第二章条码技术.ppt

1、自动识别技术,第二章 条码技术 基础知识,条码是由一组规则排列的条、空及其对应字符组成的标记，用以表示一定的信息。 条码通常用来对物品进行标识，这个物品可以是用来进行交易的一个贸易项目，如一瓶啤酒或一箱可乐，也可以是一个物流单元，如一个托盘。,标识在一瓶古井贡酒上的条码符号,条码,基本概念,所谓对物品的标识，就是首先给某一物品分配一个代码，然后以条码的形式将这个代码表示出来，并且标识在物品上，以便识读设备通过扫描识读条码符号而对该物品进行识别。,标识在一瓶古井贡酒上的条码符号,条码,基本概念,代码,代码即一组用来表征客观事物的一个或一组有序的符号。 代码必须具备鉴别功能，即在一个信息分类编码标

2、准中，一个代码只能惟一地标识一个分类对象，而一个分类对象只能有一个惟一的代码。,基本概念,条码,代码,在不同的应用系统中，代码可以有含义，也可以无含义。 有含义代码可以表示一定的信息属性。 无含义代码则只作为分类对象的惟一标识，只代替对象的名称，而不提供对象的任何其他信息。,基本概念,条码,条码 Bar Code,又称为线形条形码。 条码有一维条码和二维条码之分。 一维条码是通常所说的传统条码。,例: UCC/EAN-128条码符号,基本概念,条码,01表示货运包装箱代码-14， 15表示 保质期； 10表示批号或组号,基本概念,条码,一维条码是由一个接一个的“条”和“空”排列组成的，条码信息

3、靠条和空的不同宽度和位置来传递，信息量大小是由条码的宽度来决定的，条码越宽，包容的条和空越多，信息量越大。 这种条码只能在一个方向上通过“条”与“空”的排列组合来存储信息，所以叫它“一维条码”。人们日常见到的印刷在商品包装上的条码，即是普通的一维条码。,一维条码只是在一个方向（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。 二维条码是在一维条码基础之上向二维方向扩展，按需要堆积成两行或多行。,例一: 行排式二维条码 PDF417,例二: 矩阵式二维条码 QR Code,基本概念,条码,码制,条码的码制是指条码符号的类型，每种类型的条码符号都是由

4、符合特定编码规则的条和空组合而成。 每种码制都具有固定的编码容量和所规定的条码字符集。,基本概念,例如:常用的一维条码码制包括： EAN条码、 39条码、交插25条码、 UPC条码、UCC/EAN-128条码、93条码、库德巴条码等。,码制,条码字符的编码容量即条码字符集中所能表示的字符数的最大值。 每个码制都有一定的编码容量，这是由其编码方法决定的。编码容量限制了条码字符集中所能包含的字符个数的最大值。 条码字符中字符总数不能大于该种码制的编码容量。,基本概念,条码字符集,字符集是指某种码制的条码符号可以表示的字母、数字和符号的集合。 有些码制仅能表示10个数字字符： 0到9，如EANUPC

5、条码； 有些码制除了能表示10个数字字符外，还可以表示几个特殊字符，如库德巴条码。 39条码可表示数字字符 09、26个英文字母 AZ 以及一些特殊符号。,基本概念,连续性与非连续性,条码符号的连续性是指每个条码字符之间不存在间隔，相反，非连续性是指每个条码字符之间存在间隔。 下图为25条码的字符结构，从图中可以看出，字符与字符间存在着字符间隔，所以是非连续的。,基本概念,注:空不表示信息,连续性与非连续性,基本概念,注:空不表示信息,从某种意义上讲，由于连续性条码不存在条码字符间隔，所以密度相对较高，而非连续性条码的密度相对较低。 所谓条码的密度即是单位长度的条码所表示条码字符的个数。,条码

6、长度,定长条码是条码字符个数固定的条码，仅能表示固定字符个数的代码。 非定长条码是指条码字符个数不固定的条码，能表示可变字符个数的代码。 例如： EAN/UPC条码是定长条码，它们的标准版仅能表示12个字符，39条码则为非定长条码。,基本概念,条码长度,定长条码由于限制了表示字符的个数，其译码的误识率相对较低，因为就一个完整的条码符号而言，任何信息的丢失总会导致译码的失败。 非定长条码具有灵活、方便等优点，但受扫描器及印刷面积的限制，它不能表示任意多个字符，并且在扫描阅读过程中可能产生因信息丢失而引起错误的错误译码。这些缺点在某些码制（如交插25条码）中出现的概率相对较大，可通过增强识读器或计

7、算机系统的校验程度而克服。,基本概念,双向可读性,条码符号的双向可读性是指：从左右两侧开始扫描都可以被识别的特性。 绝大数码制都具有双向可读性，不仅仅是条码符号本身的特性，也是条码符号和扫描设备的综合特性。 扫描方向的的判定是通过起始符和终止符来完成。,基本概念,校验方式,条码符号的自校验特性是指条码字符本身具有校验特性。 若在一条码符号中，一个印刷缺陷（例如，因出现污点把一个窄条错认为宽条，而相邻宽空错认为窄空）不会导致替代错误，那么这种条码就具有自校验功能。 例如39条码、库德巴条码、交插25条码都具有自校验功能；EAN和UPC条码、93条码等都没有自校验功能。,基本概念,校验方式,自校验

8、功能只能校验出一个印刷缺陷。对于大于一个的印刷缺陷，任何自校验功能的条码都不可能完全校验出来。对于某种码制，是否具有自校验功能是由其编码结构决定的。码制设置者在设置条码符号时，均须考虑自校验功能。,基本概念,一个完整的条码符号是由两侧空白区、起始字符、数据字符、校验字符（可选）和终止字符以及供人识读字符组成。,条码结构 条码符号的结构,基本概念,EAN-13商品条码符号结构,条码结构 条码符号的结构,基本概念,（1）空白区(clear area):条码起始符、终止符两端外侧与空的反射率相同的限定区域。（2）起始符(start character；start cipher；start code)

9、: 位于条码起始位置的若干条与空。（3）终止符(stop character；stop code): 位于条码终止位置的若干条与空。,基本概念,条码结构 条码符号的结构,（4）条码数据符（bar code character set）: 表示特定信息的条码字符。（5）条码校验符（bar code check character）: 表示校验码的条码字符。（6）供人识别的字符（human readable character）: 位于条码字符的下方，与相应的条码字符相对应的、用于供人识别的字符。,条码结构 条码符号的字符结构,条码符号的字符都是由表示数据信息的图形模块构成。 不同类别的条码采用的

10、图形模块可能不同，如长方形、正方形、圆形、正多边形等。 相同类别的条码采用的图形模块相同，但图形模块的尺寸则可能不同。,基本概念,条码结构 条码符号的字符结构,基本概念,Data Matrix,Maxi Code,QR code,PDF417,正方形,正方形,图形模块为六方形,长方形,长方形,条码分类,例如，就一维条码来说 按条码的长度来分，可分为定长和非定长条码； 按排列方式分，可分为连续型和非连续型条码； 从校验方式分，又可分为自校验和非自校验型条码等。,基本概念,条码的分类方法有许多种，主要依据条码的编码结构和条码的性质来决定。,条码分类,按表示物品的方式来说可分为一维条码和二维条码。

11、一维条码按照应用可分为商品条码和物流条码。商品条码包括EAN码和UPC码，物流条码包括128码、ITF码、39码、库德巴（Codabar）码等。 二维条码根据构成原理、结构形状的差异，可分为两大类型： 一类是行排式二维条码（2D stacked bar code）；另一类是矩阵式二维条码（2D matrix bar code）。,基本概念,编码原理,条码技术涉及了两种类型的编码方式：一种是代码的编码方式；另一种是条码符号的编码方式。 代码的编码规则规定了由数字、字母或其他字符组成的代码序列的结构，而条码符号的编码规则规定了不同码制中条、空的编制规则及其二进制的逻辑表示设置。,表示数字及字符的条

12、码符号是按照编码规则组合排列的，故当各种码制的条码编码规则一旦确定，我们就可将代码转换成条码符号。,代码的编码方法,编码原理,条码的编码方法,条码是利用条纹和间隔或宽窄条纹（间隔）构成二进制的“0”和“1”，并以它们的组合来表示某个数字或字符，反映某种信息的。但不同码制的条码在编码方式上却有所不同。 一般有以下两种：,编码原理,条码的编码方法,1.宽度调节编码法 宽度调节编码法即条码符号中的条和空由宽、窄两种单元组成的条码编码方法。按照这种方式编码时，是以窄单元(条或空)表示逻辑值“0”，宽单元(条或空)表示逻辑值“l”。宽单元通常是窄单元的23倍。对于两个相邻的二进制数位，由条到空或由空到条

13、，均存在着明显的印刷界限。39条码、库德巴条码及交插25条码均属宽度调节型条码。,编码原理,交插25条码是一种条、空均表示信息的连续型、非定长、具有自校验功能的双向条码。 它的每一个条码数据符由5个单元组成，其中两个是宽单元（表示二进制的“1”）,三个窄单元(表示二进制的“0”)。,条码的编码方法,起始符包括两个窄条和两个窄空; 终止符包括两个条（一个宽条、一个窄条）和一个窄空。,编码原理,条码的编码方法,2.模块组配编码法 模块组配编码法即条码符号的字符由规定的若干个模块组成的条码编码方法。按照这种方式编码，条与空是由模块组合而成的。 一个模块宽度的条模块 表示二进制的“1”， 而一个模块宽

14、度的空模 块表示二进制的“0”。,编码原理,编码容量 代码的编码容量,代码的编码容量即每种代码结构可能编制的代码数量的最大值。 例如，EAN/UCC-13代码的结构一，有5位数字可用于编制商品项目代码，在每一位数字的代码均无含义的情况下，其编码容量为100000，所以厂商如果选择这种代码结构，最多能标识100000种商品。,编码原理,条码的校验与纠错方式,为了保证正确识读，条码一般具有校验功能或纠错功能。 一维条码一般具有校验功能，即通过字符的校验来防止错误识读。 二维条码则具有纠错功能，这种功能使得二维条码在有局部破损的情况下仍可被正确地识读出来。,编码原理,条码的校验与纠错方式,1. 一维

15、条码的校验方法 一维条码主要采用校验码的方法。即从代码位置序号第二位开始，所有的偶（奇）数的数字代码求和的方法来校验条码的正确性。校验的目的是保证条空比的正确性。,编码原理,条码的校验与纠错方式,2. 二维码的纠错功能 二维码在保障识读正确方面采用了更为复杂、技术含量更高的方法。例如PDF417条码，在纠错方法上采用索罗门算法。不同二维条码可能采用不同的纠错算法。纠错是为了当二维条码存在一定局部破损情况下，还能采用替代运算还原出正确的码词信息，从而保证条码的正确识读。,25条码是一种只有条表示信息的非连续型条码。 每一个数据字符由规则排列的5个条组成，其中有2个条为宽单元，其余的条和空，字符间

16、隔是窄单元，故称之为“25条码”。 25条码的字符集为数字字符09。,25条码,几种常见的一维条码,25条码,几种常见的一维条码,25条码由左侧空白区、起始符、数据符、终止符及右侧空白区构成。空不表示信息，宽单元用二进制的“1”表示，窄单元用二进制的“0”表示，起始符用二进制“110”表示（二个宽单元和一个窄单元），终止符用二进制“101”表示（中间是窄单元，两边是宽单元）。因相邻字符之间有字符间隔，所以25条码是非连续型条码。,25条码是最简单的条码，它研制于20世纪60年代后期，到1990年由美国正式提出。 这种条码只含数字09，应用比较方便。当时主要用于各种类型文件处理及仓库的分类管理、

17、标识胶卷包装及机票的连续号等。 但25条码不能有效地利用空间，人们在25条码的启迪下，将条表示信息，扩展到也用空表示信息。因此在25条码的基础上又研制出了条、空均表示信息的交插25条码。,25条码,几种常见的一维条码,交插25条码,交插25条码（interleaved 2 of 5 bar code）是在25条码的基础上发展起来的，由美国的Intermec公司于1972年发明的。它弥补了25条码的许多不足之处，不仅增大了信息容量，而且由于自身具有校验功能，还提高了交插25条码的可靠性。,几种常见的一维条码,交插25条码,交插25条码起初广泛应用于仓储及重工业领域，1987年开始用于运输包装领域

18、。1987年日本引入了交插25条码，用于储运单元的识别与管理。1997年我国也研究制定了交插25条码标准（GB/T 16829-1997），主要应用于运输、仓储、工业生产线、图书情报等领域的自动识别管理。 交插25条码是一种条、空均表示信息的连续型、非定长、具有自校验功能的双向条码。,几种常见的一维条码,交插25条码,交插25条码由左侧空白区、起始符、数据符、终止符及右侧空白区构成。 它的每一个条码数据符由5个单元组成，其中两个是宽单元（表示二进制的“1”）,三个窄单元(表示二进制的“0”)。,下图表示了“3185”的交插25条码的结构。,几种常见的一维条码,交插25条码,条码符号从左到右，表

19、示奇数位数字符的条码数据符由条组成，表示偶数位数字符的条码数据符由空组成。 组成条码符号的条码字符个数为偶数。当条码字符所表示的字符个数为奇数时，应在字符串左端添加“0”，如上右图所示。,下图表示了“3185”的交插25条码的结构。,几种常见的一维条码,起始符包括两个窄条和两个窄空; 终止符包括两个条（一个宽条、一个窄条） 和一个窄空; 它的字符集为数字字符09 。字符的二进制表示,交插25条码,几种常见的一维条码,39条码（code 39）是1975年由美国的Intermec公司研制的一种条码，它能够对数字、英文字母及其他字符等44个字符进行编码。 由于39条码具有自检验功能，使得39条码具

20、有误读率低等优点，首先在美国国防部得到应用。目前广泛应用在汽车行业、材料管理、经济管理、医疗卫生和邮政、储运单元等领域。我国于1991年研究制定了39条码标准（GB/T 12908-2002），推荐在运输、仓储、工业生产线、图书情报、医疗卫生等领域应用39条码。 39条码是一种条、空均表示信息的非连续型、非定长、具有自校验功能的双向条码。,39条码,几种常见的一维条码,39条码 符号特征,由下图可以看出，39条码的每一个条码字符由9个单元组成（5个条单元和4个空单元），其中3个单元是宽单元（用二进制的“1” 表示），其余是窄单元（用二进制的“0” 表示），故称之为“39条码”。,39条码可编码

21、的字符集包括：AZ和09的所有数字字母；特殊字符： 空格 $ % + - /； 起始符/终止符：*。,几种常见的一维条码,共44个字符,39条码 符号结构,39条码符号包括： 左右两侧空白区，起始符、条码数据符（包括符号校验字符）、终止符，条码字符间隔是一个空，它将条码字符分隔开。 在供人识读的字符中，39条码的起始符和终止符通常用“ *” 表示。此字符不能在符号的其他位置作为数据的一部分，并且译码器不应将它输出。,几种常见的一维条码,39条码 字符编码,说明： *表示起始符/终止符; B表示条，S表示空。 0代表一个窄单元，1代表一个宽单元。,几种常见的一维条码,39条码 字符编码,几种常见

22、的一维条码,库德巴条码,库德巴条码是1972年研制出来的，它广泛应用于医疗卫生和图书馆行业，也用于邮政快件上。美国输血协会还将库德巴条码规定为血袋标识的代码，以确保操作准确，保护人类生命安全。 我国于1991年研究制定了库德巴条码国家标准（GB/T12909-1991）。 库德巴条码是一种条、空均表示信息的非连续型、非定长、具有自校验功能的双向条码。,几种常见的一维条码,库德巴条码,库德巴条码是一种条、空均表示信息的非连续型、非定长、具有自校验功能的双向条码。 它的字符集包括： （1）数字字符09（10个数字）；（2）英文字母AD（4个字母）；（3）特殊字符： - （减号）,$ （美元符号）：（冒号）/ （斜杠） （圆点）,几种常见的一维条码,+ （加号）,库德巴条码,由下图可以看出，库德巴条码由左侧空白区、起始符、数据符、终止符及右侧空白区构成。 它的每一个字符由7个单元组成（4个条单元和3个空单元），其中两个或3个是宽单元（用二进制“1” 表示 ），其余是窄