二维条码识读技术及其应用研究毕业论文(编辑修改稿)

二维条码识读技术及其应用研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

有代表性的堆叠式二维条码有： Code 16K、 Code 4 PDF417 等。 矩阵式二维条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。 在矩阵相应元素位置上，用点（方点、圆点或其他形状）的出现表示二进制“ 1”，点的不出现表示二进制的“ 0” ，点的排列组合确定了矩阵式二维条码所代表的意义 [1823]。 矩阵式二维条码是建立在计算机图像处理技术、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。 具有代表性的矩阵式二维条码有： Data Matrix、 Maxi Code、 QR Code、汉信码等。 图12 给出了几种常见的二维条码。 下面将分别予以简略介绍。 (a)PDF417(b)MAXI CODE(c)QR Code(d)Data Matrix(e)汉信码等。 Data Matrix 码。 Data Matrix 码是一种矩阵式二维条码，由美国国际资料公司的Dennis Priddy 和 Robert 发明，其发展的构想是希望在较小的条码标签上存入更多的资料量。 Data Matrix 条码有两种类型即 ECC000140 和 ECC200。 ECC000140 具有几种不同等级的卷积错误纠正功能，而 ECC200 则通过 ReedSolomon 算法利用生成多项式计算错误纠正码，不同尺寸的 ECC200 符号应用不同数量的错误纠正码。 现在的 Data Matrix 码主要以对 ECC200 码的研究与应用为主， ECC000140 的应用很少，所以本文中，除特殊说明外，Data Matrix 码均特指 ECC200 码。 Maxi Code 码。 Maxi Code 最初又称为 UPS Code，是一种有美国 UPS 快递公司专门为邮件系统设计的专用二维条码，后由美国自动识别协会制定了统一的符号规格，正式称为Maxi Code，也称 USSMaxi Code(Uniform SymbologySpecificationMaxi Code)。 Maxi Code条码是一种固定尺寸、具有高容量和 纠错能力的矩阵式二维条码，共有 7 种模式（包括两种作废模式），可表示全部 ASCII 字符和扩展 ASCII 字符。 Maxi Code 符号由紧密相连的多行六 边形模块和位于符号中央位置的定位图形（三个黑色同心圆）组成，每个符号由 884 个六边形模块组成，分 33 层围绕着中央定位图形，每一层最多包含 30 个模块。 QR Code。 QR Code 是由日本 Denso 公司研制的一种矩阵式二维条码，它除了具有信息量大、可靠性高、可表示图像及多种文字信息、保密防伪性强等优点外，还具有能高速全方位识读、能有效表示汉字等主要特点。 每个 QR 码符号由名义上的正方形模块构成，组成一个正方形阵列。 它由编码区和包括寻像图形、分隔符、定位图形和校正图形在内的功能图形组成。 符号四周有空白区包围。 PDF417 码。 PDF417 码是由美国 Symbol Technologies 公司的美籍华人王寅君博士发明的。 PDF(Portable Data File)意思是“便携数据文件”。 因为组成条码的每一个条码字符都是由 4 个条和 4 个空共 17 个模块构成，故称为 PDF417 码。 PDF417 码是一种多层、可变长度、具有高容量和错误纠错能力的堆叠式二维条码。 其条码符号是一 个多行结构，符号的四周为空白区，上下空白区之间为多行结构，每行数据符号字符数相同，行与行左右对齐直接衔接。 其最小行数为 3，最大行数为 90。 每一个 PDF417 符号可以表示高达 1108 个字节、或 1850 个 ASCII 字符或 2710 个数字的信息。 汉信码。 汉信码是由中国物品编码中心牵头，于 20xx 年研发完成的我国拥有完全自主知识产权的新型二维条码，是我国“十五”重要技术标准研究专项《二维条码新码制开发与关键技术标准研究》课题的研究成果。 它是目前汉字编码效率最高的二维条码，且支持全部 GB 18030 字符集汉字以及 未来的扩展。 此外，它还具有信息容量大、密度高、抗畸变、抗污损能力强等特点，达到了国际先进水平。 每个汉信码符号是由正方形模块组成的一个正方形阵列构成，包括信息编码区和功能图形区，其中功能图形区包括寻像图形、寻像图形分隔区与校正图形。 二维条码技术的发展和应用现状 二维条码作为一种高容量信息存储、传递和识别的技术，自诞生之日起就得到了世界上许多国家的关注。 美国、德国、日本、墨西哥、埃及、哥伦比亚、巴林、新加坡、菲律宾、南非、加拿大等国，不仅已将二维条码技术应用于公安、外交、军事等部门对各类证件的管理，而且 也将二维条码应用于海关、税务等部门对各类报表和票据的管理，商业、交通运输等部门对商品及货物运输的管理，邮政部门对邮政包裹的管理，工业生产领域对工业生产线的自动化管理等。 我国对二维条码技术的研究开始于 1993 年。 目前，二维条码技术已在我国的汽车行业自动化生产线、医疗急救服务卡、涉外专利案件收费、珠宝玉石饰品管理、高速公路收费管理及银行汇票上得到了应用。 1999 年 3 月在北京举行的全国人大第九届三次全体会议和全国政协第九届三次会议期间，在随行人员证件、记者证、旁听证上成功地应用了二维条码技术，引起了与会代表和新 闻界的极大关注。 而汉信码的研发成功，实现了我国自主知识产权二维条码标准零的突破，必将有力地推动二维条码在我国的应用。 接下来将从二维条码的标准化，以及矩阵式和堆叠式这两种二维条码各自具有代表性的 Data Matrix 和 PDF417 的应用现状来详细介绍二维条码的发展和应用现状。 二维条码的标准化 二维条码相关标准包括技术标准与应用标准两大方面。 其中技术标准包括码制标准、系统一致性标准等几个方面。 国际上，二维条码标准技术国际标准由国际标准化组织 ISO 与国际电工委员会 IEC 成立的第 1 联合委员会 JTC1 的第 31 分委员会，即自动识别与数据采集技术分委员会（ ISO/IEC/JTC1/SC31）负责组织制定。 目前，已完成 PDF417， QR Code， Maxi Code， Data Matrix等二维条码码制标准的制定，另有 Aztec Code 等码制标准正在研究制定中。 系统一致性方面的标准已完成二维条码符号印制质量的检验（ ISO/IEC 15415）、二维条码识读器测试规范 （ ISO/IEC 154262）。 二维条码的应用标准由 ISO 相关应用领域标准化委员会负责组织制定，如包装标签二维条码应用标准由国际标准化组织 ISO 包装标准化技术委员会（ TC122）负责 制定，目前已完成包装标签标准的制定。 另外，国际自动识别制造商协会（ AIM）、美国标准化协会（ ANSI）也已完成了 PDF417， QR Code， Code 49， Code 16K， Code One 等码制的符号标准。 我国的二维条码标准化工作起步较晚，但已取得了一定的进展。 中国物品编码中心已于 20xx 年 3 月制定完成了二维条码标准体系，给出了我国二维条码标准体系的总体框架，以作为规划、计划我国二维条码技术与应用标准的基础和依据，并随着我国二维条码技术的广泛应用和发展对其进行 不断的更新和充实。 目前，在消化国外相关技术资料的基础上，中国物品编码中心已经制定了 3 个二维条码的国家标准： GB/T 171721997《四一七条码》， GB/T 1828420xx《快速响应矩阵码》与《汉信码》国家标准。 Data Matrix 的发展和应用 Data Matrix 是现有条码中信息密度最大的一种，由于 Data Matrix 是点阵式的符号结构，因此它可以被印刷得非常小，整个符号最小可以小到 平方英寸以内，是目前一维与二维条码中尺寸最小的，非常适合在各种实体产品上或电路板的 零组件上进行印刷、点阵刻印或激光刻印等。 加之 Data Matrix 二维条码具有很强的纠错能力，因此很适合应用在条码容易受损的场所，例如印在暴露于高热、化学清洁剂、机械剥蚀等特殊环境的零件上。 这一切都使得 Data Matrix 的应用领域非常广泛 [22]。 国外在 Data Matrix 方面投入研发较早，技术也相当成熟，就目前国外应用来看，主要应用于电子、机械等制造业的产品和生产过程中，举例如下： 在美国的波音、麦道公司，采用 Data Matrix 二维条码刻在精密的机器零件上面用于识别零件信息，由于其刻印技术 可以使 Data Matrix 条码在零件表面保留很长时间不至被损毁。 著名的通用 CPU厂商 AMD和 Intel公司在其开发的各系列 CPU背面印制 Data Matrix二维条码，采用 Data Matrix 条码保存芯片信息。 两大显卡公司 ATI 和 Nvidia 公司的部分显示芯片 (GPU)也采用了同样的技术。 德津丰根、仙童、摩托罗拉、德州仪器等一些著名的芯片公司采用 DataMatrix 条码标识其芯片信息。 通用、雪弗兰等一批著名的汽车生产公司将 Data Matrix 条码广泛应用其生产线上，提高产品生产率和合 格率。 著名手机生产公司，芬兰的 Nokia 公司在其全系列的手机及其配件 (充电器、电池、耳机等 )均采用 Data Matrix 二维条码作为产品标识。 我国有关二维条码的研究和应用开始于 1993 年，相对一些发达国家起步较晚，大部分技术及设备目前仍是从国外引进，导致二维条码使用成本较高，实际使用范围较小，从而严重制约了二维条码在我国的广泛应用。 Data Matrix 二维条码作为一种全新的二维条码技术在我国还处于研究和推广状态，各种相关配套设施都还没有到位，目前的应用范围还很狭隘，仅限于在少数电子、汽车等行业的企 业流水线中使用。 但是，由于 Data Matrix 二维条码在电子产品、 IT 信息技术、机械和航天等领域的应用，能大大增加中国产品在国际上的竞争实力，能够帮助减少生产成本，增强产品管理水平，开拓海外市场，因此该项技术受到了国家有关部门的高度重视，目前有关部门正在制定具体实施方案，尽快在国内的一些行业进行试点及推广应用，国内的许多学者、科研人员也开始对 Data Matrix 进行广泛深入的研究，发表了一些有关 Data Matrix 的论文 [21][22][23]，对 Data Matrix 的发展前景、应用领域、编 /解码以 及识别方法进行了讨论和研究。 由此可以看出， Data Matrix 二维条码技术作为一种先进的自动识别技术，在国内发展的条件已逐步成熟，逐渐开始在实际生活和生产中得到应用，发展前景十分广阔，在中国大 行其道指日可待。 PDF417 的发展和应用 作为成熟的条码技术， PDF417 条码已经或者正在被许多政府部门、工业团体所采纳。 TCIF(美国电信工业论坛 )将 PDF417 条码作为重要电讯产品的标识标准。 美国国防部在其新的军人证上采用 PDF417 条码作为机读标准，已经在全球 700 多个美军基地投入使用。 身 份识别方面的应用。 AAMVA(美国机动车管理局 )将 PDF417 条码选定为所有驾驶员和机动车管理的二维条码标准。 美国亚利桑那州等二十多个州的驾驶证、美国军人证、军人医疗证等几年前就已采用了 PDF417 技术。 此外，加拿大、新西兰、哥伦比亚、南非、埃及、菲律宾、巴林、黎巴嫩等许多国家也已在身份证或驾驶证上采用二维条码。 香港 97 回归后，香港居民新发放的特区护照上用的就是 PDF417 技术。 货运运输方面的应用。 AIAG/ODETTE(北美和欧洲汽车组织 )将 PDF417 条码选定为EDI(电子数据交换 )标准。 发货商将 发货单据中的大量信息编成一张 PDF417 条码标签提交给货运商，通过扫描条码，信息立即传入货运商的计算机系统，使得整个运输过程的效率大大提高。 文件和表格应用。 日本 Seimei 保险公司的每个经纪人在制作保单的同时将保单内容编成一个 PDF417 条码，打印在单据上，这样当他们回到办公室就可以使用二维条码阅读器扫描条码将数据录入主机，提高了数据录入的准确性和速度。 墨西哥也将 PDF417 条码应用在报关单据与证件上，从而防止仿造及犯罪。 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，他们将管子的各种信息编成一个 PDF417 条码，制成标签后贴在管子上。 当管子移走或安装时，操作员扫描条码标签，数据库信息得到及时更新。 PDF417 条码是目前在中国发展较好的二维条码，这是由于 PDF417 属于堆叠式条码，可以作为传统一维条码的替代品， PDF417 已在国内的证件管理，海关、税务、银行等部门对各类报表和票据的管理，商业、交通运输等部门对商品及货物运输的管理，邮政部门对邮政包裹的管理以及图书，印刷等行业都有广泛而深入的应用 [16][17]。 二维条码技术与其它自动识别技术的比较 自动识别技术是 指不使用键盘，即可将信息数据自动输入计算机、微处理器、逻辑控制器等信息系统的技术。 自动识别技术是以计算机技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术，近几十年在全球范围内得到了迅猛发展。 除了条码技术以外，常用的自动识别技术还包括：磁卡识别技术、接触式 IC 卡识别技术及射频识别技术等等。 磁卡识别技术应用了物理学和磁力学的基本原理。 磁卡使用磁条记录信息，磁条就是一层薄薄的由定向排列的铁性氧化粒子组成的材料（也称为涂料），用树脂粘合在一起并粘在诸如。