二维条形码有哪些编码原则？

自Symbol公司1991年将PDF417作为公开的系统标准技术后，PDF417条码为越来越多的标准化机构所推崇。如：

AIM——1994年被选定为国际自动识别制造商协会（AIM）标准；

ANSIMH10.8——1996年美国标准化委员会(ANSI)已将PDF417条码做为美国的运输包装的纸面EDI的标准；

CEN——1997年欧洲标准化委员会(CEN)通过了PDF417的欧洲标准；国际标准化组织(ISO)与国际电工委员会(IEC)的第一联合委员会第三十一分委员会正在起草PDF417二维条码标准；中国——PDF417二维条码已列为95期间的国家重点科技攻关项目。97年12月PDF417条码国家标准《四一七条码》已经正式颁布；

AIAG/ODETTE——1995年北美和欧洲汽车工业组织已将PDF417选定为各种生产及管理/纸面EDI的标准；AAMVA——1995年美国机动车管理局将PDF417选定为所有驾驶员及机动车管理的二维条码应用标准。美国一些州、加拿大部分省份已经在车辆年检、行车证年审及驾驶证年审等方面，将PDF417选为机读标准；

TCIF——美国工业论坛已将PDF417列为重要电讯产品的标识标准；EDIFICE——欧洲负责EDI及条码在电子工业方面应用的工业组织已将PDF417定为管理/纸面EDI应用标准，并列入运输标识条码标签应用指南；

巴林——已将PDF417定为身份证的机读标准，最近还将有一些国家陆续在身份证上选用PDF417二维条码；美国国防部在其新的军人身份证上采用PDF417条码作为机读标准，将照片及紧急医疗信息编入条码，大约16,000,000多张军人卡已在700多个世界各地的美军基地投入使用。另外，美国国防部还将PDF417条码作为后勤管理和纸面EDI应用标准。

我公司提供条码申请，条形码制作，条形码办理。商品条码是迄今为止较经济实用的一种自动识别和数据采集技术，具有操作简单、信息采集速度快、采集信息量大、可靠性高、投入成本低等优点；是世界通用的商务语言，得到全世界采购商、消费者的普遍认可，应用覆盖了生产、加工、仓储、物流、销售等整个供应链标识。

在贸易中，产品如果没有商品条码，一般进不了正规的商场与市；如果企业的产品在国内商场或市出售也必须要有条码。商品条码遵循、稳定性和无含义性原则。原则是指同一商品项目的商品应分配相同的商品标识代码，不同商品项目的商品必须分配不同的商品标识代码。稳定性原则是指商品标识代码一旦分配，只要商品的基本特征没有发生变化，就应保持不变。无含义性原则是指商品标识代码中的每一位数字不表示任何与商品有关的特定信息。也就是说商品条码除了商品标识，并不包含其他信息，也不能进行防伪，实际上是一种可自动识别的符号。

商品条码上像斑马纹一样的黑白纹路是供扫描器识读数据用的。物理学常识告诉我们，不同颜色对光线的反射率是不同的。人们就利用这个原理发明了条码，在条码上通常由深色和浅色两种颜色交叉组成条纹，为了便于区分，通常人们把深色条纹叫做“条”，浅色条纹叫做“空”。

说出来你也许会不信，但是如果没有条形码，整个美国的经济都无法正常运行。这些黑白条码不但能让机场弄丢你的行李，能对UPS和联邦快递的所有包裹基进行跟踪，而且还能在美国邮政管理局(UnitedStatesPostalService,简称USPS)里对各种信件进行分类。它们既可以用在装配线、托盘和箱子上，也可以用在护照和医院的病号服上。研究人员甚至会将这些小小的条码放在蜜蜂上，以观察它们的交配习惯。

神奇的黑白世界回顾条形码的历史

条形码的历史最早可以追溯到1948年，当时这项技术的发明者伯纳德苏沃(BernardSilver)还只是德瑞索大学的一个研究生，他偶然听说当地的一个食品店老板为了加快结账速度，正在研究一种能自动读取产品信息的方法。于是，苏沃开始与自己的朋友诺曼约瑟夫伍德蓝德(NormanJosephWoodland)一起研究这个解决方案。

他们首先想到了可以利用油墨在紫外光下发光的特性来识别产品，但油墨的不稳定性和高昂的成本成为了摆在他们面前的一个难题。后来经过反复的试验和思考，他们于1949年申请了用于食品自动识别领域的环形条形码专利。与现在的条形码不同，当时的条形码不是由线条构成，而是一组同心圆，通过照片扫描器读取。它形如箭靶，美国人称其为公牛眼。遗憾的是以美国当时的工艺和经济水平，他们还没有能力印制出这种编码。

随后，伍德蓝德加入了IBM公司，并把自己的专利卖给了IBM。1962年，Philco以一个比较合理的价格从IBM公司手中买走了这项专利，并将其卖给了RCA。我们目前所知的第一个商用条形码出现于1966年，但人们很快就意识到应该为其制定出一个行业标准。1966年，美国国家食物连锁协会(NationalAssociationofFoodChains(NAFC))要求制造商研制一种能够加快货物验收速度的设备，于是，RCA于1967年在辛辛那提的克罗格商店安装了第一个条形码扫描系统。这些条形码并不是直接预印在产品包装上的，而是由店员粘贴上去的。

1970年夏天，应国家食物连锁协会要求，Logicon公司开发出了食品工业统一码(UGPIC)。随后，美国统一编码协会在1973年建立了UPC码系统，并且实现了该码制的标准化。UPC码首先在杂货零售业中试用，1974年6月25日，俄亥俄州的Marsh超级市场安装了由NCR(NationalCashRegister，IBM公司的前身)制造的第一台UPC扫描器。在使用UPC条码的27种商品中，第一个被收银员SharonBuchanan扫描的是标价69美分的十片装箭牌口香糖。

在1978年，美国只有不到1%的杂货店拥有扫描系统;到了1981年中期，这一数字上升了到了10%，1984年是33%，而现在，这拥有扫描器的杂货店比例已经达到了90%以上。

美国铁路协会于上世纪五十年代晚期实现了对自动识别技术的第一次工业化应用。1967年，该协会开始采用一种光学条形码作为汽车标签，并于当年十月安装了一台扫描器。7年后，美国有95%的船队都采用了这种标签，但由于某些原因，该系统无法保持正常工作，并在70年代末被淘汰了。

条形码真正的第一次工业化应用出现在1981年，美国国防部在所有卖给美国军方的产品上都使用了Code39条形码。但我们不可否认的是，正是零售业的成功应用才促进了条形码技术早期的发展。

EAN-13是一种被广泛应用于零售品销售的条形码。它拥有13个字符，前2个或者3个是国家代码，它主要是表明了制造商是在哪个国家注册的(而不是产品的生产国)，随后国家代码之后的是9或10位数字(取决于国家代码的长度)和一个单一的数字校验码。此外，人们还可以根据需要添加一个2位数或5位数的补充条码。

美国统一编码委员会(美国零售编码的发布组织)宣布从2005年1月开始，美国的所有零售扫描系统都必须有能力对EAN-13和标准的UPC-A编码进行识别，这意味着所有向美国和加拿大出口产品的制造商都不必须再为自己的产品制作两个商标了。

目前，全球每天大约要扫描80亿次条形码。而普华永道公司的一项研究报告表明，条形码每年仅在超市和大众零售领域就能为客户、零售商和制造商节约300亿美元的成本。令人感到遗憾的是，苏沃并没有亲眼看到条形码的商业化应用，他在自己38岁的时候(1962年)英年早逝。而诺曼约瑟夫伍德蓝德则在1992年被当时的美国总统布什授予了国家科技奖章。

近年来，随着RFID的迅猛发展，条形码和扫描器的地位也受到了动摇。而这项新技术在产品包装上的应用也将为广大印刷厂和零售商带来更多的商机。

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,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,见图4,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,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。