二维条码知识概述

二维条码知识概述

一维条码尽管提高了资料收集与资料处理的速度，但由於受到资料容量的限制，一维条码仅能标识商品，而不能

描述商品，因此相当依靠电脑网路与资料库。在没有资料库或者不登连网路的地方，•维条码很难派上用场。也因此,

最近几年开始有人提出一些储存量较高的二维条码。由於二维条码具有高密度、大容量、抗磨损等特点，因此更拓宽

了亲码的应用领域。

近年来，随着资料自动收集技术的进展，用条码符号表示更多资讯的要求与日俱增，而一维条码最大资料长度

通首不超过15个字元，故多用以存放关键索引值(Key),仅可作为一种资料标识，不能对产品进行描述，因此需透过

网路到资料库抓取更多的资料项目，因此在缺乏网路或者资料库的状况下，一维条码便失去意义。此外一维条码有一

个明显的缺点，即垂直方向不携带资料，故资料密度偏低。当初这样设计有二个目的：(1)为了保证局部损坏的条码

仍可正确辨识，(2)使扫瞄容易完成。

要提高资料密度，又要在一个固定面积上印出所需资料，不用二种方法来解决：(1)在一维条码的基础上向二

维备段方向扩展，(2)利用图像识别原理，使用新的几何形体与结沟设计出二维条豆。前者进展出堆叠式(Stacked)二

维条码,彳令者则有矩阵式(Matrix)二维条码之进展，构成现今二维条码的两大类型。

堆叠式二维鳗的编码原理是建立在一维钮的基础上，将一维条码的高度变窄，再依需要堆成多行，其在编码设计、

检置原理、识读方式等方面都继承了一维条码的特点，但由於行数憎加，对行的辨别、解码算法及软体则与一维条码

是完全不一致的。较具代表性的堆登式二维条码有PDF417,Codel6K,Supercode,Code49等。

矩阵式二维条码是以矩阵的形式构成，在矩阵相应元素位置上，用点(Dol)的出现表示二进制的“1”，不出

现表示二进制的“0”，点的排列组合确定了矩阵码所代表的意义。其中点能够是方点、圆点或者其它形状的点。矩

阵码是建立在电脑图像处理技术、组合编码原理等基础上的图形符号自动辨识的码制，已较不适合用“条码”称之。

具有代表性的矩阵式二维条吗有Datamatrix,Maxicode,Vericod=,Softstrip,Codel,PhilipsDotCode等。

二维条码的新技术在1980年代晚期逐步被重视，在「资料储存量大」、「资讯随着产品走」、「能够传真影

印」、［■错误纠正能力高」等特性下，二维条码在1990年代初期已逐步被使用。

第8.1节二维条码的基本概念

二维条码术语定义

1.堆叠式二维条码(2DStackedCode)

堆叠式二维条码是一种多层符号(Multi-RowSymbology),通常是将一维条码的高度微短再层叠起来表示资料。

2.矩阵式二维条码(2DMatrixCode)

矩阵式二条码是•种由中心点到与中心点固定距离的多边形单元所构成的图形，用来表示资料及其它与符号有

关功能。

3.资料字元(DataCharacter)

用於表示特定资料的ASCII字元集的一个字母、数字或者特殊符号等字元。

4.符号字元(SymbolCharacter)

依条蚂符号规则定义来表示资料的线条、空白组合形式。烫料字元与符号字元间不一定是一对一的关系。通常

情况下，每个符号字元分配一个唯一的值。

5.代码集(CodeSet)

代码集是指将资字元转化为符号字元值的方法。

6.字码(Codeword)

字码是指符号字元的值，为原始资料转换为符号字元过程的一个中间值，一种条皿的字码数决定了该类条的所

有符号字元的数量。

7.字元自我检查(CharacterSelf-Checking)

字元自我检查是指在一个符号字元中出现单一的印刷错误时，扫瞄涔不可能将该符号字元解码成其它符号字元

的特性。

8.错误纠正字元(ErrorCorrectionCharacter)

用於错误侦测与错误纠正的符号字元，这些字元是由其它符号字元计算而得，二维条码通常有多个错误纠正字

元用於错误侦测与错误纠正。有些线性扫瞄器有一个错误纠正字元用於侦测错误。

9.E错误纠正(ErasureCorrection)

E错误是指在已知位置上因图像对比度不够，或者有大污点等原因造成该位置符号字元无法辨识，因此又称之

拒读错误。通过错误纠正字元对E错误的恢复称之E错误纠正。对於每个E错误的纠正仅需一个错误纠正字元。

10.T错误纠正(ErrorCorrection)

T错误是指因某种原因将一个符号字元识读为其它符号字元的错误，因此乂称之替代错误。T错误的位置与该

位置的正确值都是未知的，因此对每个T错误的纠正需要两个错误纠正字元，•个用於找巴位置，另•个用於

纠正错误。

11.错误侦测(ErrorDetection)

通常是保留一些错误纠正字元用於错误侦测，这些字元被称之侦测字元，用以侦测出符号中不超出错误纠正容

量的错误数量，从而保证符号不被读错。此外，也可利用软体透过侦测无效错误纠正的计算结果提供错误侦测

功能。若仅为E错误纠正则不提供错误侦测功能。

条码扫瞄器的分类

通常对条码扫瞄器的分类如图7.1所示,共可分为四类：(1)手持雷射条型扫瞄器(HandTIcldLaserBarCode

Reader),(2)固定式雷射条码扫瞄器(FixedLaserBarCodeReader),(3)CCD条码扫瞄器(ChargeCoupledDevice

BarCodeReader),(4)光笔条蚂扫瞄器(WAND或者称LightPen)。若依扫瞄方式分类，则有I■单点式」、「线型」

与I■面型」等叁种。

修码热瞄器

图7.1条码扫瞄器的分类

条码扫瞄器可分为二个独立之部份：输入元件(InputDevice)及解码器(Decoder)。二者可一体成型，也能够

电线连接，或者利用红外线以无线方式输送资料。

输入元件要紧包含光电转换系统与类比数位转换器两大部份，光电系统要紧用来扫瞄条码，扫瞄动作可耕着操

作者手的移动或者条码的移动来完成。当光源照射到条码,反射光经光路设计落在感测元件上时，感测元件随着不一

致闪射光之强度转换成不一致的类比讯号，经类比数位(A/D)转换器器处理成数位码输出。

数位码输出到解码器中，将数位码解译成条码讯号，即完成了条码扫瞄的工作。条码扫瞄郴的读取系统结构如

图7.2所示:

SBIBI

图7.3二维条码的识别（每层至少一条扫瞄线通过）

不一致於其它堆叠式二维金码，PDF417建立了一种能「缝合」局部扫瞄的机制，只要确保有一条扫瞄线完全落

在任•层中即可，因此层与层间不需要分隔线，而是以不•致的符号字元（Cluster）来区分相邻层，因此PDF417的资

料客度较高，是Code49及Code16K的两倍多，但其识读设备也比较复杂。

第&2节二维条码与一维条码的比较

资料密度与容量密度低，容量小密度高，容量大

错误侦侧及自我纠正能够检查码进行错误侦测，有错误检验及错误纠正能，并可

能力但没有错误纠正能力根据实际应用设置不一致的安全

等级

垂直方向的资料不储存资料，垂直方向的高携带资料，因对印刷缺陷或者局

度是为了识读方便，并弥补部损坏等能够错误纠正机制恢复

印刷缺陷或者局部损坏资料

要紧用途要紧用於对物品的标识用於对物品的描述

资料库与网路依靠性多数场合须依靠资料库及通可不依靠资料库及通讯网路的存

讯网路的存在在而单独应用

识读设备可用线扫瞄器识读，如光笔、对於堆叠式可用型线扫瞄器的多

线型CCD、雷射枪次扫瞄，或者可用图像扫瞄仪识

读。矩阵式则仅能用图像扫瞄仪

识读

第&3节二维条码的应用范围

1.表单应用：

公文表单、商业表单、进出口报单、舱单等资料之传送交换，减少人工重覆输入表单资料，避免人为错误，降

低人力成本。

2.保密应用：

商业情报、经济情报、政治情报、军情况报、私人情报等机密资料之加密及传递。

3.追踪应用：

公文自动追踪、生产线零件自动追踪、客户服务自动追踪、邮购运送白动追踪、维修记录自动追踪、危险物品

自动追踪、彳爰勤补给自动追踪、医疗体检自动追踪、生态研究(动物、鸟类.••)自动追踪等。

4.证照应用：

护照、身分证、挂号证、驾照、会员证、识别证、连锁店会员证等证照之资料登记及自动输入，发挥「随到随

读」、「立即取用」的资讯管理效果。

5.盘点应用：

物流中心、仓储中心、联勤中心之货品及固定资产之自动盘点，发挥「立即盘点、立即决策」的效果。

第8.4节二维条码的国际标准

国际组织在二维条码标准上的努力已有初步成效，之彳灸我们将全面介绍目前美国国家标准协会(ANSI)所制定的

二维条码国际标准,包含PDF417、Maxicode、Datamatrixo其中以PDF417应用范围最广，从生产、运货、行俏、到存

货管理都很适合，故PDP117特别适用於流通业者。Maxicode通常用於邮包的自动分类与追踪，Datamatrix则特别适

用於小零件的标识。

国际标准组织

标准制定委员会最大的任务，在避免同一行业使用不一致的二维条码，造成资讯传输上的困扰。目前国际组织

在二维条码标准上的努力已有初步成效，比如下列国际组织皆设有二维条码标准制订委员会:

1.美国国家标准协会,/AmericanNationalStandardsInstitute,简称ANSI。

2.美国自动辨识协会,AutomaticIdentificationManufacturers,简称AIM-USA。

3.电子工业协会，ElectronicIndustriesAssociation—E1APEPSIndustrial-PN3132o

4.汽车工业协会，AutomotiveIndustryActionGroup,简称AIAGo

5.国际航空协会，InternationalAirTransportAssociation,简称IATAO

6.公用事业工业协会,UtilityIndustryGroup,简称UIG«

7.欧洲的标准技术协会225委员会，CommitEuropeanNormalizationTechnicalCommittee225,简称CENTC225。

8.欧洲的电子资米斗交换协会，ElectronicDataInterchangeForumforCompanieswithInterestsinComputing

andElectronics,简称EDIFICE。

9.日本的电子工业协会，简称EIA-J。

10.国际标准组织，InternationalStandardOrganization,简称ISO。

上述国际组织虽分属不一致的行业或者国家，为求二维条屿的共同标准，常常会举行国际会议相互交换意见。

本课程老师黄庆祥在1996年曾担任国际标准组织ISO/TC122/WG4委员会委员之一，直接参与二维条码国际标准制订的

有关活动，希望为我国今彳麦在二维条码国际标准制订的发言权抢占先机，以协助经济部商业司制造二维条码的有利环

境，为亚太营运中心及其应用「资料自动收集及辨识」的技术水准提供帮助。

流通业的标准

美国部分条码委员会，如美国国家标准协会ANSIMH10.8、电子工业联谊会ELAMH10SBCY等，已进展出二维

条码在流通业的应用标准。ANSIMH10.8委员会的要紧任务，在制定单位包裹与货运标签应用的标准(Tw。-dimensional

Symbo1sForUseWithUnitLoadsandTransportPackages),目前二维条码标准的建议内容包含:

1.进货及出货单使用PDF417二维条码，比如船运公司的舱单，其每个模组列印的最佳尺寸是10mils(T分之一

寸)以上。

2.电子资料交换(EDD的讯息及有关文件使用PDF417二维条码。

3.输送带上产品之搜寻及追踪采Maxicode二维条码，建议尺寸为1寸XI寸。

美国电子工业联谊会(ELA)是美国要紧电子制造业者，如英代尔(Intel)、Motorola、德州仪器等共同构成的产

业贸易协会，1995年2月1日，£14条码委员会3川058(>8)在八状1的支持下宣布二维条码能够应用在下列叁大范围：

高速搜寻及追踪(HighSpeedSortationandTracking)>纸上电子资料交换(PaperEDI)、出货进货讯息

(Shipping/ReceivingInformatior)<»1995年4月,EIA条码委员会完成二维条码标准草案(ANSI/EIAPN3132),做为

电子产品整个产销流程上中下游使用二维条码的标准。事实上，半导体设备暨物料国际协会(SEMI)在1993年就订了半

导体晶片使用二维条码的标准(SEMIT93),希望半导体厂商使用二维条码以防止晶片的偷窃犯罪，惋惜当时二维条码

有关设备昂贵而技术也不完全成熟。如今新完成的二维条码标准草案(ANSI/E1APN3132),已整合各类二维条码在各类

行业的需求，已具有相当的有用性。

证照业的标准

机器可读旅行文件技术i咨询小组(TechnicalAdvisoryGrouponMachineReadableTravelDocuments,TAG/MRTD)

是一个国际标准组织，1995年1月17~20日在日内瓦举行新技术评估会议，通过建议将二维条码列为国际证照标准，

在国际证照可加印二维条码，以储存证照之文字或者指纹、相片等身分辨识之生理资料(BiometricsIdentification),,

该小组针对二维条码在证照上的应用，做出下列的建议：

1.二维条码在证照上的应用已相当可行，有关二维条码在证照上的位置.、储存内容及全面规格应立即研订。

2.二维钮储存的资料内容应做为证照真伪的辨别及持有人的身分的辨识，卬二维条型的油墨应含有标准光学特

徽以辨识证照的真伪。

3.当二维条码因国情因素不能印制时，印制二维条码的位置可只以含有光学性质的特别油墨处理之，以符合国际

标准。

汽主业标准

美国汽车工业协会AIAG是一个美国汽车制造业者如福特、克莱斯勒、通用等，与其上游厂商所共同构成的协

会，AIAG对於二维条码的应用,提出如表7.2中的具体建议与方针：

表7.2A1AG建议条码应用项目

应用项目

小零件标识Datamatrix

EDI/运货PDF417

高品质运输QualityConveyancePDF417

生产保证ProductionEvidencePDF417

产品行销ProductionBroadcastPDF417

设备管理ConfigurationManagementPDF417

物品安全管制表MaterialSafetyDataSheetsPDF417

搜寻追踪SortationandTrackingMaxicode

从AIAG协会的条码建议中可看出，由於PDF417兼具高资料储存量、错误纠正能力、及可携性资料档等特性，

故最受重视，其应用范围亦最广。而Dalamalrix因可提供极小又高密度的标签，且仍可存放合理的资料内容，故特别

适月於小零件的标识。另外，Uaxicode的要紧特性即应用在货品搜寻的辅助，而成为配送与运输应用的最佳选择。

此外，美国交通部AMVA(AmericanMotorVehic1©Administrators)已选定将PDF417做广泛的应用，从驾改

执照到行照登记等都将应用PDF417o而美国国防部DOD(.AmericanDepartmentofDefense)也选用PDF417制作军人证，

美国空军已开始建议将身分证编上PDF417O

第九章PDF417

DF417是美国符号科技(SymbolTechnologies,Inc.)发明的二维条码，发明人是台湾赴美学人王寅君博士，王博士力

1984年毕业於国立交通大学资讯系，获得纽约州立大学石溪分校(Universityo「NewYorkalStonyBrook)电脑硕士与博二

学位接，在1988年进入符号科技进行二维条码的研发工作，於1992年底推出PDF417,并於1989年至1992年间领导世界第

•部二维条码雷射读码系统的开发.1993年3月作者正式将PDF417引进台湾，交由祥记资讯推广及研发有关套装软体(黄庆

祥，1995)。

目前PDF目前MaxicodesD&tamatrix同被美国国家标准协会(AmericanNationalStandardsInstitute,ANSI)MH1

SBC-8委员会选为二维条皿国际标准制定范围，其中PDP417要紧是预备应用於运输包裹与商品资料标签(Burnell,1995)。

PDF417不仅具有错误侦测能力，且可从受损的条码中读回完整的资料(Moore,1994),亦即「错误复原能力」，其错误复原品

最高可达50%,如图8.1所列各类情形，皆可将资料复原。

部份污揖

缺角破洞

横暨断裂

檄薇折叠

图8.1PDF417的错误复原能力

PDF417的结构

由於PDF417的容量较大，除了可将人的姓名、单位、地址、电话等基本资料进行编码外，还可将人体的特徵如指纹

视网膜扫瞄、及照片等个人纪录储存在条码中,这样不但能够实现证件资料的自动输入，而且能够防止证件的伪造，减少犯罪

PDF417已在美国、加拿大、纽西兰的交通部门的执照年审、车辆违规登记、罚款及定期检验上开始应用。美国并同时将PDF41

应月在身分证.驾照.军人证上。此外墨西哥也将PDF417应用在报关单据与证件上，从而防止了仿造及犯罪.

PDF417是一个公开码，任何人皆可用其演算法而不必付费，因此是一个开放的条码系统。PDF417的PDF为可携性资料档

(PortableDataFile)的缩写，取其条码类似一个资料档，可储存较多资料，且可随身携带或者随产品走而得名(Paclidis,

1992)。正如其名，每一个PDF码的储存量可高达1,108个文数字Gytes),若将数字压缩则可存放至2,729Bytes。

每一个PDF417码是由3~90横列堆登而成，而为了扫瞄方便，其四周皆有静空区，静空区分为水平静空区与垂直静空区，至4

应为0.020寸，如图8.2所示。

图8.2PDF417码的结构

其口每一层都包含下列五个部份:

1.起始码。

2.左标区：在起始码彳爰面，为一指示符号字元。

3.资料区：可容纳广30个资料字元。

4.右标区：在资料区的彳费面，为一指示符号字元。

5.结束码：在横列之最右边。

除了起始码与结束码外，左标区、资料区与右标区的构成字元皆可称之字码（Codeword）,每一个字码由17个模组

（Modules）所构成，每一个字码又可分成4线条（或者黑线）及4空白（或者白线），每个线条至多不能超过6个模组宽。每个41

码因资料大小不一致，其行数及每行的资料模组数与字码数都能够从1至30不等。字码的构成如图8.3所示。

一佃二雉修礁

05101517模粗数

一佃字码

图8.3PDF417字码的构成

PDF的尺寸

也由于符号的组合较有弹性，每一个PDF417条码可因应不一致的实体设备印成不一致的长宽比例与密度，以习惯印刷专

件及扫瞄条件的要求。其中每个模组宽X是PDF417码中最重要的尺寸之一，X值的最小限制为0.C075英寸（约0.191mm）,石

同一个条码符号中,X的值是固定不变的。

PDF417的最小高度与长度可由下列算式算出：

W=（17C4-69）X+2Q

其二：

W=条码宽度,H=条码高度,X=条码模组宽,Y=层数

C=每层符号字元的总数（含左右标区），R=层高，Q=静空区大小

PDF417的错误纠正能力

表8.1可存放资料量与错误纠正等级参照表

错误纠正等级纠正码数可存资料量（位元）

自动设定641024

021108

141106

281101

3161092

4321072

5641024

6128957

7256804

8512496

表8.2PDF417的建议错误纠正等级

资料字码数错误纠正等级

1~402

40~1603

16广3204

321〜8635

表8.3PDF417的特性

项目特性

可编码字元集8位二进制资料，多达811800种不一致的字元集或者

解释

类型■连续型，多层

字元自我检查有

尺寸可变

高：3~9。层

宽：广30栏

读码方式■双向可读

错误纠正字码数2~512个

最大资料容量-B安全等级为0，每个符号可表示1108个位元

第十章Maxicode

Maxicode的缘起与进展

1980年代晚期，美国知名的UPSOJnitedParcelService)快递公司认知到利用机器辨读资讯可有效改善作业

效运、提高服务品质，故从1987年开始着手於机器可读表单(MachineReadableForm)的研究，发觉到条码是相对成

本最低的可行方案。为了能达到高速扫瞄的目的，UPS舍弃了堆盖式二维条码的做法，重新研发一种新的条碣，在1992

年时推出UPScode,并研发出有关设备,此即Maxicode的前身。1996年时,美国自动辨识协会(AIMUSA)制定统一的

符号规格,称之Maxicode,也有人称USS-Maxicode(UniformSymbologySpecification-Maxicode)0本文所指的

Maxicode,都是遵循AIMUSA所制订的标准。

Maxicode是一种中等容量、尺寸固定的矩阵式二维条码,它由紧密相连的六边形模组与位於符号中央位置的定位图形

所构成。Maxicode是特别为高速扫瞄而设计，要紧应用於包裹搜寻与追踪上。UPS除了将Maxicode应用到包裹的分类、

追踪作业上，并打算推广到其他应用上。1992年与1996年所推出的Maxicode符号规格略有不一致，就外观上来看，

图9.1的左边是1992年刚推出的样子，右边则是现在Maxicode应有的样子。

1992年1996年

图9.1Maxicodc的外观

Maxicode的基本特征

1.外形近乎正方形，由位於符号中央的同心圆(或者称公牛眼)定位图形(FinderPattern),及其周围六边形蜂

巢式结构的资料位元所构成，这种排列方式使得Maxicode可从任意方向快速扫瞄。其外观与中心放大图如图

9.2所示。

图9.2Maxicode外观与中心放大图

2.符号大小固定。为了方便定位，使解码更容易，以加快扫瞄速度，Maxicodc的图形大小与资料容量大小都是

固定的，图形固定约1平方英寸，资料容量最多93个字元。

3.定位图形：Maxicode具有一个大小固定且唯一的中央定位图形，为叁个黑色的同心圆，用於扫醐定位。此定

位图形位在资料模组所围成的虚拟六边形的正中央，在此虚拟六边形的六个顶点上各有3个黑白色不一致组合

式所构成的模组，称之「方位丛」(OrientationCluster),其提供扫瞄重视耍的方位资讯，见图9.3。

图93Maxicode的符号排列方式

4.每个Maxicode均将资料栏位划分成两大部分，困在定位图形周围的深灰色蜂巢称之要紧讯息(Primary

Messages),其包含的资料较少，要紧用来储存高安全性的资料，通常是用来分类或者追踪的关键资讯，其包

含60个资料位元(bits)与60个错误纠正位元。

要紧讯息有两个特殊作用，其中最重要的是包含4个模式位元(ModeBits),围在定位图形右上方全白的方位

丛左边，以淡灰色所标识的四个位元即是，其直接指示出其馀的资料编码模式。另一个用途是，剩馀的56个

资料位元则依包裹分类追踪需要的所有资讯编码成结构化收件人讯息(StructuredCarrierMessages),因此

大部份在高速扫瞄的状况下，只需要将要紧讯息解码就够二。

在耍紧讯息外围的淡灰色部份(未表示完全)，用来储存次要讯息(SecondaryMessages),其提供额外的讯息，

如来源地、目的地等人工分类时所需的重要资讯。

5.模式：是一种同意符号有不一致结构的机制，Maxicode共有7种模式(模式0~模式6),但其中有2个模式(模

式0、模式1)已作废。

(二)错误纠正能力

Maxicode具有复杂而牢固的错误纠正能力，以确保符号中的资讯是正确的，就算条码受到部份损毁，内部储存

的资讯仍可完整读出。

（叁）解码速度

Maxicode的最大优点在於其解码速度相当快，Maxicode可在速度为每分钟550英的输送带上成功读取。

Maxicode的构成

编码字元集

Maxicode同意对256个国际字符编码，包含值0'127的ASCII字元与128~255的扩展ASCH字元。在数字组合

模式下，可用6个字码表示9位数字。用於代码切换与其他操纵字元也包含在其字元集中。

Maxicode符号字元的表示

1.每个字元由6个六边形的模组构成。

2.每个模组表示一个二进制位，深色模组表示“1”，浅色模组表示“0”。

3.通常六个模组排成3层，顺序为右上至左下，见图9.4所示。

MSB=最高有■效位元

LSB=最低有效位元

图9.4Maxicode的位元构成排列方式

4.由於Maxicode符号的特殊结构，符号字元具有特殊的排列形式。

字码集

字码是介於数字字元与符号字元间的值,也是错误纠正计算的基础。Maxicode的字码集共有个,范围为。飞3,

二进位表示为000000111111。在每符号字元中，最高有效位是编号最低的模组。

符号尺寸

每个Maxicode符号共有884个六边形模组，分33层围绕着中央定位图形，每一层分别由30个或者29个模组

构成。符号四周应有空白区。每个Maxicode包含空白区在内，尺寸固定为28.14mmX26.91mm,约1平方英寸。中央定

位图形相当於90个模组的大小。

资料容量

884个六边形模组中，有18个模组用於定位，剩馀866个为资料模组，扣掉2个未使用的模组，用於表示资料

编码与错误纠正的模组共有864个，包含144个6位元的符号字元，其中至少须有50个以上的错误纠正字元，与1个

模式字元，因此资料容量最大为93个字元，若纯为数字字元，则可存放138个。

错误纠正

Maxicode提供标准错误纠正(StandardErrorCorrection,SEC)与增强错误纠正(ExtendedErrorCorrection,

EEC)两种错误纠正等级，这两种等级需要不一致数量的字，提供不一致水准的错误恢复能力，SEC为错误复原能力达

16$,EEC则可达25机这两种错误纠正等级的基本特性如表9.1所示。使用哪一种错误纠正等级是由模式字元所指定。

表9.1Maxicode的错误纠正等级

特性错误纠正等级

标准增强

字码总数144144

可能的资料字元数9377

模式字元数11

错误字元数5066

可纠正的错误字元数2230

Maxicode的模式

如前所述，每个Maxicode有1个模式字元，用来定义符号的资料与错误结构，模式的编码是要紧讯息的一部

份。

原不於1992年推出的UPScode的规格只有两种模式：

1.模式0：要紧讯息为一个结构化收件人讯息，次要讯息至多可编入84个大写英文字母，或者数字、标点符号。

2.模式1：要紧讯息加上次要讯息至多可编入93个大写英文字母，或者数字、标点符号。

只是上述两种模式已废止，由新规定的模式2与模式3取代模式0,由模式4取代模式1。AIMUSA所规定的新模式及其

内容为：

3.模式2：要紧讯息为一个结构化收件人讯息加上一个数字邢态的邮递编号，次要讯息至多可编入84个字元

(character)。

4.模式3：要紧讯息为一个结构化收件人讯息加上一个文数字型态的邮递编号，次要讯息至多可编入84个字元。

模式2及模式3适用於运输业者，如今符号表示收件人定义的目的地地址及服务类型。符号的前120位用增强错误纠

正(EEC)表示收件人结构化资讯，而符号的其馀部份用标准错误纠正(SEC)表示其它资讯。收件人讯息的结构如表9.20

表9.2结构化收件人讯息的结构

位元编号编码资料结构

3'6模式二进制0~15

广2,7~30,33〜36邮递编号数字型邮递编号(最多9位)

31~32,39~42邮递编号长度只对数字型邮递编号编码

「2,7~36,39~42邮递编号文数字型邮递编号

37~38,43~48,53〜54国家代码3位数字(ISO3166)

49~52,55~60服务类型3位数字

61~120EEC码字

5.模式4：要紧讯息加上次要讯息至多可编入93个字元。

模式4是标准符号，其指示在要紧讯息部分使用EEC,而在次要讯息部分使用SEC,这种模式下共有93个资料

字码。

6.模式5：要紧讯息加上次要讯息至多可编入77个字元。

模式5是全EEC模式，其指示在要紧讯息及次要讯息部份全部使用EEC,符号有77个资料字码。

7.模式6：要紧讯息加上次要讯息至多可编入93个字元。

模式6为扫盹器编程模式，其指示符号表示的讯息是用於扫瞄器编程，要紧讯息使用EEC,次要讯息使用SEC。

上述一个“字元”是指6位元的符号字元。目前模式字元事实上只用了编号3'6号等4个位元，放在符号的第一个符

号字符中。表9.3将Maxicode的模式再做•总结。

表9.3Maxicode的模式

模式说明模组号

0废止0000

1废止0001

2结构化收件人讯息0010

数字型邮递编码

3结构化收件人讯息0011

文数字型邮递编码

4标准符号，次要讯息SEC0100

5全EEC符号0101

6扫瞄器编程，次要讯息SEC0110

Maxicode的解码步骤

1.抓取一个包含Maxicode标签的影像。

2.定位到公牛眼（同心圆定位图形）。

3.调整抓取到的Maxicode影像大小。

4.盖掉公牛眼（公牛眼部份转成空白）。

5.加强每一个六边形的边缘。

6.执行一个向前扫瞄的动作。

7.定位至扫瞄到的叁个亮点（虚拟六边形的左上角）。

8.执行一个反向的扫瞄动作。

9.计算出标签的方向彳及，决定使用该方向的方位丛。

10.使用反向的扫瞄影像，定位到每一个六边形的中央，再与原先的影像进行比对。

11.重建二进位顺序。

12.执行错误侦测与纠正，获得原始讯息。

第十章Maxicode

Maxicode的缘起与进展

1980年代晚期，美国知名的UPSOJnitedParcelService)快递公司认知到利用机器辨读资讯可有效改善作业

效率、提高服务品质，故从1987年开始着手於机器可读表单(MachineReadableForm)的研究，发觉到条码是相对成

本最低的可行方案。为了能达到高速扫瞄的目的，UPS舍弃了堆登式二维条码的做法，重新研发一和新的条码,在1992

年时推出UPScode,并研发出有关设备,此即Maxicode的前身。1996年时，美国自动辨识协会(A1MUSA)制定统一的

符号规格,称之Maxicode,也有人称USS-Maxicode(UniformSymbologySpecification-Maxicode)o本文所指的

Maxicode,都是遵循AIMISA所制订的标准。

Maxicode是一种中等容量、尺寸固定的矩阵式二维条码,它由紧密相连的六边形模组与位於符号中央位置的定位图形

所构成。Maxicode是特别为高速扫瞄而设计，要紧应用於包裹搜寻与追踪上。UPS除了将Maxicode应用到包裹的分类、

追踪作业上，并打算推广到其他应用上。1992年与1996年所推出的Maxicode符号规格略有不一致，就外观上来看，

图9.1的左边是1992年刚推出的样子，右边则是现在Maxicode应有的样子。

1992年1996年

图9.1Maxicode的外观

Maxicode的基本特征

1.外形近乎正方形，由位於符号中央的同心圆(或者称公牛眼)定位图形(FinderPattern),及其周围六边形蜂

巢式结构的资料位元所构成，这种排列方式使得Maxicode可从任意方向快速扫瞄。其外观与中心放大图如图

9.2所示。

图9.2Maxicode外观与中心放大图

2.符号大小固定。为了方便定位，使解码更容易，以加快扫瞄速度，Maxicode的图形大小与资料容量大小都是

固定的，图形固定约1平方英寸，资料容量最多93个字元。

3.定位图形：Maxicode具有一个大小固定且唯一的中央定位图形，为叁个黑色的同心圆，用於扫瞄定位。此定

位图形位在资料模组所围成的虚拟六边形的正中央，在此虚拟六边形的六个顶点上各有3个黑白色不一致组合

式所构成的模组，称之「方位丛」(OrientationCluster),其提供扫瞄重视要的方位资讹，见图9.3。

图9.3Maxicode的符号排列方式

4.每个Maxicode均将资料栏位划分成两大部分，围在定位图形周围的深灰色蜂巢称之要紧讯息(Primary

Messages),其包含的资料校少，要紧用来储存高安全性的资料，通常是用来分类或者追踪的关健资讯，其包

含60个资料位元(bits)与60个错误纠正位元。

要紧讯息有两个特殊作用，其中最重要的是包含4个模式位元(ModeBits),围在定位图形右上方全门的方位

丛左边，以淡灰色所标识的四个位元即是，其直接指示出其馀的资料编码模式。另一个用途是，剩馀的56个

资料位元则依包裹分类追踪需要的所有资讯编码成结构化收件人讯息(StructuredCarrierMessages),因此

大部份在高速扫瞄的状况下，只需要将要紧讯息解码就够了。

在要紧讯息外围的淡灰色部份（未表示完全），用来储存次要讯息（Secondai?Messages）,其提供额外的讯息,

如来源地、目的地等人工分类时所需的重要资讯。

5.模式：是一种同意符号有不一致结构的机制，Maxicodc共有7种模式（模式0〜模式6）,但其中有2个模式（模

式0、模式1）已作废。

（二）借误纠正能力

Maxicode具有复杂而牢固的错误纠正能力，以确保符号中的度讯是正确的，就算条码受到部份损毁,内部储存

的资讯仍可完整读出。

（叁）解码速度

Maxicode的最大优点在於其解码速度相当快，Maxicode可在速度为每分钟550英的输送带上成功读取。

Maxicode的构成

编码字元集

Maxicode同意对256个国际字符编码，包含值0'127的ASCII字元与128~255的扩展ASCII字元。在数字组合

模式下，可用6个字码表示9位数字。用於代码切换与其他操纵字元也包含在其字元集中。

Maxicode符号字元的表示

1.每个字元由6个六边形的模组构成。

2.每个模组表示一个二进制位，深色模组表示“1”，浅色模组表示“0”。

3.通常六个模组排成3层，顺序为右上至左下，见图9.4所示。

MSB=最高有■效位元

LSB=最低有效位元

图9.4Maxicode的位元构成排列方式

4.由於Maxicodc符号的特殊结构，符号字元具有特殊的排列形式。

字码集

字码是介於数字字元与符号字元间的值,也是错误纠正计第的基础。Maxicode的字码集共有64个,范围为0、63,

二进位表示为000000111111。在每符号字元中，最高有效位是编号最低的模组。

符号尺寸

每个Maxicode符号共有884个六边形模组，分33层围绕着中央定位图形，每一层分别由30个或者29个模组

构成。符号四周应有空白区。每个Maxicode包含空白区在内，尺寸固定为28.14mmX26.91mm,约I平方英寸。中央定

位图形相当於90个模组的大小。

资料容量

884个六边形模组中，有18个模组用於定位，剩馀866个为资料模组，扣掉2个未使用的模组，用於表示资料

编码与错误纠正的模组共有864个，包含144个6位元的符号字元，其中至少须有50个以上的错误纠正字元，与1个

模式字元，因此资料容量最大为93个字元，若纯为数字字元，则可存放138个。

错误纠正

Maxicode提供标准错误纠正(StandardErrorCorrection,SEC)与增强错误纠正(ExtendedErrorCorrection,

EEC)两种错误纠正等级，这两种等级需要不一致数量的字，提供不一致水准的错误恢复能力，SEC的错误复原能力达

16%,EEC则可达25%。这两种错误纠正等级的基本特性如表9.1所示。使用哪一种错误纠正等级是由模式字元所指定。

表9.1Maxicode的错误纠正等级

特性错误纠正等级

标准增强

字码总数144144

可能的资料字元数9377

模式字元数11

错误字元数5066

可纠正的错误字元数2230

Maxicode的模式

如前所述，每个Maxicode有1个模式字元，用来定义符号的资料与错误结构，模式的编码是要紧讯息的一部

份。

原本於1992年推出的UPScode的规格只有两种模式：

1.模式0：要紧讯息为一个结构化收件人讯息，次要讯息至多可编入84个大写英文字母，或者数字、标点符号。

2.模式1：要紧讯息加上次要讯息至多可编入93个大写英文字母，或者数字、标点符号。

只是上述两种模式已废止，由新规定的模式2与模式3取代模式0,由模式4取代模式loAIMUSA所