LPP1快递专用邮包标签

1、LPP1快递专用邮包标签文/ 边隆祥 边信祥 徐惠芳1快递业先进的国家邮政行业二维码使用，我国现状及其展望 快递自动分拣系统是快递业的一个重要的自动识别系统。邮包标签是邮包的身 份证或护照，快递自动分拣系统用于对快递邮包上的邮包标签进行自动识别。为了 有效地提高邮包的机器可识读率，所以快递自动分拣系统对邮包标签有特殊的要 求。目前，我国很多快递公司的邮包标签都很不规范，这给我国快递业进一步向自 动化方向发展带来巨大的困难。龙贝码研发小组提出了符合国际快递要求的 LPP1 快递专用邮包标签，它的许多独特的优秀性能支持它成为国际上最先进的快递专用 标签。为了证明LPP1的先进性，我们将把LPP1快

2、递邮包专用标签和当代世界上最 先进的快递公司UPS的邮包标签进行比较。在国际快递业先进的国家，邮包标签主要用于快递自动分拣系统的自动识别， 所以它必须要提供便于机器自动识别的符号，我们通常称其为条码。条码有二类， 一维码和二维码。由于一维码携带的信息量比较少，而物联网系统对邮包有效信息 量提出越来越多的要求，所以现代先进的快递标签一般都同时拥有二类条码，一维 码和二维码。自动分拣系统的识别成功率取决于很多因素，如摄像系统、光源状 况、环境干扰、标签污染、损坏等，所以任何快递自动分拣系统的识别成功率都不 可能是 100%。一旦某一邮包自动分拣失败，必须要进行人工干预。要进行人工干 预邮包标签必须

3、同时提供人们能够用肉眼能识别的文字和数字符号。所以邮包标签 必须要同时提供二类符号，一类是供机器自动识别的符号，另一类是供工作人员识 别的符号。邮包标签的检测在快递自动分拣系统中具有非常重要的作用，如减少人工干 预，加快图像处理速度及可视图像归档等。为了快速、方便地在巨大的快递自动分 拣系统所采集的图像数组中对邮包标签进行定位和检测，我们从图像处理的角度出 发，我们提出一个既有效又美观的邮包“位置检测图形”( Position Detection Pattern )，它们通常按放在邮包标签的右上方和左下角。LPP1快递邮包标签的试验样本（见图1）。按国际惯例，左上角有寄件人和收件人的信息。LP

4、P1快递邮包标签先进的特点之一是邮包标签同时用中英文二种文 字描叙寄件人和收件人的信息。LPP1编码工具的一个非常先进的特点是工作人员 只需输入中文信息，LPP1编码工具有自动转译功能，它会自动地、准确地将英文 信息添加到LPP1快递邮包标签中。在LPP1快递邮包标签中部是二维码，二维码使 用当代最先进的LPP1,最后是一维码。在LPP1快递邮包标签的的右上方和左下角是邮包“位置检测图形”。.图1 LPP1快递邮包标签试验样本WANG J IMG U 0艮务公司） 张術路兀碍UPS邮包标签上使用的二维码的 MaxiCoda电话（Pnonsj: UPS于 1992 年UPS（联合包裹服维码和二维

5、码。，UPS邮包标签也同时使用发布了 MaXCode二维码，已成为ISO/ IECMaxiCode是一种机器可读的符号系统，目前只限和UPS使用，CHtNAAEIJlMGSHI MENTOUSOUQU理和邮包的装运。它和二维矩阵码不同，賣阵码的信息单元是正方 元是由六角型60231国际标准。它适用于跟踪、管型，通常由邮政编码（ZlPCode）!信息单元组成一个信息组。但.MaxiCode 状，由6个信息单元组成一个信息组。MaxiCode是构成，排列如蜂窝维码，因为对六角型:矩阵码。MaxiCode中丿图目前唯一使卜理都比较困难，以后发明的二冃的一个六角型的维码基本上都是“鸟眼”、“靶心园组成

6、的定位图案（也称为立图案的一个最大心”或“ UPS代码”BftCode：0i00l20D001的优点是可以全向定位。LPP1是龙贝码的升级图2 UPS快递邮包标签样本LPP1的沿革（龙贝码交仓促，从龙贝码设计到出样机总共环境去完善龙贝码本身的设计，所以物联网的发展重新审视设计思想，并克* LPP1和龙贝码码形比较IiiniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiinyiiiUPS GROUNDTRACXIHC «: W 90Q Dimsm反，但又和龙贝码不同。由于龙贝码设计比一年时间，根本没有时间也没有一个很好 贝码存在很多不足。顛LPP1就是紧跟当代 了很多龙贝码

7、的不足而研发出的新的条码LPP1对发展具有中国特色的以二维LPP1和龙贝码都有垂直同步条码和水平同步条码，同步条码是由黑白交替的 正方形组成。龙贝码是依靠在左、右两边相对比较长的六个导向条码来定位的。龙贝码由于导向条码比同步条码稍微长一点，所以它的定位性能比较弱。因为 任何图像都可能有干扰，也称为噪声。图像噪声有很多类型，以点状噪声最为常 见。点状噪声落在同步条码旁边的概率是很高的。当同步条码旁边伴有点状噪声 时，图像处理系统常常很难辨别这是同步条码还是导向条码，这也是导致龙贝码误 译的一个重要原因。又因为龙贝码左右两边是对称的，所以在龙贝码的格式信息中 又必须要加入额外的头信号和尾信号。在任

8、何类型的二维条形码中，格式信息是非 常关键的，因为它指导以后编码信息的纠错译码。为了保证格式信息译码的准确 性，通常格式信息有二组独立的纠错编码，常用BCH纠错编码算法。在格式信息中要另外加入头信号和尾信号，这就要增加 BCH纠错编码的长度和难度。在LPP1中是用一条紧挨着同步条码并和条码等高的棒状条码作为定位条码， 也称Bar。由于噪声中直线的长条状噪声很少见，紧挨着同步条码并和条码等高的 直线条形噪声的概率几乎是零，所以，LPP1的条码定位系统的信号强度远远大于龙贝码。同时LPP1码的左右是不对称的，又可以省去头信号和尾信号，简化了格 式信息的纠错编码。从外形设计来考虑，LPP1也比龙贝码

9、美观。现代审美观要求设计对象线条简 捷流畅，龙贝码外型太多的凹凸也影响它的美观。*多区域浮动纠错编码功能国际上，浮动纠错编码功能首次被提出并成功地使用于龙贝码。但在实际使用中，单区域浮动纠错编码往往是不够的。以快递分拣系统对邮包标签上的信息识别 为例，对标签上的信息也是要分权重的。从快递分拣目的的要求来看，收件人的邮 政编码的权重是最高的。当快递邮包标签有非常严重破损时，即使二维码中其他信 息译不出来，也要保证收件人的邮政编码必须要译出来，不然的话分拣系统不知道 这个邮包该往那里送。在LPP1中具有双重区域浮动纠错功能。它首先保证，收件人的邮政编码的纠错 能力不能低于高等(25%。对于一般信息

10、来讲，码的纠错能力可以由工作人员来 选择。无专门的格式化信息纠错编码大多数二维码对格式化信息采取二组独立的纠错编码措施，往往需要耗费二维 码的宝贵资源。在LPP1中格式化信息是巧妙地利用双重区域浮动纠错算法的空余 边界位，它既不占用专门的条码资源，又可以达到和收件人的邮政编码相同高度的 纠错能力。最老版本的龙贝码中，格式信息是用二组BCH( 15,5 )纠错方案，虽然由于我们采用二组BCH( 15,5 )共享5位信息元信号，它也要占有26位信息元。 在稍后改进后版的龙贝码中，格式信息是用二组BCH( 18,6 )纠错方案，要占有30位信息元。由于邮包标签面积有限，对于寸土寸金的邮包标签二维码来

11、讲，30位信息元是一个非常可观的资源。LPP1的特点*抗畸变能力及图像的恢复功能MaxiCode从理论上看好像很容易处理，因为它中心有由同心园组成的定位图 案，一旦找到MaxiCode的中心就可以方便地对整个码定位，但MaxiCode的设计者却忽略了一个重要的因素透视畸变问题。因为我们拿识读器去读条码时，不可能一直保持垂直角度。如识读器和条码之间的角度大一点，产生稍微大一点的透 视畸变就会给扫描MaxiCode的信息单元带来很大的困难。因为 MaxiCode不能提供 任何纠正透视畸变图像元素，而透视畸变是用识读器最常遇到的问题，尤其是条码 位置倾斜，太低或太高时，这也是 MaxiCode识读成

12、功率偏低的一个重要的原因。 LPP1却完全不同，由于LPP1采用了全方位同步信息的特殊方式(在LPP1的四周都有同步图像单元)，具有高抗畸变能力及完美的图像的恢复功能，还可以有效地 克服对现有二维条形码抗畸变能力很差的问题，这些全方位同步信息可有效地用来指导对各种类型畸变的校正和图像的恢复，比如透视畸变(图5)和用一维CCD3描速度变化产生的畸变(图6)。图5透视畸变图6扫描速度变化畸变 纠错类型，剩余码字和编码空间的利用率MaxiCode和LPP1在纠错算法中都采用 Reed-Solomon( RS算法。编码信息有 数据码字和纠错码字，每种码字是一组编码单元。LPP1用的是8个编码信息单元一

13、组，而MaxiCode用的是6个编码信息单元一组。因为 MaxiCode是固定大小的二 维码，所以它的码字数也是固定的，在 MaxiCode中总共有144个码字。MaxiCode 仅有二种纠错类型，标准(Standard )和增强型(Enhancec)。在标准型MaxiCode有93个数据码字和50个纠错码字，可以纠正22个码字错 误，其纠错能力是15%在增强型MaxiCode有77个数据码字和66个纠错码字， 可以纠正30个码字错误，其纠错能力是21%LPP1的尺寸大小是可以浮动的，它具体尺寸是由编码信息和纠错能力决定的。它的编码信息越多，纠错能力越强，LPP1的尺寸相应要大一点，反之尺寸较

14、 小。LPP1具有4种纠错方式，低等(7%)，中等(%15)，高等(%25)和超级(%30)。所 以LPP1比MaxiCode具有更大的灵活性。剩余码字是一种填充码字，当所有的数据码字和纠错码字不能正好填满符号的 容量时，用于填充所空码字位置。剩余码字不表示任何数据，它们是编码区域的一 种浪费。以MaxiCode标准型为例，它有93个数据位，当编码数据大和93时，超 过它的编码能力，MaxiCode拒绝编码。当编码数据小和 93时，比如实际编码数据 是62,那么有31个数据位剩余。根据 RS纠错编码要求必须要用无效 0 (没有任何 意义的数据)去填充在31剩余数据位，这31个无效0也就是剩余码

15、字。目前，国际上的所有的二维码都存在这样一种矛盾的现象，一方面在追求更高 的信息密度，另一方面却存在着信息密度资源的浪费。比如国家标准GB/T18284200的QR Code勺版本2的数据容量是44个码字，如果编码信息的码字是 45,大于版本2的数据容量，所以必须上升用版本 3。版本3的数据容量是70个 码字，编码的码字是45,所以剩余码字是70-45=25。有25个剩余码字和7个剩余 位要浪费掉。也就是讲有36.5%的编码区域没有能被利用。“浮动纠错能力算法”用于LPP1中。在格式信息中的所输入的纠错能力信息， 这只是一个“名义纠错能力”。浮动纠错能力算法可以自动将所有的剩余码字用 于纠错码

16、字，用以提高LPP1的纠错能力。所以LPP1的实际纠错能力要比“名义纠 错能力”来得高。基于LPP1的特点，如果使用在邮政行业，会有哪些收获*中英文自动转译功能MaxiCode是美国人设计的，只有简单的英文字母和数字编码能力，没有中文 编码功能，不适用于中国的快递行业。LPP1是由龙贝码研发小组根据中国国情兼顾 LPP1最后要走出中国，面向世界 的这个大的指导方针下开发出来的。LPP1具有多重语言功能，但不象其他二维码 只是简单的同时对二种语言进行编码及译码，这样对二维码使用是很不经济的。而 且使用也很不方便，同时要输入二种语言，尤其是在那些英语很不普及的快递业基 层单位使用更会感到困难。所谓

17、的LPP1具有多重语言功能是指LPP1只需输入中文信息，而通过中英文自 动转译技术从而来实现多重语言功能。LPP1的中英文自动转译技术又分为三个层次，单个单字转译，单个词组转译和单个语句转译。通过自动转译功能在不增加 LPP1信息资源的前提下，把信息从汉语领域扩展到英语领域，有效地增加了 LPP1 的信息密度，这将有利于我国快递业和国际快递业合作，使我国快递业能更快，更 方便地和国际快递业接轨提供了技术上的保证。*用数据结构进行二维码的结构化压缩和编码一维码由于数据容量很小，必须要和主机的数据库连用，一维码常仅仅起一种 用于查找数据库的检索码的作用。所以一维码只需要对类似检索码的简单对象进行编

18、码，检索码属于一种单一类型、单一长度的数据。一般来说，一维码不需要转换 数据类型，只有在很特殊的情况下，一维码也只需要非常简单的数据类型转换，它 在数据类型转换时采用的是一种比较简单但效率很低的FNC模式。而二维码由于数据容量大，它本身就好像是一个功能齐全小型数据库。二维码面对的对象也远远地 比一维码要复杂得多。在邮包标签的二维码中，它有22个不同类型的对象，如邮政编码、电话号码、收寄员工工号、重量、体积等是整数型；金额是浮点数型；英 文姓名，英文地址等是英文字符型；中文姓名，中文地址等是汉字型；收寄邮件时 间等是日期型；日期型又有三个子类型，年，月，日；每组年，月，日又有整数型 和字符型二种

19、，数据结构非常复杂。目前，国际上所有的二维码都停留在一维码编码方式的水平上，即只能同时对 一种类型、单一长度的数据进行编码。基本上所有的二维码(如PDF417要转换数据类型，还是沿用类似一维码所提出的古老的FNC莫式。所以，现有的二维码还带有很深的一维码的痕迹。传统的条码编码模式已远远不能满足现代信息技术对条码的要求，尤其是的物 联网时代。龙贝码研发小组大胆地对传统的条码编码模式进行了革命性的改革，采 用了一种特殊的数据压缩模式，可对多种类型、不同长度的数据进行结构化压缩编 码，它有机地把目前最流行的结构化数据库和二维码融为一体，使LPP1的数据密度比其他二维码有很大的提高。LPP1的结构插口

20、位技术，多种数据类型的压缩编 码技术和数据类型域技术有力地支持了 LPP1的结构化编码功能。所以，LPP1是- 种比袖珍数据文件PDF(Pocket Data File) 功能更强的袖珍数据库 PDB(Pocket Data Base)。因为LPP1直接用数据库的结构化编码，所以能特别友好地和物联网 连接。*多种数据类型的压缩编码数据类型是数据结构中数据成员的一个重要的属性。因为各种数据类型的数据 无损压缩能力各不相同，LPP1提供了多达8种数据类型供用户选用，使用户能工 作在最经济的数据类型的组合中。同时，龙贝码研发小组又力求在每种数据类型中 又能得到最高的信息无损压缩，以有效地提高LPP1

21、的信息密度。数字型：邮政编码，电话号码，重量，体积，时间等；大写字母，空格型：英文姓名，英文地址等；大写字母，数字和空格型：美国，加拿大的邮政编码；基本汉字集：寄件人声明；全体汉字集：中文姓名，地址；8位ISO型：该邮包全天然彩色照片（用于今后功能扩展）；注：LPP1二维码对快递业今后的物联网功能的扩展使用具有重要的意义。龙贝码研发小 组已经成功地在快递分拣系统上开发了一个潜在的，非常有实用价值的功能。今后，用户通过 物联网不仅能跟踪快递邮包的文字信息，还能在三维空间从各个视角去观看邮包在各个不同的 快递运输环节的立体图像。* 结构化编码在 LPP1邮包标签中的使用快递邮包标签中的译码数据可以

22、直接存储在各种类型的通用数据库里。在快递邮包标签中LPP1用于直接进行编码的数据结构如下：typedef struct DATE_INFO/日期数据结构intIDay;/整数型日intIMo nth;/整数型月intIYear;/整数型年charCDay3;/字符型日charCMon th3;/字符型月charCYear5;/字符型年DATE_INFO;typedef struct TIME_INFO/时间数据结构intIHour;/整数型时intIMi nit;/整数型分intISec ond;/整数型秒charCHour3;/字符型时charCMi nit3;/字符型分charCSecon

23、d3;/ 字符型秒TIME_INFO;typedef struct CHR_INFO/ 字符串数据结构char*Str;/ 字符串数组intLen;/ 字符串长度CHR_INFO;typedef struct RECEIVER_INFO/ 收件人数据结构CHR_INFOSurName;/ 姓CHR_INFOGivenName;/ 名CHR_INFOCountry;/ 国家CHR_INFOAddress;/ 地址charZIPCode7;/ 邮政编码charPhone12;/ 电话 RECEIVER_INFO;typedef struct SENDER_INFO/ 发件人数据结构CHR_INFO

24、SurName;/ 姓CHR_INFOGivenName;/ 名CHR_INFOCountry;/ 国家CHR_INFOAddress;/ 地址charZIPCode7;/ 邮政编码charPhone12;/ 电话 SENDER_INFO;typedef struct RECEIVING_OFFICE/ 接收局数据结构charZIPCode7;/ 邮政编码CHR_INFOAddress;/ 地址charOfficerNo6;/ 收寄员工号 RECEIVING_OFFICE;PARCEL_INFO/邮包信息数据结构charParcelCode6;/邮件编号intWeight;/邮件重量intLe

25、n gth;/邮件长度intWidth;/邮件宽度intHeight;/邮件高度DATE_INFOSendin gDate;/寄件日期TIMENFOSendin gTime;/寄件时间doubleAsk in gPrice;/保价金额doubleTotalPrice;/共计金额 PARCEL_INFO;* LPP1在提高信息密度方面所采用的技术提高条码的信息密度是多年来，在条码的发展历程中世界各国共同追求的一个 重要的目标。在也是LPP1希望能有所突破的一个努力的方向。LPP1提高信息密度 不是通过某种单一的手段来实现的，而是通过对各种传统的二维码的仔细探讨，和 世界各国对二维码的各种不同要求

26、进行科学分析的基础上，对二维码进行多层次， 多环节的，不受条码传统观念的索搏，创造性地，积极地对二维码的资源进行深度 发掘。同时努力杜绝传统二维码在信息资源方面的浪费。LPP1在提高信息密度方面所采用的重要技术：LPP1在国际上首先提出一种称为“多区域浮动纠错能力算 法”，所以在所有的二维码中，只有在 LPP1中才能实现零剩码字，编码区域 100%的被充分利用；无专门的格式化信息纠错编码，巧妙地利用双重区域浮动纠 错算法的空余边界位；LPP1在国际上首先采用了语种插位口，及结构插口技术。 有效的解决了资源扩展和信息密度之间的矛盾；LPP1通过自动转译功能在不增加LPP1信息资源的前提下，把信息

27、从汉语领域扩展到英语领域，相应有效地增加了 LPP1的信息密度；LPP1采用了一种特殊的数据压缩模式，可同时对多种类型、不 同长度的数据进行结构化压缩编码，能有机地把目前最流行的结构化数据库和二维码融为一体，使LPP1的数据密度比其他传统的二维码有很大的提高，最重要的是 结构化压缩编码模式拉近了条码和物联网之间的距离。« LPP1邮包标签和 UPS邮包标签进行密度信息的比较LPP1试验译码结果界面（见图7）SW*LPP1文字编码娃容边醯徉Hamt： |f*H LDNGM-WD 信息见表1）邀址 i：A±e55：i:LPPT快递标签识读系统图 7 LPP1華码界面«*4yC Jl*NGUDM中国Ceutfp. CH1H4 :地址(AdressJ寄件人声柬iDu-jw X遇还番杵人TrFT 口 /灯缶1 嵯hMUjijjG项目名称仃大街12祸.邮j如H码卫代Ktj iKii;项目