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条码识别技术
2007/2/1 12:06:02    产通学院,365PR NET

条码识别技术是一种集编码、印刷、识别、数据收集、数据储存以及计算处理的技术,它在当今的自动识别技术当中占有重要的地位。因为自动识别技术的形成过程和条码的发明、应用和发展是有密切关系的。在我们周围存在着有形无形的条码。您不妨试寻找一下身边的条码,一定会发现条码正在身边意想不到的地方发挥着重要作用。

由于条码原则上需要经过印制或通过计算机打印而成,所以不会被误读的情况。而且,由于一般的条码都带有防止误读的校验码,所以即使因脏污和残缺而误读,误读的数据也不会输入到计算机中。


1、一维条码
 
我们平时常见的条码都是一维条码。自上世纪70年代以来,一维条码发展得十分迅速。在30多年的时间里,它已广泛应用于商业、仓储物流、医疗卫生、图书情报、邮电通讯、交通运输、工业控制等领域,它的应用极大地提高了数据采集和信息处理的速度,提高了工作效率,改善了人们的工作和生活环境。条码由一组“条”和“空”以及相应的数字组成,按照一定的编码规则来排列这些宽度不同的“条”和“空”以表示一定的字符、数字及符号信息。扫描仪读取这些“条”和“空”数据,进而由计算机将这些数据翻译成为二进制和十进制数信息。

条码种类较多,常见的就有20多种,而目前常用的一维条码为EAN、UPC、39码、交叉25码、128码和Codabar码等。其中UPC条码应用于北美;EAN条码应用于欧洲,与UPC兼容,且与UPC一样都只用数字和四种元素宽带来表示物品编码;39码是第一个离散型字母数字码,能表示数字、字母及符合共43个字符;交叉25码使用数字、窄和宽两种元素宽带来表示,其编码的字符个数为偶数,在奇数位置的数据以“条”来编码,偶数位置则以“空”编码;128码由11个单元元素组成(包括四种元素宽度,以及用3个“条”和3个“空”表示各个字符),可将128个ASCII码进行编码;Codabar码和128码都是属于可变长度的连续型自校验数字式码,其字符集由数字及6个特殊字符共16个字符组成……

根据不同的码制,这些“条”和“空”可以进行不同的组合,构成不同的图形符合从而适合各种各样的场合。一维条码只在水平方向上表达信息,而在垂直方向上则不表达任何信息。

条码识别具有输入较快,误码率低(手工输入为0.3%,光字符识别为0.01%,条码识别的误码率低于百万分之一)的特点,但是一维条码也存在不足之处:
(1)数据容量较小(30个字符左右)。
(2)只包含字母和数字,所能表示的数据类型少。
(3)尺寸相对较大,空间利用率较低。
(4)被损坏后便不能进行正确阅读(没有纠错功能)。


2、二维条码

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。由于数据容量较小,一维条码通常只是对物品进行标识,而不会对物品进行描述。一维条码必须依赖预建的数据库来描述商品。离开了数据库,一维条码就会受到很多局限。随着科技的发展,需要条码在有限的几何空间内表达更多的信息,以满足千变万化的数据描述的需要。在水平和垂直方向的二维空间存储信息的二维条码正是为了解决一维条码的局限性而诞生的。

多数一维条码所能表示的字符集不过是10个数字,26个英文字母及一些特殊字符。条码字符集最大的l28条码,其所能表示的字符个数也不过是128个ASCII符而已。因此要用一维条码表示其他的语言文字(如汉字、韩文、日文等)是不可能的。

但是多数二维条码都具有字节表示模式,即提供一种表示字节流的机制。不论何种语言文字,它们在计算机中存储时都以机内码的形式表现,而内部码都是字节码。这样我们就可以设法将各种语言文字信息转换成字节流,然后再将字节流用二维条码表示,从而为多种语言文字的条码表示提供一条前所未有的途径。

一维条码能通过拒读来防止误读;而当受到损坏时,则需在键盘上通过手工输入代替扫描。一维条码虽然引入了校验字符的概念,但仅限于防止误读,而没有考虑到纠错功能。二维条码可以表示数以千计字节数据,但在通常情况下,是不可能在条码上把所有的数据表示出来的;如果没有纠错功能,当二维条码的某部分损坏时,该条码便变得毫无意义。

因此二维条码引入错误纠正机制。这种纠错机制使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时,照样可以正确得到识别。二维条码的纠错算法与人造卫星和VCD所用的纠错算法相同。这种纠错机制使二维条码成为一种安全可靠的信息存储和识别的方法。

所以二维条码在具备一维条码优点的同时,还超越了字母数字的限制,具备数据容量大(通常是一维条码的几十到几百倍)、尺寸小、可靠性高和防伪性强等优点。

与一维条码一样,二维条码也有许多不同的码制。根据其实现原理、结构形状的差异通常可分为以下三种类型:

(1) 线性堆叠式二维码:典型的堆叠式二维条码有CODE 16K、PDF417、CODE 49等,这些二维条码是在一维条码编码原理的基础上,将多个一维码在纵向堆叠而产生的。二维条码在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维条码的特点,并与一维条码技术兼容。但由于行数的增加,所以行的鉴定、译码算法与软件不完全相同于一维条码。

(2) 矩阵式二维码:典型的矩阵码有DATA MATRIX、CP码、CODE ONE等,是在一个矩形空间通过黑、白元素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上,用点元素(方点、圆点或其他)来表示“1”,没有点的矩阵元素表示"0",矩阵码是建立在计算机图象处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。

(3) 邮政码:通过不同长度的条进行编码,主要用于邮件编码,典型邮政码有:Postnet、BPO 4-State。

二维条码作为一种新的信息存储和传递技术,从诞生之时就受到了国际社会的广泛关注。经过几年的努力,现以广泛的应用在国防、公共安全、交通运输、医疗保健、工业、商业、金融、海关及政府管理等领域。

一维条码和二维条码都是便于携带的识读的信息符号,将我们所需的信息以一定的编码原则制作在条码符号中,需要时再将其解码为我们所需要的应用情况,可选择其中一种来满足我们的实际要求。由于一维条码和二维条码的不同特征,所以各有各的侧重点。虽然包含大量数据的二维代码很受人们欢迎,在一定程度上得到应用,但由于受专利使用权及相关设备普及等问题的限制,还没有如一维条码般普及。

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