技术研讨：浅析二维条码技术及其应用

    一维条形码只是在一个方向（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，其一定的高度通常是为了便于阅读器的对准。

    一维条形码的应用可以提高信息录入的速度，减少差错率，但是一维条形码也存在一些不足之处：

    * 数据容量较小：30个字符左右
    * 只能包含字母和数字
    * 条形码尺寸相对较大（空间利用率较低）
    * 条形码遭到损坏后便不能阅读

    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 barcode）。

    与一维条形码一样，二维条形码也有许多不同的编码方法，或称码制。就这些码制的编码原理而言，通常可分为以下三种类型

    1. 线性堆叠式二维码是在一维条形码编码原理的基础上，将多个一维码在纵向堆叠而产生的。典型的码制如：Code 16K、Code 49、PDF 417等。

    2. 矩阵式二维码是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。典型的码制如：Aztec、Maxi Code、QR Code、Data Matrix等。

    3. 邮政码通过不同长度的条进行编码，主要用于邮件编码，如：Postnet、BPO 4-State。

    在许多种类的二维条形码中，常用的码制有：Data Matrix、Maxi Code、Aztec、QR Code、Vericode、PDF 417、Ultracode、Code 49、Code 16K等，其中：

    * Data Matrix主要用于电子行业小零件的标识，如Intel的奔腾处理器的背面就印制了这种码。
    * Maxi Code是由美国联合包裹服务（UPS）公司研制的，用于包裹的分拣和跟踪。
    * Aztec是由美国韦林（WelchAllyn）公司推出的，最多可容纳3832个数字或3067个字母字符或1914个字节的数据。

    下面，我们以PDF 417码为例，介绍二维条形码的特性和特点。

    一）PDF 417简介

    PDF 417码是由留美华人王寅敬（音）博士发明的。PDF是取英文Portable Data File三个单词的首字母的缩写，意为“便携数据文件”。因为组成条形码的每一符号字符都是由4个条和4个空构成，如果将组成条形码的最窄条或空称为一个模块，则上述的4个条和4个空的总模块数一定为17，所以称417码或PDF 417码。

    二）PDF 417的特点

    1. 信息容量大PDF 417码除可以表示字母、数字、ASCII字符外，还能表达二进制数。为了使得编码更加紧凑，提高信息密度，PDF 417在编码时有三种格式：

    * 扩展的字母数字压缩格式可容纳1850个字符；
    * 二进制/ASCII格式可容纳1108个字节；
    * 数字压缩格式可容纳2710个数字。

    2. 错误纠正能力一维条形码通常具有校验功能以防止错读，一旦条形码发生污损将被拒读。而二维条形码不仅能防止错误，而且能纠正错误，即使条形码部分损坏，也能将正确的信息还原出来。

    3. 印制要求不高普通打印设备均可打印，传真件也能阅读。

    4. 可用多种阅读设备阅读PDF417码可用带光栅的激光阅读器，线性及面扫描的图像式阅读器阅读。

    5. 尺寸可调以适应不同的打印空间

    6. 码制公开已形成国际标准，我国也已制定了417码的国标。

    三）PDF417的纠错功能

    二维条形码的纠错功能是通过将部分信息重复表示（冗余）来实现的。比如在PDF 417码中，某一行除了包含本行的信息外，还有一些反映其它位置上的字符（错误纠正码）的信息。这样，即使当条形码的某部分遭到损坏，也可以通过存在于其它位置的错误纠正码将其信息还原出来。

    PDF 417的纠错能力依错误纠正码字数的不同分为0~8共9级，见图4，级别越高，纠正码字数越多，纠正能力越强，条形码也越大。当纠正等级为8时，即使条形码污损50%也能被正确读出，如图5。

    四）PDF 417的几种变形

    PDF 417还有几种变形的码制形式：

    * PDF 417截短码在相对“干净”的环境中，条形码损坏的可能性很小，则可将右边的行指示符省略并减少终止符。
    * PDF 417微码进一步缩减的PDF码。
    * 宏PDF 417码当文件内容太长，无法用一个PDF417码表示时，可用包含多个（1~99999个）条形码分块的宏PDF 417码来表示。

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