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一、条形码概述
条形码是由美国的N．T．Woodland在1949年首先提出的．近年来，随着计算机应用的不断普及，条形码的应用得到了很大的发展．条形码可以标出商品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息，因而在商品流通、图书管理、邮电管理、银行系统等许多领域都得到了广泛的应用. 条形码是由宽度不同、反射率不同的条和空，按照一定的编码规则（码制）编制成的，用以表达一组数字或字母符号信息的图形标识符．即条形码是一组粗细不同，按照一定的规则安排间距的平行线条图形．常见的条形码是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）组成的． 二、条形码识别系统的组成
为了阅读出条形码所代表的信息，需要一套条形码识别系统，它由条形码扫描器、放大整形电路、译码接口电路和计算机系统等部分组成．
三、条形码的识别原理
由于不同颜的物体，其反射的可见光的波长不同，白物体能反射各种波长的可见光，黑物体则吸收各种波长的可见光，所以当条形码扫描器光源发出的光经光阑及凸透镜１后，照射到黑白相间的条形码上时，反射光经凸透镜２聚焦后，照射到光电转换器上，于是光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号，并转换成相应的电信号输出到放大整形电路．白条、黑条的宽度不同，相应的电信号持续时间长短也不同．但是，由光电转换器输出的与条形码的条和空相应的电信号一般仅１０ｍＶ左右，不能直接使用，因而先要将光电转换器输出的电信号送放大器放大．放大后的电信号仍然是一个模拟电信号，为了避免由条形码中的疵点和污点导致错误信号，在放大电路后需加一整形电路，把模拟信号转换成数字电信号，以便计算机系统能准确判读．整形电路的脉冲数字信号经译码器译成数字、字符信息．它通过识别起始、终止字符来判别出条形码符号的码制及扫描方向；通过测量脉冲数字电信号０、１的数目来判别出条和空的数目．通过测量０、１信号持续的时间来判别条和空的宽度．这样便得到了被辩读的条形码符号的条和空的数目及相应的宽度和所用码制，根据码制所对应的编码规则，便可将条形符号换成相应的数字、字符信息，通过接口电路送给计算机系统进行数据处理与管理，便完成了条形码辨读的全过程．
条形码技术属于自动识别范畴，它是随着电子技术的进步，尤其是计算机技术在现代化生产和管理领域中的广泛应用面发展起来的一门实用的数据输入技术。从系统看，条形码技术涉及编码技术、光传感技术、条形码印刷技术以及计算机识别应用技术。
条形码是由一组宽度不同、反射率不同的条和空按规定的编码规则组合起来的，用以表示一组数据和符号，条形技术是研究如何把计算机所需要的数据用一种条形码来表示，以及如何将条形码表示的数据转变为计
算机可以自动采集的数据。因而，条形码技术主要包括：条形码编码原理及规则标准、条形码译码技术、光电技术、印刷技术、扫描技术、通信技术、计算机技术等。具体来说条形码是一种可印制的机器语言，它采用二进制数的概念，经 l 和 0 表示编码的特定组合单元。直观看来，常用的条形码是由一组字符组成，如数字0－9，字母A－E或一些专用符号。
条形码是一种信息记录形式，根据不同的规定的编码规则所提出的条形码编号方案，多达四十余种，目前应用最为广泛的有：交叉二五码、三九码、UPC码、 EAN码、128码等。近年来又出现了按矩阵方式或堆栈方式排列信息的二维条形码。若从印制条形码的材料、颜分类，可分黑白条形码、彩条形码、发光条形码（荧光条形码、磷光条形码）和磁性条形码等。
不论哪一种条形码，都有的共同点是：条形码符号图形结构简单；每个条形码字符由一定的条符组成，占有一定的宽度和印制面积；每种编码方案均有自己的字符集；每种编码方案与对应的阅读装置的性能要求密切配合。
条形码系统是由条形码符号设计、制作及扫描识读组成的自动识别系统。条形码识读装置是条形码系统的基本设备，它的功能译读条形码符号，即把条形码条符宽度、间隔等信号转换成不同时间长短的输出信号，并将该信号转化为计算机可识别的二进制编码，然后输入计算机。识读装置由扫描器和译码器组成。扫描器又称光电读入器，它装有照亮被读条形码的光束检测器件，接收条形码的反射光，产生模拟信号，经放大、量化后送译码器处理。扫描器可以是一支光笔或激光，由人手持作业；也可以是一种安装在某部位的自动扫描器，典型的有固定光束扫描器、直线扫描器、逐行扫描器和全方位扫描器。译码器存贮有需译读的条形码编码方案的数据库库译码算法。早期的识别设备，扫描器和译码器是分开的，近年推出的设备大多已合成一体，整个设备完整，方便、灵巧。
当计算机配置了网络控制器之类的接口软、硬件时，这个条形码系统就能同时处理多个条形码识读装置输入的条形码信息。条形码系统的识读性能，即条形码系统能否成功地应用，在技术上主要取决于系统的识读能力和条形码你签的印制质量，两者密不可分。条形码功能强大，输入方式具有速度快、准确率高、可靠性强等特点特点在商品流通、工业生产上、仓贮标证管理、信息服务等领域获得了广泛的应用。目前在我国推广应用条形码技术己具有一定的物质基础，条形码技术的应用对开发我国物
品标识系统，使其规范化、标准化，并实现与国际标准兼容，以推进我国的计算机应用和现代化管理，促进国内商品经济的繁荣，增强中国产品在国际市场的竞争力，对推进行生产自动化管现代化具有深远的意义。条形码技术在我国的发展道路仍是漫长的，它的应用推广将逐步显示其社会经济效益。
五、条形码技术的优点
条形码是迄今为止最经济、实用的一种自动识别技术。条形码技术具有以下几个方面的优点：
A．输入速度快：与键盘输入相比，条形码输入的速度是键盘输入的5倍，并且能实现"即时数据输入"。B．可靠性高：键盘输入数据出错率为三百分之一，利用光学字符识别技术出错率为万分之一，而采用条形码技术误码率低于百万分之一。
C．采集信息量大：利用传统的一维条形码一次可采集几十位字符的信息，二维条形码更可以携带数千个字符的信息，并有一定的自动纠错能力。wcdl
D．灵活实用：条形码标识既可以作为一种识别手段单独使用，也可以和有关识别设备组成一个系统实现自动化识别，还可以和其他控制设备联接起来实现自动化管理。
另外，条形码标签易于制作，对设备和材料没有特殊要求，识别设备操作容易，不需要特殊培训，且
设备也相对便宜。
编码规则
唯一性：同种规格同种产品对应同一个产品代码，同种产品不同规格应对应不同的产品代码。根据产品的不同性质，如：重量、包装、规格、气味、颜、形状等等，赋予不同的商品代码。永久性：产品代码一经分配，就不再更改，并且是终身的。当此种产品不再生产时，其对应的产品代码只能搁置起来，不得重复起用再分配给其它的商品。无含义：为了保证代码有足够的容量以适应产品频繁的更新换代的需要，最好采用无含义的顺序码。
条形码的码制区别
UPC:(统一产品代码）只能表示数字有A、B、C、D、E四个版本版本 A - 12 位数字版本 E - 7 位数字最后一位为校验位大小是宽1.5" 高1 " ，而且背景要与清晰主要使用于美国和加W拿大地区，用于工业、医药、仓库等部门
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当UPC 作为十二位进行解码时，定义如下：第一位 = 数字标识 (已经由UCC（统一代码委员会）所建立). 第2-6位 = 生产厂家的标识号(包括第一位) 第7-11 = 唯一的厂家产品代码第12位 = 校验位(used for error detection)
Code 3 of 9 : 能表示字母、数字和其它一些符号共43个字符：A -Z,0 - 9,-.$/+%,pace 条形码的长度是可变化的通常用“*”号作为起始、终止符校验码不用代码密度介于3 - 9.4个字符/每英寸空白区是窄条的10倍用于工业、图书、以及票证自动化管理上
Code 128: 表示高密度数据, 字符串字符串可变长符号内含校验码有三种不同版本: A, B, and C 可用128个字符分别在 A, B, or C 三个字符串集合中用于工业、仓库、零售批发
立式真空炉Interleaved 2-of-5 (I2 of 5): 只能表示数字0 -9 可变长度连续性条形码，所有条与空都表示代码，第一个数字由条开始，第二个数字由空组成空白区比窄条宽10倍应用于商品批发、仓库、机场、生产/包装识别、工业中条形码的识读率高，可适用于固定扫描器可靠扫描在所有一维条形码中的密度最高
Codabar（库德巴条形码）: 可表示数字0 - 9，字符$、+、 -、还有只能用作起始/终止符的a, b, c d四个字符
可变长度没有校验位应用于物料管理、图书馆、血站和当前的机场包裹发送中空白区比窄条宽10倍非连续性条形码，每个字符表示为4条3空
PDF417 （二维码）: 多行组成的条形码不需要连接一个数据库，本身可存储大量数据应用于：医院、驾驶证、物料管理、货物运输当条形码受一定破坏时，错误纠正能使条形码能正确解码 PDF417, 是S
ymbol 科技公司于1990研制产品。它是一个多行、连续性、可变长、包含大量数据的符号标识。每个条形码有3 - 90行，每一行有一个起始部分、数据部分、终止部分。它的字符集包括所有128个字符，最大数据含量是1850个字符。
二维条形码技术
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-dimensional bar code）。
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：Code 16K、Code 49、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、Maxi Code、QR Code、 Data Matrix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、BPO 4-State。
在许多种类的二维条形码中，常用的码制有：Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K 等，其中：
* Data Matrix 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。
* Maxi Code 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（Welch Allyn）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Portable Data File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。
萝卜切条机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，见图4，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，如图5。
四）PDF417的几种变形
如图6，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
轮胎帘布
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--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）身份识别卡的应用马德保半球实验
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