二维码技术与应用培训资料

1、 二维条码 二维条码n 第一节 二维条码简介n 第二节 行排式二维条码n 第三节矩阵式二维条码n 第四节二维条码应用第一节 二维条码简介 1 1二维条码的起源与发展二维条码的起源与发展2二维条码的特点二维条码的特点n 21二维条码与一维条码的区别与二维条码与一维条码的区别与比较比较 n 22二维条码与磁卡、二维条码与磁卡、IC卡、光卡卡、光卡之比较之比较 3二维条码的分类二维条码的分类 4二维条码识读设备二维条码识读设备 1 1二维条码的起源与发展 二维条码技术是在一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的。由于受信息容量的限制，一维条码通常是对物品的标识，而二维条码是对物品的描述。 所谓对物

2、品的标识，就是给某物品分配一个代码，代码以条码的形式标识在物品上，用来标识该物品以便自动扫描设备的识读，代码或一维条码本身不表示该产品的描述性信息。 我国已制定了两个二维条码的国家标准：GB/T 17172-1997四一七条码，GB/T 18284-2000快速响应矩阵码。 2二维条码的特点 n 21二维条码与一维条码的区别与比较 信息量容量大、安全性高、读取率高、错误纠正能力强等特性是二维条码的主要特点。 2二维条码的特点二维条码与一维条码的比较 项目项目条码类型条码类型信息信息密度密度与信与信息容息容量量错误校验错误校验及纠错正及纠错正能力能力垂直方向是垂直方向是否携带信息否携带信息用途用

3、途对数据对数据库和通库和通讯网络讯网络的依赖的依赖识读设备识读设备一维条码一维条码信息信息密度密度低，低，信息信息容量容量较小较小可通过校可通过校验字符进验字符进行错误校行错误校验，没有验，没有错纠能力错纠能力不携带信息不携带信息对物品对物品的标识的标识多数应多数应用场合用场合依赖数依赖数据库及据库及通讯网通讯网络络可用线扫描器可用线扫描器识读，如光笔、识读，如光笔、线阵线阵CCDCCD、激、激光枪等光枪等二维条码二维条码信息信息密度密度高，高，信息信息容量容量大大具有错误具有错误校验和纠校验和纠错能力，错能力，可根据需可根据需求设置不求设置不同的纠错同的纠错级别级别携带信息携带信息对物品对物

4、品的描述的描述可不依可不依赖数据赖数据库及通库及通讯网络讯网络而单独而单独应用应用对于行排式二对于行排式二维条码可用线维条码可用线扫描器的多次扫描器的多次扫描识读；对扫描识读；对于矩阵式二维于矩阵式二维条码仅能用图条码仅能用图像扫描器识读像扫描器识读2二维条码的特点n 二维条码与磁卡、IC卡、光卡的比较比较点比较点二维条码二维条码磁卡磁卡ICIC卡卡光卡光卡抗磁力抗磁力强强弱弱中等中等强强抗静电抗静电强强中等中等中等中等强强抗损性抗损性强强可折叠可折叠可局部穿孔可局部穿孔可局部切割可局部切割弱弱不可折叠不可折叠不可穿孔不可穿孔不可切割不可切割弱弱不可折叠不可折叠不可穿孔不可穿孔不可切割不可切割

5、弱弱不可折叠不可折叠不可穿孔不可穿孔不可切割不可切割3二维条码的分类 n 二维条码通常分为以下二种类型： （1）行排式二维条码 （2D STACKED BAR CODE） 又称：堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。有代表性的行排式二维条码有PDF417、CODE49、CODE 16K等。 （2）矩阵式二维条码 （2D MATRIX BAR CODE） 又称：棋盘式二维条码。具有代表性的矩阵式二维条码有：QR Code 、Data Matrix、Maxi Code、Code One等。 3二维条码的分类QR 码码 3二维条码的分类二维条码的

6、识读设备依识读原理的不同可分为： （1）线性CCD和线性图像式识读器（Linear Imager），可识读一维条码和行排式二维条码（如PDF417）。 （2）带光栅的激光识读器，可识读一维条码和行排式二维条码。 （3）图像式识读器（Image Reader） ，可识读一维条码和二维条码。 第二节 行排式二维条码 n 1PDF417条码 PDF417条码是由留美华人王寅敬 （音）博士发明的。PDF取自英文Portable Data File三个单词的首字母，意为“便携数据文件”。因为组成条码的每一符号字符都是由4个条和4个空共17个模块构成，所以称为PDF417条码。 1PDF417条码 n P

7、DF417是一种多层、可变长度 、具有高容量和纠错能力的二维条码。每一个PDF417符号可以表示1100个字节、或1800个ASC字符或2700个数字的信息。 1PDF417条码（1）层与符号字符（Row and Symbol Character） 每一个PDF417条码符号均由多层堆积而成，其层数为390。 （2）簇（Cluster） PDF417的字符集可分为三个相互独立的子集，即三个簇。（3）错误纠正码词（Error Correction Codeword） PDF417的纠错等级分为9级，级别越高，纠正能力越强。由于这种纠错功能，使得污损的PDF417条码也可以被正确识读。（4）数据组

8、合模式（Data Compaction Mode） PDF417提供了三种数据组合模式，每一种模式定义一种数据序列与码词序列之间的转换方法。三种模式为：文本组合模式（Text Compaction， Mode-TC）、字节组合模式（Byte Compaction， Mode-BC）、数字组合模式（Numeric Compaction ，Mode-NC）。 1PDF417条码（5）全球标签标识符（Global Label Identifier-GLI） 一个GLI是一个特殊的符号字符，它可激活一组解释，GLIS的应用使PDF417可以表示国际语言集，以及工业或用户定义的字符集。（6）宏PDF41

9、7 这种机制可以把一个PDF417符号无法表示的大文件分成多个PDF417符号来表示。宏PDF417包含了一些附加控制信息来支持文件的分块表示，译码器利用这些信息来正确组合和检查所表示的文件，不必担心符号的识读次序。（7）PDF417其它特性及其变体 这种压缩版本减少了非数据符的数量，但却以降低其坚固性，抗噪音，损伤，污染等能力为代价。截短PDF417条码与普通PDF417完全兼容。 PDF417条码的特性项项 目目特特 性性可编码字符集可编码字符集全全ASCIIASCII字符或字符或8 8位二进制数据，可表示汉字位二进制数据，可表示汉字类型类型连续、多层连续、多层字符自校验功能字符自校验功能

10、有有符号尺寸符号尺寸可变，高度可变，高度3 3到到9090行，宽度行，宽度9090到到583583个模块宽度个模块宽度双向可读双向可读是是错误纠正码词数错误纠正码词数2 2到到512512个个最大数据容量（错最大数据容量（错误纠正级别为误纠正级别为0 0时）时）18501850个文本字符个文本字符或或27102710个数字个数字或或11081108个字节个字节附加属性附加属性可选择纠错级别、可跨行扫描、宏可选择纠错级别、可跨行扫描、宏PDF417PDF417条码、全球标记标识符等条码、全球标记标识符等PDF417PDF417符号结构 每一个PDF417符号由空白区包围的一序列层组成。每一层包括

11、：a.左空白区 b.起始符 c.左层指示符号字符 d.1到30个数据符号字符 e.右层指示符号字符 f.终止符 g.右空白区左左空空白白区区右右空空白白区区终终止止右右层层指指示示符符码码词词数数据据区区左左层层指指示示符符码码词词起起始始层层1 1层层6 6层层5 5层层4 4层层2 2层层3 3PDF417PDF417符号字符的结构 每一个符号字符包括4个条和4个空，每一个条或空由1-6个模块组成。在一个符号字符中，4个条和4个空的总模块数为17。 5 1 1 1 1 1 2 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 s1 s2 s3 s4 b

12、1 b2 b3 b4 12PDF417条码的标准化现状 n 中国二维条码列为九五期间的国家重点科技攻关项目。1997年12月码国家标准GB/T 17172-1997四一七条码正式颁布； n 自Symbol公司1991年将PDF417作为公开的标准后，PDF417条码为越来越多的标准化机构所接受。n 如：AIM1994年被选定为国际自动识别制造商协会（AIM）标准；ANSIMH10.81996年美国标准化委员会(ANSI)将PDF417做为美国的运输包装的纸面EDI标准；n CEN1997年欧洲标准化委员会(CEN)通过了PDF417的欧洲标准； 2Code 49条码 一种多层、连续型、可变长度

13、的条码符号，它可以表示全部的128个ASCII字符。每个Code 49条码符号由2到8层组成，每层有18个条和17个空。层与层之间由一个层分隔条分开。每层包含一个层标识符，最后一层包含表示符号层数的信息。 Code 49条码的特性 项目项目特性特性可编码字符集可编码字符集全部全部128128个个ASCIIASCII字符字符类型类型连续型，多层连续型，多层每个符号字符单元数每个符号字符单元数8 8（4 4条，条，4 4空）空）每个符号字符模块总数每个符号字符模块总数1616符号宽度符号宽度81X81X（包括空白区）（包括空白区）符号高度符号高度可变（可变（2 28 8层）层）数据容量数据容量2

14、2层符号：层符号：9 9个数字字母型字符或个数字字母型字符或1515个数字字符个数字字符8 8层符号：层符号：4949个数字字母型字符或个数字字母型字符或8181个数字字符个数字字符层自校验功能层自校验功能有有符号校验字符符号校验字符2 2个或个或3 3个，强制型个，强制型双向可译码性双向可译码性是，通过层是，通过层其它特性其它特性工业特定标志，字段分隔符，信息追加，序列符号连接工业特定标志，字段分隔符，信息追加，序列符号连接3Code 16K条码 一种多层、连续型可变长度的条码符号，可以表示全ASCII字符集的128个字符及扩展ASCII字符。它采用UPC及Code128字符。一个16层的C

15、ode 16K符号，可以表示77个ASCII字符或154个数字字符。Code 16K通过唯一的起始符/终止符标识层号，通过字符自校验及两个模107的校验字符进行错误校验。 Code 16KCode 16K条码的特性 项目项目特性特性可编码字符集可编码字符集全部全部128128个个ASCIIASCII字符，全字符，全128128个扩展个扩展ASCIIASCII字符字符类型类型连续型，多层连续型，多层每个符号字符单元数每个符号字符单元数6 6（3 3条，条，3 3空）空）每个符号字符模块数每个符号字符模块数1111符号宽度符号宽度81X81X（包括空白区）（包括空白区）符号高度符号高度可变（可变（

16、2 21616层）层）数据容量数据容量2 2层符号：层符号：7 7个个ASCIIASCII字符或字符或1414个数字字符个数字字符8 8层符号：层符号：4949个个ASCIIASCII字符或字符或15411541个数字字符个数字字符层自校验功能层自校验功能有有符号校验字符符号校验字符2 2个，强制型个，强制型双向可译码性双向可译码性是，通过层（任意次序）是，通过层（任意次序）其它特性其它特性工业特定标志，区域分隔符字符，信息追加，序列符号连接，扩工业特定标志，区域分隔符字符，信息追加，序列符号连接，扩展数量长度选择展数量长度选择第三节 矩阵式二维条码 1QR Code条码 QR Code是由日

17、本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵式二维条码，它除具有二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象多种信息、保密防伪性强等优点外，还具有以下特点： （1）超高速识读 QR Code码的超高速识读特性，使它适宜应用于工业自动化生产线管理等领域。（2）全方位识读 QR Code具有全方位（360）识读特点。（3）能够有效地表示中国汉字、日本汉字QR Code 与Data Martix和 PDF 417的比较 码制码制QR CodeQR CodeData MartixData MartixPDF 417PDF 417符号结构符号结构研制公司研制公司Denso Corp.Dens

18、o Corp.( (日本日本) )I.D. Matrix Inc.I.D. Matrix Inc.( (美国美国) )Symbol Technolgies Symbol Technolgies IncInc( (美国美国) )码制分类码制分类矩阵式矩阵式行排式行排式识读速度识读速度* *3030个个/ /每秒每秒2 23 3个个/ /秒秒3 3个个/ /秒秒识读方向识读方向全方位（全方位（360360）1010识读方法识读方法深色深色/ /浅色模块判别浅色模块判别条空宽度尺寸判别条空宽度尺寸判别汉字表示汉字表示13bit13bit16bit16bit16bit16bit22 QR Code编码

19、字符集 （1）数字型数据（数字09）；（2）字母数字型数据（数字09；大写字母AZ；9个其他字符：space ，$， %， *， +， -， .， /， ：）；（3）8位字节型数据；（4）日本汉字字符；（5）中国汉字字符（GB 2312信息交换用汉字编码字符集 基本集对应的汉字和非汉字字符）。 QR Code码符号的基本特性 符号规格符号规格21212121模块（版本模块（版本1 1）-177-177177 177 模块（版本模块（版本4040）( (每一规格：每边增加每一规格：每边增加4 4个模块个模块) )数据类型与容量数据类型与容量（指最大规格符号（指最大规格符号版本版本40-L40-L

20、级）级）数字数据数字数据70897089个字符个字符字母数据字母数据42964296个字符个字符8 8位字节数据位字节数据29532953个字符个字符中国汉字、日本汉字数据中国汉字、日本汉字数据 18171817个字符个字符数据表示方法数据表示方法深色模块表示二进制深色模块表示二进制“1”1”，浅色模块表示二进制，浅色模块表示二进制“0”0”。纠错能力纠错能力 L L级：约可纠错级：约可纠错7%7%的数据码字的数据码字 M M级：约可纠错级：约可纠错15%15%的数据码字的数据码字 Q Q级：约可纠错级：约可纠错25%25%的数据码字的数据码字 H H级：约可纠错级：约可纠错30%30%的数据

21、码字的数据码字结构链接（可选）结构链接（可选）可用可用1-161-16个个QR CodeQR Code条码符号表示条码符号表示掩模（固有）掩模（固有）可以使符号中深色与浅色模块的比例接近可以使符号中深色与浅色模块的比例接近1 1：1 1，使因相邻模块的排列造成译码困难的可，使因相邻模块的排列造成译码困难的可能性降为最小。能性降为最小。扩充解释（可选）扩充解释（可选）这种方式使符号可以表示缺省字符集以外的数据（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希腊这种方式使符号可以表示缺省字符集以外的数据（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希腊字母等），以及其他解释（如用一定的压缩方式表示的数据）或者针对行业特点的需要字母

22、等），以及其他解释（如用一定的压缩方式表示的数据）或者针对行业特点的需要进行编码。进行编码。独立定位功能独立定位功能有有2. Data Matrix条码 n Data Matrix是一种矩阵式二维条是一种矩阵式二维条码。它有两种类型，即码。它有两种类型，即ECC000-140和和ECC200。ECC000-140具有具有几种不同等级的卷积纠错功能；而几种不同等级的卷积纠错功能；而ECC200则使用则使用Reed-SolomonReed-Solomon纠错。纠错。 Data MatrixData Matrix条码的特性 项目项目特性特性可编码字符集可编码字符集全部全部ASCIIASCII字符及扩展字符及扩展ASCIIASCII字符字符类型类型矩阵式二维条码矩阵式二维条码符号宽度符号宽度ECC000-140ECC000-140：9 94949，ECC200ECC200：1010144144