【文章內(nèi)容簡介】 塊構(gòu)成，故稱為PDF417碼。PDF417碼是一種多層、可變長度、具有高容量和錯誤糾錯能力的堆疊式二維條碼。其條碼符號是一個多行結(jié)構(gòu)，符號的四周為空白區(qū)，上下空白區(qū)之間為多行結(jié)構(gòu)，每行數(shù)據(jù)符號字符數(shù)相同，行與行左右對齊直接銜接。其最小行數(shù)為3，最大行數(shù)為90。每一個PDF417符號可以表示高達1108個字節(jié)、或1850個ASCII字符或2710個數(shù)字的信息。漢信碼。漢信碼是由中國物品編碼中心牽頭，于2005年研發(fā)完成的我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新型二維條碼，是我國“十五”重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究專項《二維條碼新碼制開發(fā)與關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究》課題的研究成果。它是目前漢字編碼效率最高的二維條碼，且支持全部GB 18030字符集漢字以及未來的擴展。此外，它還具有信息容量大、密度高、抗畸變、抗污損能力強等特點，達到了國際先進水平。每個漢信碼符號是由正方形模塊組成的一個正方形陣列構(gòu)成，包括信息編碼區(qū)和功能圖形區(qū)，其中功能圖形區(qū)包括尋像圖形、尋像圖形分隔區(qū)與校正圖形。二維條碼作為一種高容量信息存儲、傳遞和識別的技術(shù)，自誕生之日起就得到了世界上許多國家的關(guān)注。美國、德國、日本、墨西哥、埃及、哥倫比亞、巴林、新加坡、菲律賓、南非、加拿大等國，不僅已將二維條碼技術(shù)應(yīng)用于公安、外交、軍事等部門對各類證件的管理，而且也將二維條碼應(yīng)用于海關(guān)、稅務(wù)等部門對各類報表和票據(jù)的管理，商業(yè)、交通運輸?shù)炔块T對商品及貨物運輸?shù)墓芾恚]政部門對郵政包裹的管理，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)I(yè)生產(chǎn)線的自動化管理等。我國對二維條碼技術(shù)的研究開始于1993年。目前，二維條碼技術(shù)已在我國的汽車行業(yè)自動化生產(chǎn)線、醫(yī)療急救服務(wù)卡、涉外專利案件收費、珠寶玉石飾品管理、高速公路收費管理及銀行匯票上得到了應(yīng)用。1999年3月在北京舉行的全國人大第九屆三次全體會議和全國政協(xié)第九屆三次會議期間，在隨行人員證件、記者證、旁聽證上成功地應(yīng)用了二維條碼技術(shù)，引起了與會代表和新聞界的極大關(guān)注。而漢信碼的研發(fā)成功，實現(xiàn)了我國自主知識產(chǎn)權(quán)二維條碼標(biāo)準(zhǔn)零的突破，必將有力地推動二維條碼在我國的應(yīng)用。接下來將從二維條碼的標(biāo)準(zhǔn)化，以及矩陣式和堆疊式這兩種二維條碼各自具有代表性的Data Matrix和PDF417的應(yīng)用現(xiàn)狀來詳細介紹二維條碼的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀。二維條碼相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)兩大方面。其中技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括碼制標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)一致性標(biāo)準(zhǔn)等幾個方面。國際上，二維條碼標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO與國際電工委員會IEC成立的第1聯(lián)合委員會JTC1的第31分委員會，即自動識別與數(shù)據(jù)采集技術(shù)分委員會（ISO/IEC/JTC1/SC31）負(fù)責(zé)組織制定。目前，已完成PDF417，QR Code，Maxi Code，Data Matrix等二維條碼碼制標(biāo)準(zhǔn)的制定，另有Aztec Code等碼制標(biāo)準(zhǔn)正在研究制定中。系統(tǒng)一致性方面的標(biāo)準(zhǔn)已完成二維條碼符號印制質(zhì)量的檢驗（ISO/IEC 15415）、二維條碼識讀器測試規(guī)范（ISO/IEC 154262）。二維條碼的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)由ISO相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化委員會負(fù)責(zé)組織制定，如包裝標(biāo)簽二維條碼應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO包裝標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（TC122）負(fù)責(zé)
制定，目前已完成包裝標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)的制定。另外，國際自動識別制造商協(xié)會（AIM）、美國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ANSI）也已完成了PDF417，QR Code，Code 49，Code 16K，Code One等碼制的符號標(biāo)準(zhǔn)。我國的二維條碼標(biāo)準(zhǔn)化工作起步較晚，但已取得了一定的進展。中國物品編碼中心已于2003年3月制定完成了二維條碼標(biāo)準(zhǔn)體系，給出了我國二維條碼標(biāo)準(zhǔn)體系的總體框架，以作為規(guī)劃、計劃我國二維條碼技術(shù)與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)和依據(jù)，并隨著我國二維條碼技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展對其進行不斷的更新和充實。目前，在消化國外相關(guān)技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，中國物品編碼中心已經(jīng)制定了3個二維條碼的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 171721997《四一七條碼》，GB/T 182842000《快速響應(yīng)矩陣碼》與《漢信碼》國家標(biāo)準(zhǔn)。 Data Matrix的發(fā)展和應(yīng)用Data Matrix是現(xiàn)有條碼中信息密度最大的一種，由于Data Matrix是點陣式的符號結(jié)構(gòu)，因此它可以被印刷得非常小，是目前一維與二維條碼中尺寸最小的，非常適合在各種實體產(chǎn)品上或電路板的零組件上進行印刷、點陣刻印或激光刻印等。加之Data Matrix二維條碼具有很強的糾錯能力，因此很適合應(yīng)用在條碼容易受損的場所，例如印在暴露于高熱、化學(xué)清潔劑、機械剝蝕等特殊環(huán)境的零件上。這一切都使得Data Matrix的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛[22]。國外在Data Matrix方面投入研發(fā)較早，技術(shù)也相當(dāng)成熟，就目前國外應(yīng)用來看，主要應(yīng)用于電子、機械等制造業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)過程中，舉例如下：在美國的波音、麥道公司，采用Data Matrix二維條碼刻在精密的機器零件上面用于識別零件信息，由于其刻印技術(shù)可以使Data Matrix條碼在零件表面保留很長時間不至被損毀。著名的通用CPU廠商AMD和Intel公司在其開發(fā)的各系列CPU背面印制Data Matrix二維條碼，采用Data Matrix條碼保存芯片信息。兩大顯卡公司ATI和Nvidia公司的部分顯示芯片(GPU)也采用了同樣的技術(shù)。德津豐根、仙童、摩托羅拉、德州儀器等一些著名的芯片公司采用DataMatrix條碼標(biāo)識其芯片信息。通用、雪弗蘭等一批著名的汽車生產(chǎn)公司將Data Matrix條碼廣泛應(yīng)用其生產(chǎn)線上，提高產(chǎn)品生產(chǎn)率和合格率。著名手機生產(chǎn)公司，芬蘭的Nokia公司在其全系列的手機及其配件(充電器、電池、耳機等)均采用Data Matrix二維條碼作為產(chǎn)品標(biāo)識。我國有關(guān)二維條碼的研究和應(yīng)用開始于1993年，相對一些發(fā)達國家起步較晚，大部分技術(shù)及設(shè)備目前仍是從國外引進，導(dǎo)致二維條碼使用成本較高，實際使用范圍較小，從而嚴(yán)重制約了二維條碼在我國的廣泛應(yīng)用。Data Matrix二維條碼作為一種全新的二維條碼技術(shù)在我國還處于研究和推廣狀態(tài)，各種相關(guān)配套設(shè)施都還沒有到位，目前的應(yīng)用范圍還很狹隘，僅限于在少數(shù)電子、汽車等行業(yè)的企業(yè)流水線中使用。但是，由于Data Matrix二維條碼在電子產(chǎn)品、IT信息技術(shù)、機械和航天等領(lǐng)域的應(yīng)用，能大大增加中國產(chǎn)品在國際上的競爭實力，能夠幫助減少生產(chǎn)成本，增強產(chǎn)品管理水平，開拓海外市場，因此該項技術(shù)受到了國家有關(guān)部門的高度重視，目前有關(guān)部門正在制定具體實施方案，盡快在國內(nèi)的一些行業(yè)進行試點及推廣應(yīng)用，國內(nèi)的許多學(xué)者、科研人員也開始對Data Matrix進行廣泛深入的研究，發(fā)表了一些有關(guān)Data Matrix的論文[21][22][23]，對Data Matrix的發(fā)展前景、應(yīng)用領(lǐng)域、編/解碼以及識別方法進行了討論和研究。由此可以看出，Data Matrix二維條碼技術(shù)作為一種先進的自動識別技術(shù)，在國內(nèi)發(fā)展的條件已逐步成熟，逐漸開始在實際生活和生產(chǎn)中得到應(yīng)用，發(fā)展前景十分廣闊，在中國大行其道指日可待。 PDF417的發(fā)展和應(yīng)用作為成熟的條碼技術(shù)，PDF417條碼已經(jīng)或者正在被許多政府部門、工業(yè)團體所采納。TCIF(美國電信工業(yè)論壇)將PDF417條碼作為重要電訊產(chǎn)品的標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)。美國國防部在其新的軍人證上采用PDF417條碼作為機讀標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)在全球700多個美軍基地投入使用。身份識別方面的應(yīng)用。AAMVA(美國機動車管理局)將PDF417條碼選定為所有駕駛員和機動車管理的二維條碼標(biāo)準(zhǔn)。美國亞利桑那州等二十多個州的駕駛證、美國軍人證、軍人醫(yī)療證等幾年前就已采用了PDF417技術(shù)。此外，加拿大、新西蘭、哥倫比亞、南非、埃及、菲律賓、巴林、黎巴嫩等許多國家也已在身份證或駕駛證上采用二維條碼。香港97回歸后，香港居民新發(fā)放的特區(qū)護照上用的就是PDF417技術(shù)。貨運運輸方面的應(yīng)用。AIAG/ODETTE(北美和歐洲汽車組織)將PDF417條碼選定為EDI(電子數(shù)據(jù)交換)標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)貨商將發(fā)貨單據(jù)中的大量信息編成一張PDF417條碼標(biāo)簽提交給貨運商，通過掃描條碼，信息立即傳入貨運商的計算機系統(tǒng)，使得整個運輸過程的效率大大提高。文件和表格應(yīng)用。日本Seimei保險公司的每個經(jīng)紀(jì)人在制作保單的同時將保單內(nèi)容編成一個PDF417條碼，打印在單據(jù)上，這樣當(dāng)他們回到辦公室就可以使用二維條碼閱讀器掃描條碼將數(shù)據(jù)錄入主機，提高了數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性和速度。墨西哥也將PDF417條碼應(yīng)用在報關(guān)單據(jù)與證件上，從而防止仿造及犯罪。資產(chǎn)跟蹤。美國鋼管公司在各地?fù)碛胁煌N類的管道需要維護。為了跟蹤每根管子，他們將管子的各種信息編成一個PDF417條碼，制成標(biāo)簽后貼在管子上。當(dāng)管子移走或安裝時，操作員掃描條碼標(biāo)簽，數(shù)據(jù)庫信息得到及時更新。PDF417條碼是目前在中國發(fā)展較好的二維條碼，這是由于PDF417屬于堆疊式條碼，可以作為傳統(tǒng)一維條碼的替代品，PDF417已在國內(nèi)的證件管理，海關(guān)、稅務(wù)、銀行等部門對各類報表和票據(jù)的管理，商業(yè)、交通運輸?shù)炔块T對商品及貨物運輸?shù)墓芾?，郵政部門對郵政包裹的管理以及圖書，印刷等行業(yè)都有廣泛而深入的應(yīng)用[16][17]。自動識別技術(shù)是指不使用鍵盤，即可將信息數(shù)據(jù)自動輸入計算機、微處理器、邏輯控制器等信息系統(tǒng)的技術(shù)。自動識別技術(shù)是以計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué)技術(shù)，近幾十年在全球范圍內(nèi)得到了迅猛發(fā)展。除了條碼技術(shù)以外，常用的自動識別技術(shù)還包括：磁卡識別技術(shù)、接觸式IC卡識別技術(shù)及射頻識別技術(shù)等等。磁卡識別技術(shù)應(yīng)用了物理學(xué)和磁力學(xué)的基本原理。磁卡使用磁條記錄信息，磁條就是一層薄薄的由定向排列的鐵性氧化粒子組成的材料（也稱為涂料），用樹脂粘合在一起并粘在諸如紙或塑料這樣的非磁性基片上。其優(yōu)點是數(shù)據(jù)可讀寫，即具有現(xiàn)場改變數(shù)據(jù)的能力；數(shù)據(jù)存儲量能滿足大多數(shù)需要，便于使用，成本低廉；還具有一定的數(shù)據(jù)安全性；能粘附于許多不同規(guī)格和形式的基材上；這些優(yōu)點使之在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如信用卡、銀行ATM卡、機票、公共汽車票、自動售貨卡、會員卡、現(xiàn)金卡（如電話磁卡）等。磁卡識別技術(shù)是接觸式識讀，它與條碼有3點不同：一是其數(shù)據(jù)可作部分讀寫操作而條碼技術(shù)只能讀不能寫；二是相同面積上的編碼容量比一維條碼大，但比二維條碼?。蝗菍τ谖锲分鹨粯?biāo)示成本比條碼高，而且由于接觸性識讀造成靈活性差，而條碼技術(shù)屬于非接觸性識讀，靈活性好。另外其抗污染和抗干擾的能力較差，使用壽命短。接觸式IC卡使用存儲器芯片存儲信息，存儲容量大；存儲的數(shù)據(jù)可讀寫；屬于接觸式識讀，通過電路接口讀寫信息；具有數(shù)據(jù)保密性和智能性；有一定的抗環(huán)境污染和抗干擾能力；使用壽命長，但成本較高。接觸式IC卡應(yīng)用廣泛，如公共電話卡、現(xiàn)金卡、會員卡等等。射頻識別（Radio Frequency Identification,RFID）技術(shù)的基本原理是電磁理論。射頻系統(tǒng)的優(yōu)點是不局限于視線，識別距離比光學(xué)系統(tǒng)遠，射頻識別卡具有可讀寫能力，可攜帶大量的數(shù)據(jù)，難以偽造和具有智能等。射頻識別標(biāo)簽基本上是一種標(biāo)簽形式，將特殊的信息編碼進電子標(biāo)簽，并將標(biāo)簽粘貼于需要識別或追蹤的物品上，如貨架、汽車、動物等。射頻識別標(biāo)簽?zāi)軌蛟谌藛T、地點、物品和動物上使用，其適用領(lǐng)域包括物料跟蹤、運載工具和貨架識別等要求非接觸數(shù)據(jù)采集和交換的場合，由于射頻識別標(biāo)簽具有可讀寫能力，對于需要頻繁改變數(shù)據(jù)內(nèi)容的場合尤為適用。目前，最流行的應(yīng)用是在交通運輸（汽車和貨箱身份驗證）、路橋收費、保安（進出控制）、自動生產(chǎn)和動物標(biāo)簽等方面。其他應(yīng)用包括自動存儲和補充、工具識別、人員監(jiān)控、包裹和行李分類、車輛監(jiān)控和貨架識別。其缺點是成本高，而且一般不能隨意扔掉，而多數(shù)條碼掃描壽命結(jié)束時即可扔掉。表12給出了二維條碼與磁卡、IC卡和射頻識別等技術(shù)的對比。作為常用的自動識別技術(shù)，這幾種技術(shù)在一定程度上具有可替代性，但由于二維條碼具有的一些顯著優(yōu)點，也使其具有較大的市場競爭力。目前在國際上，條碼識讀設(shè)備是讀取各類條碼的主要設(shè)備，隨著二維條碼的推廣，社會對條碼識讀器的需求也越來越多，常見的條碼識讀器類型[24][25]有：線性CCD和線性圖像式識讀器(Linear Imager)：可閱讀一維條碼和線性堆疊式二維條碼(如PDF417)，在閱讀二維條碼時候需要沿條碼的垂直方向掃過整個條碼，可稱之為“掃動式閱讀”。這類產(chǎn)品比較便宜，有很好的性價比。帶光柵的激光識讀器：可以閱讀一維條碼和線性堆疊式二維條碼。閱讀二維條碼時將光線對準(zhǔn)條碼，由光柵元件完成垂直掃描，不需要手工移動。攝像式識讀器(Image Reader)：采用攝像方式將條碼圖像攝取后進行分析和譯碼，可閱讀一維條碼和所有類型的二維條碼，是一種高端設(shè)備。上述的三種識讀器被廣泛應(yīng)用于條碼的識讀，其中前兩種識讀器均屬于掃描式識讀，被廣泛應(yīng)用于一維條碼及堆疊式二維條碼的識讀，但是對于Data Matrix等矩陣式二維條碼則無能為力。攝像式識讀器卻可以用于所有一維及二維條碼的識讀，但目前基于圖像處理與計算機視覺的攝像式二維條碼識讀器處于發(fā)展階段，產(chǎn)品本身有很大的局限性，且被少數(shù)國外企業(yè)壟斷。具體表現(xiàn)在以下幾個方面。(l)使用專用設(shè)備，造價高(一萬元左右)，且加密性受限于制造商。二維條碼識讀器的制造長期被個別國外廠商所壟斷。盡管國內(nèi)也有少數(shù)幾家公司或者研究機構(gòu)也研發(fā)類似的二維條碼的識讀設(shè)備，但是識讀設(shè)備的識讀率、識讀速度等性能尚與國外的同類產(chǎn)品有很大的差距。(2)通用性差。盡管是一個圖像采集器，由于各碼制識讀方法的專用性，不能達到一種硬件多種使用的目的。(3)識讀功能有局限性。對光照不均、幾何畸變、形變、散焦模糊等狀況下的條碼圖像識讀率不高。(4)使用不便。以Data Matrix條碼為例，不同版本的符號(最大的144x144符號比10x10大百倍)，要用不同范圍的景深，而采用自動對焦裝置可以實現(xiàn)可變景深，但會造成造價過于昂貴，可靠性降低。針對上面的問題，本文研究二維條碼識讀及應(yīng)用技術(shù)并開發(fā)出相應(yīng)產(chǎn)品，形成一套基于DSP的成本低廉、適應(yīng)性好、性能良好的二維條碼識讀終端，可在同一硬件平臺上快速準(zhǔn)確地完成多種二維條碼和一維條碼的自動識讀，達到或超過國外同類產(chǎn)品性能，有利于提高我國在條碼方面的競爭力，推動我國乃至世界的信息化水平，提高社會管理效率和經(jīng)濟