简单介绍二维条形码的特性和特点

条码是由一组按一定编码规则排列的条、空符号，用以表示一定的字符、数字及符号组成的信息。

条码系统是由条码符号设计、制作及扫描阅读组成的自动识别系统。

条码是迄今为止最经济、实用的一种自动识别技术。条码技术具有以下几个方面的优点：

1.可靠准确。有资料可查键盘输入平均每300个字符一个错误，而条码输入平均每15000个字符一个错误。如果加上校验为位出错率是千万分之一。

2.数据输入速度快。键盘输入，一个每分钟打90个字的打字员1.6秒可输入12个字符或字符串，而使用条码，做同样的工作只需0.3秒，速度提高了5倍。

3.经济便宜。与其它自动化识别技术相比较，推广应用条码技术，所需费用较长低。

4.灵活、实用。条码符号作为一种识别手段可以单独使用，也可以和有关设备组成识别系统实现自动化识别，还可和其他控制设备联系起来实现整个系统的自动化管理。同时，在没有自动识别设备时，也可实现手工键盘输入。

5.自由度大。识别装置与条码标签相对位置的自由度要比OCR大得多。条码通常只在一维方向上表达信息，而同一条码上所表示的信息完全相同并且连续，这样即使是标签有部分缺欠，仍可以从正常部分输入正确的信息。

6.设备简单。条码符号识别设备的结构简单，操作容易，无需专门训练。

7.易于制作。可印刷，称作为“可印刷的计算机语言”。条码标签易于制作，对印刷技术设备和材料无特殊要求。

滴~当你去超市买东西，收银员只需扫货品条形码，你亮出付款二维码，一句话都不用说，一笔交易就完成了。当代购物体验这么顺畅，毫无疑问，用户们首先得感谢条形码和二维码的发明人。那么，你知道条码申请的诞生史吗？

早在1948年，费城煤气科技学院一位名叫伯纳德·塞尔沃的研究生就曾经尝试着手研发条形码，用以在收银台处自动记录商品。

这时的条形码还不叫条形码，形状也不是长方形而是圆形。伯纳德·塞尔沃和他的同学约瑟夫·伍德兰德最开始使用的是莫尔斯电码，计划将莫尔斯电码中的点线设置成粗细不一的条纹，用以表示特定的数字以及字母。这个想法后来成了各种条码的最基本构想。

最开始的条形码印在半透明的纸上，用强光穿透图像后，投射于可以读取和记录条形码的机器，再进一步转换为信息。在前期，由于照射的光线太弱，照穿条形码后的光线不能作用接收器。二人不得已更换了一只500瓦的大灯泡用以照射条形码，却发现温度过高，烧坏了条码。在加入风扇帮助降温的情况下，整个系统还是开始工作了。

但由于当时科技水平发展的限制，这些被识读的条形码并不能提供足够多有用信息。整个系统体积庞大，噪音过大。尽管二人在1949年为其申请了专利并命名为“公牛眼”，这一技术仍被搁置下来。

到了20世纪60年代，伍德兰德已经成为了IBM的工程师，他并没有放弃自己年少时的想法，而是不断说服IBM投资研究条形码。这时，激光和计算机已经问世；前者可以轻而易举地穿透条形码，后者可以快速且准确地读取、存取和处理条形码上的信息。终于，大约在1969年末，IBM指派乔治·劳雷尔研究如何制作超市扫描仪和标签。伍德兰德也在这一项目之中。

经过将近四年的艰难研究，IBM终于推出了一种既易于打印同时也能有效传递信息的长方形条形码。这种条形码最终得到了当时的符号选择委员会的认可，被命名为标准商品码（UniformProductCode）。

1974年6月26日，世界上第一个条形码扫描器被安装在俄亥俄州特洛伊的马什超市里。第一件被扫描的商品是10包箭牌的多汁水果味口香糖。这包口香糖如今已被美国历史博物馆收藏。

至此，条形码的应用从商品包装逐渐扩展至邮政分拣、书籍管理、行李托运等众多行业。国际物品编码协会最近发布的《GS1全球办公年度报告2018-2019》显示，仅仅是GS1这一种标准之下，每天就超过60亿个条形码被扫描。超过两百万家公司，共1亿种产品正在使用条形码。

一维条形码只是在一个方向（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。

一维条形码的应用可以提高信息录入的速度，减少差错率，但是一维条形码也存在一些不足之处：

数据容量较小：30个字符左右

只能包含字母和数字

条形码尺寸相对较大（空间利用率较低）

条形码遭到损坏后便不能阅读

在水平和垂直方向的二维空间存储信息的条形码，称为二维条形码（2-dimensionalbarcode）。

与一维条形码一样，二维条形码也有许多不同的编码方法，或称码制。就这些码制的编码原理而言，通常可分为以下三种类型：

1.线性堆叠式二维码是在一维条形码编码原理的基础上，将多个一维码在纵向堆叠而产生的。典型的码制如：Code16K、Code49、PDF417等。

2.矩阵式二维码是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。典型的码制如：Aztec、MaxiCode、QRCode、DataMatrix等。

3.邮政码通过不同长度的条进行编码，主要用于邮件编码，如：Postnet、BPO4-State。

在许多种类的二维条形码中，常用的码制有：DataMatrix,MaxiCode,Aztec,QRCode,Vericode,PDF417,Ultracode,Code49,Code16K等,其中：

DataMatrix主要用于电子行业小零件的标识，如Intel的奔腾处理器的背面就印制了这种码。

MaxiCode是由美国联合包裹服务（UPS）公司研制的，用于包裹的分拣和跟踪。

Aztec是由美国韦林（WelchAllyn）公司推出的，最多可容纳3832个数字或3067个字母字符或1914个字节的数据。

下面，我们以PDF417码为例，介绍二维条形码的特性和特点。

一）PDF417简介

PDF417码是由留美华人王寅敬（音）博士发明的。PDF是取英文PortableDataFile三个单词的首字母的缩写，意为“便携数据文件”。因为组成条形码的每一符号字符都是由4个条和4个空构成，如果将组成条形码的最窄条或空称为一个模块，则上述的4个条和4个空的总模块数一定为17，所以称417码或PDF417码。

二）PDF417的特点

1.信息容量大PDF417码除可以表示字母、数字、ASCII字符外，还能表达二进制数。为了使得编码更加紧凑，提高信息密度，PDF417在编码时有三种格式：

扩展的字母数字压缩格式可容纳1850个字符；

二进制/ASCII格式可容纳1108个字节；

数字压缩格式可容纳2710个数字。

2.错误纠正能力一维条形码通常具有校验功能以防止错读，一旦条形码发生污损将被拒读。而二维条形码不仅能防止错误，而且能纠正错误，即使条形码部分损坏，也能将正确的信息还原出来。

3.印制要求不高普通打印设备均可打印，传真件也能阅读。

4.可用多种阅读设备阅读PDF417码可用带光栅的激光阅读器，线性及面扫描的图像式阅读器阅读。

5.尺寸可调以适应不同的打印空间

6.码制公开已形成国际标准，我国也已制定了417码的国标。

三）PDF417的纠错功能

二维条形码的纠错功能是通过将部分信息重复表示（冗余）来实现的。比如在PDF417码中，某一行除了包含本行的信息外，还有一些反映其它位置上的字符（错误纠正码）的信息。这样，即使当条形码的某部分遭到损坏，也可以通过存在于其它位置的错误纠正码将其信息还原出来。

PDF417的纠错能力依错误纠正码字数的不同分为0~8共9级，级别越高，纠正码字数越多，纠正能力越强，条形码也越大。当纠正等级为8时，即使条形码污损50%也能被正确读出。

四）PDF417的几种变形

PDF417还有几种变形的码制形式：

PDF417截短码在相对“干净”的环境中，条形码损坏的可能性很小，则可将右边的行指示符省略并减少终止符。

PDF417微码进一步缩减的PDF码。

宏PDF417码当文件内容太长，无法用一个PDF417码表示时，可用包含多个（1~99999个）条形码分块的宏PDF417码来表示。

二维条形码的优势

从以上的介绍可以看出，与一维条形码相比二维条形码有着明显的优势，归纳起来主要有以下几个方面：

一）数据容量更大

图中的PDF417码包含了文字框中的所有文字。

二）超越了字母数字的限制

三）条形码相对尺寸小

四）具有抗损毁能力

二维条形码的应用

一）运输行业的应用

一个典型的运输业务过程通常经历：供应商、货运代理，货运代理、货运公司，货运公司、客户等几个过程，在每个过程中都牵涉到发货单据的处理。发货单据含有大量的信息，包括：发货人信息、收货人信息、货物清单、运输方式等等。单据处理的前提是数据的录入，人工键盘录入的方式存在着效率低、差错率高的问题，已不能适应现代运输业的要求。

二维条形码在这方面提供了一个很好的解决方案，将单据的内容编成一个二维条形码，打印在发货单据上，在运输业务的各个环节使用二维条形码阅读器扫描条形码，信息便录入到计算机管理系统中，既快速又准确。

在美国，虽然EDI应用革新了业务流程的核心部分，但不巧的是它却忽略了流程中的关键角色--货运公司。许多EDI报文对于货运商来说总是迟到，以至于因不能及时确认准确的装运单信息而影响了货物运输和客户单据的生成。

美国货运协会(ATA)因此提出了纸上EDI系统。发送方将EDI信息编成一张PDF417条形码标签提交给货运商，通过扫描条形码，信息立即传入货运商的计算机系统。这一切都发生在恰当的时间和恰当的地点，使得整个运输过程的效率大大提高。

二）身份识别卡的应用

美国国防部已经在军人身份卡上印制PDF417码。持卡人的姓名，军衔，照片和其他个人信息被编成一个PDF417码印在卡上。卡被用来做重要场所的进出管理及医院就诊管理。

该项应用的优点在于数据采集的实时性，低实施成本，卡片损坏（比如枪击）也能阅读，以及防伪性。

我国香港特别行政区的居民身份证也采用了PDF417码。其它的应用，如营业执照、驾驶执照、护照、我国城市的流动人口暂住证、医疗保险卡等也都是很好的应用方向。

三）文件和表格应用

日本Seimei保险公司的每个经纪人在会见客户时都带着笔记本电脑。每张保单和协议都在电脑中制作并打印出来。当他们回到办公室后需要将保单数据手工输入到公司的主机中。

为了提高数据录入的准确性和速度，他们在制作保单的同时将保单内容编成一个PDF417条形码，打印在单据上，这样他们就可以使用二维条形码阅读器扫描条形码将数据录入主机。

其它类似的应用还有：海关报关单、税务申报单、政府部门的各类申请表等等。

四）资产跟踪

美国钢管公司在各地拥有不同种类的管道需要维护。为了跟踪每根管子，他们将管子的编号，位置编号，制造厂商，长度，等级，尺寸，厚度以及其他信息编成一个PDF417条形码，制成标签后贴在管子上。当管子移走或安装时，操作员扫描条形码标签，数据库信息得到及时更新。

工厂可以采用二维条形码跟踪生产设备；医院和诊所也可以采用二维条形码标签跟踪设备、计算机及手术器械。

物联网作为新一代信息通信技术，已发展成为全球经济新的增长点，在全球范围内得到迅猛发展。全球知名管理咨询公司麦肯锡发布研究数据显示，到2025年，物联网的经济规模将达到6万亿美元，“物联网时代”即将到来。

物联网的基本理念是通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。感知层是整个物联网体系架构中涉及面最广、应用最多的部分，而条形码在整个物联网架构中属于感知层。物联网的兴起给条形码企业扩大应用市场、拓宽应用领域创造了前所未有的发展契机。

技术局限传统条码市场发展空间受限

条形码技术作为计算机数据采集手段，以快速、准确、成本低廉等诸多优点迅速进入商品流通、自动控制、以及案管理等各种领域，在全世界得到了广泛的应用。但由于条形码是依靠有形的一维或二维几何图案来提供信息的方式，一量信息印刷信息就无法修改，另外还容易因为磨损或皱折而被拒读，这在很大程度上限制了传统条码的应用范围。

而如今随着市场竞争的日益加剧，各行各业对快速、精确地采集信息的手段提出了更高的要求，传统的单一条码管理模式已经难以满足现今快速变化的市场需求。与此同时，随着自动识别技术以及无线技术等物联网技术的快速发展，一部分企业已经开始把RFID技术融入到原有条码应用中，以提高生产管理效率。如此以来，传统条码市场的发展空间将越来越小。如何融入新技术把握市场需求，寻求更大的发展空间，已是摆在条码企业面前亟待解决的问题。

融合物联网条码应用焕发新活力

如今，在信息技术快速发展的促使下，条码技术正在进入一个强劲的集成创新发展期。许多企业已经开始把条码技术与RFID等其他技术结合，形成优势互补，这将极大地扩大条码技术的应用领域。

据笔者观察，集成了多种技术优势的条码管理系统已从传统的零售、物流领域向身份论证、电子商务、食品安全、物品追踪、数据防伪等诸多领域迈进。上述领域庞大的应用市场，也将带动与条码相关的扫描、印刷、识别等上下游产业链“走红”。

企业在行动推出相关应用并亮相物联网相关展会

据研究报告显示，到2015年中国物联网整体市场规模将达到7500亿元，其中细分领域的条形码上下游产业规模也将达数千亿元。庞大的市场规模，使得众多企业纷纷加快了进军物联网速度，条码企业当然是其中最活跃的一群。

据笔者了解，二维码国标的制定者矽感科技加快了进军物联网的步伐，先后在武汉、北京启动了农产品追溯、智慧环保等项目。