什么是條形碼

 條碼技術最早產生在風聲鶴唳的二十年代，誕生于Westinghouse的實驗室里。一位名叫John Kermode性格古怪的發明家“異想天開”地想對郵政單據實現自動分檢，那時候對電子技術應用方面的每一個設想都使人感到非常新奇。

他的想法是在信封上做條碼標記，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發明了最早的條碼標識，設計方案非常的簡單（注：這種方法稱為模塊比較法），即一個“條”表示數字“1”，二個“條”表示數字“2”，以次類推。然后，他又發明了由基本的元件組成的條碼識讀設備：一個掃描器(能夠發射光并接收反射光)；一個測定反射信號條和空的方法，即邊緣定位線圈；和使用測定結果的方法，即譯碼器。 

Kermode的掃描器利用當時新發明的光電池來收集反射光。“空”反射回來的是強信號，“條”反射回來的是弱信號。與當今高速度的電子元氣件應用不同的是，Kermode利用磁性線圈來測定“條”和“空”。就象一個小孩將電線與電池連接再繞在一顆釘子上來夾紙。Kermode用一個帶鐵芯的線圈在接收到“空”的信號的時候吸引一個開關，在接收到“條”的信號的時候，釋放開關并接通電路。因此，最早的條碼閱讀器噪音很大。開關由一體系的繼電器控制，“開”和“關”由打印在信封上“條”的數量決定。通過這種方法，條碼符號直接對信件進行分檢。 

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

Kermode碼所包含的信息量相當的低，并且很難編出十個以上的不同代碼。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條碼符號使用四個不同的條空尺寸。新的條碼符號可在同樣大小的空間對一百個不同的地區進行編碼，而Kermode碼只能對十個不同的地區進行編碼。

直到1949年的專利文獻中才第一次有了Norm Woodland和Bernard Silver發明的全方位條碼符號的記載，在這之前的專利文獻中始終沒有條碼技術的記錄，也沒有投入實際應用的先例。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，能夠對條碼符號解碼，不管條碼符號方向的朝向。

在利用這項專利技術對其進行不斷改進的過程中，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現自動識別的事例。那時人們覺得此書中的條碼符號看上去象是一個方格子的棋盤，但是今天的條碼專業人士馬上會意識到這是一個二維矩陣條碼符號。雖然此條碼符號沒有方向、定位和定時，但很顯然它表示的是高信息密度的數字編碼。 

直到1970年Iterface  Mechanisms公司開發出“二維碼”之后，才有了價格適于銷售的二維矩陣條碼的打印和識讀設備。那時二維矩陣條碼用于報社排版過程的自動化。二維矩陣條碼印在紙帶上，由今天的一維CCD掃描器掃描識讀。CCD發出的光照在紙帶上，每個光電池對準紙帶的不同區域。每個光電池根據紙帶上印刷條碼與否輸出不同的圖案，組合產生一個高密度信息圖案。用這種方法可在相同大小的空間打印上一個單一的字符，作為早期Kermode碼之中的一個單一的條。定時信息也包括在內，所以整個過程是合理的。當第一個系統進入市場后，包括打印和識讀設備在內的全套設備大約要5000美元。 

此后不久，隨著LED(發光二極管)、微處理器和激光二極管的不斷發展，迎來了新的標識符號(象征學)和其應用的大爆炸，人們稱之為“條碼工業”。今天很少能找到沒有直接接觸過即快又準的條碼技術的公司或個人。由于在這一領域的技術進步與發展非常迅速，并且每天都有越來越多的應用領域被開發，用不了多久條碼就會象燈泡和半導體收音機一樣普及，將會使我們每一個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則排列的條、空符號，用以表示一定的字符、數字及符號組成的信息。條碼系統是由條碼符號設計、制作及掃描閱讀組成的自動識別系統。

條形碼是什么？

條形碼： 

條形碼技術是在計算機應用和實踐中產生并發展起來的一種廣泛應用于商業、郵政、圖書管理、倉儲、工業生產過程控制、交通等領域的自動識別技術，具有輸入速度快、準確度高、成本低、可靠性強等優點，在當今的自動識別技術中占有重要的地位。 

條形碼的概念 

條形碼是由一組規則排列的條、空以及對應的字符組成的標記，“條”指對光線反射率較低的部分，“空”指對光線反射率較高的部分，這些條和空組成的數據表達一定的信息，并能夠用特定的設備識讀，轉換成與計算機兼容的二進制和十進制信息。通常對于每一種物品，它的編碼是唯一的，對于普通的一維條形碼來說，還要通過數據庫建立條形碼與商品信息的對應關系，當條形碼的數據傳到計算機上時，由計算機上的應用程序對數據進行操控和處理。因此，普通的一維條形碼在使用過程中僅作為識別信息，它的意義是通過在計算機系統的數據庫中提取相應的信息而實現的。 

條形碼技術的優點

條形碼是迄今為止最經濟、實用的一種自動識別技術。條形碼技術具有以下幾個方面的優點

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，并且能實現"即時數據輸入"。

B．可靠性高：鍵盤輸入數據出錯率為三百分之一，利用光學字符識別技術出錯率為萬分之一，而采用條形碼技術誤碼率低于百萬分之一。 

C．采集信息量大：利用傳統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千個字符的信息，并有一定的自動糾錯能力。 

D．靈巧實用：條形碼標識既可以作為一種識別手段單獨使用，也可以和有關識別設備組成一個系統實現自動化識別，還可以和其他控制設備聯接起來實現自動化管理。 

另外，條形碼標簽易于制作，對設備和材料沒有特殊要求，識別設備操控容易，不需要特殊培訓，且設備也相對便宜。 

編碼規則 

唯一性：同種規格同種產品對應同一個產品代碼，同種產品不同規格應對應不同的產品代碼。根據產品的不同性質，如：重量、包裝、規格、氣味、顏色、形狀等等，賦予不同的商品代碼。 永久性：產品代碼一經分配，就不再更改，并且是終身的。當此種產品不再生產時，其對應的產品代碼只能擱置起來，不得重復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產品頻繁的更新替代的需要，最好采用無含義的順序碼。

條形碼的碼制區別 

UPC:(統一產品代碼） 只能表示數字 有A、B、C、D、E四個版本 版本 A - 12 位數字 版本 E - 7 位數字 最后一位為校驗位 大小是寬1.5" 高1 " ，而且背景要與清晰 主要使用于美國和加W拿大地區，用于工業、醫藥、倉庫等部門 <BR><BR>當UPC 作為十二位進行解碼時，定義如下： 第一位 = 數字標識 (已經由UCC（統一代碼委員會）所建立). 第2-6位 = 生產廠家的標識號(包括第一位) 第7-11 = 唯一的廠家產品代碼 第12位 = 校驗位(used for error detection) 

Code 3 of 9 : 能表示字母、數字和其它一些符號共43個字符：A -Z,0 - 9,-.$/+%,pace 條形碼的長度是可變化的 通常用“*”號作為起始、終止符 校驗碼不用 代碼密度介于3 - 9.4個字符/每英寸 空白區是窄條的10倍 用于工業、圖書、以及票證自動化管理上 

Code 128: 表示高密度數據, 字符串 字符串可變長 符號內含校驗碼 有三種不同版本: A, B, and C 可用128個字符分別在 A, B, or C 三個字符串集合中 用于工業、倉庫、零售批發 

Interleaved 2-of-5 (I2 of 5): 只能表示數字0 -9 可變長度 連續性條形碼，所有條與空都表示代碼，第一個數字由條開始，第二個數字由空組成 空白區比窄條寬10倍 應用于商品批發、倉庫、機場、生產/包裝識別、工業中 條形碼的識讀率高，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）: 可表示數字0 - 9,字符+、 -、還有只能用作起始/終止符的a, b, c d四個字符 

可變長度 沒有校驗位 應用于物料管理、圖書館、血站和當前的機場包裹發送中 空白區比窄條寬10倍 非連續性條形碼，每個字符表示為4條3空 

PDF417 （二維碼）: 多行組成的條形碼 不需要連接一個數據庫，本身可存儲大量數據 應用于：醫院、駕駛證、物料管理、貨物運輸 當條形碼受一定破壞時，錯誤糾正能使條形碼能正確解碼 PDF417, 是Symbol科技公司于1990研制產品。它是一個多行、連續性、可變長、包含大量數據的符號標識。每個條形碼有3 - 90行，每一行有一個起始部分、數據部分、終止部分。它的字符集包括所有128個字符，最大數據含量是1850個字符。 

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

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

* 數據容量較小： 30個字符左右 

* 只能包含字母和數字 <BR>* 條形碼尺寸相對較大（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上，將多個一維碼在縱向堆疊而產生的。典型的碼制如：Code 16K、Code 49、PDF417等。

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

3. 郵政碼 通過不同長度的條進行編碼，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 主要用于電子行業小零件的標識，如Intel的奔騰處理器的背面就印制了這種碼。 <BR>* Maxi Code 是由美國聯合包裹服務（UPS）公司研制的，用于包裹的分揀和跟蹤。 

* Aztec 是由美國韋林（Welch Allyn）公司推出的，最多可容納3832個數字或3067個字母字符或1914個字節的數據。 

下面，我們以PDF417碼為例，介紹二維條形碼的特性和特點。

一）PDF417簡介 

PDF417碼是由留美華人王寅敬（音）博士發明的。PDF是取英文Portable Data File三個單詞的首字母的縮寫，意為“便攜數據文件”。因為組成條形碼的每一符號字符都是由4個條和4個空構成，如果將組成條形碼的最窄條或空稱為一個模塊，則上述的4個條和4個空的總模塊數一定為17，所以稱417碼或PDF417碼。 

二）PDF417的特點 

1. 信息容量大 PDF417碼除可以表示字母、數字、ASCII字符外，還能表達二進制數。為了使得編碼更加緊湊，提高信息密度，PDF417在編碼時有三種格式： 

* 擴展的字母數字壓縮格式 可容納1850 個字符； 

* 二進制 / ASCII格式 可容納1108 個字節； 

* 數字壓縮格式 可容納2710 個數字。 

2. 錯誤糾正能力 一維條形碼通常具有校驗功能以防止錯讀，一旦條形碼發生污損將被拒讀。而二維條形碼不僅能防止錯誤，而且能糾正錯誤，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 普通打印設備均可打印，傳真件也能閱讀。 

4. 可用多種閱讀設備閱讀 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. 尺寸可調以適應不同的打印空間 

6. 碼制公開已形成國際標準，我國也已制定了417碼的國標。 

三）PDF417的糾錯功能 

二維條形碼的糾錯功能是通過將部分信息重復表示（冗余）來實現的。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（錯誤糾正碼）的信息。這樣，即使當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誤糾正碼將其信息還原出來。 

PDF417的糾錯能力依錯誤糾正碼字數的不同分為0~8共9級，見圖4，級別越高，糾正碼字數越多，糾正能力越強，條形碼也越大。當糾正等級為8時，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“干凈”的環境中，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 進一步縮減的PDF碼。 

* 宏PDF417碼 當文件內容太長，無法用一個PDF417碼表示時，可用包含多個（1~99999個）條形碼分塊的宏PDF417碼來表示。 

二維條形碼的優勢 

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勢，歸納起來主要有以下幾個方面： 

一）數據容量更大 

圖中的PDF417碼包含了文字框中的所有文字。 

二）超越了字母數字的限制 

三）條形碼相對尺寸小 

四）具有抗損毀能力