條碼技術(shù)最早產(chǎn)生在風(fēng)聲鶴唳的二十年代，誕生于Westinghouse的實(shí)驗(yàn)室里。一位名叫John Kermode性格古怪的發(fā)明家“異想天開”地想對(duì)郵政單據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分檢，那時(shí)候?qū)﹄娮蛹夹g(shù)應(yīng)用方面的每一個(gè)設(shè)想都使人感到非常新奇。

他的想法是在信封上做條碼標(biāo)記，條碼中的信息是收信人的地址，就象今天的郵政編碼。為此Kermode發(fā)明了最早的條碼標(biāo)識(shí)，設(shè)計(jì)方案非常的簡(jiǎn)單（注：這種方法稱為模塊比較法），即一個(gè)“條”表示數(shù)字“1”，二個(gè)“條”表示數(shù)字“2”，以次類推。然后，他又發(fā)明了由基本的元件組成的條碼識(shí)讀設(shè)備：一個(gè)掃描器(能夠發(fā)射光并接收反射光)；一個(gè)測(cè)定反射信號(hào)條和空的方法，即邊緣定位線圈；和使用測(cè)定結(jié)果的方法，即譯碼器。

Kermode的掃描器利用當(dāng)時(shí)新發(fā)明的光電池來收集反射光。“空”反射回來的是強(qiáng)信號(hào)，“條”反射回來的是弱信號(hào)。與當(dāng)今高速度的電子元?dú)饧?yīng)用不同的是，Kermode利用磁性線圈來測(cè)定“條”和“空”。就象一個(gè)小孩將電線與電池連接再繞在一顆釘子上來夾紙。Kermode用一個(gè)帶鐵芯的線圈在接收到“空”的信號(hào)的時(shí)候吸引一個(gè)開關(guān)，在接收到“條”的信號(hào)的時(shí)候，釋放開關(guān)并接通電路。因此，最早的條碼閱讀器噪音很大。開關(guān)由一系列的繼電器控制，“開”和“關(guān)”由打印在信封上“條”的數(shù)量決定。通過這種方法，條碼符號(hào)直接對(duì)信件進(jìn)行分檢。

此后不久， Kermode的合作者Douglas Young，在Kermode碼的基礎(chǔ)上作了些改進(jìn)。

Kermode碼所包含的信息量相當(dāng)?shù)牡?，并且很難編出十個(gè)以上的不同代碼。而Young碼使用更少的條，但是利用條之間空的尺寸變化，就象今天的UPC條碼符號(hào)使用四個(gè)不同的條空尺寸。新的條碼符號(hào)可在同樣大小的空間對(duì)一百個(gè)不同的地區(qū)進(jìn)行編碼，而Kermode碼只能對(duì)十個(gè)不同的地區(qū)進(jìn)行編碼。

直到1949年的專利文獻(xiàn)中才第一次有了Norm Woodland和Bernard Silver發(fā)明的全方位條碼符號(hào)的記載，在這之前的專利文獻(xiàn)中始終沒有條碼技術(shù)的記錄，也沒有投入實(shí)際應(yīng)用的先例。Norm Woodland和Bemard Silver的想法是利用Kermode和YOung的垂直的“條”和“空”，并使之彎曲成環(huán)狀，非常象射箭的靶子。這樣掃描器通過掃描圖形的中心，能夠?qū)l碼符號(hào)解碼，不管條碼符號(hào)方向的朝向。

在利用這項(xiàng)專利技術(shù)對(duì)其進(jìn)行不斷改進(jìn)的過程中，一位科幻小說作家Isaac-Azimov在他的“裸露的太陽”一書中講述了使用信息編碼的新方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別的事例。那時(shí)人們覺得此書中的條碼符號(hào)看上去象是一個(gè)方格子的棋盤，但是今天的條碼專業(yè)人士馬上會(huì)意識(shí)到這是一個(gè)二維矩陣條碼符號(hào)。雖然此條碼符號(hào)沒有方向、定位和定時(shí)，但很顯然它表示的是高信息密度的數(shù)字編碼。

直到1970年Iterface Mechanisms公司開發(fā)出“二維碼”之后，才有了價(jià)格適于銷售的二維矩陣條碼的打印和識(shí)讀設(shè)備。那時(shí)二維矩陣條碼用于報(bào)社排版過程的自動(dòng)化。二維矩陣條碼印在紙帶上，由今天的一維CCD掃描器掃描識(shí)讀。CCD發(fā)出的光照在紙帶上，每個(gè)光電池對(duì)準(zhǔn)紙帶的不同區(qū)域。每個(gè)光電池根據(jù)紙帶上印刷條碼與否輸出不同的圖案，組合產(chǎn)生一個(gè)高密度信息圖案。用這種方法可在相同大小的空間打印上一個(gè)單一的字符，作為早期Kermode碼之中的一個(gè)單一的條。定時(shí)信息也包括在內(nèi)，所以整個(gè)過程是合理的。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)系統(tǒng)進(jìn)入市場(chǎng)后，包括打印和識(shí)讀設(shè)備在內(nèi)的全套設(shè)備大約要5000美元。

此后不久，隨著LED(發(fā)光二極管)、微處理器和激光二極管的不斷發(fā)展，迎來了新的標(biāo)識(shí)符號(hào)(象征學(xué))和其應(yīng)用的大爆炸，人們稱之為“條碼工業(yè)”。今天很少能找到?jīng)]有直接接觸過即快又準(zhǔn)的條碼技術(shù)的公司或個(gè)人。由于在這一領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展非常迅速，并且每天都有越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域被開發(fā)，用不了多久條碼就會(huì)象燈泡和半導(dǎo)體收音機(jī)一樣普及，將會(huì)使我們每一個(gè)人的生活都變得更加輕松和方便。

條碼是由一組按一定編碼規(guī)則排列的條、空符號(hào)，用以表示一定的字符、數(shù)字及符號(hào)組成的信息。條碼系統(tǒng)是由條碼符號(hào)設(shè)計(jì)、制作及掃描閱讀組成的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。

條形碼是什么？

條形碼：

條形碼技術(shù)是在計(jì)算機(jī)應(yīng)用和實(shí)踐中產(chǎn)生并發(fā)展起來的一種廣泛應(yīng)用于商業(yè)、郵政、圖書管理、倉(cāng)儲(chǔ)、工業(yè)生產(chǎn)過程控制、交通等領(lǐng)域的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有輸入速度快、準(zhǔn)確度高、成本低、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中占有重要的地位。

條形碼的概念

條形碼是由一組規(guī)則排列的條、空以及對(duì)應(yīng)的字符組成的標(biāo)記，“條”指對(duì)光線反射率較低的部分，“空”指對(duì)光線反射率較高的部分，這些條和空組成的數(shù)據(jù)表達(dá)一定的信息，并能夠用特定的設(shè)備識(shí)讀，轉(zhuǎn)換成與計(jì)算機(jī)兼容的二進(jìn)制和十進(jìn)制信息。通常對(duì)于每一種物品，它的編碼是唯一的，對(duì)于普通的一維條形碼來說，還要通過數(shù)據(jù)庫建立條形碼與商品信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)條形碼的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)上時(shí)，由計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。因此，普通的一維條形碼在使用過程中僅作為識(shí)別信息，它的意義是通過在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)的信息而實(shí)現(xiàn)的。

條形碼技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

條形碼是迄今為止最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。條形碼技術(shù)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)

A．輸入速度快：與鍵盤輸入相比，條形碼輸入的速度是鍵盤輸入的5倍，并且能實(shí)現(xiàn)"即時(shí)數(shù)據(jù)輸入"。

B．可靠性高：鍵盤輸入數(shù)據(jù)出錯(cuò)率為三百分之一，利用光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)出錯(cuò)率為萬分之一，而采用條形碼技術(shù)誤碼率低于百萬分之一。

C．采集信息量大：利用傳統(tǒng)的一維條形碼一次可采集幾十位字符的信息，二維條形碼更可以攜帶數(shù)千個(gè)字符的信息，并有一定的自動(dòng)糾錯(cuò)能力。

D．靈活實(shí)用：條形碼標(biāo)識(shí)既可以作為一種識(shí)別手段單獨(dú)使用，也可以和有關(guān)識(shí)別設(shè)備組成一個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化識(shí)別，還可以和其他控制設(shè)備聯(lián)接起來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

另外，條形碼標(biāo)簽易于制作，對(duì)設(shè)備和材料沒有特殊要求，識(shí)別設(shè)備操作容易，不需要特殊培訓(xùn)，且設(shè)備也相對(duì)便宜。

編碼規(guī)則

唯一性：同種規(guī)格同種產(chǎn)品對(duì)應(yīng)同一個(gè)產(chǎn)品代碼，同種產(chǎn)品不同規(guī)格應(yīng)對(duì)應(yīng)不同的產(chǎn)品代碼。根據(jù)產(chǎn)品的不同性質(zhì)，如：重量、包裝、規(guī)格、氣味、顏色、形狀等等，賦予不同的商品代碼。 永久性：產(chǎn)品代碼一經(jīng)分配，就不再更改，并且是終身的。當(dāng)此種產(chǎn)品不再生產(chǎn)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品代碼只能擱置起來，不得重復(fù)起用再分配給其它的商品。 無含義：為了保證代碼有足夠的容量以適應(yīng)產(chǎn)品頻繁的更新?lián)Q代的需要，最好采用無含義的順序碼。

條形碼的碼制區(qū)別

UPC:(統(tǒng)一產(chǎn)品代碼） 只能表示數(shù)字 有A、B、C、D、E四個(gè)版本 版本 A - 12 位數(shù)字 版本 E - 7 位數(shù)字 最后一位為校驗(yàn)位 大小是寬1.5" 高1 " ，而且背景要與清晰 主要使用于美國(guó)和加W拿大地區(qū)，用于工業(yè)、醫(yī)藥、倉(cāng)庫等部門 <BR><BR>當(dāng)UPC 作為十二位進(jìn)行解碼時(shí)，定義如下： 第一位 = 數(shù)字標(biāo)識(shí) (已經(jīng)由UCC（統(tǒng)一代碼委員會(huì)）所建立). 第2-6位 = 生產(chǎn)廠家的標(biāo)識(shí)號(hào)(包括第一位) 第7-11 = 唯一的廠家產(chǎn)品代碼 第12位 = 校驗(yàn)位(used for error detection)

Code 3 of 9 : 能表示字母、數(shù)字和其它一些符號(hào)共43個(gè)字符：A -Z,0 - 9,-.$/+%,pace 條形碼的長(zhǎng)度是可變化的 通常用“*”號(hào)作為起始、終止符 校驗(yàn)碼不用 代碼密度介于3 - 9.4個(gè)字符/每英寸 空白區(qū)是窄條的10倍 用于工業(yè)、圖書、以及票證自動(dòng)化管理上

Code 128: 表示高密度數(shù)據(jù), 字符串 字符串可變長(zhǎng) 符號(hào)內(nèi)含校驗(yàn)碼 有三種不同版本: A, B, and C 可用128個(gè)字符分別在 A, B, or C 三個(gè)字符串集合中 用于工業(yè)、倉(cāng)庫、零售批發(fā)

Interleaved 2-of-5 (I2 of 5): 只能表示數(shù)字0 -9 可變長(zhǎng)度 連續(xù)性條形碼，所有條與空都表示代碼，第一個(gè)數(shù)字由條開始，第二個(gè)數(shù)字由空組成 空白區(qū)比窄條寬10倍 應(yīng)用于商品批發(fā)、倉(cāng)庫、機(jī)場(chǎng)、生產(chǎn)/包裝識(shí)別、工業(yè)中 條形碼的識(shí)讀率高，可適用于固定掃描器可靠掃描 在所有一維條形碼中的密度最高

Codabar（庫德巴條形碼）: 可表示數(shù)字0 - 9,字符+、 -、還有只能用作起始/終止符的a, b, c d四個(gè)字符

可變長(zhǎng)度 沒有校驗(yàn)位 應(yīng)用于物料管理、圖書館、血站和當(dāng)前的機(jī)場(chǎng)包裹發(fā)送中 空白區(qū)比窄條寬10倍 非連續(xù)性條形碼，每個(gè)字符表示為4條3空

PDF417 （二維碼）: 多行組成的條形碼 不需要連接一個(gè)數(shù)據(jù)庫，本身可存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù) 應(yīng)用于：醫(yī)院、駕駛證、物料管理、貨物運(yùn)輸 當(dāng)條形碼受一定破壞時(shí)，錯(cuò)誤糾正能使條形碼能正確解碼 PDF417, 是Symbol科技公司于1990研制產(chǎn)品。它是一個(gè)多行、連續(xù)性、可變長(zhǎng)、包含大量數(shù)據(jù)的符號(hào)標(biāo)識(shí)。每個(gè)條形碼有3 - 90行，每一行有一個(gè)起始部分、數(shù)據(jù)部分、終止部分。它的字符集包括所有128個(gè)字符，最大數(shù)據(jù)含量是1850個(gè)字符。

一維條形碼只是在一個(gè)方向（一般是水平方向）表達(dá)信息，而在垂直方向則不表達(dá)任何信息，其一定的高度通常是為了便于閱讀器的對(duì)準(zhǔn)。

一維條形碼的應(yīng)用可以提高信息錄入的速度，減少差錯(cuò)率，但是一維條形碼也存在一些不足之處：

* 數(shù)據(jù)容量較小： 30個(gè)字符左右

* 只能包含字母和數(shù)字 <BR>* 條形碼尺寸相對(duì)較大（空間利用率較低）

* 條形碼遭到損壞后便不能閱讀

在水平和垂直方向的二維空間存儲(chǔ)信息的條形碼， 稱為二維條形碼（2-dimensional bar code）。

與一維條形碼一樣，二維條形碼也有許多不同的編碼方法，或稱碼制。就這些碼制的編碼原理而言，通常可分為以下三種類型

1. 線性堆疊式二維碼 是在一維條形碼編碼原理的基礎(chǔ)上，將多個(gè)一維碼在縱向堆疊而產(chǎn)生的。典型的碼制如：Code 16K、Code 49、PDF417等。

2. 矩陣式二維碼 是在一個(gè)矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進(jìn)行編碼。典型的碼制如： Aztec、Maxi Code、QR Code、 Data Matrix等。

3. 郵政碼 通過不同長(zhǎng)度的條進(jìn)行編碼，主要用于郵件編碼，如：Postnet、BPO 4-State。

在許多種類的二維條形碼中，常用的碼制有：Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K 等,其中： <BR>* Data Matrix 主要用于電子行業(yè)小零件的標(biāo)識(shí)，如Intel的奔騰處理器的背面就印制了這種碼。 <BR>* Maxi Code 是由美國(guó)聯(lián)合包裹服務(wù)（UPS）公司研制的，用于包裹的分揀和跟蹤。

* Aztec 是由美國(guó)韋林（Welch Allyn）公司推出的，最多可容納3832個(gè)數(shù)字或3067個(gè)字母字符或1914個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。

下面，我們以PDF417碼為例，介紹二維條形碼的特性和特點(diǎn)。

一）PDF417簡(jiǎn)介

PDF417碼是由留美華人王寅敬（音）博士發(fā)明的。PDF是取英文Portable Data File三個(gè)單詞的首字母的縮寫，意為“便攜數(shù)據(jù)文件”。因?yàn)榻M成條形碼的每一符號(hào)字符都是由4個(gè)條和4個(gè)空構(gòu)成，如果將組成條形碼的最窄條或空稱為一個(gè)模塊，則上述的4個(gè)條和4個(gè)空的總模塊數(shù)一定為17，所以稱417碼或PDF417碼。

二）PDF417的特點(diǎn)

1. 信息容量大 PDF417碼除可以表示字母、數(shù)字、ASCII字符外，還能表達(dá)二進(jìn)制數(shù)。為了使得編碼更加緊湊，提高信息密度，PDF417在編碼時(shí)有三種格式：

* 擴(kuò)展的字母數(shù)字壓縮格式 可容納1850 個(gè)字符；

* 二進(jìn)制 / ASCII格式 可容納1108 個(gè)字節(jié)；

* 數(shù)字壓縮格式 可容納2710 個(gè)數(shù)字。

2. 錯(cuò)誤糾正能力 一維條形碼通常具有校驗(yàn)功能以防止錯(cuò)讀，一旦條形碼發(fā)生污損將被拒讀。而二維條形碼不僅能防止錯(cuò)誤，而且能糾正錯(cuò)誤，即使條形碼部分損壞，也能將正確的信息還原出來。

3. 印制要求不高 普通打印設(shè)備均可打印，傳真件也能閱讀。

4. 可用多種閱讀設(shè)備閱讀 PDF417碼可用帶光柵的激光閱讀器，線性及面掃描的圖像式閱讀器閱讀。

5. 尺寸可調(diào)以適應(yīng)不同的打印空間

6. 碼制公開已形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)也已制定了417碼的國(guó)標(biāo)。

三）PDF417的糾錯(cuò)功能

二維條形碼的糾錯(cuò)功能是通過將部分信息重復(fù)表示（冗余）來實(shí)現(xiàn)的。比如在PDF417碼中，某一行除了包含本行的信息外，還有一些反映其它位置上的字符（錯(cuò)誤糾正碼）的信息。這樣，即使當(dāng)條形碼的某部分遭到損壞，也可以通過存在于其它位置的錯(cuò)誤糾正碼將其信息還原出來。

PDF417的糾錯(cuò)能力依錯(cuò)誤糾正碼字?jǐn)?shù)的不同分為0~8共9級(jí)，見圖4，級(jí)別越高，糾正碼字?jǐn)?shù)越多，糾正能力越強(qiáng)，條形碼也越大。當(dāng)糾正等級(jí)為8時(shí)，即使條形碼污損50%也能被正確讀出，如圖5。

四）PDF417的幾種變形

如圖6，PDF417還有幾種變形的碼制形式：

* PDF417截短碼 在相對(duì)“干凈”的環(huán)境中，條形碼損壞的可能性很小，則可將右邊的行指示符省略并減少終止符。

* PDF417微碼 進(jìn)一步縮減的PDF碼。

* 宏P(guān)DF417碼 當(dāng)文件內(nèi)容太長(zhǎng)，無法用一個(gè)PDF417碼表示時(shí)，可用包含多個(gè)（1~99999個(gè)）條形碼分塊的宏P(guān)DF417碼來表示。

二維條形碼的優(yōu)勢(shì)

從以上的介紹可以看出，與一維條形碼相比二維條形碼有著明顯的優(yōu)勢(shì)，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面：

一）數(shù)據(jù)容量更大

圖中的PDF417碼包含了文字框中的所有文字。

二）超越了字母數(shù)字的限制

三）條形碼相對(duì)尺寸小

四）具有抗損毀能力

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