【文章內(nèi)容簡介】 有代表性的堆疊式二維條碼有： Code 16K、 Code 4 PDF417 等。 矩陣式二維條碼是在一個矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進行編碼。在矩陣相應元素位置上，用點（方點、圓點或其他形狀）的出現(xiàn)表示二進制“ 1”，點的不出現(xiàn)表示二進制的“ 0” ，點的排列組合確定了矩陣式二維條碼所代表的意義 [1823]。矩陣式二維條碼是建立在計算機圖像處理技術、組合編碼原理等基礎上的一種新型圖形符號自動識讀處理碼制。具有代表性的矩陣式二維條碼有： Data Matrix、 Maxi Code、 QR Code、漢信碼等。圖12 給出了幾種常見的二維條碼。下面將分別予以簡略介紹。 (a)PDF417(b)MAXI CODE(c)QR Code(d)Data Matrix(e)漢信碼等。 Data Matrix 碼。 Data Matrix 碼是一種矩陣式二維條碼，由美國國際資料公司的Dennis Priddy 和 Robert 發(fā)明，其發(fā)展的構(gòu)想是希望在較小的條碼標簽上存入更多的資料量。 Data Matrix 條碼有兩種類型即 ECC000140 和 ECC200。 ECC000140 具有幾種不同等級的卷積錯誤糾正功能，而 ECC200 則通過 ReedSolomon 算法利用生成多項式計算錯誤糾正碼，不同尺寸的 ECC200 符號應用不同數(shù)量的錯誤糾正碼?，F(xiàn)在的 Data Matrix 碼主要以對 ECC200 碼的研究與應用為主， ECC000140 的應用很少，所以本文中，除特殊說明外，Data Matrix 碼均特指 ECC200 碼。 Maxi Code 碼。 Maxi Code 最初又稱為 UPS Code，是一種有美國 UPS 快遞公司專門為郵件系統(tǒng)設計的專用二維條碼，后由美國自動識別協(xié)會制定了統(tǒng)一的符號規(guī)格，正式稱為Maxi Code，也稱 USSMaxi Code(Uniform SymbologySpecificationMaxi Code)。 Maxi Code條碼是一種固定尺寸、具有高容量和 糾錯能力的矩陣式二維條碼，共有 7 種模式（包括兩種作廢模式），可表示全部 ASCII 字符和擴展 ASCII 字符。 Maxi Code 符號由緊密相連的多行六 邊形模塊和位于符號中央位置的定位圖形（三個黑色同心圓）組成，每個符號由 884 個六邊形模塊組成，分 33 層圍繞著中央定位圖形，每一層最多包含 30 個模塊。 QR Code。 QR Code 是由日本 Denso 公司研制的一種矩陣式二維條碼，它除了具有信息量大、可靠性高、可表示圖像及多種文字信息、保密防偽性強等優(yōu)點外，還具有能高速全方位識讀、能有效表示漢字等主要特點。每個 QR 碼符號由名義上的正方形模塊構(gòu)成，組成一個正方形陣列。它由編碼區(qū)和包括尋像圖形、分隔符、定位圖形和校正圖形在內(nèi)的功能圖形組成。符號四周有空白區(qū)包圍。 PDF417 碼。 PDF417 碼是由美國 Symbol Technologies 公司的美籍華人王寅君博士發(fā)明的。 PDF(Portable Data File)意思是“便攜數(shù)據(jù)文件”。因為組成條碼的每一個條碼字符都是由 4 個條和 4 個空共 17 個模塊構(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 20xx 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”重要技術標準研究專項《二維條碼新碼制開發(fā)與關鍵技術標準研究》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。 二維條碼技術的發(fā)展和應用現(xiàn)狀 二維條碼作為一種高容量信息存儲、傳遞和識別的技術，自誕生之日起就得到了世界上許多國家的關注。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應用于公安、外交、軍事等部門對各類證件的管理，而且 也將二維條碼應用于海關、稅務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，工業(yè)生產(chǎn)領域?qū)I(yè)生產(chǎn)線的自動化管理等。 我國對二維條碼技術的研究開始于 1993 年。目前，二維條碼技術已在我國的汽車行業(yè)自動化生產(chǎn)線、醫(yī)療急救服務卡、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、旁聽證上成功地應用了二維條碼技術，引起了與會代表和新 聞界的極大關注。而漢信碼的研發(fā)成功，實現(xiàn)了我國自主知識產(chǎn)權(quán)二維條碼標準零的突破，必將有力地推動二維條碼在我國的應用。 接下來將從二維條碼的標準化，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 的應用現(xiàn)狀來詳細介紹二維條碼的發(fā)展和應用現(xiàn)狀。 二維條碼的標準化 二維條碼相關標準包括技術標準與應用標準兩大方面。其中技術標準包括碼制標準、系統(tǒng)一致性標準等幾個方面。 國際上，二維條碼標準技術國際標準由國際標準化組織 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)采集技術分委員會（ ISO/IEC/JTC1/SC31）負責組織制定。目前，已完成 PDF417， QR Code， Maxi Code， Data Matrix等二維條碼碼制標準的制定，另有 Aztec Code 等碼制標準正在研究制定中。系統(tǒng)一致性方面的標準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）。二維條碼的應用標準由 ISO 相關應用領域標準化委員會負責組織制定，如包裝標簽二維條碼應用標準由國際標準化組織 ISO 包裝標準化技術委員會（ TC122）負責 制定，目前已完成包裝標簽標準的制定。另外，國際自動識別制造商協(xié)會（ AIM）、美國標準化協(xié)會（ ANSI）也已完成了 PDF417， QR Code， Code 49， Code 16K， Code One 等碼制的符號標準。我國的二維條碼標準化工作起步較晚，但已取得了一定的進展。中國物品編碼中心已于 20xx 年 3 月制定完成了二維條碼標準體系，給出了我國二維條碼標準體系的總體框架，以作為規(guī)劃、計劃我國二維條碼技術與應用標準的基礎和依據(jù)，并隨著我國二維條碼技術的廣泛應用和發(fā)展對其進行 不斷的更新和充實。目前，在消化國外相關技術資料的基礎上，中國物品編碼中心已經(jīng)制定了 3 個二維條碼的國家標準： GB/T 171721997《四一七條碼》， GB/T 1828420xx《快速響應矩陣碼》與《漢信碼》國家標準。 Data Matrix 的發(fā)展和應用 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，整個符號最小可以小到 平方英寸以內(nèi)，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，因此很適合應用在條碼容易受損的場所，例如印在暴露于高熱、化學清潔劑、機械剝蝕等特殊環(huán)境的零件上。這一切都使得 Data Matrix 的應用領域非常廣泛 [22]。 國外在 Data Matrix 方面投入研發(fā)較早，技術也相當成熟，就目前國外應用來看，主要應用于電子、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 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。 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)品標識。 我國有關二維條碼的研究和應用開始于 1993 年，相對一些發(fā)達國家起步較晚，大部分技術及設備目前仍是從國外引進，導致二維條碼使用成本較高，實際使用范圍較小，從而嚴重制約了二維條碼在我國的廣泛應用。 Data Matrix 二維條碼作為一種全新的二維條碼技術在我國還處于研究和推廣狀態(tài)，各種相關配套設施都還沒有到位，目前的應用范圍還很狹隘，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、機械和航天等領域的應用，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，因此該項技術受到了國家有關部門的高度重視，目前有關部門正在制定具體實施方案，盡快在國內(nèi)的一些行業(yè)進行試點及推廣應用，國內(nèi)的許多學者、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 Data Matrix 的論文 [21][22][23]，對 Data Matrix 的發(fā)展前景、應用領域、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 二維條碼技術作為一種先進的自動識別技術，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)展和應用 作為成熟的條碼技術， 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)品的標識標準。美國國防部在其新的軍人證上采用 PDF417 條碼作為機讀標準，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準。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。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。 貨運運輸方面的應用。 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 )標準。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。 文件和表格應用。日本 Seimei 保險公司的每個經(jīng)紀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)錄入的準確性和速度。墨西哥也將 PDF417 條碼應用在報關單據(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擁有不同種類的管道需要維護。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，制成標簽后貼在管子上。當管子移走或安裝時，操作員掃描條碼標簽，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、稅務、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用 [16][17]。 二維條碼技術與其它自動識別技術的比較 自動識別技術是 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。自動識別技術是以計算機技術和通信技術的發(fā)展為基礎的綜合性科學技術，近幾十年在全球范圍內(nèi)得到了迅猛發(fā)展。除了條碼技術以外，常用的自動識別技術還包括：磁卡識別技術、接觸式 IC 卡識別技術及射頻識別技術等等。 磁卡識別技術應用了物理學和磁力學的基本原理。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