可变的商品、易变质的商品、可跟踪的零售商品和代金券设计的。

1．4扩展式RSS系列下图为具有6个段的扩展式RSS。扩展式RSS系列包含一个校验字符、3～21个数据字符、2～11个定位图形，这取决于条码的长度。扩展式RSS符号的每个段都能够被扫描，每个段由数据字符或校验字符和相邻的定位图形组成。校验字符对以211为模的校验值进行编码，以保证数据安全。左右两侧的保护符由一个窄条和一个窄空组成。扩展示RSS系列不需要空白区。1．4扩展式RSS系列扩展式RSS扩展层排式RSS

2．复合条码

EAN•UCC系统复合码是将EAN•UCC系统线性符号（即一维条码）和2D（二维条码，包括行排式和矩阵式））复合组份组合起来的一种码制。线性组份对项目的主要标识进行编码。相邻的2D复合组份对附加数据，如批号和有效日期进行编码。EAN•UCC复合码有A、B、C种复合码类型，

2．复合条码2．1EAN•UCC复合码概述

2．2EAN·UCC复合码基本特征

2．3特殊压缩单元数据串序列

2．4复合码中供人识读字符

2．5数据传输和码制标识符前缀

2．6印刷质量

2．7选择码制的选择

2．1EAN•UCC复合码概述

EAN•UCC复合码由线性组份和多行2D复合组份组成。

线性组份是下列条码中的一种：EAN/UPC码制（EAN-13，EAN-8，UPC-A，或者UPC-E）；RSS系列条码符号；UCC/EAN-128条码。2D复合组份（简写为CC）是根据线性组份和需要进行编码的附加数据的数量来选择的。有3种2D复合组份，按照最大数据容量排列如下：CC-A：微PDF417的变码，最多56位；CC-B：新编码规则的微PDF417，最多338位；CC-C：新编码规则的PDF417条码，最多2361位。

2．2EAN·UCC复合码基本特征

1、可编码字符集：线性组份、2D复合组份

2、符号字符结构

3、编码类型

4、最大数字数据容量：线性组份、2D复合条码

5、错误检测和校正

6、字符自校验7、双向译码

2．3特殊压缩单元数据串序列

生产日期和批号：AI（11）生产日期，后接AI（10）批号有效日期和批号：AI（17）生产日期，后接AI（10）批号AI（90）：AI（90）后接以1个字母字符和数字开始的单元数据串数据；AI（90）可以对标识符数据进行编码；只有当它是第一个单元数据串的开始，并且后接标识格式数据的时候，AI（90）才进行特殊压缩。

2．4复合码中供人识读字符

表示了以文本标识的有效日期和批号。有效日期：2001年6月15日批号#：A12345613112345678906

2．5数据传输和码制标识符前缀

2．5．1默认传输符：用前缀“]e0”来传输；2．5．2UCC/EAN-128条码传输符：“]C1”码制标识符前缀